基于MaxEnt模型的苦槠潜在地理分布格局变迁预测

【目的】苦槠(Castanopsis sclerophylla)为壳斗科栲属常绿阔叶树种,广布于中国长江以南五岭以北各省区,被视为我国南北方气候的“分界树”。研究苦槠潜在地理分布格局变迁及其对气候变化的响应对于保护其野生资源具有重要意义。【方法】运用MaxEnt模型,模拟和预测苦槠在末次盛冰期(last glacial maximum, LGM)、现代和2070年3个时期的潜在分布区,评估了气候因子变化对其潜在地理分布的影响。【结果】MaxEnt模型模拟现代分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.971;苦槠现代高度适宜区主要是皖南山区、大别山区、天目山至北雁荡山地区;中度适宜区扩展到了苏南山区、江西及福建沿海地区;末次盛冰期退缩分布在我国华南北部地区,以及东海大陆架东部。2070年,苦槠的分布受气候影响预测适生区会急剧缩小,生境出现破碎化,高、中度适宜区残存于高海拔地区。Jackknife检验表明,最干季降雨量、最干季均温是影响苦槠地理分布的最主要气候因子。【结论】探讨不同气候因子对苦槠潜在地理分布的影响,利用其生物属性监测亚热带最北缘范围动态变化,可为苦槠的种源保护、生境恢复、繁育驯化等提供科学依据。     

基于MaxEnt模型的甘肃省南部洮河流域淫羊藿品质变化分析

淫羊藿（Epimedium brevicornu Maxim.）作为野生药材,品质受到自然环境的影响.为研究淫羊藿品质变化趋势,本研究选取甘肃省南部洮河流域内淫羊藿为研究对象,以淫羊藿苷含量为淫羊藿品质标准,运用MaxEnt模型和地理信息技术,对影响淫羊藿品质的环境因子进行筛选分析.结果显示,淫羊藿苷含量与7月份水蒸气压呈线性回归关系（F=26.331, P=0.000, r=0.703, R2=0.494）,淫羊藿苷含量随着7月份水蒸气数值增加逐渐降低,在适宜淫羊藿生长的河道两边,距离河流越远淫羊藿苷含量越高,药材品质越好.本研究表明,MaxEnt模型和地理信息技术可作为研究影响野生淫羊藿品质变化的一种有效方法,指导淫羊藿药材资源的保护与开发.     

基于MaxEnt模型的小黄花茶在中国的适生区域研究

珍稀植物小黄花茶(Camellia luteoflora Y.K.Li)在自然分布区内数量缩减,存在濒临灭绝的风险.为分析当前气候环境条件下小黄花茶的潜在适宜分布区,本研究运用最大熵(MaxEnt)生态位模型和地理信息系统(ArcGIS)软件对小黄花茶在我国的适生区进行预测,探讨影响其分布的主要环境因子.结果显示,四川泸州、宜宾,贵州遵义,云南昭通、昆明以及重庆江津、綦江是小黄花茶的高度适生区(适生指数0.54),黔、川、渝交界处是其核心分布地.刀切法(Jackknife)检测结果表明,影响小黄花茶分布区的主要环境因子包括最热季平均气温(Bio10)、最热季降水量(Bio18)以及最冷季降水量(Bio19),累计贡献率高达90.8%.适生区环境因子的统计分析结果显示,最热月最高气温为22.5～27.5℃,最热季平均气温为11.1～18.0℃,最湿月降水量为290～500mm,最热季降水量为4.4～6.6mm,最冷季降水量为16.7～24.8mm,海拔为450～1 000m,坡向在-40°～190°范围内,而坡度在20°～64°之间是小黄花茶最适宜生长的生态位参数.本次研究预测了小黄花茶适生区,除已知报道的三处自然分布区外,预测结果显示可能还存在尚未发现的小黄花茶生长地,有待进行实地勘测.     

气候变化下西南地区12种常见针叶树种适宜分布区预测

【目的】随气候变化加剧,未来西南地区针叶林分布存在诸多不确定性,进行未来气候下西南地区常见针叶树种适宜分布区研究,为该地区森林生态安全评估提供参考。【方法】基于最大熵模型(MaxEnt)模拟未来气候情景下西南地区常见的12种针叶树的气候适宜分布区。【结果】MaxEnt模型能够很好地模拟西南地区12个树种的潜在分布,AUC值均达0.9以上; 2070年MPI-ESM-LR模式RCP4.5情景下西南地区12种常见针叶树种气候适宜区面积分布变化显著,包括冷杉、三尖杉、杉木、干香柏、柏木、水杉、云南松、红豆杉和福建柏在内的9个树种气候适宜区与气候最适区面积增加11.1%~412.8%;银杉和油麦吊云杉的气候适宜区面积分别增加6.0%和32.8%,但气候最适区面积减少了0.8%和3.5%;云南油杉未来气候适宜区和气候最适区的面积则减少24.0%和29.1%。【结论】西南地区针叶林中广布树种的气候适宜区面积会得益于气候变化而扩大,但云南油杉和油麦吊云杉等一些西南特有乡土树种的气候适宜区面积则会因为气候变化而缩小,因此对特有乡土树种的保护应给予重视。     

未来气候变化对我国毛红椿适生区分布格局的影响预测

毛红椿(Toona ciliata var. pubescens)为楝科香椿属落叶乔木，被列为国家二级保护濒危物种。了解未来气候变化对中国毛红椿潜在适生区分布格局的影响，加强栖息地与环境因素间影响、适宜度等的评估，为其物种保护与生态恢复提供依据。     

The climatic suitability for maize cultivation in China

To provide scientific support for planning maize production and designing countermeasures against the effects of climate change on the national maize crop, we analyzed the climatic suitability for cultivating maize across China. These analyses were based on annual climate indices at the Chinese national level; these indices influence the geographical distribution of maize cultivation. The annual climate indices, together with geographical information on the current cultivation sites of maize, the maximum entropy (MaxEnt) model, and the ArcGIS spatial analysis technique were used to analyze and predict maize distribution. The results show that the MaxEnt model can be used to study the climatic suitability for maize cultivation. The eight key climatic factors affecting maize cultivation areas were the frost-free period, annual average temperature, ≥0°C accumulated temperature, ≥10°C accumulated temperature continuous days, ≥10°C accumulated temperature, annual precipitation, warmest month average temperature, and humidity index. We classified climatic zones in terms of their suitability for maize cultivation, based on the existence probability determined using the MaxEnt model. Furthermore, climatic thresholds for a potential maize cultivation zone were determined based on the relationship between the dominant climatic factors and the potential maize cultivation area. The results indicated that the importance and thresholds of main climate controls differ for different maize species and maturities, and their specific climatic suitability should be studied further to identify the best cultivation zones. The MaxEnt model is a useful tool to study climatic suitability for maize cultivation.     

马尾松分布格局对未来气候变化的响应

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及地理信息系统ArcGIS 10.3软件探讨马尾松当前地理分布特征及其潜在分布区,并针对代表性浓度路径(RCP) 2.6及RCP 8.5两种气候情景下未来(2050年和2070年)马尾松适宜分布范围及主要气候因子进行分析。【结果】当前马尾松高适生区覆盖的地区主要分布于秦岭—淮河线以南。浙江、福建、江西、湖北西南部、湖南、重庆、四川东南部、贵州北部、广西中部、广东北部等地区为马尾松主要分布区,海南、云南及台湾等地为零星分布区。在未来气候情景下,马尾松适生区向我国北部地区迁移,包括河南西部、山东半岛、辽东半岛、河北东部、山西南部等地区,而在云南南部零星地区不会再有马尾松自然分布。在未来两种气候情景4个条件中,相同RCP情景下,不同年限各适生区之间的差异并不明显,变化趋势大致相同;但相同年限的不同RCP情景对应的各适生区面积变化存在明显区别,RCP 8.5的影响要高于RCP 2.6。影响马尾松地理分布的主导生物气候变量为年均降水量、最干月降水量及平均气温日较差,且降水较温度的影响更大。【结论】未来气候变化将导致马尾松分布范围进一步扩大,新增分布区主要集中于当前分布区北部。应以当前马尾松适生环境为基础,针对当地气候类型、土壤条件等环境因素合理建立保护区,以便马尾松能够顺利适应新环境。     

云南广西蒜头果适生区预测及环境影响因子

【目的】蒜头果(Malania oleifera)是一种兼有很高经济和生态价值的濒危植物。本研究旨在揭示云南、广西蒜头果的潜在适生区的空间分布格局,并且明确其主要环境影响因子,为蒜头果的保护与开发利用提供理论基础。【方法】通过野外调查、数字标本植物馆、全球生物多样性信息网络等方式获取了蒜头果样本136个。选取常见的20个主要环境因子作为参数,基于最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS地理信息系统平台构建了蒜头果潜在适生区预测模型,模拟蒜头果在云南和广西壮族自治区的潜在适生区。【结果】笔者构建的MaxEnt模型预测得到蒜头果的潜在适生区分布范围为104°~107°E及22°~26°N,预测适生区验证结果的受试者工作特征曲线下方的面积(AUC)均超过0.9。MaxEnt预测的蒜头果潜在适生区前4个环境影响因子及贡献率依次为:气温季节性变动系数因子(39.6%)、等温性因子(16.7%)、平均气温因子(13.7%)、气温年较差因子(11.5%)。【结论】云南文山州东南部以及广西西部是蒜头果的集中分布区,温度是影响蒜头果分布的主要因素,MaxEnt模型在蒜头果适生区预测中表现出极高的精度和可靠性。该研究将为蒜头果资源保护利用和人工繁育选址提供重要依据。     

华中樱桃适生区模拟和生态特征分析

【目的】华中樱桃[Cerasus conradinae (Koehne) Yü et Li]为中国特有樱属植物资源,具有极高的观赏价值和利用前景,分析当前和未来(2050s,2070s)气候变化对其地理分布的影响,以期为华中樱桃的保护和利用提供理论依据。【方法】基于华中樱桃的201个实际地理分布点数据,结合气候特征,采用MaxEnt模型和Arc-GIS软件对其在中国的潜在适生区进行预测,构建预测模型,检验其精确度,确定环境因子贡献率,并使用主成分分析、相关性分析等方法对其主导环境因子进行定性定量的分析。【结果】MaxEnt模型精度检测极为可靠,训练集的AUC为0.945,测试集的为0.949,当前华中樱桃潜在适生区主要在西南、华中、华东地区,两大核心适生区主要集中于重庆市及以西至四川盆地、东至武陵山、南至大娄山、北至大巴山脉一带等呈不规则块状区域,以及云贵高原东部、苗岭山脉以及雪峰山脉西部边缘地区长条状区域。影响其分布的主要环境因子是最湿季降水量(bio 16)、年降水量(bio 12)、温度季节变化方差(bio 4)、温度年较差(bio 7)。在2050s未来气候(CCSM4)情境变化下,总适宜区相较于当代面积呈减少状态,但在2070s未来气候情境变化下总适宜面积增加,且极高适宜区有向高纬度和东北方向扩散,高适宜区有向低纬度方向扩散的趋势。【结论】MaxEnt模型可以准确预测华中樱桃的潜在适生区,华中樱桃适生分布区连续且较为广泛,西南、华中与华东地区为华中樱桃种质资源保护与利用的核心区域。这可为华中樱桃种质保护、亲缘地理与资源利用的后续研究奠定重要基础。     

九种铁线蕨属植物对中国主要城市的气候适应性研究

蕨类植物铁线蕨科中的假鞭叶铁线蕨(Adiantum malesianum)、灰背铁线蕨(A.myriosorum)、团羽铁线蕨(A.capillus-junonis)、铁线蕨(A.capillus-veneris)、鞭叶铁线蕨(A.caudatum)、白背铁线蕨(A.davadii)、月牙铁线蕨(A.deentulum)、普通铁线蕨(A.edgeworthii)、肾盖铁线蕨(A.erythrochlamys)等9种植物具有较高的观赏价值,在城市景观和绿化建设方面具有潜在的应用前景.了解它们对我国34个省会城市(含2个特别行政区,下同)的气候适应特点,可为这些种类的栽培及推广应用提供理论指导.应用基于RCP45二氧化碳排放情景下的11个当前生物气候数据,以及假鞭叶铁线蕨等9种铁线蕨属观赏蕨类在中国的694个分布记录,应用Max Ent模型和Arc Gis9.3软件,定量地预测了它们在我国的潜在分布范围,计测了它们对各省会城市的气候适应指数.结果表明,9种铁线蕨属植物在我国34个省会城市的气候适应能力有较大差异.假鞭叶铁线蕨、灰背铁线蕨、团羽铁线蕨、铁线蕨、月牙铁线蕨、普通铁线蕨在中国西南地区(四川东南部、重庆、云南、贵州)气候适应性很好,潜在分布范围广;假鞭叶铁线蕨、团羽铁线蕨、铁线蕨、鞭叶铁线蕨对中国华南地区的气候条件有较高的适应性;灰背铁线蕨、团羽铁线蕨、铁线蕨、白背铁线蕨和普通铁线蕨在中国华中的气候有较高的气候适应性;团羽铁线蕨和普通铁线蕨的潜在分布范围覆盖了华北地区的北京、天津和石家庄,它们的综合气候适生指数的平均值达到0.60.