冬小麦三种病害潜在适宜分布及其影响因子分析

为研究冬小麦赤霉病、白粉病和纹枯病三种病害的潜在适宜分布,从冬小麦病害发生的气象因子角度出发,利用World Clim-Global Climate Data(1970～2000年) 30年全球平均气象数据资料,通过最大熵物种分布模型,研究了三种病害的分布区域和影响冬小麦三种病害适宜分布的主要影响因子,分析病害潜在分布的气候因子效应。结果表明:小麦赤霉病潜在适宜分布区主要分布在苏南、苏中地区,风速、温度等气象要素影响其适宜分布区;小麦白粉病的潜在分布区以苏南、苏中为主,范围较大,江苏的北部和中部地区以块状分布的形式,分散在各主要城市周围;小麦纹枯病的适宜分布区主要集中在苏南、苏中城市周围一带,苏北主要分布在连云港、宿迁一带。研究结果可以为江苏省冬小麦这三种病害的预防及防御提供一定的气象科学依据。     

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。     

气候变化对我国梭梭潜在分布的影响及不确定性分析

梭梭是我国的三级保护植物,对荒漠区的防风固沙和维持荒漠生态系统的平衡具有关键作用。为了认识气候变化对梭梭潜在适宜分布区的影响,本文研究选用最大熵模型,选取12个与梭梭分布有关的环境因子,模拟梭梭当前的潜在分布,并基于17个大气环流模式(GCM)和2种温室气体排放情景(GES),对未来2个时期(2041-2060年,2061-2080年)的潜在分布进行集合预测,然后采用范围变化指数(RCI)与Kappa值,比较不同GCM与GES引起的潜在分布变化,并用双因素方差分析法对预测结果的不确定性来源进行变异分割。结果表明:未来2个时间段梭梭潜在分布范围将分别增加31.3%和39.8%;17个GCM中,GFDL-CM3预测的潜在分布变动最大,INMCM4最小,2种GES中,RCP8.5预测到的变动大于RCP4.5;此外,GCM对预测结果的不确定性贡献大于GES。因此,预测物种未来潜在分布,应避免采用单个GCM,使用多个GCM做集合预测,并进行不确定性分析,以便减小预测结果的不确定性,得到更可靠的结果。     

MaxEnt模型下的外来入侵种香丝草在中国的潜在分布区预测

本研究基于生态位模型(MaxEnt),在大量已有居群分布点数据的基础上对香丝草(Conyza bonariensis)在中国的潜在分布区域进行了预测.结果表明:最冷季度平均温度、年均温、最冷月最低温、最干季度平均温度、干月降水量和最干季度降水量这6个环境因子对香丝草分布预测的影响最大;除新疆、青海、内蒙古、宁夏、黑龙江、吉林和辽宁省之外,其他地区均被预测为香丝草的适生区.目前,香丝草的潜在入侵区仍大于实际分布区,因此,预测该物种还将会进一步扩散;四川西部、云南南部、陕西北部、山东西北部、山西北部和甘肃及河北的大部分地区非常靠近已经被入侵的区域,应引起相关机构的重视,防止其进一步入侵.     

神奇的红豆杉

红豆杉隶属红豆杉科红豆杉属,全世界约有11种,我国有4种1变种,云南省有3种1变种,即云南红豆杉、红豆杉、南方红豆杉、西藏红豆杉,主要分布在我国云南省(约有500万株)和周边省份一部分地区,占世界资源的70％。红豆杉为常绿乔木,高可达40米,胸径2米;雌雄异株,雌花球单性叶腋,雄花球球形,有梗,花淡黄色;种子坚硬,圆球形或椭圆形,生于杯状肉质假种皮中,假种皮红色·可食。     

祁连山北坡青海云杉的潜在分布

【目的】确定适宜环境下青海云杉的分布潜力,可以为区域生态恢复、生态潜力评估提供重要依据。【方法】基于祁连山国家自然保护区的物种分布数据及相关环境数据,利用生态位物种分布模型对青海云杉进行较高空间精度的潜在分布模拟,并对影响其分布特征的关键因子进行分析。【结果】最大熵模型(MaxEnt)、生物气候模型(Bioclim)、域模型(Domain)、生态位因子分析模型(ENFA)的受试者工作特征曲线(ROC)的下面积值(AUC)分别为0.977、0.936、0.959、0.904,均有较高的诊断价值,结合物种实际分布与模型AUC值,MaxEnt模型模拟效果最佳。【结论】运用空间分析,归纳多种环境要素与青海云杉之间的定量关系,并通过标准差椭圆方法,界定祁连山国家自然保护区内青海云杉分布的环境要素边界,可为区域生态建设提供支撑,具有重要的科学与实践价值。     

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).     

北美银钟花在中国的适宜栽培区研究

【目的】北美银钟花(Halesia carolina L.)是优良的园林景观树种,利用最大熵(Maxent)模型预测其在中国适宜引种栽培区,为北美银钟花合理引种栽培提供科学依据。【方法】通过ENMeval数据包优化Maxent模型参数设置,基于57条现代地理分布记录和7个生物气候变量模拟和预测北美银钟花在中国的适宜栽培区,综合使用百分比贡献率、置换重要值和多元方差分析等方法评价中国、美国适宜分布区的环境差异和主要气候限制因子。【结果】当特征组合为线性、二次型、乘积型和片段化,调控倍频为1.5时,模型复杂度和过拟合程度较低,此时测试集受试者工作特征曲线下的面积值达到0.956 7±0.032 9,模拟准确度极高。北美银钟花在中国的适宜栽培区主要包括台湾岛东部和北部、海南岛东部、云南西部和西南部、中国大陆中东部4个区域。多元方差分析和稳健多元方差分析显示,中国和美国的适宜区之间具有显著的气候差异,其中,指示降水和气温变异程度的指标差异最大,指示气温极端特征的指标差异最小。【结论】降水因子与北美银钟花潜在地理分布的关联性更强,中国适宜区内不均匀的降雨季节性分配可能是限制其引种栽培的主要气候因素。     

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。     

云南主要森林植被碳储量及固碳潜力模拟研究

使用日本对地观测卫星(advanced land observing satellite,ALOS)2008—2011年的影像数据,解译云南现状植被分布.使用分类回归树模型(classification and regression trees,CART)预测云南主要森林植被的潜在分布区,估算云南森林植被的碳储量和固碳潜力.结果显示:云南省林地总面积是2.0×107hm2,森林覆盖率为52.49%,主要森林植被碳储量为871.14 Tg;不同森林植被碳储量及固碳潜力不同,碳储量较高的是季风常绿阔叶林、暖温性针叶林和暖热性针叶林,分别为205.42、172.72 Tg和137.78 Tg,而固碳潜力较大的是暖热性针叶林、暖温性针叶林和温凉性针叶林,分别为788.53、119.00 Tg和156.78 Tg,分别是现实碳储量的5.7倍、2.1倍和0.91倍;云南主要森林植被总固碳潜力为1 321.52 Tg,约为现实碳储量的1.52倍.总体上,云南省针叶林的固碳潜力远大于阔叶林,适当的人为干扰可提高暖热性针叶林的固碳潜力,暖热性针叶林具有较强的清洁发展机制(clean development mechanism,CDM)潜力,云南省主要森林植被在整体上是一个碳汇.     

基于物种分布模型的黄杯杜鹃潜在分布区预测研究

黄杯杜鹃是具有很高的观赏价值、园艺价值和医药开发价值的物种,目前处于易危状态,因此了解其潜在分布区对制定相应的物种保护措施具有重要意义。利用Max Ent、RF和GLM模型分别预测了黄杯杜鹃在云南的潜在分布区,预测结果的AUC值分别为0.988、0.963和0.981。基于物种先验分布区和物种分布调查数据,优选了Max Ent模型的预测结果为最佳预测结果。研究结果表明黄杯杜鹃在滇西北的潜在分布状况,提供了一种模型性能评估方法,为多模型选优提供了参考。     

大红鹳在中国的分布现状与潜在适宜分布区预测

对大红鹳(Phoenicopterus roseus)在中国的分布记录进行了详细汇总和分析, 绘制了大红鹳在中国的最新分布图. 结合近年来相关文献和目击记录分析, 推测出现在中国的大红鹳有可能是从临近的南亚-中亚种群扩散而来. 根据多年来稳定的秋冬季观测记录, 认为大红鹳在中国的居留类型为旅鸟和罕见冬候鸟. 使用MaxEnt生态位模型预测其在中国的潜在适宜分布区, 结果达到良好水平. 预测发现: 在黑龙江的三江平原和松嫩平原、辽宁的辽东湾、内蒙古的海拉尔和巴彦淖尔等地区以及山东半岛都有大红鹳的适宜分布生境, 其潜在适宜生境的分布概率高达80%以上, 但这些区域迄今尚未有任何目击记录. 因此推测, 随着时间的推移, 大红鹳在我国的分布区有可能会继续扩大, 在上述潜在适宜生境地区有望发现其踪迹.      

运用MaxEnt模型预测藏药桃儿七的潜在地理分布

桃儿七(Sinopodophullum hexandrum)是中国的传统濒危藏药。本文依据136个桃儿七采样点位信息和24个气候、地形和生长期因子,借助MaxEnt模型预测桃儿七在我国陕西等西部7省的潜在分布。结果表明桃儿七不适宜生境面积占研究区总面积的61.36%,低适宜生境占18.71%,中适宜生境占12.14%和高适宜生境占7.79%。海拔、最热季平均温度、极端最低温和最湿季平均温度4个气候因子对桃儿七分布起重要作用。甘肃、青海和四川三省海拔高、次生植被丰富的区域为其高适宜生境区。     

吉林省外来入侵植物豚草潜在适生区预测

采用MaxEnt模型、ENM Tools、R语言和地理信息系统(ArcGis)相结合的方法,预测吉林省豚草的潜在适生区域,确定影响豚草地理分布的主导环境因子.结果表明:豚草在吉林省的高、中适生区主要分布于大部分地级市和部分县级市,其中长春市的高、中潜在适生区面积最大,共计2696.11 km2,占该市总面积的13.09％;四平市与通化市次之,高、中潜在适生区面积分别为847.75 km2和555.64 km2,分别占市总面积的6.06％和3.57％.高适生区分布以长春市为中心,呈"树状"向周边区域伸展,中适生区与低适生区沿高适生区周围或邻域附近分布;影响豚草分布的主导因子为人类活动强度(hfp).     

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。     

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...     

气候变化背景下青檀的潜在地理分布

气候是植物物种地理分布的决定因素.通过建模预测濒危物种的潜在适生区已成为评估生境适宜性的有用工具.青檀(Pteroceltis tatarinowii Maxim.)是第三纪古热带植物区系的孓遗植物，具有十分重要的经济价值和生态价值，通过对青檀的潜在地理分布预测可以更好地为青檀的培育、管理和可持续利用提供科学依据.利用MaxEnt模型模拟当前(1970-2000年),预测未来2050s(2041-2060年)和2070s(2061-2080年)在3种不同排放浓度(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)情景下青檀在中国的潜在地理分布，并对不同气候带、纬度和海拔下青檀适生区空间分布格局及其生境破碎化程度、质心移动轨迹进行分析.结果发现：(1)年降雨量(Bio12)是影响青檀分布的决定因子，最冷月的最低气温(Bio6)是仅次于年降雨量的次要因子；(2)当前青檀潜在适宜分布区主要分布在我国水热条件较为适宜的亚热带地区；(3)未来不同气候情景下青檀潜在适生区面积整体上呈减少趋势，其生境破碎化程度逐渐加剧；(4)青檀的潜在适生区的质心向西北方向偏移.     

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。     

荒漠濒危植物裸果木适宜分布区对未来气候变化情景的可能响应

目的模拟未来气候变化对荒漠孑遗植物裸果木的地理分布与格局的影响,对指导该植物的保护/恢复有重要意义。方法基于裸果木的25个居群分布点和12个环境变量,利用最大熵模型MAXENT和GIS工具,模拟基准(1961-1990)气候,并预测未来气候下(2050和2070时段,基于RCP6. 0情景)裸果木在蒙古南部和我国西北的潜在分布范围和最适宜分布,并分析适宜分布区内各驱动因子的数值范围。结果 1)基准气候下,裸果木的潜在分布区集中于我国西北荒漠区,在蒙古的准噶尔戈壁省、南戈壁省和东戈壁省仅有少量破碎化的适生区; 2) 2050和2070时段该植物在我国西北荒漠区的分布区将减少32%左右,主要分布在塔里木盆地西端、河西走廊东部、内蒙古阿拉善左旗及宁夏北部地区;最适宜的分布区也将明显缩减; 3)主要是年均降水量、最湿季降水量和降水季节性限制了裸果木植物的潜在分布。上述3个因子的变化范围分别为:54. 00～162. 01 mm、26. 00～103. 44 mm和40. 36～145. 78。结论未来气候下,裸果木在我国西北荒漠区的适宜分布范围和最适宜分布区都将明显减少。     

基于Max Ent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.