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.     

基于WOS与CNKI数据库的三种生态位模型文献计量比较分析

针对有害生物适应性研究是植物检疫工作的重要基础,明确有害生物在目标地的适生性分布,可提高预测的准确性及决策的科学性。为全面客观的了解国内外物种分布模型的应用领域、发展情况及研究规律,并为从事植物检疫工作研究的学者和决策者提供数据参考,本研究从文献计量学角度分析了近20年MaxEnt、CLIMEX、GARP三种物种分布模型在Web of Science数据库和CNKI数据库中的文献发展情况,梳理出生态位模型的研究与应用现状和发展脉络,可为研究者从事生态位模型相关研究提供参考依据。     

东亚四照花群体中国潜在适生区预测研究

【目的】四照花属(Cornus)是具有较好发展潜力的园艺观赏树种。通过生态位模型分析评价东亚四照花在中国的分布情况及主要限制环境因子,可为其资源的保护和利用提供理论依据。【方法】以343个东亚四照花的地理分布记录和19个环境因子为预测数据,采用 MaxEnt 模型对东亚四照花潜在适宜分布区进行预测。【结果】采用 MaxEnt 模型预测东亚四照花适宜分布区准确度极高(AUC值达 0.933)。东亚四照花的现代极高适宜分布区为四川与云南交界部分地区(100°~104°E,26°~27°N),四川省盆地西缘的部分地区(102°~103°E,29°~32.5°N),陕西省南部地区及陕西、四川、甘肃和湖北交界地区(105°~112°E,32°~34°N),湖南、湖北和重庆交界部分地区(108°~112°E,29°~32°N),四川、云南和贵州3省交界区(105°~108°E,26°~27°N),广东北部、广西北部、湖南南部和江西南部的部分地区(110°~118°E,25°~26°N),福建、 江西和浙江3省交界的部分地区(117°~122°E,25°~28°N)。影响东亚四照花分布的主要因子应为综合环境因子,主要为季节性的降水和温度变化以及极端低温。【结论】随着气候变暖,东亚四照花适生区不会发生迁移,只会逐渐破碎化并且越来越小。该模型的预测结果可以在大尺度上为东亚四照花种质资源的收集保护及适生区的区划提供科学依据。     

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.     

铁线蕨属九种观赏蕨类对中国34个省会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。为了解它们对我国34个省会城市的气候适应特点,以便为它们的栽培推广提供理论指导。本文应用基于RCP45CO₂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种观赏蕨类在中国的694个分布记录,应用MaxEnt模型和ArcGis9.3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。     

珍稀濒危物种金斑喙凤蝶在我国潜在适生区预测

为了明确珍稀濒危物种金斑喙凤蝶(Teinopalpus aureus Mell)在我国的潜在地理分布,基于我国已有的分布记录,结合环境数据,采用MaxEnt模型和ArcGIS软件对其在我国的潜在适生区进行预测分析。结果表明,最暖季平均降水量(bio18)、最冷月份最低温(bio6)、最热月最高气温(bio5)和最湿月降水量(bio13)在金斑喙凤蝶的地理分布中起主要作用。在最暖季平均降水量(bio18)为423~ 1172 mm,最冷月份最低温(bio6)为-7 ~ 14 ℃,最热月最高气温(bio5)为21~39 ℃,最湿月降水量(bio13)为186~ 479 mm的环境条件下适合金斑喙凤蝶生长;在当前气候情景下,预测金斑喙凤蝶主要适生区分布在我国长江以南地区,及台湾和海南等地,面积约为133.27万km2,其中高适生区分布集中在福建、广东、广西、江西、浙江等南亚热带地区,约为39.93万km2面积。本研究模型预测精度高,对金斑喙凤蝶的保护具有较高的参考价值。     

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。