气候变化下2种银胶菊属入侵植物在中国的潜在适生区分析

结合多个时期CMIP6气候变量数据和两种银胶菊属Parthenium物种在全球的分布数据，运用MaxEnt模型和Arc GIS软件，模拟分析两种银胶菊属植物在中国的潜在适生区。结果表明，各时期模拟预测结果的AUC值均大于0.9，模型预测准确，结果可靠；影响银胶菊P. hysterophorus在中国分布的主导因子依次为最湿季降雨量、最冷季平均温度、温度季节性、等温性，影响灰白银胶菊P. argentatum的主导因子为平均气温日较差、等温性、最干月降雨量、最冷季平均温度。在气候变化影响下，银胶菊的潜在适生区在未来有扩大，灰白银胶菊潜在适生区变化不大；银胶菊潜在适生区迁移方向主要为南北方向，纬度有所变化；当前及未来银胶菊的高适生区主要在华南及西南地区，未来气候下银胶菊在华中、华东、华北都存在适生区。相对于灰白银胶菊，银胶菊在我国的入侵危害更严重，应重点关注其入侵动态，加强监测与防控。     

气候变化情景下孑遗植物绵刺在中国的潜在地理分布

绵刺(Potaninia mongolica Maxim.)为我国西北干旱、半干旱地区孑遗濒危荒漠植物,具有重要的生态作用。预测过去、当代及未来气候变化情景下绵刺植物在中国的潜在地理分布区和迁移路线,将为绵刺的保护利用及种群合理建立提供一定的科学依据。基于绵刺在中国的73个有效分布点和8个环境因子变量,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测末次间冰期、末次盛冰期、当代及未来绵刺在中国的潜在地理分布变化,综合分析影响绵刺分布的主要环境因子及其适宜范围,并用检验受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)评估模型的精确度。结果表明：(1)MaxEnt模型预测精确度极高,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值为0.988,预测显示当代绵刺主要分布在内蒙古中西部地区(阿拉善地区)、宁夏东北部和西北部、甘肃中东部、新疆中部和西部少量狭长分布区,潜在地理分布的总适生区面积约是51.94×10⁴ km~2;(2)影响绵刺潜在地理分布的重要环境因子变量是降雨(最干月降雨量、年均降雨量、最湿月降雨量、最冷季度平均降雨量)和温度(最热月的最高温);(3)从末次间冰期到末次...     

濒危喀斯特专性植物蚬木在中国的潜在适生区预测

蚬木(Excentrodendron tonkinense)是喀斯特季节性雨林建群种、喀斯特专性树种，属国家Ⅱ级重点保护野生植物、IUCN濒危植物，具有极高的生态经济价值。为了探究蚬木的潜在适生区在全球变化背景下的变动情况及其关键驱动因子，该研究利用最大熵(MaxEnt)模型分析未来气候变化情景(SSP1-2.6和SSP5-8.5)下蚬木在中国的潜在地理分布变化，并测试喀斯特地质背景分布对喀斯特专性植物适生区预测的影响。结果表明：(1)在加入喀斯特地质背景数据的情况下，适生区预测模型的AUC平均值为0.997,具有较好的预测效果，模型预测结果严格局限于喀斯特区域，与蚬木喀斯特专性植物的特性相符。(2)根据模型的拟合结果，喀斯特地质背景分布、最暖季降水量(800～950 mm)、最冷月最低温(7～11℃)为限制蚬木分布的关键因子。(3)未来随着温度升高，蚬木潜在适生区面积在喀斯特区域持续扩张，总体上呈现出向高纬度迁移的趋势，桂西南和滇东南的部分区域存在较大面积的稳定生境。综上认为，在预测蚬木等喀斯特专性植物的潜在地理分布时，必须考虑喀斯特地质背景的分布范围；如果未来持续升温，其潜在适生区...     

气候变化背景下南美蟛蜞菊在中国的潜在适生区预测

采用最大熵物种分布模型(MaxEnt)对南美蟛蜞菊当前、未来2050、2070年在我国适生区分布情况进行预测, 探究影响南美蟛蜞菊分布的主要环境因子。模型AUC值达到0.9以上, 表明预测结果可信度较高。模型预测结果显示, 19个环境因子中贡献率较高的前四位依次是最暖季度降水量(bio 18)、最湿月降水量(bio 13)、最干月降水量(bio 14)、最湿季度降水量(bio 16), 可以看出降水量是影响南美蟛蜞菊分布的主导因子。模型预测南美蟛蜞菊在我国总适生区面积为21.85万km2, 占国土面积的22.77%, 表明其入侵风险较高; 其中, 最佳适生区面积为6.60万km2, 与其当前分布区基本吻合。在未来气候变化下, 南美蟛蜞菊总适生区面积变化不大, 但分布格局发生变化, 最佳适生区有向西南地区转移的趋势。研究结果为该入侵种的生态风险评估及防控工作提供了重要依据。     

石山苣苔属的潜在适生区特征及其环境驱动变量

石山苣苔属(Petrocodon Hance)是著名的观赏花卉之一，但气候动荡和人类活动的强烈干扰，使其绝大部分被评估为极危(CR),至少也是易危(VU)以上。为重建末次间冰期以来石山苣苔属潜在适生区的时空变化，探讨适生区对环境变化的响应关系，为石山苣苔属的起源、地理分化研究和中国特有种质资源保护、园林开发利用提供理论指导，该研究结合120个分布记录和17个环境变量，应用优化的MaxEnt模型和地理信息技术(ArcGIS)对石山苣苔属在中国及中南半岛的适生区及其分布格局进行模拟，并基于逐步多元线性回归分析、冗余分析和蒙特卡洛检验评估影响石山苣苔属当前地理分布的主导变量。结果表明：(1)优化的MaxEnt模型的预测精度高，AUC值大于0.96;石山苣苔属当前适生区从中国西南部连续分布至越南北部，零散分布于中国中部和南部、块状分布于缅甸北部，其中以中国云贵高原南部为最佳适生区。(2)制约石山苣苔属当前地理分布的主导环境变量为最干月降雨量(bio14)、最热季度平均降雨量(bio18)、最湿季降雨量(bio16)、温度变化方差(bio4)、最冷月最低温度(bio6)、海拔(alt)。(3)在...     

基于MaxEnt模型的对开蕨在吉林省的潜在适生区预测

目的：明确国家Ⅱ级重点保护野生植物对开蕨的潜在适生区，分析影响其适生区分布的主导环境因子，是对其种群开展保护和恢复的基础。方法：基于现有的对开蕨分布点和环境数据，利用MaxEnt模型预测对开蕨在吉林省的潜在适生区并划分适生等级，进而以刀切法，结合每个环境因子的贡献率和置换重要值来综合评估影响对开蕨分布的主导环境因子。结果：训练集的受试者工作特征曲线下的面积(AUC)平均值为0.991，测试集的AUC平均值为0.987，表明MaxEnt模型预测结果准确。对开蕨的潜在适生区主要分布于吉林省东南部的白山市和通化市，辽源市、吉林市和延边州也存在零散分布，而白城市、长春市、松原市和四平市均为非适生区，其中高适生区潜在分布面积共计2 139.67 km²，中适生区潜在分布面积共计2 950.20 km²，低适生区潜在分布面积共计7 309.44 km²。影响对开蕨潜在分布的4个主导环境因子为最暖季度的降雨量、海拔、坡度和最冷月的最低温度，其适宜阈值分别是500～560 mm、700～1 250 m、14°以上和-25.5～-23.5...     

基于Maxent模型的冬虫夏草中国潜在适生区预测

冬虫夏草(Ophiocordyceps sinensis)是分布在青藏高原高寒地区稀缺的可再生生物资源, 是我国传统名贵中药材, 具有很高的药用价值和经济价值。目前对冬虫夏草的潜在适生区研究较少, 对虫草资源的空间分布格局尚不清晰。明确冬虫夏草在我国的地理分布, 对其保护及有效利用具有重要意义。研究共收集了175个分布点及24个环境因子数据, 最终筛选出12个环境变量数据参与模型训练, 利用Maxent模型预测冬虫夏草中国潜在适生区, 通过ROC曲线分析模型预测效果, 结合贡献率、置换重要值和刀切法检验分析环境变量对冬虫夏草分布的影响。结果显示: 我国虫草主要分布于西藏、青海、甘肃、四川和云南五省, 适生区总面积(高适宜分布区与中适宜分布区)为8.82927×105 km2。ROC评价结果显示, Maxent模型训练数据的AUC值高达0.959, 表明预测结果准确度极高。对环境变量进行分析, 影响冬虫夏草地理分布的主要环境因子是海拔, 最暖季度平均温度, 最暖季度降水量。本研究明确了冬虫夏草在我国的潜在适生分布区, 为虫草的资源明确及生境保护提供了理论依据。     

基于Maxent和ARCGIS的醉鱼草属植物适生区预测

为分析园林观赏植物醉鱼草属Buddleja在中国的潜在适生区, 和环境因子对其在地理分布上的影响, 基于世界气候数据网提供的19个气候因子数据, 以及中国地区内128份可查证的分布点, 运用最大熵模型及相关生物地理软件, 模拟醉鱼草属植物在中国的潜在分布区, 并通过刀切法得出影响其分布的主导气候因子。结果表明: 醉鱼草属植物潜在适生区为西南云贵地区和东南江浙一带; 暖季降雨量、冷季均温、温度季节变异系数、降雨季节变异系数是影响醉鱼草属植物分布的主导因子, 其适宜生长在暖季降水量为200—2500 mm, 冷季均温为-20—20 ℃的地区; 醉鱼草适生区与年降水量具有一定的相关性, 其分布边界与400 mm年等降水量线大致重合。     

朝鲜淫羊藿于中国东三省的潜在分布预测

了解物种分布格局及其主要影响因子是进行科学合理保护和利用野生资源的重要基础和前提。朝鲜淫羊藿(Epimedium koreanum Nakai)作为东北地区重要的药用植物资源,对其潜在分布格局进行预测,探讨决定其分布格局的主要环境因子,可为其种群保护和开发利用提供科学依据。本文基于朝鲜淫羊藿的15个地理分布点数据和19个气候以及6个土壤指标,利用最大熵(Max Ent)模型,对朝鲜淫羊藿在东北三省的潜在分布区和适宜等级进行预测。结果表明:朝鲜淫羊藿的潜在分布区主要位于辽宁省东部和吉林省南部,面积达170270 km2;核心适生区位于辽宁省东部以及吉林省南部的温带落叶阔叶林区域,面积达80102 km2。最干月降水量和表层土壤有机碳含量分别是影响朝鲜淫羊藿分布的主要气候和土壤因子。本研究可为朝鲜淫羊藿药用植物资源的生境保护与人工栽培用地的合理布局提供科学依据。     

气候变化下耐旱藓类连轴藓属在新疆的分布模拟

该研究基于耐旱藓类连轴藓属5种53条在新疆的地理分布信息和7个气候变量,利用最大熵模型和ArcGIS 10.2软件,分别模拟现代气候和未来气候情景下连轴藓属在新疆的适生分布区,为探讨气候变化对干旱、半干旱区苔藓植物物种分布的影响提供参考。结果表明:(1)Maxent模型预测连轴藓属在新疆适生区的准确性非常高(AUC=0.957)。(2)年降雨量、最干季度降雨量和最暖季度平均气温是影响连轴藓属分布的主要气候因子。(3)连轴藓属在新疆的适生区主要集中在阿尔泰山和天山沿线,在未来(2061~2080年)气候情景下,连轴藓属分布面积将比现代气候下减少10.39%,其绝大部分现有南部适生区将丧失。     

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。     

基于MaxEnt模型的贵州省楠木潜在适生区预测

为揭示楠木(Phoebe zhennan)在贵州省潜在分布特征及其对环境因子的响应模式，该研究基于楠木在贵州省的地理分布点，运用最大熵模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS)方法，结合气候、土壤及地形等30个环境因子，预测楠木在贵州省的潜在适生区，并分析了影响楠木生长的主要环境因子。结果表明：(1) MaxEnt模型AUC平均值为0.843,对贵州省楠木地理分布预测结果良好；楠木潜在适生区呈现以贵州省东北为重点区，从北到南、由东向西适生等级依次降低的趋势，高适生区主要在黔东北铜仁市、黔北遵义市中东部。(2)楠木在贵州省的潜在分布面积为80 013.47 km²,占全省总面积的45.4%,其中高适生区面积占全省总面积的17.4%。(3)等温性(Bio3)、最暖季度降水量(Bio18)、最湿月降水量(Bio13)、最干月降水量(Bio14)、最冷月最低温(Bio6)和温度季节性变动系数(Bio4)等是影响楠木在贵州省潜在分布的重要环境因子。该研究结果为贵州省楠木资源保护区划、种苗扩繁、造林推广与开发利用提供了科学依据。     

四川省岷江冷杉对气候变化的响应及其潜在分布格局

四川省是我国气候变化的敏感区之一,区域气候的暖干化趋势严重影响植物物种组成与分布。岷江冷杉(Abies faxoniana)作为我国特有种,其分布的动态变化对气候变化具有十分重要的指示作用。基于现有岷江冷杉分布数据、气候、土壤、地形等环境因子,运用最大熵模型(MaxEnt)预测当代气候条件下岷江冷杉潜在分布区,并分析未来时期(2050s和2070s)不同气候变化情景下(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)岷江冷杉潜在适生分布区,筛选影响岷江冷杉分布的主导环境因子及阈值,探讨岷江冷杉分布对气候变化的响应机制。结果表明：(1)当前岷江冷杉的高适生区集中分布于岷江流域上游地区,在未来两个时期岷江冷杉潜在中、高适生区的面积较当代气候条件下适生区面积均有所增加,且适生区总体向四川南部扩张,北部适宜生境丧失。(2)岷江冷杉潜在中适生区在低排放浓度下(RCP2.6)面积占比最高,而潜在高适生区在高排放浓度下(RCP8.5)的面积占比最高。(3)影响岷江冷杉分布的主要环境因子分别是：降水季节性变异系数、气温年变化幅度、年降水量和海拔(累计贡献>70%)。适宜岷江冷杉潜在分布的环境条件是气温...     

基于MaxEnt模型的小巢粉虱在中国的潜在地理分布

小巢粉虱是一种危险性外来入侵害虫,现已传入我国香港、海南。阐明小巢粉虱在我国的潜在地理分布及其主要限制环境因子,可为该虫早期预警与防控提供理论依据。本文利用MaxEnt模型对小巢粉虱在我国的潜在适生区进行预测,使用刀切法及环境变量响应曲线对影响小巢粉虱分布的环境因子进行评估。结果表明:小巢粉虱在我国的潜在适生区分布于海南、台湾、广东、广西、福建、云南、贵州、湖南、江西、浙江、上海、安徽、湖北、重庆、四川、西藏等省区;适生区总面积224.9万km~2,约占我国国土面积的23.4%,其中高度适生区面积38.2万km~2,中度适生区面积47.6万km~2,低度适生区面积139.1万km~2;最冷月最低温(bio06)、最干季平均气温(bio09)、最冷季降水量(bio19)是影响小巢粉虱潜在地理分布的主导环境因子。我国各潜在适生区、特别是华南沿海地区应加强检疫,防止小巢粉虱进一步扩散。     

基于最大熵模型的中国兜兰属植物潜在分布模拟

基于已知分布点和20个环境因子,该研究利用MaxEnt模型模拟在现在(1970—2000年)气候条件和2种不同共享经济路径情景下(SSP1-2.6、SSP5-8.5)未来(2081—2100年)兜兰属(Paphiopedilum)植物的潜在分布格局,找出影响物种分布的环境因子。结果表明,兜兰属植物的最适宜分布区位于滇东南地区、贵州西南、广西西部、广东南部、海南北部。影响该属植物分布的主要环境因子是年降水量、年温度变化和最干旱季降水量。随着全球变暖,适生区有向北和西北方向扩张的趋势,逐渐往西北亚热带方向延伸。在SSP5-8.5的情景下,高适生区出现大幅度收缩。在未来气候情景下,不同种群的分布区变化规律并不一致,其分布格局响应气候变化的趋势也有所不同,因此该文针对分布区变化趋势不同的物种提出了不同的保护策略。     

基于MaxEnt模型的珙桐在中国潜在适生区预测

珙桐为我国特有珍稀树种,预测珙桐潜在适生区可为珙桐物种保护与研究提供重要参考。基于387条中国境内样本分布数据和27个环境因子,利用MaxEnt模型与地理信息系统(geographic information system,GIS),对珙桐在中国的潜在适生区进行预测,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对模型精度进行验证。结果表明:ROC曲线下面积(AUC)平均值为0.951,模型预测结果准确性较高,适合珙桐的潜在适生区预测;珙桐潜在适生区主要位于四川、云南、贵州、湖南、湖北、重庆、陕西和西藏等地区,高适生区呈不规则环状分布,西起横断山区,北达秦岭-武当山-荆山一线,东抵张家界-雪峰山一带,南至贵阳,在西藏东南部的雅鲁藏布江河谷和安徽西部的大别山地区也有分布;气温年较差、年降水量、最冷月最低温、昼夜温差、降水量变异系数等5个环境因子对珙桐潜在适生区预测影响最大,其他环境因子,如地形、土壤、水文等影响较小。     

基于生态位模型预测天麻全球潜在适生区

目前对药用植物天麻(Gastrodia elata)的全球潜在适生区研究较少,基于多个生态位模型预测天麻在全球范围内的潜在适生区,对天麻人工引种栽培及其产业发展具有重要意义。该文收集220个天麻全球分布点和19个生态因子数据,最终筛选出8个环境变量参与模型训练,基于3个生态位模型(BIOCLIM、DOMAIN和MAXENT)预测天麻全球潜在适生区,并采用受试者工作特征曲线ROC和Kappa统计量分析比较不同模型的预测效果。结果表明:3个模型的预测结果基本一致,天麻全球潜在适生区主要分布在20°–50°N的亚洲地区,其中中国、日本和韩国是集中分布地,此外,印度、尼泊尔以及欧洲地中海附近有少量适生区。其中最适宜区主要分布在:中国四川盆地附近的省区以及中东部;韩国中东部的忠清北道、庆尚北道和庆尚南道;日本本州岛、九州岛以及四国岛,因此中国、日本和韩国是天麻的主要产区。3个模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)平均值均达到0.9以上,Kappa平均值均达到0.65以上,能较好地预测天麻的潜在适生区,其中MAXENT模型的精度较高,其次是DOMAIN和BIOCLIM模型。     

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。     

外来入侵植物肿柄菊在云南的扩散风险研究

预测外来入侵植物的潜在入侵范围以及对不同环境的适应性,能够为外来植物入侵提供预警和预防。该文通过实地调查肿柄菊(Tithonia diversifolia)在云南的入侵范围,以及收集世界其他地区分布点,结合12个关键环境变量,利用MaxEnt模型对肿柄菊适生区范围和环境限制因子进行分析。结果表明:在世界范围适生区分布格局中,肿柄菊在云南无高适生区,次适生区总面积占全省总面积的3.58%,中适生区占32.90%,低适生区占42.80%,非适生区占20.72%;有扩散风险的区域主要为中适生区,普遍分布于云南省26°N以南地区;实地调查肿柄菊分布最高海拔2 200 m,在海拔1 000～1 500 m分布最为密集,而模型预测显示海拔2 000 m以下都适宜肿柄菊生长,且500～2 000 m为最适宜海拔范围;在12个环境变量中年降雨量、人类足迹、年均温、海拔等环境变量对肿柄菊的分布起到了最重要的作用。综上结果表明,目前在云南肿柄菊零星的分布点已到达其潜在分布区的边缘,但已入侵区域还远小于潜在可入侵区域。为了预防肿柄菊在我国南方地区大面积扩散带来危害,有必要对其入侵和扩散态势进行监测。     

利用最大熵模型和规则集遗传算法模型预测孑遗植物裸果木的潜在地理分布及格局

利用野外调查的16个居群分布点和7个环境因子图层, 选择最大熵模型(MAXENT)和规则集遗传算法模型(GARP), 在地理和环境空间上模拟了第三纪孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)在中国西北地区的潜在分布。结果表明: (1)裸果木的潜在适生区全部集中在西北荒漠区, 其中最佳适生区主要集中在3个区域, 一是河西走廊中部和玉门以西、宁夏北部及内蒙古乌拉特后旗; 二是塔里木盆地西北缘; 三是柴达木盆地西北缘两片极小的高度适生区。裸果木的生态位被确定在一个较广的干旱环境空间: 适生区极端最高气温基本上在29.2-36.8 ℃之间, 极端最低气温在-18.3至-13.4 ℃之间; 年平均降水量40-200 mm; 潜在蒸发率在3-15之间。(2) MAXENT和GARP模型都较好地预测了裸果木的潜在分布, 但GARP产生了相对较大、较连续的潜在分布区, 部分过预测了破碎化生境; 而MAXENT预测到的潜在分布区, 在不同区域具有不同的环境适生性指数, 而且成功地排除了不合理的破碎化分布, 从而更直观地展示了裸果木的潜在分布格局和生态位要求。