气候变化对我国红松林地理分布影响的研究

在红松林地理分布规律研究的基础上,应用地理信息系统ＩＤＲＩＳＩ和专门计算机软件——生态信息系统ＧＲＥＥＮ,找出适宜红松林分布的地理气候参数区间,并以此确定了红松林适宜分布区,在此基础上,根据全球气候预测模型ＧＣＭｓ预测的２０３０年的气候变化结果,就气候变化对我国红松林地理分布的可能影响进行了预测。结果表明：到２０３０年,因气候变化的影响,我国适宜红松分布的面积将有所增加,但增加幅度不大,仅占当前气候条件下适宜红松分布面积的３．４％,局部地区变化的情况是：在黑龙江省的西北部适宜红松分布的面积将有所增加;在辽宁省的西南部适宜红松分布的面积将有所减少。红松林现实分布区的南界将向北移动０．１～０．６个纬度,北界将向北扩展０．３～０．５个纬度,黑龙江省境内的红松林分布区的西界将向西扩展０．１～０．５个经度。我国适宜红松分布的面积将由当前气候条件下的２．９×１０７ｈｍ２,增加到３．０×１０７ｈｍ２。就当前气候变化影响预测中存在的问题及未来研究的方向进行了讨论。     

气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响

物种地理分布主要取决于它对气候、地形等环境因子的适应性。基于22个环境因子和阔叶红松林的4类主要建群树种——红松、紫椴、水曲柳和蒙古栎的地理分布数据,采用最大熵模型模拟了阔叶红松林的潜在分布区域,并分析决定阔叶红松林地理分布的主要气候和地形因子,最后利用政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的3种排放场景(SRES-A2、SRES-A1B、SRES-B1)下2020、2050、2080年的气候数据预测阔叶红松林的未来潜在分布区。结果表明:各树种的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.8,说明模型有很好的预测能力;影响阔叶红松林分布的主导环境因子是年降雨量、季节性降雨量、海拔、年平均温度、最湿季度的平均温度。在基准气候条件下,阔叶红松林的高度适宜分布区主要分布在长白山和小兴安岭地区,占研究区总面积的11.69%,低度适宜区面积、不适宜区面积分别占研究区总面积的23%和65.31%。模型预测结果显示,未来在A2、A1B和B1气候情景下,阔叶红松林高度适宜区的南界与北界都向北移动,其面积有缩减的趋势,而低度适宜区的面积有增加的趋势。     

东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性及全球气候变化影响评价

以在植被分布中起重要作用的温度指标(生长度·日,GDD)和水分指标(可能蒸散率,PER)为基础提出温度·水分影响函数f(GDD,PER),评价丁东北阔叶红松林分布区生态气候环境质量即生态气候适宜性．将f(PER,GDD)≥0．70划为阔叶红松林核心分布区;0．35≤f(PER,GDD)＜0．70划为适宜分布区;f(PER,GDD)<0．35划为边缘分布区．东北阔叶红松林分布区面积为39．99km^2,其中核心分布区面积7．13×10^4kg^2,适宜分布区12．27km^2,边缘分布区20．59km^2。同时结合大气环流模式(GISS、OSU)的气候变化情景评价了全球气候变化对东北阔叶红松林分布区生态气候适宜性的影响．结果表明,于暖化气候条件下东北地区阔叶红松林分布区明显减小,生态适应性显著下降。     

气候变化下桃儿七潜在地理分布的预测

桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)为小檗科多年生草本植物, 是我国濒危传统藏药, 预测气候变化对该物种分布范围的影响对于其保护和资源可持续利用具有重要意义。该文利用获得的桃儿七136个地理分布记录和21个气候环境图层, 通过MaxEnt模型分析桃儿七在我国西部七省的潜在地理分布, 并基于该模型预测政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1气候情景下21世纪20、50和80年代桃儿七分布范围。结果表明: 最热季平均温度、年降水量、温度季节性变动系数和等温性是影响桃儿七分布的主要气候因子; 在当前气候条件下, 桃儿七适宜的生境面积占研究区总面积的11.71%, 主要集中在青藏高原东缘的四川、甘肃、青海境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区, 低适宜生境与不适宜生境分别占研究区总面积的15.86%与72.43%。由模型预测可知, 在SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1三种情景下, 桃儿七在研究区低适宜生境的数量相对变化较小, 在适宜生境先大幅减少后又缓慢增加。研究结果同时表明, 在未来气候变化条件下, 桃儿七的适宜生境平均海拔将逐渐升高, 范围以及几何重心极有可能先向北移, 然后再向西延伸至青藏高原内部较高海拔的山区。     

Predictions of potential geographical distribution of Sinopodophyllum hexandrum under climate change

桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)为小檗科多年生草本植物, 是我国濒危传统藏药, 预测气候变化对该物种分布范围的影响对于其保护和资源可持续利用具有重要意义。该文利用获得的桃儿七136个地理分布记录和21个气候环境图层, 通过MaxEnt模型分析桃儿七在我国西部七省的潜在地理分布, 并基于该模型预测政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1气候情景下21世纪20、50和80年代桃儿七分布范围。结果表明: 最热季平均温度、年降水量、温度季节性变动系数和等温性是影响桃儿七分布的主要气候因子; 在当前气候条件下, 桃儿七适宜的生境面积占研究区总面积的11.71%, 主要集中在青藏高原东缘的四川、甘肃、青海境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区, 低适宜生境与不适宜生境分别占研究区总面积的15.86%与72.43%。由模型预测可知, 在SRES-A1B、SRES-A2和SRES-B1三种情景下, 桃儿七在研究区低适宜生境的数量相对变化较小, 在适宜生境先大幅减少后又缓慢增加。研究结果同时表明, 在未来气候变化条件下, 桃儿七的适宜生境平均海拔将逐渐升高, 范围以及几何重心极有可能先向北移, 然后再向西延伸至青藏高原内部较高海拔的山区。     

黑龙江胜山保护区阔叶红松林不同演替阶段径向生长与气候变化的关系

黑龙江黑河为我国红松(Pinus koraiensis)分布的北界, 在研究红松林的生长、演替、分布, 及其对气候变化的响应上有独特的意义。该文通过研究胜山保护区内阔叶红松林的演替系列(软阔叶林、硬阔叶林、阔叶红松近熟林和成熟林4个阶段), 分析了树木径向生长与气候变化的关系在不同演替阶段的差异。结果表明: 从演替早期的软阔叶林到晚期的红松成熟林, 年表统计特征表明树木径向生长对气候波动的敏感性逐步降低。对年轮-气候关系的分析结果也表明气候对树木径向生长的影响随着演替的进展呈现规律性的变化。上年6月和12月的气温与红松成熟林的径向生长显著正相关, 表现出明显的“滞后效应”。红松成熟林的轮宽指数与当年6月气温显著负相关, 而与当年6月降水量显著正相关, 反映出生长季水分对红松生长的限制。上述这些限制作用均随着演替的进展而增强, 但在演替的早期影响不显著。相反, 上年6月降水量与软阔叶林的生长显著负相关, 但该限制作用在演替的中晚期消失。这些差异反映出随着演替的进展, 优势树种对水分的需求逐步提高。滑动相关分析表明研究区近几十年明显的气候干暖化趋势对各林型的生长兼具有利和不利的影响。不同因素综合作用下, 软、硬阔叶林阶段生长尚未产生清晰的长期变化趋势。但由于水分对红松林生长的限制作用增强, 红松林生长明显下降。今后气候进一步干暖化可能对红松林的生长、恢复演替和分布有不利影响。     

气候变化下寒露林蛙在中国的潜在地理分布

近几十年来,全球变暖对全球生物多样性及其地理分布产生了重要影响,特别是对气候变化敏感的两栖动物。寒露林蛙(Rana hanluica)是中国特有种,但在濒危物种红色名录中处于无危状态。为了评估寒露林蛙种群的生存现状,掌握该物种在中国的潜在分布区,以及在未来气候变化条件下适宜生境区的变化,本研究利用最大熵(MaxEnt)生态位模型和地理信息系统,对中国未来气候变化情景下(2050和2070年)寒露林蛙的适宜生境区进行识别。基于47个寒露林蛙分布位点和20个典型环境因子,建立了寒露林蛙在当前和未来气候条件下的适宜生境模型,并分析了相关的环境影响因子。结果表明: MaxEnt模型的预测准确度较高,受试者工作曲线面积值达0.993;寒露林蛙在当前气候条件下的潜在适宜生境面积为36.36万km²,潜在地理分布区域主要位于湖南省和贵州省;影响潜在地理分布的主要环境因子为最干月降水量和海拔。在未来2种典型浓度路径的气候情景下(SSP1-2.5和SSP5-8.5),寒露林蛙适宜生境区均出现不同程度的缩减,导致总适宜生境面积呈减少趋势;其高适宜生境向高纬度地区转移,其核心分布区仍以湖南省为主。     

全球气候变化对小兴安岭阔叶红松林影响的动态模拟研究

应用林窗模型(Forest Gap Model)及4种大气环流模式(General Girculation Models,GCMs) CO₂加倍"平衡响应"数值试验结果模拟了小兴安岭阔叶红松林对未来气候变化的动态响应过程.结果表明,在美国高达空间研究实验室(Goddard Institute for Space Studies,简记GISS)和美国俄勒冈州立大学(Oregon State University,简记OSU)GCMs预测的CO₂倍增未来气候情景下,与本底生物量(目前气候条件下)相比,阔叶红松林生物量逐渐升高,目前云冷杉阔叶红松林将逐渐向枫桦、紫椴和裂叶榆阔叶红松林演变;但在普林斯顿大学地球流体动力学实验室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory,Princeton University,简记GFDL)和英国气象局(United Kindom Meteorological Office,简记UKMO)GCMs预测的未来情景下,由于较大幅度的增温,云冷杉红松林将向以蒙古栎、紫椴和裂叶榆为主要树种的阔叶林演变.未来增温速率决定了阔叶红松林未来的演替方向.     

气候变化情景下祁连圆柏在青海省的适宜分布区预测

祁连圆柏具有良好的水土保持功能,是青海省高寒干旱地区造林绿化的优良乡土树种之一,预测未来气候变化情景下祁连圆柏在青海省的潜在地理分布将为祁连圆柏的经营管理和引种栽培提供理论指导。本研究基于实地调查和资料搜集获得88个有效地理分布样点,利用Maxent模型和ArcGIS空间分析技术对当前气候条件下祁连圆柏在青海省的潜在地理分布进行模拟,综合Jackknife检验和相关系数,分析影响祁连圆柏潜在分布的主导限制因子,同时结合第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)的气候模式数据,预测祁连圆柏在3种(SSP126、SSP245、SSP585)气候变化情景下2061—2080年潜在适生区的变化。结果表明:Maxent模型受试者工作特征曲线下面积(AUC)都大于0.92,具有较好的预测能力。在当前气候条件下,祁连圆柏的适宜分布区主要位于青海省东部,总适宜区面积占比为11.2%,影响其地理分布的主导因子是海拔、年均降水量、极端最低温和坡度,累计贡献率为85.9%。未来3种气候情景对祁连圆柏适宜区的影响存在差异,SSP245气候情景的适宜区面积将会缩减,SSP126和SSP585气候情景下则会不同程度地扩张,SSP126气候情景的扩张最明显,其扩张区域主要位于泽库县、河南蒙古族自治县中北部和祁连县东南部地区。在未来3种气候情景下,祁连圆柏适宜分布区逐渐向高海拔地区迁移,但在经纬度方向分布变化较小,适宜区总体稳定。     

基于MaxEnt模型西南地区高山植被对气候变化的响应评估

采用1∶100万的中国植被类型图以及19个气候环境变量数据,基于最大熵(MaxEnt)算法和ArcGIS空间分析模块构建西南地区高山植被地理分布的气候适宜性预测模型,模拟其在基准期(1960—2000年)和不同气候情景下(A2、A1B和B1)的气候适宜性分布格局,并评价其对气候变化的适应性。结果表明:MaxEnt模型分析研究区高山植被地理分布气候适宜性的适用性非常高(AUC=0.93);最暖月均温、最湿季均温、最冷月均温等温度变量是限制其地理分布的主要气候因子;研究区高山植被地理分布的气候适宜区主要集中在西藏自治区、青海省、四川省西部及云南省西北部的部分地区;完全适宜、中度适宜、轻度适宜、不适宜的面积所占总面积比例约为1∶1∶2∶5;1960—2050年研究区高山植被潜在地理分布的气候适宜性面积有不同定程度的减少;未来3种气候变化情景下高山植被地理分布对气候变化的适应性分布格局基本一致,均为不适应区所占总面积比例较大;伴随气候变化,研究区高山植被的适应性减弱,体现在其潜在地理分布对气候变化的适应区分布范围减少;海拔5000—5500m适应性较强,适应区所占面积比例最大(53%左右);3500—4500m适应性最弱,适应区所占面积比例最小(5%左右)。     

气候变暖背景下春兰和蕙兰的适生区分布预测

为了阐明气候变暖背景下春兰(Cymbidium goeringii)和蕙兰(C. faberi)在我国的适生区分布变化情况,根据157条分布记录和19个生物气候变量,应用最大熵物种分布模型,对2070年4种温室气体排放情景下春兰和蕙兰在我国的适生区分布进行预测,并筛选影响其地理分布的主要气候因子。结果表明:(1)2070年春兰和蕙兰分布点的年均温(bio1)、最冷月最低温度(bio6)和最冷季平均温度(bio11)等均升高,气候有变暖趋势;(2)受试者工作特征曲线下面积(AUC)值在0.9—1.0之间,模型预测结果可信度较高;(3)影响春兰、蕙兰当前和2070年地理分布的限制性气候因子主要有最冷月最低温度(bio6)、最冷季平均温度(bio11)、年均降水量(bio12)和最干月份降水量(bio14);(4)气候变暖将会对春兰和蕙兰的适宜生境范围和面积产生影响。预测2070年春兰的适宜生境面积将会有所减小,而蕙兰的适宜生境面积将会增加,且整体有向北迁移的趋势。研究结果为野生春兰和蕙兰的生态风险评价和引种提供了重要依据。     

气候变化条件下苦参在我国潜在分布区的预测分析

为了解气候变化情景下苦参在中国的潜在分布区变化,探讨生物气候因子与苦参适宜分布格局的关系.该文通过收集苦参的地理分布点并结合19项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)对末次盛冰期、当前气候、未来气候三种气候情景下苦参在我国适生区的分布格局进行模拟,并分析影响苦参生长的主导生态因子.结果...     

气候变化对阔叶红松林不同演替阶段红松种群生产力的影响

本文以长白山地区阔叶红松林不同演替阶段(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始红松林)内红松种群作为研究对象,采用树轮学与相对生长式相结合,获取红松种群净初级生产力(NPP)连年生长(1921—2006年)数据以及相对增长率的年际变化数据,建立红松种群NPP与年际和季节性气候因子的关系,分析不同气候时期长白山阔叶红松林不同演替阶段内红松种群NPP年际变化特征及其对气候变化的响应差异.结果表明： 研究期间,不同演替阶段红松种群NPP与气候因子响应关系存在差异.随着温度上升,次生杨桦林红松种群NPP与上年生长季和当年生长季低温由显著负相关关系转变为显著正相关关系;次生针阔混交林红松种群NPP由与当年春季最低温度的正相关关系转变为与上年和当年生长季温度的显著正相关关系,气候因素对次生针阔混交林红松种群NPP影响的滞后效应增强;原始红松林红松种群NPP与温度的相关性减弱,与上年生长季降水量的正相关关系增强.研究区气候变化表现为低温和平均温度显著上升,而最高温度和降水没有明显变化.气候变化有利于提高演替初级阶段次生杨桦林和演替中级阶段次生针阔混交林内红松种群生产力,尤其是次生针阔混交林,而对演替顶极阶段红松种群NPP影响不明显.     

全球气候变化对小兴安岭阔叶红松林影响的动态模拟研究

应用林窗模型（Ｆｏｒｅｓｔ Ｇａｐ Ｍｏｄｅｌ）及４种大气环流模式（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｇｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｓ,ＧＣＭｓ）ＣＯ２加倍“平衡响应”数值试验结果模拟了小兴安岭阔叶红松林对未来气候变化的动态响应过程。结果表明,在美国高达空间研究实验室（Ｇｏｄｄａｒｄ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ Ｓｔｕｄｉｅｓ,简记ＧＩＳＳ）和美国俄勒冈州大学（Ｏｒｅｇｏｎ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒ     

区域种植业气候适宜度及其对种植活动的响应——以四川省盐亭县为例

在分析盐亭县近63年来(1950—2012)种植业生产发展的基础上,选取该县农村社会经济条件相对稳定的近32年(1981—2012)为研究时段。运用农业生态气候适宜度方法,依据水稻、红薯、玉米、小麦和油菜等5种主要作物生育期的光、热、水等气候条件,分别估算各种作物的资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数,构建小尺度区域种植业气候适宜度模型和种植活动对区域种植业气候适宜度的影响度模型,进行小尺度区域种植业气候适宜度以及种植活动对种植业气候适宜度的影响度估算,并对种植业生产对气候变化的适应进行探讨。研究结果表明,(1)近32年来盐亭县大春作物的平均资源适宜指数、效能适宜指数和利用指数(分别为0.578、0.281和48.37%)均大于小春作物(分别为0.304、0.128和42.24%),大春作物的气候适宜度高于小春作物,且作物间的气候适宜度差异较大。(2)受季风气候波动的影响,该县作物气候适宜度有明显的年际波动;该县近32年来气候变化对大春作物气候适宜度有轻微不利影响,而对小春作物气候适宜度趋于有利。(3)盐亭县近32年来种植业平均的资源适宜指数为0.466、效能适宜指数为0.212、利用指数为45.49%;受5种作物资源适宜指数、效能适宜指数,以及作物播种面积与产量年际波动的综合影响,该县种植业气候适宜度亦有明显的年际波动;气候变化对该县种植业气候适宜度总体上有不利影响。(4)近32年来该县种植活动对种植业气候适宜度的影响度平均值为0.00092,其年际波动较大。通过作物种植组合结构的调整,在20世纪90年代中期前对种植业气候适宜度的提高有微弱的正向影响,对气候变化有一定程度的适应;而后期则有负向作用。     

黑龙江省未来气候生态与森林的作用研究

本文在扼要概述全球气候变化背景的基础上,根据近百年气候历史资料以及海温、太阳黑子活动、火山爆发、ＣＯ２浓度变化、Ｏ３浓度变化、大气环流指数特征等因子与我省气修变化的定量与定性关系,分析了各因子的综合影响,预测了我省未来十年气候变化趋势。结果表明：我省未来十年气候以温暖、干旱为主,年际间仍存有波动。虽然总的气候变化趋势与全球变化是一致的,但具有明显的区域特征。同时提出了气候变化可能对森林的影响,初步探讨了应采取的森林对策。     

气候变化条件下红脂大小蠹在中国的潜在适生区预测

红脂大小蠹作为一种国际性重大林业害虫,传入我国后,立即成为油松的致命性害虫并迅速在我国扩散开来。本研究利用中国历史气候数据(1981-2010年)和未来气候数据(2011-2040年),以CLIMEX软件和红脂大小蠹的生物学特性资料为理论依据,分析、预测、比较在历史气候条件下和未来气候条件下红脂大小蠹在中国的气候适生区。结果表明:在历史和未来气候条件下,红脂大小蠹的适生区域均集中在我国南方和华北地区,高度适生区所占比例最大。而在未来气候变暖条件下,由于各地的气候条件将发生变化,红脂大小蠹的适生区将向西北和东北方向扩增。研究表明气候变化会对红脂大小蠹的适生区有一定的影响,会导致其适生范围变大,适生边界北移,大部分地区适生程度增大。研究结果可为未来红脂大小蠹在我国的检疫防控、控制其扩散暴发提供一定的理论依据。     

中国天山花楸适生区预测及其对气候变化的响应

气候变化对物种分布的影响是生物地理学研究的热点问题之一。以我国新疆民族药用植物天山花楸为研究对象, 基于69条分布记录和筛选后的7个环境变量, 利用Maxent模型对该物种当前和未来的适生分布区进行预测, 综合应用气候变量的贡献率及置换重要值比较、刀切法(Jackknife)评估制约天山花楸现代分布的主要因子, 并探讨未来不同气候情景下该物种分布格局的变化趋势。结果表明: 现代适宜分布区主要集中在新疆西北部、青海东部、甘肃中部及宁夏、陕西、山西的部分区域; 影响天山花楸地理分布的主要气候因子为降水和气温, 且降水因子更重要; 未来气候变暖趋势下天山花楸适生区向高纬度地区移动。到21世纪50年代, 天山花楸适生区面积在RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5的情景下均有所增加, 到70年代时增幅有所降低, 在中、高浓度情景下减幅更大。上述研究结果对于在适生区开展天山花楸资源保护和引种栽培具有重要的指导意义。     

孑遗植物长苞铁杉(Tsuga longibracteata)分布格局对未来气候变化的响应

长苞铁杉(Tsuga longibracteata)是中国特有的珍贵树种,不仅对研究裸子植物的系统发育、古生态和古气候具有重要作用,而且该树种具有造林、用材和药用等方面的较高价值。研究长苞铁杉在气候变化下的分布格局变化是制定其保护和可持续利用的重要基础。采用最大熵模型(MaxEnt),结合不同时期(当前、2050年和2070年)和不同二氧化碳排放情境下(RCP2.6和RCP8.5)的气候因子变量,探讨气候变化与物种地理分布格局的关系,预测长苞铁杉的潜在分布区变迁。本研究考虑了空间约束对物种分布的限制作用,构建了气候因子预测模型(C)和气候+空间约束因子预测模型(C+S)分别进行潜在分布区预测,比较其结果差异。结果显示,最干月降水量和温度年较差是影响长苞铁杉地理分布的主导气候因子,空间约束因子对长苞铁杉未来的地理分布有重要影响。随时间年限增加,长苞铁杉总潜在适生区面积降低,特别是中高等级的适生区面积有不同程度地减少,分布范围总体向北移动,这些变化趋势在RCP8.5情境下更加突出。这一结果表明未来气候变化会导致长苞铁杉种群分布范围收缩和生境适宜度下降,加剧其受胁程度。加入空间约束因子后,C+S模型的预测精度更高,结果更符合长苞铁杉的迁移、扩散特性。长苞铁杉未来的核心分布区仍位于现存的湘、桂、黔结合部,表明其具有"原地避难"的特性,应进一步加强对现有野生资源的保护。渝、川、鄂结合部的大巴山等地区是未来气候变化下长苞铁杉的理论分布区域,可作为长苞铁杉应对未来气候变化的引种地区,应提早进行人工引种、栽培等前期研究。研究结果可为气候变化背景下长苞铁杉的保护、物种迁地保存和可持续管理提供科学依据,也可为准确预测濒危、珍稀植物的地理分布范围提供方法参考。     

中国水稻潜在分布及其气候特征

基于全国层次和年尺度筛选的影响中国水稻分布的潜在气候指标,结合水稻地理分布信息,利用最大熵模型和ArcGIS软件的空间分析功能,分析了中国水稻潜在分布及其气候特征.结果表明:年降水量(P)、湿润指数(MI)、稳定通过18℃持续日数( N18)和≥10℃积温(∑T10)4个因子是影响水稻分布的主导气候因子,其累积贡献百分率达97.6％.采用主导气候因子作为环境变量重建气候水稻分布关系的最大熵模型,利用重建的最大熵模型给出的中国水稻存在概率,对中国水稻潜在分布区的气候适宜等级进行了划分,并分析了各适宜区的气候特征.研究结果可为中国水稻生产布局及制定应对气候变化政策提供参考.