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.     

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“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.     

基于Maxent和ArcGIS预测川贝母潜在分布及适宜性评价

川贝母(Fritillaria cirrhosa D.Don)为百合科(Liliaceae)贝母属(Fritillaria L.)多年生草本植物,其干燥鳞茎为名贵中药材,具有重要的药用价值,但目前野生资源几近枯竭。本文结合川贝母108个地理分布记录和16项环境因子,应用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(ArcGIS 9.3),预测了川贝母在我国的潜在适生区及其适生等级。结果显示,川贝母的潜在适生区主要分布在四川的西南、云南的西北和西藏的东南等地区,贵州的西北和甘肃的西南部分地区有零星分布。其中,川贝母最适宜分布区集中在四川(凉山和阿坝)、云南(楚雄、大理和迪庆)和西藏(林芝、山南和日喀则)等地区(适生指数0.5)。等温性(模拟贡献率,20.2%)、年均降水量(16.6%)、海拔(14.3%)、温度季节性变化的标准差(14.2%)、1月最低气温(10.9%)和土壤pH值(7.9%)是影响川贝母分布最主要的6个环境因子。综合分析表明,川贝母最适宜生长在年温差小而日温差大的高原或山区,海拔2500~3500 m、年均降水量为850~950 mm、1月份最低温度在-3.5~4.7℃和土壤偏酸性(pH=6.66)是川贝母最适宜生长的生态位参数。上述研究结果对于适生区开展川贝母野生抚育和种植区划及标准化栽培具有重要的指导意义。     

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。     

基于MaxEnt和ArcGIS对太白米的潜在分布预测及适宜性评价

利用最大熵生态位模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS),结合89个太白米地理分布数据、28个气候因子以及6个与太白米生长相关的土壤因子,对太白米在我国的潜在分布和适宜等级进行了预测。结果表明:太白米的最适生区(适宜系数0.5)主要集中分布在四川(阿坝、甘孜和凉山,51813 km2)、云南(迪庆和丽江,15889 km2)、陕西(太白,16131 km2)、西藏(林芝、山南和日喀则,17748 km2)和甘肃(陇南,12184 km2)等地区。ROC曲线的AUC=0.979,表明预测结果可信度高。影响太白米分布的主要环境因素有年均降水量(贡献率38%)、海拔(32.1%)、1月最低温(7.6%)、1月降水量(6.8%)、土壤pH值(3.9%)等,太白米最适宜区环境参数为:年均降水量870 mm,海拔2550 m,1月最低温-6.3℃,1月降水量5.3 mm,土壤pH=6.77。     

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。     

中国特有种天山猪毛菜的地理分布及潜在分布区预测

基于野外调查的居群分布信息和20个环境变量(包括海拔及19个气候变量),采用最大熵模型( MaxEnt)和地理信息系统( ArcGIS)对中国特有种天山猪毛菜( Salsola junatovii Botsch.)的潜在分布区进行预测;并采用受试者工作特征曲线( ROC)和刀切法( jackknife test)分别检验MaxEnt模型的精度和评估各环境变量在决定潜在分布区时的贡献量。结果显示：天山猪毛菜主要分布在中国新疆南部的12个县(包括托克逊县、和硕县、和静县、焉耆县、拜城县、库车县、温宿县、乌什县、阿合奇县、阿图什县、乌恰县和阿克陶县),但在相关文献记载的曾有分布的阿克苏市、柯坪县和喀什市则本调查中没有发现。通过MaxEnt模型预测,天山猪毛菜的潜在适生区主要集中在新疆南部(包括天山南坡和塔里木盆地西南缘)以及甘肃的西部和东部等,新疆西部地区有零星分布;在调查的15个居群中,除居群14(位于乌恰县西部)外,其他14个居群均位于潜在适生区内,其中的7个居群位于非常适宜的潜在适生区内,表明利用MaxEnt模型预测天山猪毛菜的潜在适生区效果较好。在20个环境变量中,对预测结果贡献量位居前3位的环境变量为最冷季度平均温度、最冷月最低温和最干季度平均温度,表明该种的分布与低温相关。此外,对天山猪毛菜潜在适生区与实际分布区差异的成因进行了分析。     

东北地区春玉米气候适宜度模型

农作物生长是一个连续的动态过程,因而作物生长的最适宜气象指标也是连续变化的.据此,本文提出作物生长日可利用降水量的推算方法和气象指标时间插值算法,构建了日尺度气候适宜度模型,利用东北地区农业气象站的多年玉米观测资料进行检验.结果表明： 模型计算的气候适宜度与株高、百粒重存在显著正相关;在春玉米营养生长期间,气候适宜度与株高的相关系数(R²)在0.58以上;春玉米生殖生长期间,气候适宜度与春玉米百粒重的R²在0.45以上.本文建立的日尺度气候适宜度模型能客观地反映营养生长阶段及生殖生长阶段作物与气候条件的相互作用关系.
     

甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化

根据甘肃河东地区15个气象站点1961-2010年的气象资料以及春玉米生育期资料,利用数理统计分析方法及GIS技术研究了该区50年春玉米生长季的气候因子变化特征及光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力的时空分布特征.结果表明:近50年来,河东地区春玉米生长季平均气温波动上升,平均增温0.36℃·10a-1,太阳辐射总量明显下降,降雨量波动下降;光合生产潜力下降,光温生产潜力上升,气候生产潜力略微增加;光合生产潜力从南到北逐渐增加,光温生产潜力中部低,北部、南部及东部高,气候生产潜力从东南向西北递减;该区太阳辐射的下降导致了光合生产潜力的下降,但温度的大幅升高,弥补了太阳辐射带来的负面效应;另外,由于该区降水呈下降趋势,且季节分配不均匀,在一定程度上影响了作物气候生产潜力.研究结果揭示了甘肃省河东地区春玉米气候因子及气候生产潜力时空变化.     

气候变化对东北沼泽湿地潜在分布的影响

东北地区是我国沼泽湿地分布最广泛的地区。为研究沼泽湿地对气候变化的响应,选取了对沼泽湿地分布可能存在影响的26个环境因子,利用最大熵(Maximum Entropy, MaxEnt)模型模拟了沼泽湿地基准气候条件下的潜在分布,并预测了气候变化情景下2011-2040 年、2041-2070 年和2071-2100 年3个研究阶段东北沼泽湿地潜在分布。研究结果表明:最大熵模型预测精度较高(平均AUC(Aera Under Curve)为(0.826±0.005))。基准气候条件下东北沼泽潜在分布区主要为大小兴安岭和三江平原地区。随着时间的推进,东北地区沼泽湿地原有潜在分布面积明显减少,而新增潜在分布面积较少,总面积呈现急剧减少趋势。至2071-2100年,原有沼泽湿地潜在分布面积将减少99.80%,新增潜在分布面积仅2.48%,总潜在分布面积减少97.32%。空间分布上,东北沼泽湿地潜在分布呈现由东向西迁移,南北向中心收缩的趋势。研究结果可为东北地区沼泽湿地保护政策的制定提供参考。     

物种丰富度对集群生物量的影响及抽样、互补效应的检验

通过8种甲藻构建不同物种丰富度梯度的集群进行室内一次性培养实验,探讨了集群生物量随物种丰富度的增长模式,运用多因素方差分析检验集群内是否存在抽样效应. 运用超产分析、相对产量之和分析和子集分析方法,检验了集群内的生态位互补效应,并运用分离加性方程法定量分离了抽样与互补效应.结果表明: 集群生物量随物种丰富度呈饱和型上升趋势;集群内存在较强的互补效应;在指数生长期,某些特定物种对集群生物量有显著影响,但在生长稳定期,集群生物量不受个别物种出现与否的影响;在生长稳定期,抽样效应总体上为负,而互补效应与净生物多样性效应则总体为正.     

中国三种常见蒿属植物潜在地理分布及其主导气候因子

裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)、大籽蒿(Artemisia sieversiana)和艾(Artemisia argyi)是我国常见的蒿属(Artemisia)植物,其分布区域遍布全国.本文利用MaxEnt模型预测3种蒿属植物在当前气候条件以及未来两种气候情景下的潜在分布区.采用受试者工作特征...     

基于MaxEnt模型的黄河三角洲滨海湿地优势植物群落潜在分布模拟

采用千米网格的方法,对黄河三角洲滨海湿地进行土壤采样和植被群落调查,利用MaxEnt模型和GIS空间分析技术,模拟该地区优势物种的潜在分布,定量分析优势物种的主导环境影响因子及其生态位参数.结果表明: 黄河三角洲滨海湿地的优势物种为柽柳、芦苇和盐地碱蓬.影响柽柳、芦苇和盐地碱蓬潜在分布的主导环境因子分别为硝态氮、盐分、坡度、镁、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分、全磷、pH、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分和铵态氮.黄河三角洲滨海湿地优势物种的存在概率与盐分呈正相关,与其他主导环境影响因子呈负相关.黄河三角洲滨海湿地优势物种的潜在核心适生区主要分布在滨海地区,芦苇的分布范围较柽柳和盐地碱蓬更广泛.     

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。     

基于MaxEnt模型预测中国兰属植物的分布格局及主导气候因子(附表)

兰属(Cymbidium)中，除了兔耳兰C.lancifolium以外的所有种均被列为国家重点保护野生植物。为探究其在未来气候条件下的潜在分布格局，该研究基于兰属植物已知的分布点和19个气候因子，利用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统(ArcGIS)模拟兰属以及其中20种兰属植物在9种不同气候情景(当代以及未来2030s、2050s、2070s和2090s 4个时间段各两种温室气体排放情景)下的潜在分布格局。结果表明：(1)最干旱季降水量(Bio17)、年降水量(Bio12)和温度季节性变化(Bio4)是影响兰属植物地理分布格局的主导气候因子。(2)不同兰属植物在未来情景下的适生区表现出不同的变化趋势，并且影响其分布的主导气候因子也有所不同。其中，冬凤兰(C.dayanum)等8个物种的适生区面积整体呈扩张趋势，而西藏虎头兰(C.tracyanum)等12个物种的适生区面积整体则呈缩减趋势。该研究结果为兰属植物就地保护与迁地保护提供了重要参考，对兰属等濒危野生植物的保护具有积极意义。