少花蒺藜草入侵对沙质草地氮库的影响

以我国北方大面积发生的入侵植物少花蒺藜草为对象,研究了其对科尔沁沙质草地土壤氮库和地上植物氮库的影响,并在室内条件下,以自然生境中少花蒺藜草伴生牧草披碱草和扁穗冰草为对照,利用¹⁵N同位素技术分析了少花蒺藜草的生物固氮能力.结果表明:与对照裸地和本地植物鹅观草样地相比,少花蒺藜草入侵地土壤总氮库分别显著增加47.5%和20.8%,土壤铵态氮库分别显著降低25.6%和25.2%.与鹅观草相比,少花蒺藜草地上部分植物氮库显著降低18.7%.少花蒺藜草的¹⁵N原子丰度、¹⁵N原子百分超、¹⁵N原子加权百分超均显著低于披碱草和扁穗冰草.少花蒺藜草和披碱草的氮肥利用率分别为48.5%和47.0%,差异不显著.与披碱草相比,少花蒺藜草生物固氮率为60.2%Ndfa.少花蒺藜草对氮素高效利用的特征,揭示了其适应沙质草地生态系统并蔓延的一种生态适应机制.     

少花蒺藜草入侵对根际土壤磷细菌群落多样性的影响

[目的]入侵植物少花蒺藜草在磷元素受限的贫瘠沙质土壤中能够快速生长和种群扩张,形成单一优势群落。本文解析了少花蒺藜草在磷胁迫条件下对磷素的高效利用机制,以期为揭示其入侵机理提供理论依据。[方法]设置少花蒺藜草、冰草、狗尾草和空白对照4个处理,通过高通量测序技术,从土壤解磷微生物的角度分析各处理间土壤中解磷细菌的组成差异。[结果]少花蒺藜草入侵显著提高了土壤磷酸酶的活性和土壤解磷菌的群落多样性。PCA与UPGMA聚类结果表明,少花蒺藜草与狗尾草根际磷细菌物种组成相似性最大。LEfSe多级物种差异判别分析结果表明,少花蒺藜草根际显著富集且与其他处理有显著性差异的解磷菌类群为α-变形菌、链霉菌,其在少花蒺藜草对磷的吸收中可能起较为重要的作用。变形菌门、浮霉菌门和放线菌门与少花蒺藜草根际土壤中的全磷含量呈显著正相关,放线菌门与少花蒺藜草根际土速效磷含量有紧密联系。[结论]少花蒺藜草通过改变入侵地根际土壤的解磷菌群落结构间接影响根际土壤的磷素环境,从而利于自身生长。     

气候变化情景下长序榆在中国的潜在适生区预测

长序榆(Ulmus elongata)是我国重点保护珍稀濒危植物,具有重要的科研与经济价值,但受自然及人为等因素影响,现有野生植株少且分布零星.植物地理分布受到气候变化的深刻影响.本研究旨在准确理解并揭示气候变化对长序榆分布的影响,为长序榆天然资源的保护与引种栽培提供理论依据.以长序榆在国内的42个天然分布点和16个环...     

入侵植物少花蒺藜草种子异型性及种群维持策略

少花蒺藜草(Cenchrus pauciflorus Benth.)是科尔沁沙地入侵最为严重的杂草之一。以少花蒺藜草的异型性种子为对象,通过分析其生物学特征、萌发特性以及人工去除对P型种子萌发的影响,探究少花蒺藜草在科尔沁沙地的种子异型性和种群维持策略。结果表明,少花蒺藜草一个刺苞内有两粒或以上种子(以两个种子为多);同一刺苞内相对较大、外形似芒果的种子(M型种子)大于另一个相对较小、外形似李子的种子(P型种子),两异型种子在长、宽、高及百粒重上存在较大差异,P型种子各特征的变异系数均略高于M型种子;自然生境下,一个刺苞内萌发一粒种子(M型)的概率可达到93%,萌发2粒种子(M型、P型)的概率仅为7%,萌发3粒种子的概率为0;室内实验显示,同一刺苞内萌发一粒种子的概率为69.3%,萌发2粒种子的概率为22.2%,萌发3粒种子的概率为8.5%;野外早期去除少花蒺藜草植株地上部分对当年种群数量的影响不大,晚期去除会导致少花蒺藜草种群数量减少;室内去除刺苞内已萌发的M型种子的胚根和胚芽后,P型种子的萌发率仅为20.15%,P型种子可能对少花蒺藜草种群的维持起独特的作用,并受环境条件制约且有一...     

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...     

不同气候变化情景下入侵植物大狼把草在中国的潜在分布

运用最大熵模型(MaxEnt),以大狼把草(Bidens frondosa)为对象,基于全国范围内大狼把草237个分布点和19个气候因子变量,预测了当前及未来(2050s、2070s)3种气候情景RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5(RCP:representative concentration pathways...     

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...     

末次盛冰期以来红豆树在不同气候变化情景下的分布动态

红豆树(Ormosia hosiei Hemsl. et Wils.)是中国的特有种,具有极高的经济价值、景观价值和药用价值。由于木材珍贵,人工盗伐严重,其种群数量和分布范围不断减少,被世界自然保护联盟(IUCN)濒危物种红色名录列为近危物种。气候变化会对物种的分布造成严重影响,理解该影响将有助于物种保护策略的制定,尤其是为濒危物种未来的保护提供重要参考。本研究基于红豆树在中国的地理分布数据,借助经相关性分析后筛选出的9个变量因子,利用最大熵模型(MaxEnt)模拟红豆树在末次盛冰期、全新世中期、当代和未来气候情景下的潜在分布区和影响其分布的主导环境因子,并且通过空间分析模拟其在不同气候变化情景下空间分布格局的变化。结果表明MaxEnt在各时期训练集和测试集的AUC(受试者工作特征曲线下的面积)均值均达到0.9以上,表明模型有很好的预测能力。刀切法(Jackknife)表明年均降水量、温度季节性变化标准差和昼夜温差月均值是主导其分布的三大因子,累计贡献率达到91.8%。将模拟结果导入到ArcGIS后,处理得到不同时期红豆树适生区空间分布格局变化。结果表明,自末次盛冰期以来,红豆树的适生...     

气候变化情景下祁连圆柏在青海省的适宜分布区预测

祁连圆柏具有良好的水土保持功能,是青海省高寒干旱地区造林绿化的优良乡土树种之一,预测未来气候变化情景下祁连圆柏在青海省的潜在地理分布将为祁连圆柏的经营管理和引种栽培提供理论指导.本研究基于实地调查和资料搜集获得88个有效地理分布样点,利用Maxent模型和ArcGIS空间分析技术对当前气候条件下祁连圆柏在青海省的潜在地...     

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...     

气候变化情景下大沙鼠潜在地理分布

大沙鼠（Rhombomys opimus）是中亚地区典型的荒漠啮齿动物,其采食和掘洞行为造成了荒漠林和荒漠草原退化加剧,生态环境恶化。基于大沙鼠分布数据、气候、土壤和地形因子数据,采用MaxEnt模型预测大沙鼠在当前气候和温室气体低、中、高3种浓度排放情景下2050年和2070年的潜在适生区,分析亚洲大陆未来气候条件下大沙鼠适生面积和分布格局的变化趋势,探讨影响大沙鼠分布的主要环境因子。结果表明：模型AUC（Area Under Curve）值达到0.9以上,预测的准确性达到"极好"。经刀切法分析（Jackknife）表明,影响大沙鼠在适生区分布最主要的环境变量为温度季节性变化的标准差、土壤基本饱和度、最干季度降水量、最暖季度降水量和土壤可交换钠盐。Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2050年高适生区面积较当前分别增长15.78%、15.10%和13.44%;Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种气候场景下2070年高适生区面积较当前增长8.32%、13.18%和18.18%。中国大沙鼠适生区范围内,新疆所分布的大沙鼠适生区分布范围变化较大,3种情景模式下大沙鼠的适生区位置向新疆北部扩张;甘肃适生区位置向西北部扩张;内蒙西北部和阿拉善地区大沙鼠的适生区位置向四周扩张。研究揭示了未来气候下大沙鼠高适生区范围和空间变化,并得到影响其分布的主要环境变量,对其防控具有重要意义。     

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...     

孑遗植物长苞铁杉(Tsuga longibracteata)分布格局对未来气候变化的响应

长苞铁杉(Tsuga longibracteata)是中国特有的珍贵树种,不仅对研究裸子植物的系统发育、古生态和古气候具有重要作用,而且该树种具有造林、用材和药用等方面的较高价值。研究长苞铁杉在气候变化下的分布格局变化是制定其保护和可持续利用的重要基础。采用最大熵模型(MaxEnt),结合不同时期(当前、2050年和2070年)和不同二氧化碳排放情境下(RCP2.6和RCP8.5)的气候因子变量,探讨气候变化与物种地理分布格局的关系,预测长苞铁杉的潜在分布区变迁。本研究考虑了空间约束对物种分布的限制作用,构建了气候因子预测模型(C)和气候+空间约束因子预测模型(C+S)分别进行潜在分布区预测,比较其结果差异。结果显示,最干月降水量和温度年较差是影响长苞铁杉地理分布的主导气候因子,空间约束因子对长苞铁杉未来的地理分布有重要影响。随时间年限增加,长苞铁杉总潜在适生区面积降低,特别是中高等级的适生区面积有不同程度地减少,分布范围总体向北移动,这些变化趋势在RCP8.5情境下更加突出。这一结果表明未来气候变化会导致长苞铁杉种群分布范围收缩和生境适宜度下降,加剧其受胁程度。加入空间约束因子后,C+S模型的预测精度更高,结果更符合长苞铁杉的迁移、扩散特性。长苞铁杉未来的核心分布区仍位于现存的湘、桂、黔结合部,表明其具有"原地避难"的特性,应进一步加强对现有野生资源的保护。渝、川、鄂结合部的大巴山等地区是未来气候变化下长苞铁杉的理论分布区域,可作为长苞铁杉应对未来气候变化的引种地区,应提早进行人工引种、栽培等前期研究。研究结果可为气候变化背景下长苞铁杉的保护、物种迁地保存和可持续管理提供科学依据,也可为准确预测濒危、珍稀植物的地理分布范围提供方法参考。     

气候变化下中国八种梧桐属树种潜在适生区模拟

中国梧桐属（Firmiana）在世界梧桐属中占比较大,且除梧桐外其余种均为中国特有且分布范围狭窄的植物种,灭绝风险大,研究气候变化对中国梧桐属树种的影响对于维护生物多样性具有重要的意义。结合多时期第六次国际气候耦合模式比较计划（CMIP6）气候变量数据和中国八种梧桐属树种的分布数据,基于R语言kuenm程序包优化的最大熵（Maxent）模型模拟分析中国八种梧桐属树种在多尺度下的潜在适生区,得出梧桐属最适宜的模拟尺度、潜在适生区的面积变化和迁移方向、梧桐属多样性保护关键区域及保护空缺。结果表明：（1）梧桐属最适宜的模拟尺度为亚洲;（2） Maxent模型的接收者操作特征曲线下面积（AUC）值均大于0.9,表明模型对梧桐属潜在适生区预测结果具有较高准确度;（3）气候变化影响下除云南梧桐（Firmiana major）外其它树种的潜在适生区都将在未来有所扩大;（4）中国八种梧桐属树种潜在适生区迁移方向主要为东西向,南北向大跨度迁移较少,纬度变化不大;（5）丹霞梧桐（Firmiana danxiaensis）的稳定潜在适生区最小;（6）中国梧桐属多样性保护关键区域主要分布于广西壮族自治区及云南、广东、海南等省区;（7）中国梧桐属多样性保护空缺区域主要分布于广西壮族自治区中部及海南省北部;（8）梧桐属多样性保护关键区域正在为人造地表所侵蚀。研究分析气候变化对中国八种梧桐属树种的影响及其潜在适生区变化、中国梧桐属多样性保护状态,可为中国梧桐属建立多样性保护廊道提供相关建议,为制定多样性保护规划及相应措施提供参考。     

基于MaxEnt模型的气候变化下杏树鬃球蚧在中国的潜在地理分布预测

【目的】杏树鬃球蚧在天山野果林暴发成灾,对野杏的生存以及野果林的生态环境造成严重影响,同时危害栽培果园。预测未来气候情景下杏树鬃球蚧在中国的潜在适生区,可为农林部门开展防控工作提供科学依据。【方法】收集关于杏树鬃球蚧的分布点与气候数据,采用MaxEnt模型预测其在中国的适生区。【结果】MaxEnt模型中的AUC值为0.949,表明预测结果具有较高可靠性。最冷月最低温度、最冷季度降水量、温度季节性变化标准差、等温性是影响杏树鬃球蚧潜在分布的主要环境变量。杏树鬃球蚧在我国分布区较为广阔。该模型预测杏树鬃球蚧的高适生区主要分布在辽宁省环渤海区域、河北、北京、天津、山东、河南、陕西省中部、甘肃和陕西的临界处,以及新疆维吾尔自治区的伊犁哈萨克自治州、巴音郭楞蒙古自治州和阿勒泰地区,中适生区以高适生区为核心向外蔓延。其高、中、低适生区分别占中国陆地面积的4.62%、6.69%、18.77%。未来气候情景下,高适生区呈进一步扩散趋势,尤其在新疆地区,高适生区大面积扩散。【结论】杏树鬃球蚧适生区面积占陆地面积的30.08%,有继续扩张和大面积暴发风险,在我国西北地区、华北地区面临的形势更为严峻,应引起相关部门关注。