气候变化情境下入侵植物紫茉莉在中国的适生分布格局及早期预警

阐明全球气候变化背景下入侵植物的分布格局变迁,对入侵植物的治理与防控具有重要的理论和实践意义。本研究以紫茉莉(Mirabilis japala)为对象,运用最大熵(MaxEnt)模型,基于全国范围内228个分布点和13个主要环境气候因子(来源于WorldClim的19个环境气候数据),模拟分析影响紫茉莉分布的主要环境因子,结合ArcMap软件分析当前和未来(2050s、2070s)3种气候情景下(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)紫茉莉的适生区分布格局及变化规律。结果表明：MaxEnt模型预测结果准确度极高,训练集和测试集AUC值分别为0.983和0.980,影响紫茉莉分布的主要环境因子为最暖季度降水量;当前气候条件下,紫茉莉的适生面积429.06万km²,占我国国土的44.52%,除新疆外其余省份均有分布;未来3种气候情境下,紫茉莉潜在分布区整体呈现“南缩北扩”现象,适生区总面积增加,吉林南部、黑龙江南部以及内蒙古东南区域为主要扩张区域,分布质心向东北方向的高纬度地区迁移。因此,在全球气候变化情景下,紫茉莉在我国的适生区域增加并向北扩张。黑龙江和内蒙古以...     

未来气候变化背景下橡胶树南美叶疫病入侵中国的风险预测

气候变化导致病虫害发生发展,分布范围及危害程度发生显著变化。橡胶树南美叶疫病作为我国橡胶树重要的检疫对象之一,预测其发生风险十分重要。本研究利用基准时段(1970—2000年)和未来(2041—2080年)的全球生物气候、地形数据以及橡胶树南美叶疫病地理分布信息,基于MaxEnt模型模拟基准时段和未来橡胶树南美叶疫病适生区分布,预测该病入侵我国的风险。结果表明:模型训练集和测试集ROC曲线的AUC值分别为0.96和0.95,模拟精度较高;贡献率排名前三的主导环境因子是平均气温年较差、温度季节变化、最冷季平均温度;基准时段全球橡胶树南美叶疫病中、高适生区主要集中在南美洲北部、北美洲南部、非洲中西部、亚洲南部、太平洋岛国等地区;从基准时段到未来,美洲、非洲、亚洲和大洋洲的中、高适生区分别有向东南、中间、东北和西北方向移动的趋势;入侵我国风险较高区域为海南岛东北部地区、广西壮族自治区东南部部分地区、广东省南部部分地区,高风险区域面积随着气候变化先增加后减少,高值中心有向东北方向移动的趋势。研究结果可为我国橡胶树南美叶疫病的检疫防治提供一定的参考依据。     

狭叶柴胡各器官结构与其分泌道的分布规律

采用石蜡切片法对狭叶柴胡全株不同器官的结构及各器官中分泌道的分布特征进行了解剖学观察研究.结果表明:(1)狭叶柴胡的主根从外向内由周皮、中柱鞘薄壁细胞环和次生维管组织组成,其中柱鞘薄壁细胞环是不同于一般双子叶植物根的一种结构;茎从外到内由表皮、皮层和维管柱组成;叶为等面叶,其上、下表皮内都具栅栏组织;花主要由花瓣、雄蕊...     

北柴胡和狭叶柴胡的萌发试验研究

目的：提高北柴胡和狭叶柴胡种子的发芽率,加大黑龙江省道地药材的开发力度。方法：采用40℃温水浸种8h后,流水冲洗4h;150w微波辐射25s（北柴胡）、20s（狭叶柴胡）;柳枝浸出液为萌发剂;浓H2SO4浸种2s,同时培养未经处理的种子作为对照组。结果流水组两种柴胡的发芽率分别为82%、86%;微波组发芽率分别为77%、75%;柳浸组发芽率分别为67%、72%;浓硫酸组发芽率分别为45%和35%;对照组发芽率41%、47%。结论：大规模播种可采用40℃温水浸种8h,流水冲洗4h,150w微波辐射25s（北柴胡）、20s（狭叶柴胡）,采用柳枝浸出液为萌发剂均可提高发芽率。     

狭叶柴胡根的发育解剖学研究

应用常规石蜡切片法对狭叶柴胡（Bupleurum scorzonerifolium Willd.）根的发育过程进行了解剖学研究,并对其1年生与多年生根的结构进行了比较。结果表明,狭叶柴胡根的发育包括原分生组织、初生分生组织、初生结构和次生生长4个发育阶段。原分生组织由3群原始细胞组成,其细胞具有典型分生组织的细胞学特征;初生分生组织包括根冠原、表皮原、皮层原和中柱原。初生结构由表皮、皮层和中柱组成。初生木质部多为二原型,少数为三原型。次生结构为：从外到内由周皮、中柱鞘薄壁细胞环和次生维管组织组成,次生生长主要是依靠维管形成层和木栓形成层的活动来完成,其木栓形成层由中柱鞘细胞恢复分裂能力而形成。多年生根与一年生根的结构基本相似,但在各部分的细胞数量和组成上存在差异。分泌道在一年生的根中仅分布在中柱鞘薄壁组织中,而在多年生的根中,在中柱鞘薄壁细胞和次生韧皮部中均有分布。     

狭叶柴胡的抗过敏活性及其有效成分

本文以compound 48／80在体外诱导大鼠腹腔肥大细胞释放组胺,评价狭叶柴胡及其成分的抗过敏活性。狭叶柴胡醇提物及正丁醇部分(100μg／mL)、乙酸乙酯及水部分(10,100μg／mL)显著减少组胺释放,以乙酸乙酯部分的作用最强,狭叶柴胡挥发油(100μg／mL)对组胺释放呈现一定的促进作用。从乙酸乙酯部分分离得到异鼠李素和槲皮素两种主要化合物,均显著抑制组胺释放,表明黄酮为狭叶柴胡抗过敏作用的有效成分。     

狭叶柴胡胚及胚乳发育的研究

利用石蜡切片以及半薄切片法对狭叶柴胡的胚及胚乳的发育进行了研究,并对采收期果实中胚的发育情况进行了统计。结果表明:(1)狭叶柴胡胚的发育属于茄型;胚乳核的发育早于合子的分裂,胚乳的发育属于核型。(2)于采收期对狭叶柴胡果实的胚发育阶段观察发现,狭叶柴胡采收期有26%的果实处于球形胚时期,29.6%的果实处于早期心形胚时期,37.4%的果实处于后期心形胚时期,仅有7%果实处于鱼雷胚时期,所有被检测的果实中未发现有双子叶时期胚出现。研究表明,狭叶柴胡采收期果实存在严重的形态后熟现象,是导致在其栽培过程中出现发芽率低和出苗不整齐现象的主要原因。     

末次盛冰期以来气候变化对中国山荆子分布格局的影响

山荆子(Malus baccata (L.) Borkh.)具有较高的观赏、经济价值,是苹果属(Malus)植物的重要种质资源。本文利用ENMeval数据包调整Max Ent模型的调控倍频和特征组合参数,根据602条现代分布记录和筛选的8个生物气候变量,模拟预测山荆子在末次盛冰期、中全新世、现代、2070年(RCP 8.5) 4个时期的潜在分布区。采用贡献率、置换重要值比较和刀切法进行检验,综合分析各环境变量对山荆子潜在地理分布的影响。结果显示,当RM值为2、FC为LQHPT时,Max Ent模型的复杂度和过拟合程度较低,该参数下AUC值的均值为0.9272±0.0019,表明模型预测极准确;山荆子现代高度适生区为山西的太行山、管涔山和吕梁山,吉林、辽宁东北部,陕甘宁交界处,河北北部,鲁中南地区;末次盛冰期山荆子适生区整体上显著向东南偏移,北方的高度适生区消失;中全新世适生区轮廓与现代基本一致,但略微有向高海拔地区收缩的趋势; 2070年山荆子在国内的适生区将向高海拔地区急剧收缩,中度、高度适生区面积急剧减少;山荆子现代潜在地理分布受温度和降水因子的共同影响,但后者的影响更大。本研究预测气候变化对山荆子分布范围的影响,将对其种质资源保护和管理提供重要的参考价值。     

气候变化下毛榛在中国的潜在适生区预测

气候变化影响着植物物种的地理分布,研究气候变化对物种地理分布格局的影响对物种的保护和合理利用具有重要意义。本研究通过ENMeval数据包调整特征组合和调控倍率参数来优化MaxEnt模型,利用221条毛榛有效分布点数据和16个环境因子,模拟预测毛榛在当前气候和未来(2050s、2070s)气候条件下的潜在分布区,并分析影响毛榛地理分布的主导环境因子。结果表明:当特征组合为LQPH、调控倍率为1.5时,模型复杂度和过拟合程度较低,预测结果准确性较高。当前气候条件下,毛榛高度适生区主要集中于长白山、太行山、秦巴山区及甘肃南部等地区;未来不同气候情景下,陕西中北部、中国西南地区、甘肃南部等地区毛榛的适生区逐渐减少,内蒙古东部与黑龙江等地区开始出现较多的毛榛高度适生区,毛榛适生区的质心有向东北方向迁移的趋势;影响毛榛地理分布的主导环境因子为年降水量、最干季均温、海拔和年均温,累计贡献率达78.8%,其适宜范围分别为430～970 mm、-21～3℃、40～2800 m和0.8～13℃。     

唇形科苣叶鼠尾草的新分布及适生分布区预测

在野外调查的基础上,报道了苣叶鼠尾草在贵州和广西的省级新分布.基于苣叶鼠尾草16个分布数据和11个环境因子参数,运用最大熵(MaxEnt)模型对其适生分布区进行预测,并通过受试者工作特征(receiver operat-ing characteristic,ROC)曲线对模型精度进行验证.结果表明:(1)ROC曲线下面...     

气候变化对落叶松人工林在中国适生区分布的影响

落叶松(Larix)是我国的主要造林树种,其适生区的分布在很大程度上受气象要素等环境因子的影响。研究落叶松人工林适生区分布在气候变化下的变迁,可为应对气候变化的林业管理策略提供技术指导和科学依据。选取华北落叶松、日本落叶松、长白落叶松和兴安落叶松为研究对象,搜集整理了它们在中国地区的308条有效分布记录和22个环境因子变量,运用最大熵(MaxEnt)模型探测了制约落叶松人工林分布的主要环境因子及其适生区范围,模拟并分析了1931-2020年落叶松人工林适生区受气候变化影响的空间分布变化。结果表明:(1)研究选取的MaxEnt模型对落叶松适生区的模拟效果都达到了"极准确"的程度,受试者工作特征曲线面积(AUC值)在0.92-0.977之间。影响落叶松人工林分布的主要环境变量为最湿月降水量、海拔、最湿季度平均温度和温度季节变化方差,累计贡献率达到了73.8%。(2)当前(1991-2020年)气候条件下落叶松人工林适生区面积为182.34×10⁴km²。其中,高适生区面积为53.57×10⁴km²,占总适生面积的29.38%。高适生区集中分布在长白山脉、大兴安岭、燕山、小陇山、太行山脉以及秦岭-大巴山等地区。(3)1931-1960年期间落叶松的高适生区面积为28.33×10⁴km²,1961-1990年期间为33.10×10⁴km²,当前气候条件下进一步增至53.57×10⁴km²。落叶松适生区的范围在过去90年间整体呈现向北移动的趋势。其中,华北落叶松分布在整体上向北大约移动了3°,且分布面积显著增加。日本落叶松位于辽宁东部的高适生区向北移动,位于秦岭-大巴山地区的高适生区则没有明显的偏移,但是分布范围却向高海拔地区集中。长白落叶松的适生区范围向北移动了5°,且分布面积先减少后增加,增加的主要区域是长白山北部。兴安落叶松的适生区范围同样是向北移动,有部分适生区移出了我国北界, 这是其适生区面积在近些年减小的主要原因。     

落叶松枯梢病在中国的适生性

落叶松枯梢病(Neofusicoccum laricinum)是威胁落叶松人工林的检疫性林木病害。明确当前该病在中国的潜在适生区及其在未来对气候变化的响应,揭示影响该病害发生流行的主导环境变量,对落叶松枯梢病的早期预警及防治具有重要意义。基于落叶松枯梢病分布数据和环境数据,利用ENMTools、R和刀切法(Jack knife test)筛选分布点数据和环境因子,通过MaxEnt、ArcGIS、SDMTools等技术预测当前和未来气候条件下落叶松枯梢病在中国的潜在适生区,划分病害适生等级并计算各适生等级面积占比,绘制质心转移轨迹。结果表明:(1)建立的落叶松枯梢病在中国的潜在适生区预测模型具有高精确性和可信度(不同年份和不同气候模式下的AUC值均大于0.9);(2)影响落叶松枯梢病分布的主要环境变量为年平均气温、最暖季度降水量、年降水量和最暖季度平均温度;(3)当前气候模式下落叶松枯梢病在中国的潜在适生区面积占中国国土总面积的18.02%,中高适生区集中分布在中国辽宁东南部、吉林东部、黑龙江大部分地区、内蒙古东北部;(4)在三种不同气候条件下(ssp126、ssp245、ssp585),未来落叶松枯梢病在中国的潜在适生区面积与现代气候条件相比均有所减少,其质心由东北向华北、西南地区转移。落叶松枯梢病一旦发生将会造成不可逆的生态灾难和经济损失,因此本研究对落叶松枯梢病在中国的潜在适生区进行预测和分析,研究结果对合理区划落叶松枯梢病潜在入侵风险地、加强重点地区的检疫监测、及时制定有效的防治手段,以及对于发生区的监测和防治与未发生区的早期预警和监管具有重要意义。     

未来气候变化下栎树猝死病菌在中国的适生性分析

基于中国国家有害生物检疫信息平台的有关记录和文献以及WoldClim网站,获取栎树猝死病菌的地理分布数据及气候数据,并用SPSS软件和刀切法筛选主导环境变量。利用MaxEnt生态位模型和ArcGIS软件,对栎树猝死病菌现代和未来情景下在我国的潜在适生区进行预测,并计算和绘制栎树猝死病菌高风险区质心转移轨迹。通过不同年份和不同气候情况下的受试者工作特征曲线(ROC)的训练集和测试集受试者工作特征曲线下面积(AUC)值均大于0.91,说明MaxEnt模型准确并适用于预测栎树猝死病菌在我国的潜在分布,同时结合其主要寄主植物的地理分布进一步增强预测模型的可信度。预测结果表明,最冷季度降水量、最冷季度平均温度、最干季度平均温度和年均降水量是影响栎树猝死病菌分布的主要环境变量。而2030s(2021—2040年)、2050s(2041—2060年)和2070s(2061—2080年)在3种气候情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5),栎树猝死病菌的潜在适生区相较于现代情景下都有所增加。此外,高风险区面积在3个年代3种情景下的面积增长率均高于45%。高风险区质心变化的预测结果表...     

气候变化条件下曲纹紫灰蝶在中国的潜在适生区预测

曲纹紫灰蝶(Chilades pandava)是一种以幼虫危害苏铁(Cycas revolute)嫩枝嫩叶的园林害虫,对苏铁的生长繁殖、生产者的经济效益以及城市园林的美观造成严重影响。基于曲纹紫灰蝶和苏铁的现存分布点,利用最大熵模型(MaxEnt)、ArcGIS、R软件对当前和未来气候条件下曲纹紫灰蝶在中国的潜在适生区分布及当前气候条件下寄主苏铁在中国的潜在适生区分布进行了预测,其中当前气候数据基于1970—2000年的历史数据,未来气候数据(2021—2040年、2041—2060年和2061—2080年)选择第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中中国北京气候中心中等分辨率气候系统模式(BCC-CSM2-MR)下的3种共享社会经济路径(SSP126(属于低强迫情景), SSP370(属于中等至高等强迫情景), SSP585(属于高强迫情景))。结果表明：(1)模型预测结果非常好,各组模型的受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值均高于0.95,昼夜温差月均值(bio2)、等温性(bio3)、最热季平均温度(bio10)、最湿月份降水量(bio13)是影响曲纹紫灰蝶分布的主导...     

气候变化情景下裸冠菊在中国的潜在适生区分布预测

外来入侵植物裸冠菊(Gymnocoronis spilanthoides)具有较强的入侵适应性能快速繁殖扩散,会对本土物种的生长繁殖及本地生态安全、景观格局等产生不良影响。基于265个有效分布点和7个环境变量,调整优化预测模型的调控倍频和特征组合参数,应用MaxEnt、ArcGIS、R软件预测当前和未来(2050s, 2070s)不同气候情景(SSP126, SSP245,SSP370, SSP585)下裸冠菊在中国的潜在地理分布,定量分析其适生区的空间变化及质心移动轨迹,最后采用受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)和测试遗漏率评估模型的精确性。未来气候模式选择中国国家气候中心开发的CMIP6中BCC-CSM2-MR。结果表明：(1)模型预测结果极准确,各组模型的AUC值均高于0.97;(2)最干季降水量(bio17)、最冷季度平均温(bio11)、温度季节性变化(bio4)和最暖季度平均降雨量(bio18)是影响裸冠菊地理分布的主导气候因子;(3)当前气候条件下,裸冠菊的总适生区面积达到191.18×10⁴km²,约占国土总面积的1...     

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...     

气候变化对四合木适生区及空间迁移的影响

四合木(Tetraena mongolica )是中国特有的孑遗种植物,被誉为植物中的"大熊猫",由于早期过度放牧、滥垦乱伐等人为因素,使这一物种一度濒临灭绝。预测气候变化对分布范围的影响可为四合木的野生资源保存与可持续利用提供科学基础和参考依据。利用27个地理分布点和从Worldclim网站下载的18个环境因子数据,基于优化后的MaxEnt模型预测四合木在中国的地理分布格局和限制其分布的主导环境因子。结果表明,通过调用R平台ENMeaval程序包进行模型优化,最终确定FC=LQHPT,RM=4,优化参数后的模型精度优于默认参数下的模型精度。优化后的MaxEnt模型预测测试数据集和训练数据集AUC值均在0.98以上;现代四合木潜在地理分布的总的适生区面积约为124.45×104 km²,高适生区面积约为3.35×104 km²,高适生区主要集中于内蒙古阿拉善左旗、鄂托克旗以北,黄河上游达拉特旗以南,乌海市、巴彦淖尔市以东,鄂尔多斯市以西;宁夏回族自治区北部石嘴山市及贺兰山北麓也有少量分布。最干月降水量(36.95%)、年降水量(14.83%)、表层土壤有机碳含量(11.21%)、海拔(9.38%)、最干季度平均气温(6.28%)、年均温(5.49%)、人类活动因子(3.10%)、表层土砾石含量(3.01%)、等温性(2.44%)、表层土壤碳酸盐或石灰含量(2.32%)、表层土壤酸碱度(2.02%)和最冷月最低气温(1.32%)是影响四合木分布的主要环境因子。分析发现,随着气候暖化,四合木新增适生面积将会逐步缩减,现代潜在高适生区可能依然是其未来的避难所,其分布重心可能将会向东迁移。本研究为进一步明确四合木适宜栖息地在中国的地理分布格局和制定有效的保护策略提供了科学参考。     

气候变化情景下大花杓兰在中国的适生区预测

大花杓兰(Cypripedium macranthos)隶属兰科杓兰属,是国家二级重点保护野生植物,与大多数杓兰属植物分布在我国西南山区不同,主要分布于我国的华北、东北和台湾等地区。多年来,过渡采挖等导致了大花杓兰种群数量和个体数目急剧下降。鉴于大花杓兰特殊的分布格局和濒危现状,选择过去、当前和未来8个气候情景,利用MaxEnt物种分布模型结合38个环境变量及来源于数据库和最新实地调查的80个分布位点进行建模,分析了影响大花杓兰分布的关键环境变量,预测了其在当前、过去和未来气候情景下的适生区及其分布中心和迁移趋势。结果表明：当前情景下,大花杓兰适生区主要分布在我国东北和华北地区。影响其分布的5个关键环境变量分别是：UV-B最强月份均值(UV-B3,贡献率：54.0%)、森林覆盖率(FOR,贡献率：14.3%)、降水量季节性变化(BIO15,贡献率：7.4%)、温度季节性变动系数(BIO4,贡献率：6.8%)和草/灌木/林地(GRS,贡献率：4.6%)。其中,紫外辐射相关变量是首次被运用在杓兰属植物的适生区分布预测中,并被证实对大花杓兰的分布具有重要影响。过去3个气候情景下大花杓兰总适生...     

基于最大熵模型预测气候变化下河蚬在中国的潜在分布

河蚬是一类在我国广泛分布的底栖贝类,具有重要的经济价值及生态价值。近年来,河蚬野生资源量锐减,了解河蚬在国内的潜在分布能为河蚬的保护和合理利用提供重要参考。基于河蚬在中国的136个分布点和8个环境因子,采用ENMeval包和biasfile优化后的最大熵模型(MaxEnt)预测分别河蚬现代和未来(2041—2060年和2081—2100年) 6个气候情景下的潜在分布。综合Jackknife检验、置换重要值和环境因子贡献率评估影响现代河蚬潜在分布的主要因子,比较未来气候情景下潜在适生区差异从而分析预测河蚬适宜分布的变化。结果表明：(1)优化后的MaxEnt模型预测准确度极高,平均AUC值为0.900±0.037,平均AUC_DIFF值为0.019,现代河蚬潜在分布区域总面积为188.33×10⁴ km²,主要集中在长江流域、海河流域、淮河流域、珠江流域、东南沿海区域以及黄河流域下游和渤海湾沿岸区域。(2)影响河蚬潜在分布的主要环境因子为海拔、温度(年均温和温度年较差)和降水(年降水量)。(3)在未来6种气候情景下,河蚬主要潜...     

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...