中国外来入侵生物的空间分布格局及其影响因素

不同地理区域影响生物分布格局的因子不同,对外来入侵物种也是如此。在区域尺度上分析外来入侵生物的空间分布格局及其影响因子对预测生物入侵的影响及入侵种的控制管理具有重要意义。本研究应用中国外来入侵物种数据库、自然环境数据库和社会人文环境数据库,分析了我国外来入侵动植物的空间格局;并运用主成分分析（PCA）和典范对应分析（CCA）探讨了自然环境和人类活动等因素对外来入侵动植物分布格局的影响;同时研究了外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间的关系。结果表明,我国现有外来入侵动物138种、入侵植物384种,其数量和密度都呈现出由东南沿海向西北内陆减少的趋势,且入侵动物和入侵植物空间格局基本一致;降水（MAP）是决定我国外来入侵动植物分布格局的主要自然环境因子,国民生产总值（GDP）是主要社会经济影响因子。在全国尺度上,外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间呈显著的正相关关系,但地域间存在较大差异。不同区域外来入侵物种与本土物种多样性的相关关系表现出不同,与研究尺度有密切关系。     

北京地区外来入侵植物分布特征及其影响因素

为研究北京地区入侵植物扩散与分布规律,探讨影响入侵植物分布的驱动因子,对北京郊区12区县入侵植物分布情况进行了实地调查,分析了北京地区入侵植物的水平分布格局和其随海拔梯度的变化规律,并对影响入侵植物种数和分布的各类因子进行了相关分析。结果表明:北京地区共有外来入侵植物47种,不同区县入侵植物物种数量差别较大,通州、门头沟等外来入侵植物分布较多;并形成3个明显的集中分布区域。入侵植物在不同海拔高度都有分布,其数量随海拔梯度的变化规律表现出线形关系,低海拔区域100—900 m是外来入侵植物分布数量较多的海拔范围。通过对不同影响因子与入侵植物物种多度相关分析表明,进口额、一级公路密度与外来入侵植物数量显著负相关,而与林木覆盖率显著正相关,这些结论与入侵植物分布与扩散一般规律相悖,这与北京地区森林起源与以及人类活动对于植被干扰多样性和不确定性形成的景观破碎化有关,多样性干扰为更多植物入侵提供了可能性。入侵植物分布格局和多样性人为活动的干扰使其防控难度加大。     

天山中段主要植被类型中种群的空间分布格局与环境的关系

 用生物地理统计学的空间相关图及空间相关指数方法研究了天山中段主要植被类型中种群的空间分布格局及其影响种群空间分布格局的主要环境因子。主要考虑了山地荒漠、亚高山草甸和高山草甸3种植被类型,以及30年平均降水量和月平均气温、海拔、土壤pH值和有机质含量等9种环境及气象因子。结果表明：影响天山北坡荒漠植物种群空间分布格局的主要因子是海拔。结果表明：影响天山越高分布越少,而7月平均温度越高分布越广;影响南坡荒漠优势物种空间分布的因子较复杂,但土壤中N含量是其中一个重要因子。影响亚高山草甸优势种群空间分布的因子较多,但比较重要的因子包括土壤CaCO3含量及1月平均温度为负面因子,而降水量是比较重要的正影响因子;影响高山草甸优势种群空间分布的主要因子虽然很多,但是降水量、1月平均温度和7月平均温度等是主要影响因子。     

滦河流域河岸带入侵植物分布特征及其与环境的关系

根据滦河流域河岸带56个样点的植被调查,研究入侵植物种类,其组成特征、空间分布,及其与环境因子的关系.结果表明: 滦河流域河岸带共记录入侵植物26种,属12科19属,其中菊科和苋科植物为优势科,占入侵植物总数的50%,一年生植物占总数的73.1%,反枝苋、大狼杷草、小藜是出现频数最高的3种植物;样点的入侵种数、入侵强度与海拔呈显著负相关;人类活动强度对入侵植物分布有显著影响,人口密集、交通便利、人类活动频繁的平原区,水库众多的浅山区,以及中游段旅游业发达的承德市周边山区是入侵植物集中分布的区域;人口分布较稀的高原地区只出现几种宽生态幅的入侵物种.总体上,滦河流域河岸带入侵等级高的植物主要分布在400 m以下的中低海拔地区,除反枝苋外,其他高等级入侵物种尚未扩散进入高海拔地区.     

优于单一最大熵生态位模型的混合烟粉虱生境风险评估模型

预测入侵生物的潜在地理分布、快速评估其高脆弱性区域是实现入侵生物前瞻性风险预警的重要手段。MaxEnt生态位模型是目前应用最广泛的生境风险评估方法,操作简单,预测精度较高,但模型对数据的质量和数量过分依赖。以烟粉虱Bemisia tabaci为对象,引入地理探测器显式描述评价因子的空间关联规律和贡献度,结合MaxEnt生态位模型,提出一种混合生境风险评估模型(Geo-MaxEnt),并与单一MaxEnt生态位模型进行对比。结果表明：(1)地理探测器模型显示,海拔(0.56)、土地利用(0.43)、最热月最高温度(0.36)和年平均温度(0.30),对烟粉虱的空间分布具有显著影响,各因子对烟粉虱生境的影响存在显著的差异。海拔和土地利用PD值最高,是影响烟粉虱生境的主要驱动因子。环境因子的交互作用强化了各个因子的影响力。(2)单一MaxEnt生态位和所构建的模型总体精度分别是94.86%(AUC 0.91)和98.13%(AUC 0.94),相较之下,所构建的模型精度略高,表明所构建的模型是合理的,具有高度的可靠性;(3)对于高风险区,混合模型优于MaxEnt模型,但两者在空间分布方面高度...     

怒江河谷入侵植物与乡土植物丰富度的分布格局与影响因子

外来物种入侵严重威胁着乡土植物多样性并削弱了生态系统服务功能。本文基于滇西北怒江河谷植被调查的样方数据, 从群落水平研究了乡土和入侵植物多样性的空间分布格局, 以及地形、气候、人类干扰等因子对两种格局的影响。本研究共记录到外来入侵植物26种, 隶属于13科21属; 乡土植物1,145种, 分属于158科628属。沿着怒江河谷, 入侵植物物种丰富度随纬度与海拔的增加而减少; 乡土物种丰富度则随纬度增加而增加, 并在海拔梯度上呈单峰格局。运用广义线性模型分析公路边缘效应(反映生境干扰)、气候、地形和土壤等环境因素对物种丰富度分布格局的影响。等级方差分离的结果显示, 公路两侧的生境干扰对入侵种和乡土种的丰富度格局均具有首要影响。在自然环境因子中, 降水量是入侵植物丰富度的主要限制因子, 而乡土物种丰富度则主要受到地形因子尤其是坡向的影响。结构方程模型的分析结果也表明, 乡土植物和入侵植物丰富度之间的负相关关系反映了二者对环境响应的差异。本文结果支持物种入侵的资源可利用性限制假说, 并强调了人类活动对生物多样性的负面影响; 乡土植物或已较好地适应了干旱河谷气候, 但并没有显示出对外来物种入侵的抵抗作用。     

黄土高原归一化植被指数与自然环境因子的空间关联性——基于地理探测器

植被对改善黄土高原脆弱的生态环境有着关键作用,系统研究黄土高原归一化植被指数(NDVI)空间分布和环境因子的空间关联性,可为新时代黄土高原植被高质量建设提供科学依据。以黄土高原2000-2017年年均植被NDVI为研究对象,选取气候要素、地形因素、土壤类型和植被类型等自然环境因子,运用GIS和地理探测器技术手段,在剔除土地利用类型发生变化栅格的基础上,研究黄土高原年均NDVI与环境因子的空间关联性,结果表明:2000-2017年黄土高原年均NDVI值在0.016-0.72之间,呈地带性分布,由西北部向东南部逐渐升高,大于0.3的区域占50.23%;2000-2017年黄土高原年均植被NDVI分布具有空间异质性,且在不同植被区、地貌区、土壤区和气候区中,NDVI空间分布的主要环境驱动因子具有差异性。年均降雨量对NDVI空间分布具有强解释力,是黄土高原85.20%的区域植被生长的主要制约因子;约12.01%的区域主要受土壤类型影响,为中等解释力,其余区域的植被生长主要受年均气温,日照时数或海拔影响。建议综合考虑不同环境条件下植被NDVI的空间分布与环境影响因子的空间关联性,明确不同区域中植被NDVI的环境制约因子,以制约因子定植,在防止土壤干燥化、贫瘠化的前提下,提高植被覆盖率和生物多样性,以期促进黄土高原植被建设高质量发展。     

基于地理探测器的宁夏贺兰山植被覆盖度时空分异及驱动因子

监测区域植被覆盖变化并分析其驱动因子,有利于实现生态环境的可持续发展。本研究以1989—2021年Landsat 5/8遥感影像为数据源,利用像元二分模型获取宁夏贺兰山植被覆盖度,基于地理探测器量化了环境和人为等10个因子对其时空分布的影响。结果表明: 1989—2021年间,宁夏贺兰山平均植被覆盖度为35.8%,时间尺度上总体呈增加趋势,平均增幅为0.043·(10 a)^-1,空间尺度上呈现从西南向东北递减的分布特征;研究区58.1%的区域植被覆盖度未来将持续性改善,但仍有30.7%的植被存在退化的潜在风险。降水是影响植被分布的主要环境因子,与单因子相比,环境因子和人为因子的交互作用对植被覆盖度的解释力更强,降水与其他因子的交互作用处于主导作用。     

中国外来入侵植物的分布格局及其与环境因子和人类活动的关系

认识区域尺度上外来入侵植物的分布格局及其成因对预测入侵的影响和入侵种的管理具有重要意义。该文采用聚类分析和排序的方法分析了我国外来入侵植物的空间格局,并利用多元线性逐步回归和典范对应分析探讨了自然环境因子和人类活动强度对中国32个省级空间单位(省市自治区,不包括香港和澳门)中外来入侵植物分布的影响。结果表明,中国各省外来入侵植物物种数从南到北逐渐减少,导致这一格局的主要因子为无霜期;各省外来入侵植物物种密度由东南海岸向内陆递减,造成这一趋势的主要影响因素为交通密度;纬度是解释中国各省外来入侵植物物种组成变异的主要因子,因此中国32个省区可归为低、中、高纬度区3大类型。在此基础上预测中国东南部地区有遭受更多外来植物入侵的可能;此外,交通发达的区域也将成为外来植物入侵的热点区,应该引起有关部门的重视。     

基于地理探测器的丹霞梧桐空间分布与生境因子的相关性

丹霞梧桐是中国丹霞地貌的特有种,识别影响其分布的主要环境驱动因子,可为保护丹霞梧桐及其生境提供科学依据。本研究以广东南雄丹霞梧桐县级自然保护区与广东丹霞山旅游风景区(核心景区)为研究区,运用地理探测器分析丹霞梧桐空间分布与两地生境因子的相关性(用q值衡量),分析要素包括地理要素(地貌形态成因类型、土壤亚类、高程、坡度、坡向)和气候要素(年均降水、年日照时数、年均相对湿度、年均风速)。结果表明: 影响丹霞梧桐空间分布的主要生境因子为土壤亚类、年日照时数、地貌形态成因类型。其中,丹霞梧桐生境的各因子相关性分析中,土壤亚类、年日照时数和地貌形态成因类型的q值大于所有因子q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐生境因子的两两组合中,地貌形态成因类型∩年日照时数和土壤亚类∩年日照时数的交互作用表现为双因子增强且q值大于所有组合q值的均值,具有较强相关性;丹霞梧桐空间分布相关性的生态探测中,与其他各因子相比,土壤亚类、年日照时数以及地貌形态成因类型的q值具有显著差异。丹霞梧桐的空间分布主要与土壤亚类、地貌形态成因类型、年日照时数存在显著相关性,同时也表明,地理探测器为植被生境因子分析、预测物种分布等研究提供了有益的方法探索。     

基于最大熵模型的不同尺度物种分布概率优化热点分析: 以红色木莲为例

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。     

黑龙江省外来入侵植物分布格局及其影响因素

以省为单位开展外来入侵植物分布格局及其影响因素的研究,对于有效控制和预防外来入侵植物具有重要意义。本文在查阅文献资料、植物标本和野外调查的基础上,应用相关分析的方法,探讨了社会经济因素和生态环境因素对黑龙江省外来入侵植物分布的影响。结果表明,黑龙江省现有外来入侵植物52种,共隶属19个科,其中种数最多的科是菊科,其次是苋科。出现频率最高的是野西瓜苗、月见草,外来入侵植物生活型主要为一、二年生草本。北美洲和欧洲是黑龙江省外来入侵植物的主要来源地,哈尔滨市外来入侵植物种类最多,其次是牡丹江市、齐齐哈尔市、绥化市,双鸭山市、大庆市和七台河市最少。导致这一格局的主要因子为总人口数和交通运输业生产总值,而就外来入侵植物的物种密度而言,其与各行政区的面积、市/地区内自然保护区总面积呈显著的反比例关系。     

山东省外来植物的区系特征及空间分布

外来植物及其生态入侵对当地生物多样性保护和生态系统产生的不利影响,是目前生态学研究的热点之一。本文在文献查阅和野外调查基础上,建立了山东省外来植物数据库,并对其组成、地理区系、空间分布等进行统计分析,结果表明:1)山东省现有外来植物共827种,隶属122科,416属,其中境外外来种348种;2)外来植物比例高,占山东植物区系的39.03%,且优势科和表征科明显;3)外来植物属的地理分布多样,温带成分占优势(52.51%),热带成分丰富(44.06%);4)外来植物来源地和分布地相对集中,反映了环境因子和人类活动在入侵因素中的共同影响;5)温带气候带来源的植物较易入侵山东。     

The biogeography of invasive alien plants in California: an application of GIS and spatial regression analysis

The spatial distribution of invasive alien plants has been poorly documented in California. However, with the increased availability of GIS software and spatially explicit data, the distribution of invasive alien plants can be explored. Using bioregions as defined in Hickman (1993 ), I compared the distribution of invasive alien plants (n = 78) and noninvasive alien plants (n = 1097). The distribution of both categories of alien plants was similar with the exception of a higher concentration of invasive alien plants in the North Coast bioregion. Spatial autocorrelation analysis using Moran's I indicated significant spatial dependence for both invasive and noninvasive alien plant species. I used both ordinary least squares (OLS) and spatial autoregressive (SAR) models to assess the relationship between alien plant species distribution and native plant species richness, road density, population density, elevation, area of sample unit, and precipitation. The OLS model for invasive alien plants included two significant effects; native plant species richness and elevation. The SAR model for invasive alien plants included three significant effects; elevation, road density, and native plant species richness. The SAR model for noninvasive alien plants resulted in the same significant effects as invasive alien plants. Both invasive and noninvasive alien plants are found in regions with low elevation, high road density, and high native‐plant species richness. This is in congruity with previous spatial pattern studies of alien plant species. However, the similarity in effects for both categories of alien plants alludes to the importance of autecological attributes, such as pollination system, dispersal system and differing responses to disturbance in the distribution of invasive plant species. In addition, this study emphasizes the critical importance of testing for spatial autocorrelation in spatial pattern studies and using SAR models when appropriate.     

山西灵空山小蛇沟林下草本层植物群落梯度分析及环境解释

通过对山西灵空山小蛇沟集水区的林下草本层植物群落进行调查和多元分析——TWINSPAN分类、典范对应分析(CCA)与生境、生物因素变量分离, 探讨林分水平上草本层物种分布与环境因子之间的关系。结果如下: 1) TWINSPAN将26个调查样方划分为6种群落类型: 以辽东栎(Quercus wutaishanica)为主的辽东栎-油松(Pinus tabulaeformis)林型、辽东栎杂木林型、辽东栎林型、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林型、油松林和阔叶油松林型、油松-辽东栎均匀混交林型, 体现了该地区地带性植被类型为暖温带森林的特点。2)群落类型的划分与CCA的结果相吻合, 主要反映了CCA排序第一、二轴的环境梯度, CCA排序轴第一轴突出反映了林分类型与土壤养分梯度, 第二排序轴与坡度、坡位显著相关。Monte Carlo检验结果表明, 林分类型、土壤养分和坡度是影响小蛇沟集水区内林下草本物种分异的最主要的环境因子。3)生境因子与生物因子解释了物种格局变化的42.9%, 其中生境因子占31.8%, 生物因子占7.9%, 生境因子与生物因子交互作用解释部分占3.2%。良好的环境解释反映了调查取样和环境因子选取的合理性。对于50%以上未能被解释的变异部分, 可能归咎于未被选取的因子如干扰或者随机过程。4)在海拔梯度较小的山区, 坡向等小地形因子能较好地指示局部生境的小气候条件, 对林下植物的分布有较好的解释力。     

山西太岳山脱皮榆群落的生态梯度分析及环境解释

为了解释山西太岳山脱皮榆(Ulmus lamellosa)群落中物种的分布情况与该群落环境因子之间的相互关系,采用TWINSPAN数量分类和典范对应分析(CCA)与环境因子的变量分离进行讨论。结果表明,TWINSPAN将60个调查样方划分为7种群丛类型,体现了该脱皮榆群落主要以乔木脱皮榆和草本披针叶苔草(Carex lanceolata)为优势种。7种群丛类型与CCA排序结果一致,CCA排序第1轴主要体现了坡位和海拔;坡向与第2排序轴存在显著相关性。Monte Carlo检验结果表明,影响脱皮榆群落物种分布最主要的环境因子是海拔。在环境分离变量解释方面,环境因子解释了39.60%,空间因子解释了7.95%,空间因子与环境因子交互作用解释部分占10.89%。而其中不能解释的部分占41.56%。在该研究区,海拔对植物的分布有较好的解释力,其次是坡位和坡向。     

福建省五种植物新记录

植物资源普查是掌握植物物种及数量变化的基础,对研究植物的地理分布和生物多样性具有重要意义。通过对2017年—2018年期间福建省本土植物调查过程中采集的植物标本进行整理和鉴定,发现了福建省被子植物5个新记录种,即台湾附地菜(Trigonotis formosana)、浙江琴柱草(Salvia nipponica subsp. zhejiangensis)、笔龙胆(Gentiana zollingeri)、大头茶(Polyspora axillaris)和钝颖落芒草(Piptatherum kuoi),均为福建省新记录种,大头茶属(Polyspora)和落芒草属(Piptatherum)为福建省新记录属。这些新记录植物的发现,丰富了福建省原生植物资源,为植物区系研究提供了新的资料。     

孑遗灌木长柄扁桃的历史分布格局及其环境驱动力

为了解历史气候变化背景下分布于中国西北干旱沙漠、半干旱沙地和山地地区的孑遗灌木植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)的分布与演化, 该研究利用长柄扁桃60个自然分布点和8个环境因子, 整合GIS空间分析和最大熵模型(MaxEnt), 分析珍稀濒危保护物种长柄扁桃末次间冰期(LIG)、末次盛冰期(LGM)和当前的历史地理分布格局变化及其环境驱动力。基于各时期长柄扁桃的分布模型模拟数据及自然种群的叶绿体基因测序数据, 利用最小成本路径方法, 模拟LIG时期以来长柄扁桃可能的扩散路径。利用R语言“ggbiplot”程序包对各时期长柄扁桃适生区的历史环境变量进行主成分分析(PCA), 分析影响长柄扁桃历史分布格局变化的关键气候因子。结果表明: (1) LIG时期以来, 长柄扁桃的历史分布经历了显著收缩和末次盛冰期后的扩张, LIG至LGM时期, 分布于库布齐沙漠东部、毛乌素沙地北部、陕西北部、阴山北部、乌兰察布高原南部、浑善达克沙地的适宜分布区明显收缩; LGM时期至今, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部沿北部阴山向东, 以及浑善达克沙地西部均发生了显著扩张。3个时期长柄扁桃均在内蒙古高原中西部存在高度适宜性分布区, 包括毛乌素沙地北缘、库布齐沙漠东缘以及大青山, 这些地区很可能是长柄扁桃的冰期避难所。北部阴山和毛乌素沙地边缘是长柄扁桃种群迁移过程中重要的扩散廊道; (2) LIG至LGM时期, 气温因子: 最冷月最低气温、平均气温日较差和最热月最高气温均呈显著下降的趋势, 冷干气候对长柄扁桃的冰期分布存在较大限制, 适生区显著收缩。而LGM时期至今, 降水因子最湿月降水量和降水量季节性均显著上升, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部、阴山以及浑善达克沙地西部发生显著扩张, 降水因子也是影响当前适宜分布区的关键限制性因子。