西藏高原冬虫夏草资源适宜性区划分析

冬虫夏草是分布在西藏高原高寒草甸中稀缺的可再生生物资源,具有很高的药用价值和经济价值,然而资源的数量、空间分布格局及分布适宜度尚不清晰。根据西藏高原冬虫夏草产区生态环境条件,以海拔高度、植被类型、土壤类型、年平均降水量、年平均气温为区划主要指标,利用GIS空间分析方法对西藏高原冬虫夏草生长区进行适宜性综合区划。结果表明:那曲地区的比如县、索县,昌都市的边坝县、丁青县、类乌齐县、江达县、洛隆县、察雅县、贡觉县部分产区处在适宜区;那曲地区的那曲县、嘉黎县、巴青县、聂荣县,拉萨市的当雄县及其他产区处在次适宜区;日喀则市的大部分地区、林芝市和山南市的低海拔地区为不适宜区。在出产冬虫夏草的地区(市)中,那曲地区、昌都市分布面积占当地产冬虫夏草县域国土面积的52.1%—59.3%,山南市、日喀则市、拉萨市和林芝市分布面积占当地产冬虫夏草县域国土面积的13.7%—26.1%,整个西藏高原产区的冬虫夏草分布面积平均占当地产冬虫夏草县域国土面积的34.5%。综合区划图能比较真实的反映西藏高原冬虫夏草空间分布格局,区划结果与采挖地乡镇调查结果符合程度高,与冬虫夏草单位草原面积统计产量分布较为一致。这一研究方法可为以后冬虫夏草资源调查提供参考,为冬虫夏草资源评估及区划等相关研究提供方法支持。     

川西高原山地美味牛肝菌气候生态适宜性及潜在分布

利用数字高程模型(DEM)数据、土地覆盖栅格数据、四川省52个站点和4个其他省市站点的气象观测数据,基于美味牛肝菌的生物学特性,结合前人研究成果,系统分析了川西高原山地美味牛肝菌的气候生态适宜性。选取气温、降水、植被等影响因子作为区划指标,应用集优法,通过GIS分析本区美味牛肝菌资源的潜在分布。结果表明: 美味牛肝菌潜在分布区的北界在32° N附近,海拔上限约为3000 m,下限约为800 m,总面积约286.3万hm²,约占研究区整个行政区域面积的9.7%;29° N以南的攀西地区是美味牛肝菌的主要潜在分布区,核心分布区在攀西地区中南部,攀西分布区面积约占全部潜在分布区的90%,其中,适宜区面积约占20%,次适宜面积约占80%。适宜区主要分布于攀西地区雅砻江以东的安宁河流域、海拔1000~2600 m的山区;次适宜区主要是适宜区分别向上、向下延伸到海拔3000和800 m左右的林区;海拔3000 m以上的高原高山区和海拔800 m以下的干热河谷区为不适宜区。     

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。     

青海省冬虫夏草资源适宜性区划分析

冬虫夏草是青藏高原的珍稀物种,具有较高的药用和经济价值,然而其资源的数量特征、空间分布格局及适宜度尚不清晰。本研究以青海省冬虫夏草资源生境条件为依据,以海拔、植被、土壤、气温和降水量作为主要指标,利用地理信息系统(geographic information system,GIS)的空间分析方法对青海省冬虫夏草资源适宜性及空间分布进行分析,并用野外实地采样进行验证。研究表明：玉树州的玉树市、杂多县、称多县、曲麻莱县;果洛州的玛沁县、达日县、甘德县等区域多处在适宜区;海北州的祁连县、刚察县,黄南州的泽库县、河南县、同仁县,玉树州的治多县、囊谦县,海南州的兴海县、同德县、贵南县及其他产冬虫夏草县的部分区域为较适宜区;西宁市的大通县,海东市的互助县和海西州的低海拔地区为不适宜区。整个青藏高原具有冬虫夏草分布面积占当地县域国土面积的76.2%。在青海省具有冬虫夏草分布的地区(市/州)中,玉树州和果洛州冬虫夏草分布的面积占当地县域国土面积的88.3%-99.6%,海北州、海东市、海南州、海西州、黄南州和西宁市冬虫夏草分布面积占当地县域国土面积的30.2%-96.5%。综合区划图能比较真实地反映青海省冬虫夏草资源的空间分布格局,区划结果与实地调查结果相符,表明利用空间分析方法进行冬虫夏草资源的适宜性分布区域的划分是可行的,该研究为合理开发和科学利用冬虫夏草野生资源提供理论依据。     

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。     

环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成与分布格局的影响

海南岛是中国兰科植物物种丰富度较高的地区, 了解环境因子对海南岛野生兰科植物物种组成和分布格局的影响, 对于该地区野生兰科植物的保护管理和相关研究具有重要指导意义。基于海南岛野生兰科植物调查分布样方的植被类型、海拔、坡向、坡度、年平均气温、年降水量的数据, 采用典范相关分析探索了环境因子对物种组成的影响, 并计算各个环境因子对物种组成的总效应与净效应, 同时分析了6个环境因子对野生兰科植物分布格局的影响。结果表明, 所选的6个环境因子共解释了海南岛野生兰科植物组成变异的3.7%; 植被类型、海拔、年平均气温、年降水量、坡向、坡度这6个环境因子的总效应与净效应均达显著水平, 但其解释率依次减小。所选的6个环境因子对海南岛野生兰科植物的分布均有影响, 野生兰科植物在海南岛主要分布在中海拔段、5°-35°的坡度范围、阴坡与半阴坡、年平均气温较低且年降水量较高的环境, 并且于原生植被中分布最多。     

基于GIS的青藏高原人居环境自然适宜性评价

青藏高原自然环境较为极端, 自然环境对人类聚落分布格局影响较大, 在自然环境因素中选取10个准则层和26个次级指标, 运用ArcGIS和SPSS统计分析软件, 对26个指标进行主成分分析, 确定了影响高原人居环境的主要环境因子, 并结合聚类和异常值分析方法, 建立了该区域人居环境自然适宜性评价函数模型, 得到相应适宜性评价指数、分级阈值和区划范围, 探讨了人居环境自然适宜性特征及其空间差异。研究表明: 影响青藏高原人居环境自然适宜性分异的主要因子是气温、蒸发量、海拔、植被NPP分类及坡向, 其累计贡献率达到71.351%。研究区整体上属生态敏感和生态脆弱区, 人居环境适宜性不高, 空间分布不平衡, 高低值聚簇现象显著, 适宜性指数介于0.13-0.63之间, 由高原东南部呈半月形向西北部腹地递减。川西高原和横断山区自然要素最佳组合使其成为高度适宜区, 面积占比12.64%, 为各区最少(326741 km2); 分布于河湟谷地、青南高原及“一江两河”流域的比较适宜区面积占比14.89%, 在各区中的乡镇数量(616个)最多; 一般适宜区分布范围最广, 主要为柴达木盆地、那曲高原及藏南谷地, 面积占比49.30%, 达1274024 km2; 藏北高原自然环境恶劣, 面积占比23.18%, 不适宜人类长期居住; 此外青藏高原乡镇数量、分布范围与人居环境适宜性出现不一致现象揭示高原人居环境适宜性由自然环境与社会人文环境等多种因素共同决定, 不单受自然环境因子制约。      

基于空间技术的烤烟种植生态环境综合评价分析

光照、气温、土壤类型、降水量、土壤含水量、海拔、坡度、重金属污染等自然生态环境对烤烟的分布、生长发育及品质有重要影响, 同时也是烤烟种植优化配置必不可少的基础信息。基于空间技术的烤烟种植生态环境综合评价分析的目的就是应用遥感、地理信息等空间技术, 实现烤烟种植区域生态环境信息的三维立体采集及烤烟种植生态环境适宜性空间分布信息评价。主要研究内容是分析影响烤烟种植及品质的生态因子, 应用ARCGIS空间分析功能获得海拔、坡度因子, 应用常规的遥感模型反演植被指数、地表温度、土壤含水量和太阳辐射因子, 应用Kriging插值加密地球化学数据建立烤烟种植生态环境综合评价指标体系。通过基于空间技术的烤烟种植生态环境适宜性等级空间分布优化分析结果与实验区烤烟种植示范基地和烤烟种植区域的调整结果进行对比, 可知该方法是有效的。     

湖北省马尾松精准适宜性空间分布

马尾松作为南方主要的造林树种,研究其适宜性精准空间分布对其退化评价、造林选地等具有生产指导价值。本研究采用多元线性回归克里金模型利用R语言对湖北省降雨量、气温等15个气象因子进行30×30m的空间插值,插值结果作为气象因子空间变量,插值的交叉检验结果≥90%。利用30m的DEM提取坡度、坡向、高程3个地形因子空间变量。首先利用年均温、最冷月最低温、年降水量、高程、土壤类型等限制性因子进行空间叠加排除不适宜的空间单元,然后在可能适宜的空间单元内,再基于18个空间变量和294个样方数据,利用最大熵模型(MAXENT)计算每个格网的适宜性指数,最后按照适宜指数进行适宜性分类。区别于以往大尺度区域研究,其结果是落实到地块尺度的精准计算。结果表明:ROC模型的评价效果达到较好水平(ROC=0.826),高程、土壤、降雨相对标准差、最湿季降雨量、坡度、年均温为湖北省马尾松的适宜性主要影响因子,马尾松中、强适宜区主要分布在湖北省东北部及中北部地区,主要分布在高程低于1200m、坡度在40°以下、年均温13-18℃的区域,中等及以上适生区面积共计4.65万km~2,占湖北省总面积的25.01%。     

我国东北地区苍术的生境适宜性评价

苍术(Atractylodes lancea)是我国东北地区的道地药材,市场需求日益增加,人们种植意愿浓厚。然而,当前苍术人工栽培种源杂乱、存活率低、产量及品质参差不齐,原因在于对苍术的适宜生存环境缺乏科学判断。针对东北地区苍术的自然分布数据和环境变量数据,应用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(GIS)对其生境适宜性进行评估和区划。结果表明:苍术在我国东北地区主要分布于辽西山地、小兴安岭、长白山及其余脉,生境适宜区(P ＞ 0.5)面积为10.96万km²,占东北地区总面积的8.84%;影响苍术分布的6个主要环境因子(贡献率)依次为年均降水量(26.5%)、最暖季平均温度(18.6%)、降水量季节性变异系数(16.6%)、海拔(12.2%)、年平均气温(11%)、最冷季降水量(5.2%),累计贡献率超过90%,水分因子(年均降水量+降水量季节性变异系数)比温度因子(最暖季平均温度+年平均气温)对苍术的分布影响更大;根据对苍术主要生境适宜区的分析,苍术在东北地区可能存在两种气候生态型,即辽西的耐旱型、长白山的耐寒型。综上所述,在发展苍术种植产业的过程中,除了应关注苍术的适宜分布区以外,还应充分考虑不同区域种源的生态需求,以避免由于盲目引种而导致的种植损失。     

基于MaxEnt模型预测气候变化下杉木在中国的潜在地理分布

为研究杉木在中国的分布特征及其对气候变化的响应模式,本研究基于现有分布记录,应用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统方法,结合气候、地形等环境要素,预测杉木在当前和未来气候变化下的潜在适生区。结果表明: 影响杉木分布的最主要因素是年平均降水量,在当前气候下,杉木适生区合计面积328万km²,占全国陆地总面积的34.5%,低、中和高适生区分别占18.3%、29.7%与52.0%。在未来气候情景下,杉木生长的适宜性在我国总体上呈上升趋势,适生区面积随气候变化增大,且明显向北扩张,南方湿润亚热带地区形成集中连片高适生区。模型经受试者工作特征曲线检验,训练集平均受试者工作特征曲线下面积为0.91,可信度高。     

海南苏铁种群结构与森林群落郁闭度的关系

海南苏铁(Cycas hainanensis)是古老的苏铁属植物, 为国家Ⅰ级重点保护植物, 也是IUCN红色名录的濒危物种。为研究海南苏铁在海南昌江保梅岭省级自然保护区的种群结构与森林郁闭度的关系, 本文通过样方法对海南苏铁种群及其所在群落进行调查, 分析了其群落结构和物种多样性, 以及其种群密度、年龄结构、存活曲线、空间分布格局与森林郁闭度的关系。结果表明: 海南苏铁所在群落垂直结构分为乔木上下2层、灌木层和草本层。海南苏铁所在群落物种多样性指数偏高, 群落内物种组成丰富; 各样方内海南苏铁数量分布不均, 经常群生于海拔500 m左右的林下、林缘间。海南苏铁种群结构属于增长型, 种群更新力强, 种群存活曲线趋近于Deevey-II型, 死亡率随着龄级增加而增加, 说明海南苏铁种群处于相对稳定的状态, 随着种群个体的生长发育, 其生存力逐渐下降; 海南苏铁种群空间分布格局呈聚集型, 聚集程度指标随着林分郁闭度变大而增加。曲线估计结果显示, 海南苏铁幼苗幼树在透光率36.11%-58.33%显著增加。综上所述, 昌江保梅岭地区的海南苏铁种群处于较为稳定的增长状态, 喜生长于海拔500 m左右、郁闭度为35%-60%的森林环境中。     

基于Maxent生态位模型的互花米草在我国沿海的潜在分布

以分布在我国沿海滩涂的96个互花米草分布记录点及覆盖东部沿海区域的海洋环境数据和气候环境数据为材料,利用Maxent生态位模型,研究外来物种互花米草在我国沿海的潜在分布情况.结果表明:互花米草适宜分布区占我国沿海区域的85%,其中高度适宜分布区占18%,中度适宜分布区占34%,低度适宜分布区占33%,不适宜分布区仅为15%.互花米草在我国沿海的地理分布主要受到年均最低海水温度、年均海水温度、年平均气温和1月最低气温4个环境因素的影响,而年均降水量、年均日较差、海水盐度、最高海水温度、7月最高气温及海流速度对互花米草地理分布的影响较小.互花米草高度适宜分布区的最低海水温度为0.62~24.81℃,平均海水温度为10.46~27.29℃,年均气温为9~25℃,1月最低气温为-13.5~16.7℃.互花米草地理分布概率在我国北部沿海区域达到20%以上,互花米草存在向我国北部进一步入侵的趋势,特别是在渤海湾地区,互花米草入侵潜力较大.互花米草在我国不适宜分布区主要集中在海南中部和南部海岸,以及台湾省大部分区域,依据当前我国分布记录及气候数据,这些区域互花米草入侵风险较小,但不排除未来入侵的可能性.     

气候变化对寒兰分布的影响及其分布格局模拟

通过实地调查及网上查阅得到寒兰分布数据共233个,并从世界气候网站下载19个气候因子数据,利用MaxEnt模型模拟寒兰潜在分布区,结合ArcGIS空间分析技术,模拟了寒兰不同时期分布格局,推测寒兰末次冰期和2070年分布格局.结果表明: 模型训练集的曲线下面积(AUC值)为0.957,验证集AUC值为0.953,模型预测的准确性较高.寒兰当前分布主要受最干季度降水量、年均降水量、最湿季度降水量和年均温度范围影响,其贡献率分别是50.3%、15.9%、8.4%、4.4%,总贡献率达79%.在末次冰期时代,寒兰分布区主要是武夷山、罗霄山、南岭、台湾五大山脉以及广西省北部一些丘陵.从当前到2070年,寒兰分布区域整体将缩小22.4%,其中,广西南部、云南中部及江西、福建、广东三省交界处等呈扩张趋势,而在江西东部、福建西部以及两省交界处的大部分区域呈收缩趋势.     

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。     

油茶栽培历史与长江流域油茶遗传资源

普通油茶(Camellia oleifera)是我国第一大木本油料作物。普通油茶作为油料作物的栽培历史, 现存确切记载不到1,000年, 长江流域可能是最早栽培油茶的地区之一。普通油茶的野生近缘种是油茶育种宝贵的遗传资源。普通油茶属于山茶科山茶属(Camellia)油茶组(Sect. Oleifera), 其野生近缘种应包括山茶属油茶组和短柱茶组(Sect. Paracamellia)的物种, 但油茶组和短柱茶组的划分仍有争议, 物种间的系统发育关系仍不清楚。油茶组和短柱茶组是山茶属中多倍体出现频率最高的类群, 而且存在突出的种内多倍性现象, 人工选择和种间杂交可能在其中起到促进作用。长江流域是普通油茶的主产区, 也是最主要的野生普通油茶分布区, 拥有丰富的野生普通油茶遗传资源。本研究统计了山茶属油茶组和短柱茶组物种的分布地, 并与野生普通油茶的潜在分布区进行了比较。分析结果显示, 长江流域与珠江流域的分水岭——南岭、苗岭及附近地区是油茶组和短柱茶组物种多样性最高的地区, 同时也是野生普通油茶潜在的高适生区, 可能是普通油茶及其野生近缘种潜在的种间杂交带。物种多样性从南向北呈下降趋势, 可能反映了从南向北的扩散方向。普通油茶及其野生近缘种间的潜在杂交带可能蕴含着丰富的遗传多样性, 为选择育种提供了天然的育种场, 应对这些地区优先开展研究和保护, 挖掘与利用有重要经济价值的遗传资源。     

基于生态位模型预测野生油茶的潜在分布

油茶(Camellia oleifera)是我国第一大木本油料作物, 野生油茶是油茶育种的宝贵遗传资源。本研究从中国数字植物标本馆(CVH, http://www.cvh.org.cn/)获得可靠的野生油茶分布点数据, 结合气象和土壤数据, 分别应用最大熵(MaxEnt)模型和规则集遗传算法(GARP)模型构建了野生油茶的生态位模型, 预测了野生油茶的潜在分布区, 并分析了影响野生油茶分布的主要环境变量。根据生态位模型预测的分布概率值, 对野生油茶的潜在分布区划分适生等级, 并与主要油茶产地的实际分布数据进行比较, 以验证适生等级划分的可靠性。结果表明, 两种模型的预测结果均能较好地反映油茶的分布情况。GARP模型预测的潜在分布区更广, 而MaxEnt模型的预测结果更精确。两种模型的预测结果均显示, 野生油茶的潜在分布区大部分位于中国, 但在中南半岛也有部分分布。MaxEnt模型预测的野生油茶在中国的潜在分布区与我国亚热带常绿阔叶林的分布区基本吻合, 高适生区主要可以分为3大区域: (1)东北-西南走向的武夷山脉及附近的群山区域; (2)东西走向的南岭山脉及附近的群山区域; (3)东北-西南走向的武陵山脉及附近的群山区域。MaxEnt模型分析显示, 影响野生油茶分布的主要环境变量是昼夜温差月均值、最干季降水量与最暖季降水量。油茶生长面积较大的地区绝大部分都位于MaxEnt模型预测的中、高适生区, 说明适生等级的划分较可靠。实地考察显示, 生态位模型的预测结果对于寻找野生油茶资源具有较高的参考价值。此外, 本研究也充分显示, 利用中国数字植物标本馆的植物分布数据, 结合相应的环境数据构建生态位模型, 有助于了解作物野生近缘种的地理分布。     

基于Maxent模型的党参全球潜在分布区预测

基于党参全球129个分布点和37个生态因子,利用最大熵模型(Maxent)与地理信息系统(GIS)预测党参的全球生态适宜区.结果表明: 党参的全球生态适宜区总面积达到884.79×10⁴ km²,主要分布在北半球的东亚地区,其中以中国最为集中.中国的党参生态适宜区中,适宜性指数较高的区域主要分布在山西、陕西、四川、甘肃东南地区、西藏东部、云南东南地区、山东东北地区等,中国是党参的最佳栽培区.影响党参地理分布的生态因子主要是气候因子,其中,温度因子起主导作用,降水因子次之;然后依次是地形与土壤因子.年均温和降水的季节性、最冷季平均温、最干季降水量对其影响最大.     

白音华矿区草地群落主要物种组成及空间分布

以内蒙古白音华矿区周边草地为对象,研究了矿区草地植物群落的主要物种组成及其空间分布特征。结果表明: 草地群落共出现55种植物,优势种为大针茅、黄囊苔草和糙隐子草,常见种有羊草、冰草和知母等,该6个物种的累计相对重要值为79.6%,其密度分别为 26.6、204.7、105.4、107.1、68.2和55.1株·m^-2。对6个主要物种的种群密度通过半方差函数进行模型拟合, 其种群分布分别符合指数模型、指数模型、指数模型、球状模型、线性模型和高斯模型;对其空间分布格局进行分析,各种群的结构比分别为59.2%、97.2%、89.1%、94.5%、62.6%和72.1%,表明黄囊苔草、糙隐子草和羊草种群的空间自相关性程度均较高, 主要受结构性因素影响, 而大针茅、冰草和知母种群主要受随机性因素影响。对分形维数进行分析发现, 大针茅、黄囊苔草、糙隐子草和冰草种群分布格局较简单,空间依赖性较强,而羊草和知母种群分布格局较复杂,空间依赖性较弱,结合2D及3D图看, 大针茅和知母呈现出梯度扩散,而黄囊苔草、糙隐子草、羊草和冰草则主要呈现斑块化分布,表明矿区草地群落主要物种的空间分布与开矿无显著关联性。