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。     

基于MaxEnt模型预测气候变化下厚叶木莲在中国的潜在地理分布

厚叶木莲（Manglietia pachyphylla）是中国特有的极小种群野生植物,目前仅在广东和广西有少量居群,被列入国家Ⅱ级重点保护野生植物,研究其潜在地理分布有重要意义。本研究基于标本记录和野外调查数据,结合56个环境因子,应用MaxEnt模型模拟现代（1970-2000年）和3种未来（2021-2060年）气候情景下厚叶木莲在中国的潜在地理分布。结果表明：（1）MaxEnt模型模拟精度极高,受试者工作特征曲线下面积（Area Under ROC Curve,AUC）值为0.978;厚叶木莲现代潜在适生区集中分布于广东、海南、台湾、广西、福建及江西的大部分地区,在云南南部、湖南东部和西藏东南部等地也有分布。（2）对厚叶木莲的分布贡献率较大的主要生态因子有6个,分别是旱季平均温度（23.6%）、年平均降水量（22.7%）、下层土壤盐基饱和度（16.9%）、下层土壤碎石体积百分比（12.1%）、下层土壤质地分类（9.1%）和最冷月最低温度（7.3%）。其中,旱季平均温度20-25 ℃、年平均降水量3 500-4 500 mm和酸性砾质土是最适宜厚叶木莲生长的生态位参数。（3）现代厚叶木莲适生区面积合计67.07万平方千米,约占中国陆地面积的7%,低、中、高适生区分别占适生区总面积的69.3%、26.4%和4.3%;2021-2060年,在不同气候情景下,厚叶木莲适生区面积存在分化。在SSP126和SSP585气候情景下,厚叶木莲适生区面积均收缩;在SSP245气候情景下,其适生区面积则有较大幅度扩张。（4）2041-2060年,在SSP585气候情景下,当前气候条件下分布于广东中部和西部、广西西南部及海南中部的厚叶木莲高适生区全部消失。因此,建议广东江门古兜山省级自然保护区、北峰山国家森林公园等机构加大对厚叶木莲的保护力度,并开展其种苗培育和引种驯化相关工作。     

气候变化背景下花叶海棠的适生区分析和预测

为保护我国特有种花叶海棠[Malus transitoria (Batalin)C. K. Schneider],并选择合适的人工栽培区域,本研究基于86个花叶海棠精确分布点和13个气候因子,利用MaxEnt建立最大熵模型,计算花叶海棠在过去3个气候时期、当前气候条件下及未来气候条件下潜在的分布区,预测气候变化条件下花叶海棠潜在的分布变化趋势及可能的质心迁移路线。根据模型分析发现,影响花叶海棠在我国分布的最主要气候因子为最冷季度平均温度,其次为最冷月最低温度和最干季度平均温度,3个因子的贡献率分别为13.05%、12.08%和11.36%。当前气候下花叶海棠适生区占我国国土面积的26.82%,高适生区以甘肃南部与宁夏南部为中心,主要分布在青海东部、陕西北部、四川北部和西藏东南部地区。随着气候变化,花叶海棠分布区域也在不断迁移,其在我国的潜在分布区会随着温度的增加而增加,同时适生区也在不断北移,未来气候条件下分布质心可能会迁移至内蒙古南部。该结果为其种质资源发掘和保护、人工驯化和栽培方面提供基础数据和科学依据。     

广东松

广东松又叫华南五针松(Pinus kwangtungensis)以针叶五枝而得名。广东松为我国特有树种,由于数量稀少,现已被列为国家二级保护植物。广东松零星分布于湖南的南部、广东的北部、广西的西部以及海南岛的五指山,唯有在南岭国家级自然保护区海拔800～1500米的核心地段,保存着原始群落。这里山高谷深、地势峻峭、环境恶劣,但广东松却生长得茂盛挺拔,山坡上两人合抱不过来的松树随处可见,直径足有1米多,树龄有200多年。尤其在峭壁上、悬崖边,     

白榆在我国的潜在分布格局及未来变化

【目的】研究影响白榆(Ulmus pumila)在我国分布的气候条件、分布范围及未来变化,为白榆的科学保护和合理开发提供理论依据。【方法】采用MaxEnt和ArcGIS软件对当代、2050s和2070s(RCP2.6和RCP6.0)3个时期气候情景下白榆的潜在分布区进行预测。【结果】MaxEnt模型对白榆潜在分布区的预测具有很高的准确度,其训练集和测试集的AUC值分别为0.921和0.911。其中温度季节性变化(Bio4)、年降水量(Bio12)和降水量季节性变化(Bio15)对白榆的影响贡献率累计高达88.4%。依托气候环境变量,对白榆当前时期潜在分布区进行预测,中适生区主要集中在我国新疆、内蒙古中部、甘肃等西北地区,吉林、辽宁和内蒙古呼伦贝尔市等东北地区有少量分布;高适生区主要集中在我国河北、陕西、山西、山东等华北地区。未来2050s和2070s时期RCP2.6和RCP6.0气候情景下,白榆高适生区面积减小,中低适生区面积增大且会出现新的潜在适生区。【结论】以年为单位的温度和降水是白榆分布的主要因子,当前白榆的适生区主要集中在我国华北、西北和东北地区,未来其分布有向高纬度、高海拔区...     

气候变化下我国蔓藓属(Meteorium)适生分布的预测

基于我国蔓藓属6种166个地理分布记录和19个生物气候变量,利用ArcGIS和Maxent模型预测、比较不同气候情景下该属物种适生区及其变化,以期为气候变化对苔藓植物地理分布的影响提供科学依据.结果表明:气温年变化范围、最冷季度平均气温、温度季节性变化(标准差)和最热月最高气温是影响我国蔓藓属分布的主要气候因子.在近代气候条件下,蔓藓属的适生分布区集中在秦岭淮河以南的各省大部分地区.在未来气候情景下(21世纪50年代和21世纪70年代),蔓藓属适生分布区均将略微减少,分别将是近代气候情景下适生区面积的94.48%和95.78%.     

基于MaxEnt模型研究气候变化对巴戟天适生分布的影响

巴戟天（Morinda officinalis）的肉质根是我国著名的四大南药之一,具有较高的经济和药用价值。本研究收集了25个巴戟天有效分布信息,结合气候、地形、土壤等38个环境因子,运用最大熵（MaxEnt）模型和地理信息系统（ArcGIS）,对巴戟天当前（1970-2000）及未来2050s （2041-2060）3种气候情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）的潜在地理分布进行预测,并根据贡献率及响应曲线综合评判影响巴戟天分布的主导环境因子。结果表明：（1）MaxEnt模型预测精度高,4种气候情景下的Area Under Curve （AUC）值均大于0.985。（2）对巴戟天分布贡献率较大的主导环境因子有4个,分别是最冷季度降水量（47.4%）、年平均气温（28.9%）、年降水量（10.0%）、平均气温日较差（1.7%）,最适宜巴戟天生长的生态位参数分别是156.8 mm、21.8 ℃、1 857.1 mm、6.4 ℃。（3）当前巴戟天的潜在适生面积合计83.59×10⁴ km²,主要分布在广东、广西等热带、亚热带地区,高适生区集中在广东（肇庆、云浮、惠州、河源）、广西（玉林、贵港、防城港）、台湾（花莲、台中）、海南（保亭、陵水）等地。未来气候情景下巴戟天潜在地理分布总体收缩,低适生区变化较为明显,中、高适生区相对稳定。（4）随着气候变暖,未来气候情景下巴戟天潜在适生分布呈现“西扩”与“东缩”的趋势,适生区由东向西迁移,云南西南部是主要增加区。适生区分布研究结果可为巴戟天栽培区域选择提供参考。     

基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测

【目的】基于随机森林模型原理,对当前气候环境以及21世纪50年代的美国白蛾在中国的空间分布、环境因子重要性、发生面积及迁移情况进行预测和分析,为美国白蛾有效防控提供理论参考。【方法】获取2011—2017年美国白蛾发生的县市级数据, 利用地理信息系统ArcGIS中随机点生成工具生成未发生点数据。采用随机森林模型原理,选择19个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被覆盖率、有效光合辐射等5个环境因子,通过ArcGIS中的提取值工具提取发生点和未发生点的24个环境变量的值,将海拔、坡度、坡向进行离散化。使用R语言模拟2011—2030年美国白蛾的潜在生境分布模型,以ROC曲线验证模型的精度;利用构建好的模型分析环境因子重要性并排序,预测在2050s(2041—2060年)时期两种气候情景(RCP2.6、RCP4.5)下全中国范围内美国白蛾的潜在生境分布。【结果】ROC曲线分析表明,随机森林模型预测美国白蛾潜生境分布的训练数据和测试数据的AUC值分别为0.997和0.963,模型精度较高;当前时期下美国白蛾潜在生境(适生区)占中国国土面积的8.74%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的41.47%、20.85%、18.90%和18.78%,适生区主要集中在华北地区东南部、中南地区北部、华东地区北部和东北地区南部。对美国白蛾潜在生境分布影响较大的环境因子依次是:海拔、植被覆盖率、最湿季平均气温、最暖季平均气温。在2050 s时期RCP2.6气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的14.38%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.87%、20.37%、16.49%和12.27%;在RCP4.5气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的19.06%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.14%、15.11%、20.36%和13.39%;2050s时期美国白蛾潜在生境质心平均向北迁移93.65 km,新增适生区有黑龙江省、吉林省、四川省、湖北省、山西省、河南省、内蒙古东部、台湾岛等地区。【结论】美国白蛾适宜生活在海拔较低、夏季高温多雨、拥有较为丰富的森林资源的地区。随着气候变化,美国白蛾潜在生境整体向中国北部和内陆湿度较高地区偏移,发生面积逐渐扩大,发生程度逐渐加重。     

全球气候变化对喜旱莲子草和莲草直胸跳甲潜在分布的影响

为了探究气候变化场景下喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）和莲草直胸跳甲（Agasicles hygrophila）适宜生态空间和潜在地理分布的变化，采用构建MaxEnt生态位模型的方法，模拟了当前气候下2个物种的潜在分布区以及未来气候变化对其潜在分布的影响.结果表明：当前气候条件下，与喜旱莲子草的潜在分布相比，莲草直胸跳甲的潜在分布范围较大.未来气候场景下，预计喜旱莲子草适生区面积减少10.16%，新增27.69%，其17.53%的适生区分布范围会发生变化；预计莲草直胸跳甲适生区面积减少1.02%，新增15.52%，其14.50%的适生区分布范围会发生变化. 2个物种在不同未来环境变量下的适生区面积均大于当前的潜在分布面积.     

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生态位模型预测木灵藓科三属植物在新疆的潜在分布区

木灵藓科植物是干旱、半干旱环境中常见的藓类植物,对温度和降水极为敏感.木灵藓科在中国的物种丰富度由东向西增加,在新疆的丰富度较高.木灵藓属(Orthotrichum)、显孔藓属(Lewinskya)、多胞藓属(Nyholmiella)是三个在新疆分布较为广泛的属.预测当前以及未来气候情景下这三个属在新疆的潜在分布范围,将为木灵藓科区系和多样性研究提供一定的参考依据,也能预判未来气候变化对新疆地区木灵藓属的分布影响.该文根据木灵藓属、显孔藓属、多胞藓属在新疆的125个地理采集样点和19个气候因子,运用MaxEnt模型预测了它们适生区,并分析这些气候因素对其分布范围的影响.结果显示：1) AUC值高达0.945,说明该模型能够很好地预测了三个属的适生区范围.Jackknife检验表明,影响三个属分布的主要气候因子为最湿季平均气温以及最干季降雨量,贡献率分别为24.5%、23.9%.2) 该三属主要分布在阿勒泰、塔城、中部天山山脉、哈密、喀什和克州等地区,在和田和巴州也有一定的分布.在21世纪50年代的气候情景下,这些属在阿尔泰和塔城的分布范围将扩大,而在喀什和巴州的则缩小.总体而言,在21世纪70年代的气候情景下,这三个属在新疆的潜在分布区面积比现在的有所缩小.该文以气候因子预测了木灵藓科在新疆当前和未来的潜在分布范围,今后的工作中,将考虑影响苔藓植物生长的地形、植被的类型等,以进一步提高预测结果的准确性.     

基于Biomod2组合模型的我国山杨潜在分布区研究

【目的】通过探究环境变化对山杨(Populus davidiana)分布的影响,为山杨资源的保护和开发提供理论支撑。【方法】根据山杨的134条地理分布数据,结合18个气候、土壤及地形因子,基于Biomod2软件包构建组合模型,模拟我国山杨潜在分布区在未来3种气候条件模式下的空间分布格局变化,并确定影响山杨分布的主要环境变量。【结果】我国山杨当前潜在适生分布区主要位于400 mm等降水线两侧较高纬度或较高海拔地区,总面积约为1 560 340.9 km²,约占我国陆地面积的16.2%,其中大兴安岭、长白山、太行山、秦岭、祁连山南麓、横断山、云贵高原等地区为山杨高度适生区;在未来气候条件下,山杨适生区整体呈向西南方向收缩趋势,生境适宜度总体呈下降趋势;影响山杨分布主要环境变量为最热月最高气温、年降水量和海拔;基于5个最优单一模型构建的组合模型比单一模型对山杨适生区预测结果更好,训练集平均受试者工作特征曲线下面积和真实技巧统计值分布为0.91和0.73,预测准确度较高。【结论】我国山杨空间分布格局主要受水热条件影响,海拔也是影响山杨分布的重要因素。在未来气候条件下,山杨...     

生物燃料植物麻疯树适生区预测

基于Worldclim气候数据,利用Divagis软件中整合的Bioclim模型和Domain模型确定了麻疯树(Jatropha curcas L.)在中国境内的适生区,结果显示麻疯树适生区为经纬度18~30N,97~120E的地区,包括四川南部、云南大部分地区、贵州西南至滇黔桂交界、广西中部和南部、广东中部和南部、海南大部分地区、福建东南沿海和台湾西部沿海,其中最适生区主要为川滇交界地区、云南中部及滇黔桂边界经纬度为21~27N,98~107E的条带状地区.     

基于MaxEnt模型的青钱柳潜在适宜栽培区预测

【目的】 青钱柳是集药用、材用和观赏价值于一身的多用途树种。通过应用贡献率、置换重要值比较以及Jackknife检验等综合分析方法,评价制约青钱柳现代地理分布的主要因子,可为青钱柳资源的科学保护和合理利用提供理论依据。【方法】基于183个青钱柳地理分布记录和8个气候环境因子数据,采用MaxEnt模型软件对青钱柳潜在适宜分布区进行预测,并在此基础上划分适宜栽培区。【结果】采用MaxEnt模型预测青钱柳潜在适宜分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.964±0.006。目前,青钱柳高度适宜分布区为浙江南部、福建西北部、安徽南部、湖北东部、江西东部和西部、湖南东部和西部、贵州东部、重庆东部、陕西南部和四川东北部; 随着未来气温的升高,青钱柳有向高纬度和高海拔地区迁移的趋势。【结论】 影响青钱柳分布的主要气候因子是温度,包括年均温、季节温度变异系数和平均日温差,其中年均温为最主要因子。     

基于Maxent模型的原种红椿适生区变迁预测及在引种区划上的应用

利用原种红椿(Toona.ciliata Roem.var.ciliate)在云南实际分布数据及19个生物气象因子数据MaxEnt软件对其在当代、未来(2050、2070 s)气候条件下的适生区分布及面积(包括云南省和全国2种区域尺度)进行预测.原种红椿最大熵模型平均训练AUC值、测试AUC值分别为0.820、0.826,表明该模型对它们适生区的预测精度能达较好水平.最暖季度降水量、昼夜温差月均值、年均温变化范围、最暖季度平均温度、最湿季度降水量、最冷季度平均温度、最冷月最低温、最湿季度平均温度、年均温原种红椿分布的主要因子,在云南省尺度下原种红椿的适生区,特别是中、高度适生区与实际分布高度一致,对它们在该区域内的人工林发展区域的选择具有直接指导意义.在全国尺度下,适生区范围和面积可能大于实际分布,但中、高度适生区与实际分布记录相似度较高,可为其物种保护、异地引种保存提供借鉴作用.另外,与当代相比未来的适生面积变化不大,但有一定幅度增加,说明全球变暖有利于原种红椿繁衍(至少无负面影响).     

邻体截光率对华南五针松构件生长影响

在茂兰喀斯特山地森林中 ,根据植物构件理论 ,探讨了邻体截光率对华南五针松生长的影响。结果表明华南五针松总分枝率、当年生枝条数、当年生枝条长度、当年生针叶束数、当年生针叶面积 ,均随着邻体截光率的增加而减少。华南五针松以上构件特征随着华南五针松基径级的增大而受到的邻体截光率的影响逐渐减少     

基于Maxent生态位模型的松材线虫在中国的适生区预测分析

为了进一步掌握松材线虫在中国可能的扩展范围和可能造成的危害程度,利用Maxent生态位模型,结合地理信息系统ArcGIS,对松材线虫在中国的适生区范围进行了预测研究。结果表明:松材线虫在中国的适生区主要集中在华东和华南地区,华北地区南部、东北地区南部和西南地区南部则是松材线虫的中适生区或低适生区,其他地区则是松材线虫的非适生区。在适生区范围内,只要可感染的寄主松树存在,其他气候因子是可能满足松材线虫的侵染和致病的。ROC评价(receiver operating characteristic curve,受试者工作特征曲线,简称ROC曲线)结果表明,Maxent生态位模型预测松材线虫适生分布的训练数据和测试数据的AUC(areas under curve,曲线下面积)值分别为0.987和0.986,达到了极高的精度。各环境变量重要性的刀切法检验表明,温度因素对松材线虫的潜在分布影响最大。     

气候变化对青藏高原濒危植物山茛菪和铃铛子潜在分布的影响

基于共享社会经济路径(SSP)中SSP126、SSP245、SSP370和SSP585情景,运用最大熵模型预测青藏高原濒危植物山莨菪和铃铛子的潜在分布.结果表明,海拔、年降水量、等温性、最冷季平均温度是影响山茛菪和铃铛子潜在分布的主要环境因子.在当前气候条件下,山茛菪和铃铛子适宜生境面积分别占青藏高原的9.85%和7.19%,主要分布在西藏、四川、青海、甘肃和云南.与当前气候条件下的适生区分布面积相比,山茛菪在2050s SSP370、SSP585情景和2070s SSP126情景下的适宜生境面积存在不同程度的减少,在2050s SSP370气候情景下适宜生境与低适宜生境总面积减少72 288 km².与当前气候条件下的适生区分布面积相比,铃铛子在2050s SSP126、SSP245、SSP370和SSP585四种气候情景下的适宜生境面积都有不同程度的增加,在2050s SSP370气候情景下适宜生境和低适宜生境总面积扩张到541 766 km²,占青藏高原总面积的21.07%.与当前气候条件下的适生区分布平均海拔相比,山茛菪在4种未来气候...     

气候变化对牛膝菊在中国潜在适生区的影响

原产于南美洲的牛膝菊(Galinsoga parviflora)在我国已造成大面积入侵,然而当前尚不清楚该种在中国的适生区范围,以及气候变化对其适生区分布产生的影响。本研究利用最大熵模型(MaxEnt)分析了在当前(2000s)气候条件下该入侵种在中国的适生区范围,以及在气候变化背景下其未来(2050s和2080s)的适生区变化。模型受试者工作特征曲线下面积(AUC)达0.804,模拟效果良好。影响牛膝菊分布的环境因子主要为温度(包括bio_1、bio_4、bio_6、bio_7、bio_9、bio_10和bio_11)。模型结果显示,牛膝菊的极高适生区主要集中在西南地区的云南、贵州、四川、福建和台湾,这也正是该种目前在中国危害最严重的地区。气候变化将会导致其在广东、广西和华北地区的适生区出现缩减,甚至消失;而其适生区的北界将进一步向高纬度地区移动。总体而言,到本世纪末(2080s),其在中国的适生区面积将随着气候变化而呈现减小趋势。当前牛膝菊在中国的潜在入侵区域较大,该种对我国青藏高原以东广大地区的入侵潜力巨大,但是其未来的入侵进程可能受到气候变化的抑制。     

茂兰喀斯特山地华南五针松邻体干优强度研究

用邻体截光率和邻体干扰指数模型I =∑Ni =1 Si·S-1·di-1,对与贵州茂兰喀斯特山地原始森林中华南五针松个体生长行为之间关系进行研究探讨。结果表明 :华南五针松个体生长速度和个体大小均与邻体截光率和邻体干扰指数呈显著负相关 ,表明了邻体的干扰指数和截光率对华南五针松的生长较强的干扰作用