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.     

我国单季稻种植区的气候适宜性

从国家层次和年尺度阐明影响我国单季稻种植区分布的主导气候因子, 揭示我国单季稻种植区的潜在分布及其气候适宜性,可为我国优化单季稻生产布局、改进种植制度和引种提供科学依据.本文从国家层次和年尺度选取影响我国单季稻分布的潜在气候因子, 利用其地理分布信息,结合最大熵模型和ArcGIS的空间分析功能, 阐明影响我国单季稻分布的主导气候因子并构建我国单季稻分布与气候的关系模型. 结果表明: 影响我国单季稻潜在种植区分布的主导气候因子是年降水量、湿润指数和稳定通过18 ℃日数, 它们对单季稻分布的累积贡献率达到了潜在气候因子的94.5%; 基于主导气候因子和单季稻种植点分布的地理信息, 结合最大熵模型构建的我国单季稻种植区分布与气候的关系模型能够很好地模拟我国单季稻种植区的潜在分布. 根据待预测区单季稻的存在概率, 明确了我国单季稻种植区潜在分布的气候低、中、高适宜区和气候不适宜区, 并分析了各气候适宜区的气候特征.     

我国单季稻种植区的气候适宜性

从国家层次和年尺度阐明影响我国单季稻种植区分布的主导气候因子, 揭示我国单季稻种植区的潜在分布及其气候适宜性,可为我国优化单季稻生产布局、改进种植制度和引种提供科学依据.本文从国家层次和年尺度选取影响我国单季稻分布的潜在气候因子, 利用其地理分布信息,结合最大熵模型和ArcGIS的空间分析功能, 阐明影响我国单季稻分布的主导气候因子并构建我国单季稻分布与气候的关系模型. 结果表明: 影响我国单季稻潜在种植区分布的主导气候因子是年降水量、湿润指数和稳定通过18 ℃日数, 它们对单季稻分布的累积贡献率达到了潜在气候因子的94.5%; 基于主导气候因子和单季稻种植点分布的地理信息, 结合最大熵模型构建的我国单季稻种植区分布与气候的关系模型能够很好地模拟我国单季稻种植区的潜在分布. 根据待预测区单季稻的存在概率, 明确了我国单季稻种植区潜在分布的气候低、中、高适宜区和气候不适宜区, 并分析了各气候适宜区的气候特征.     

中国欧亚种酿酒葡萄种植分布的主要气候影响因子与气候适宜性

开展酿酒葡萄气候适宜性研究对于优化酿酒葡萄布局、气候资源开发利用具有重要意义。基于欧亚种酿酒葡萄(Vitis vinifera L.)分布数据和影响其分布的气候因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS),研究影响欧亚种酿酒葡萄种植分布的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明:MaxEnt模型能够很好地模拟我国欧亚种酿酒葡萄的潜在分布,模拟效果达到"非常好"(AUC平均值0.936)的水平。基于气候因子对欧亚种酿酒葡萄地理分布影响的贡献确定了主导气候因子,即无霜期、干燥度、极端最低气温、年降水量、生长季日照时数、≥10℃活动积温。当前,我国欧亚种酿酒葡萄种植分布的气候高适宜区、适宜区、次适宜区分别占次适宜及以上区域总面积的2.9%、20.4%和76.7%。欧亚种酿酒葡萄气候高适宜区主要分布在宁夏、山西、陕西、内蒙古、山东、河北、新疆、甘肃等省,只考虑气候因子,陕西、山西、内蒙古具有较大的发展空间。     

中国毛葡萄和刺葡萄分布的气候适宜性

毛葡萄和刺葡萄是起源于中国且用于葡萄酒酿造的两大野生葡萄品种。本研究基于已有中国毛葡萄和刺葡萄的气候影响因子研究成果,利用最大熵原理从充分性与必要性方面确定了影响中国毛葡萄和刺葡萄种植分布的主导气候因子,并基于这些因子综合作用反映的毛葡萄和刺葡萄种植分布的存在概率分析了中国毛葡萄和刺葡萄分布区的气候适宜性。结果表明: 影响中国毛葡萄、刺葡萄分布的主导气候因子是年日照时数、开花期5月降水量、年极端最低气温、最冷月平均气温。中国毛葡萄、刺葡萄气候高适宜区分布在湖南西部和南部、广西中北部、贵州东南部、重庆中部。气候高适宜区、适宜区、低适宜区面积分别占研究区域总面积的2%、14%和16%。毛葡萄、刺葡萄气候适宜及以上区域的年日照时数阈值为1200～1800 h,年极端最低气温-8 ℃以上,最冷月平均气温阈值为2～13 ℃,5月降水量为110～320 mm。     

我国“镰刀弯”地区春玉米种植的气候适宜性与调整建议

“镰刀弯”地区是典型的旱作农业区和畜牧业发展优势区,生态环境脆弱,涉及我国北方及西南13个省(区).本文根据1981—2010年“镰刀弯”地区650个气象台站的逐日资料和精细化格点数据(1 km×1 km),采用公认的农业气象指标以及目前国际上比较流行的估算作物气候生产潜力的农业生态区划(AEZ)模型,结合卫星遥感监测的土地利用分类信息,对1981—2010年期间该区春玉米种植的气候适宜程度和气候生产潜力进行了定量评估,并结合玉米生物特性及农业气候资源特点,提出合理调整次适宜、不适宜区农业生产结构的科学对策.结果表明: 1981—2010年期间,“镰刀弯”北部春玉米种植区气候生产潜力从东向西总体呈现“大-中-较小-小”的分布格局,而南部种植区春玉米气候生产潜力分布无明显规律,总体处于“较小-中”之间;1981—2010年期间,“镰刀弯”北部玉米种植区从东南向西北总体呈现“最适宜-适宜-次适宜-不适宜”的分布格局;而南部种植区从东南向西北总体呈现“不适宜-次适宜-适宜-最适宜”的分布格局.春玉米种植最适宜区分布面积最大(47%),其次为次适宜区(23%)和不适宜区(17%),适宜区最小(13%).其中,玉米次适宜、不适宜种植面积占该地区现有总耕地面积的40%.春玉米最适宜、适宜种植区主要位于东北大部、华北、西北地区东南部,次适宜或不适宜区主要位于内蒙古、新疆北部、甘肃西部和广西等地.根据气候条件分析,建议重点调减西北风沙干旱区、东北冷凉区、北方农牧交错区和西南石漠化区内的气候次适宜区、不适宜区的玉米种植, 并且该区域也属于作物气候生产潜力较低的种植区.     

应用GIS和最大熵模型分析秦岭冷杉潜在地理分布

秦岭冷杉(Abies chensiensis)为松科常绿针叶乔木,属国家濒危野生物种。本文利用获取的秦岭冷杉地理分布记录和14个气候指标、3个土壤指标和3个地形指标,通过最大熵模型(Max Ent)和Arc GIS空间分析构建秦岭冷杉潜在分布区。结果表明,影响秦岭冷杉潜在生境适宜性的主要环境指标为6个气候指标(年平均气温、年极端最高气温、1月平均气温、≥0℃积温、年干燥度指数和年日照时数)、1个土壤指标(p H)和1个地形指标(海拔)。研究区秦岭冷杉生长的最适宜区面积为19498.87 km2,适宜区面积为32219.61 km2,边缘适宜区面积为51874.76 km2,不适宜区面积为106307.97 km2,秦岭冷杉适宜生长区域狭窄,其中最适宜区和适宜区主要集中在甘肃东南部、陕西中南部、四川东北部,湖北西北部和河南西北部,适宜区内次生植被丰富、地形复杂。研究表明,基于最大熵模型与GIS空间分析构建的秦岭冷杉潜在地理分布,可以对我国秦岭冷杉适宜生长区做出科学的区划,为秦岭冷杉资源的保护和管理提供科学依据。     

1961-2010年中国春玉米潜在种植分布的年代际动态变化

基于构建的中国春玉米种植分布-气候关系模型,对1961-2010年春玉米潜在种植分布年代际变化进行了分析.结果表明:春玉米潜在可种植面积呈增加趋势;气候最适宜种植面积波动式增加,近10年达5.3×105 km2;适宜种植面积明显扩大,近50年增加约8.2×105 km2,且呈东扩趋势;潜在种植北界呈波动式北移,最大北抬达1.4个纬度.表明,气候变化有利于中国扩大春玉米种植,但一些地区可能受水分条件的限制.     

基于MaxEnt模型的中国鲜食杏气候适宜性区划

基于中国鲜食杏地理分布数据和1981—2020年全国2303个气象站点的逐日气象观测数据,利用最大熵模型(MaxEnt)和GIS技术,在综合考虑热量条件、水分条件、光照条件、耐受极端天气/灾害程度、地形条件等自然要素的基础上,确定了影响中国鲜食杏地理分布的主导环境因子,根据自然断点分级法将中国鲜食杏气候适宜性划分为高适宜区、较适宜区、次适宜区和不适宜区4个等级,厘定不同区划等级的主导环境因子阈值。结果表明：影响我国鲜食杏地理分布的主导环境因子为年降水量、海拔、春霜冻概率和最冷月平均气温;鲜食杏种植的适生区主要集中在华北、黄土高原、西北和西南地区,与我国鲜食杏地理标志产品的产地吻合较好,其中鲜食杏的高适宜区集中分布在我国的黄土高原、黄河故道和环渤海湾地区。本研究可为合理规划我国鲜食杏生产布局提供科学依据。     

基于MaxEnt模型的中国沙棘潜在适宜分布区分析

中国沙棘主要分布于我国华北、西北、西南等地森林—草原过渡地带，是我国北方地区退耕还林、生态修复等工程的重要造林树种，对维持干旱、半干旱地区的生态环境稳定具有重要意义。探讨限制中国沙棘分布的主导气候因子，模拟其潜在适宜分布区，以期为中国沙棘在林业生态工程和生态经济林建设中的合理种植和推广提供理论依据。基于中国沙棘自然分布的328个地理样点，利用最大熵(MaxEnt)模型对中国沙棘的潜在分布区的主导气候因子进行分析，并预测中国沙棘的潜在分布范围。结果表明，基于气候变量的MaxEnt模型训练集和测试集受试者工作特征曲线下面积(AUC值)分别为0.962±0.001和0.949±0.001,均大于0.9,表明MaxEnt模型对中国沙棘潜在分布区的预测具有极高的准确度，可信度好。基于环境变量贡献率和刀切法的结果表明年降雨情况、生长季的水热状况、最干季降雨和最冷月最低温等是限制中国沙棘分布的主要气候因素，其中年降雨是限制中国沙棘分布的主导气候因子。通过模拟得到现代中国沙棘潜在地理分布的总适生区面积为165.1万km~2;其中高适生区和中适生区面积共93.3万km~2,主要集中分布于河北西部、北部，...     

我国以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布

以我国最新出版的《中国植被图集》为基础,应用地理信息系统GIS软件ARC/ INFO(NT版)和数字化仪,提取以梭梭属植物为优势的现存荒漠植被地理分布信息,制作地理分布专题图;在生态信息系统(GREEN)软件支持下,定义地理气候适应参数区间,生成以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布图;将现存和潜在的分布图叠加并对照比较,揭示以梭梭属植物为优势的潜在荒漠植被分布特征,预测适宜以梭梭属植物为优势的荒漠植被发展的地理空间。结果表明:以梭梭柴为优势的潜在荒漠植被分布的行政区域包括新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、甘肃省、青海省等省(区) ,以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布的行政区域仅限于新疆维吾尔自治区;以梭梭柴为优势和以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布与现存的以梭梭柴为优势和以白梭梭为优势的荒漠植被分布的行政区域一致,分布的地貌也基本相同,但两者之间在地理分布边界和面积上存在较大差异。以梭梭柴为优势的潜在荒漠植被分布的北界超出现存的以梭梭柴为优势的荒漠植被的分布北界约0 .9个纬度,南界超出约0 .4个纬度;东界超出约5 .9个经度,西界超出约3.5个经度;以白梭梭为优势的潜在荒漠植被分布的北界超出现存的以白梭梭为优势的荒漠植被分布的北界约1个纬度;南界超出约0 .9个纬度;东界超     

中国陆地植被氧气生产量变化模拟及其影响因素

大气中氧气主要来源于陆地绿色植物的光合作用,其含量高低直接影响大气质量。基于植被归一化指数(NDVI)、气温、辐射等要素,运用C-FIX模型,在模拟绿色植物净生态系统生产力(NEP)基础上,依据碳氧平衡原理,并结合Arc GIS空间叠加、裁切、栅格计算、空间统计等方法,估算了2001年、2005年和2009年中国陆地植被年氧气生产量,并通过控制实验分析了影响其变化的因素。结果表明:(1)2001年、2005年、2009年中国陆地植被年平均氧气生产量为531.618×107t,云南省、内蒙古自治区、黑龙江省、四川省年氧气生产量最多。中国植被氧气生产量随季节变化明显,夏季最多,其值是春、秋季的2倍,冬季的8倍。(2)中国陆地植被年氧气生产量空间分布为东南高、西北低,以福建省、浙江省、台湾省、云南南部、西藏东南部最高。各季节氧气生产量春季以云南省南部、西藏东南部和中国华东地区为最高,夏季以大、小兴安岭及长白山一带最高,秋季位于东南沿海、云南省、西藏东南部,冬季集中分布在云南南部与海南省。(3)2001—2009年中国陆地植被年氧气生产量呈增加趋势,增加率为7.886%。宁夏回族自治区增加最多,山西省次之。(4)植被覆盖变化是决定年氧气生产量增加的主要因素,贡献率约为60%,CO2浓度增加、气候变化分别承担了28%、12%的贡献率。     

基于MaxEnt模型的中国白杄分布格局及未来变化

白杄(Picea meyeri)1989年被评为内蒙古自治区Ⅱ级保护珍稀濒危植物。该研究基于白杄在中国地区的50条有效分布点记录和12个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件分析全新世中期、现代、2050年和2070年四个时期白杄在中国的潜在地理分布,通过环境因子的贡献率和刀切法检验确定限制现代潜在地理分布的主导因子,并利用响应曲线确定环境因子变量的适宜区间,以明确不同时期白杄潜在地理分布区域和面积,为白杄的引种以及保护管理提供依据。结果显示:(1)MaxEnt模型预测受试者工作曲线面积(AUC)为0.979,说明该模型预测的潜在分布精度准确,预测结果的可信度高。(2)影响白杄潜在分布的主要气候因子及其适宜生长范围为:海拔(1200~2300 m)、昼夜温差与年温差比值(25%~28%)、最湿月降雨量(90~145 mm)和年平均温度(0~5℃)。(3)现代白杄在中国的潜在地理分布总面积为103.56万km²,主要位于内蒙古中西部地区(九峰山、正蓝旗、多伦县)、山西省大部分地区(大石洞、五台山)以及河北省部分地区(雾灵山、塞罕坝)。(4)从全新世中期到现代气候条件下,白杄在内蒙古北部高纬度地区的潜在分布区面积减少,生存适宜度降低,内蒙古中部大部分最适生区丧失;2070年RCP2.6排放情景下,白杄在山西省、河北省等低纬度地区的适生区也基本丧失,与现代分布区相比,白杄在未来气候条件下的适生区缩小,并且向内蒙古东北方向迁移。研究表明,从全新世中期到2070年,白杄的潜在分布区面积逐渐缩小,且有向高纬度、高海拔地区迁移的趋势,其最适生区范围也向内蒙古东北地区移动。     

中国五味子分布范围及气候变化影响预测

结合文献资料、标本记录和实际调查绘制了中国五味子分布图,并基于五味子分布范围和21个环境因子,运用Maxent软件预测了IPCC A2和A1B两种气候变化情景下21世纪50和80年代中国五味子分布范围.结果表明:五味子分布于中国15省/市(区),涉及151个县,随着纬度和经度的降低,面积逐渐减少,黑龙江、辽宁、内蒙古和吉林4省(区)是五味子主要分布区域;五味子在中国的潜在分布面积为145.12×104 km2,较好生境面积占48.6％,主要分布在长白山山脉、大兴安岭、小兴安岭以及河北省与辽宁省相邻区域;最佳生境面积仅占0.3％,主要分布在辽宁省的宽甸满族自治县、本溪满族自治县、桓仁满族自治县以及吉林省的安图县、和龙市和内蒙古自治区牙克石市.在A1B和A2两种情景下,未来五味子潜在分布区逐渐减少,A2情景的五味子潜在分布区下降比率大于AIB情景;至21世纪50年代,A1B和A2情景下五味子潜在分布区将缩减为当前潜在分布区面积的84.0％和81.5％;至21世纪80年代,A2情景下五味子潜在分布区仅为当前的0.5％,B2情景下五味子潜在分布区减至当前的1/2.     

基于PSR框架的内蒙古自治区土壤保持服务分区

土壤侵蚀是中国北方重要的生态问题,内蒙古自治区位于干旱半干旱地区,是中国北方典型的土壤侵蚀区。针对以往生态功能分区分析框架复杂多样、权重设定人为主观等问题,以内蒙古自治区为例,基于压力-状态-响应系统分析框架,从气候背景-土壤保持-植被条件三方面构建指标体系,运用自组织特征映射(SOFM)神经网络和GIS空间分析技术,以1280个小流域为基本单元进行土壤保持服务分区,按照分区单元的聚集度对多种方案进行优选,并依据区域共轭性原则最终将研究区划分为3个土壤保持服务区和11个土壤保持服务亚区。     

孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)的地理分布与潜在适生区预测

以孑遗濒危植物四合木（Tetraena mongolica Maxim.）为对象,利用MaxEnt模型和Bioclim模型预测其在我国的潜在适生区,结合刀切法及环境变量响应曲线评估影响四合木分布的主导环境因素,运用ArcGIS软件自然间断法对其适生等级进行划分。结果显示：四合木主要分布于我国新疆、西藏、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、陕西、山西、河北、辽宁、吉林和黑龙江等省区;在中国的适生区面积为1.49×10⁶ km²,高适生区集中在乌海市毛乌素沙地、阿拉善左旗腾格里沙漠、阴山南部和贺兰山低山地区;2050年四合木潜在分布区将向内蒙古地区北部和东北地区西部方向缩减;两个模型的受试者工作特征曲线下的面积（AUC值）平均值均达到0.8以上,预测结果较准确;环境因子评估结果显示,影响四合木分布的主要环境因子是最冷季度的平均降水量和年温的变化范围,其次是降水量变异系数和温度季节性变化的标准差。     

孑遗濒危植物四合木(Tetraena mongolica)的地理分布与潜在适生区预测

以孑遗濒危植物四合木( Tetraena mongolica Maxim.)为对象,利用MaxEnt模型和Bioclim模型预测其在我国的潜在适生区,结合刀切法及环境变量响应曲线评估影响四合木分布的主导环境因素,运用ArcGIS软件自然间断法对其适生等级进行划分。结果显示:四合木主要分布于我国新疆、西藏、甘肃、宁夏、内蒙古、青海、陕西、山西、河北、辽宁、吉林和黑龙江等省区;在中国的适生区面积为1. 49 × 10 6 km 2 ,高适生区集中在乌海市毛乌素沙地、阿拉善左旗腾格里沙漠、阴山南部和贺兰山低山地区;2050年四合木潜在分布区将向内蒙古地区北部和东北地区西部方向缩减;两个模型的受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)平均值均达到0. 8以上,预测结果较准确;环境因子评估结果显示,影响四合木分布的主要环境因子是最冷季度的平均降水量和年温的变化范围,其次是降水量变异系数和温度季节性变化的标准差。     

气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响

以我国对气候变化较为敏感的东北三省为例,利用1961～2007年78个气象站的资料,结合玉米生长季温度距平冷害指标,分析了气候变暖对东北三省春玉米严重低温冷害及种植布局的影响.结果表明:(1)气候变暖背景下,从20世纪60年代到21世纪初,东北三省各地区春玉米严重冷害受害程度总体表现为减少趋势,但由于不同地方温度波动幅度较大,区域性的严重冷害发生频率也随之加大;就平均发生频率空间分布而言,1961～2007年严重冷害的平均发生频率表现为东北部高于西南部,最大值出现在黑龙江北部(38%),最低值在辽宁南部(4%).(2)气候变暖背景下,不同熟性玉米品种可种植界线明显北移东延,早熟品种逐渐被中、晚熟品种取代,中、晚熟品种可种植面积不断扩大.(3)随着不同熟性玉米品种种植区域北移东延,严重低温冷害出现频率明显增加,种植风险也在增大.