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.     

我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性

根据中国气象局216个春玉米农业气象观测站资料与1971—2000年10 km×10 km空间分辨率的气候资料,基于全国区域和年尺度筛选出了影响我国玉米种植分布的潜在气候指标,利用最大熵(Maximum Entropy,MaxEnt)模型和ArcGIS空间分析技术,构建了春玉米潜在种植分布与气候因子关系模型,研究了影响我国春玉米潜在种植分布区的主导气候因子及其气候适宜性。结果表明,影响我国春玉米潜在种植分布的主导气候因子有:≥10℃积温、≥10℃的天数、最热月平均温度、年平均温度、年降水、湿润指数和气温年较差;结合春玉米存在概率,将我国春玉米潜在种植分布区划分成4个等级:气候不适宜区、次适宜区、适宜区和最适宜区,给出了各气候适宜区的气候特征。选取作物在待预测地区的存在概率这一综合反映各主导气候因子影响的指标来划分作物潜在种植分布区,有助于更加准确地进行气候区划,从而可为制定玉米应对气候变化措施提供科学依据。     

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.     

中国珍稀药用植物白及的潜在分布与其气候特征

基于白及（Bletillastriata）地理分布信息和影响白及分布的主导气象因子,利用最大熵模型和地理信息系统预测了中国白及的潜在分布与其气候特征。结果表明：所建模型经ROC曲线验证,预测效果非常好（AUC〉0．9）：中国白及潜在分布区主要位于秦岭、淮河以南大部分地区,白及主要适生省份为云南、湖北、四川、湖南、江西、浙江;刀切法测试表明,4月和10月最低气温、年温度变化范围、11月平均降水量为影响白及潜在分布的最主要气象因子。研究结果可为白及资源的调查、保护与人工种植产业的发展提供理论指导。     

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:...     

中国特有植物雪落樱桃潜在分布及其生态特征

为明确中国特有植物雪落樱桃(Cerasus xueluoensis)的潜在分布与居群生态特征,利用DIVA-GIS软件及其耦合的BIOCLIM模型,首次绘制了雪落樱桃适生区分布模拟图,并对影响其分布的主导气候因子进行了定性定量分析。结果表明,雪落樱桃当前潜在适生区主要分布在亚热带长江流域1 200 m以上高海拔山区,其中渝-鄂-湘三省交界的大巴山-巫山山脉可视为现代核心分布区,湘黔交界及湘南的南岭山脉可视为雪落樱桃潜在分布的南界,陕-豫-鄂交界山区的秦岭南麓可能是其潜在分布的北界。主成分分析(PCA)筛选的主导气候因子及其贡献率依次为:年降水量(bio12)最冷季降水量(bio19)最暖季降水量(bio18)最湿季降水量(bio16),累计频率曲线进一步确定其适宜范围分别为:993.00～1 870.22、500.00～680.00、430.00～669.16和500.00～680.00mm,表明降水是影响雪落樱桃当下分布格局的主导气候限制因子。Pearson相关性分析表明,雪落樱桃分布格局在区域尺度上受海拔、经、纬度影响;最小树分析和聚类分析表明,雪落樱桃7个野生居群可划分为中西部与东部两大分支;受试者工作特征曲线(ROC) AUC值达到0.751,满足模型预测精度的基本要求。这些有助于为雪落樱桃制定科学合理的资源保护与科学引种规划。     

基于MaxEnt模型预测梅的潜在适生区分布

目的：确定影响梅分布的主要环境因子,并预测当前与未来条件下梅的适生区。方法：收集172份梅分布点的32个环境因子数据,构建MaxEnt模型,筛选影响梅生长的主导环境因子,结合地理信息系统（ArcGIS10.8）绘制梅目前与未来的适生区分布预测图。结果：影响梅分布的主要环境因子有5个（最冷月最低气温、年降水量、最暖季降水量、年温差与最干燥月降水量）;其中最冷月最低气温对梅生存概率影响最大,当最冷月最低气温约10.1℃时梅适生概率最大,达到71.47%。模拟当前气候环境下,梅的高适生区、中适生区和低适生区面积分别占全国总面积的7.78%、17.01%与7.73%。目前高适宜区主要分布在广东、广西、四川、云南、贵州、重庆、浙江与台湾等省,在SSP1-2.6与SSP5-8.5下,梅适宜面积（潜在高适生与中适生区）在2021至2060年期间,呈现波浪式增加和北移的趋势,分别为当前的101.85%和102.28%。结论：本研究结果可为梅资源的可持续利用,以及梅人工种植的合理布局与区划研究提供科学依据。     

药用植物细辛在中国的潜在适生区分布

细辛(Asarum)属植物多为我国传统名贵药源植物。利用3种入药的细辛属植物在中国的126个地理分布记录,结合6大类28项环境因子,应用最大熵模型(Maxent)和地理信息系统(Arc GIS9.3)软件,定量地预测了细辛在我国的潜在适生区及其适生等级。结果表明,3种细辛属药用植物在中国的潜在适生区分布较为广泛,高适生区和适生区面积分别达到312.5 km2和2 760.42 km2,与降雨量相关的年降雨量、最干季降雨量和最暖季降雨量是影响细辛属药用植物分布的主要环境因子。本研究的预测结果可为细辛属药用植物资源的研究与栽培生产用地的合理布局提供参考依据。     

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

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。     

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。     

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。     

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.     

利用改进方法预测白蜡窄吉丁在国内的适生区

白蜡窄吉丁Agrilus planipennis在我国正由一种本土次要害虫上升为主要害虫,明确其可能的适生范围、指导各地区及早采取防范措施非常必要.本研究考虑气候、寄主树种分布、气候-寄主树种分布综合数据分别构建模型进行白蜡窄吉丁潜在适生区预测和分析,以期建立一种能够更加准确预测钻蛀类害虫潜在分布区的改进方法.除气候条件外,寄主树种的分布是影响白蜡窄吉丁分布的重要因素,应参与蛀干类昆虫适生区的预测.将非生物因素(气候)以及生物因素(寄主树种分布)作为单一变量时得到的预测结果进行叠加,更加符合白蜡窄吉丁分布现状和生存特性.白蜡窄吉丁在我国仍有继续向中部、南部等未发生区传播扩散的风险,限制敏感寄主树种的栽植是有效防范该虫危害的重要手段.     

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...     

基于MaxEnt与ArcGIS对白水江国家级自然保护区缺苞箭竹适生区分析

缺苞箭竹是甘肃白水江国家级自然保护区大熊猫的主要食用竹种之一,是该区天然分布最广的一种箭竹,掌握其地理分布对于野生大熊猫的保护具有重要意义。通过野外实地调查和数据整理,获取缺苞箭竹有效分布记录共73条,同时对保护区气候、土壤、地形和蒸散4类45个环境变量进行多重共线性分析,筛选出7个气候变量、3个土壤变量、2个地形变量和2个蒸散变量作为模型输入;进而采用最大熵模型MaxEnt与地理信息系统ArcGIS模拟缺苞箭竹的地理分布,分析环境变量对缺苞箭竹分布的影响,并划分适生区等级,分析适生区环境特征。结果表明,基于最大熵模型的缺苞箭竹受试者工作特征曲线AUC值为0.932,模型结果很好,可信度高。刀切法检验结果表明,最冷月份的最低温度、海拔、温度季节性变化的标准差、最潮湿月份的降雨量、年温度范围对缺苞箭竹分布影响较大。适生区分析显示,缺苞箭竹集中分布在保护区西部,适生面积为584.76 km²,占保护区总面积的31.13%,其中最适生区面积103.15 km²,其特征是最冷月份的最低温度-15～-9℃,海拔2148～3468 m。研究认为,最大熵模...     

气候变化情景下基于最大熵模型的青海云杉潜在分布格局模拟

青海云杉(Picea crassifolia)是我国青藏高原东北缘特有树种,在维系我国西北地区生态平衡、水土保持、水源涵养和生物多样性等方面发挥着重要作用。基于其分布范围内的69个地理分布样点,利用最大熵(Maxent)模型对现实气候条件下青海云杉的潜在分布及其分布的主导气候因子进行分析,同时结合3种大气环流模型模拟青海云杉在3种气候变化情景(温室气候排放量不同)下未来2050s和2080s潜在分布区的变化。结果表明:Maxent模型对青海云杉潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积(AUC测试值)均高于0.99;Jackknife检验和气候因子响应曲线表明年最低降雨量是限制青海云杉分布的主导因子;当前青海云杉的潜在分布区主要集中于青海东部、甘肃东南部、宁夏大部分地区、西藏东部、四川西部山区以及陕西、新疆和内蒙古部分地区。在未来3种增温情景下,青海云杉在2050s和2080s的潜在分布总面积与当前相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,其中,中度适生区和低度适生区受气候增温影响显著,中度增温下这些区域在2080s的面积明显增大,而高度适生区(核心分布)则在所有增温情景下均呈缩小趋势。同时,在未来3种增温情景下,青海云杉在2050s和2080s的潜在分布区有向北移动趋势,但其心分布区域(高度适生区)仍然以青海东部、甘肃北部为主,无明显变迁趋势。从气候因素角度考虑,本研究表明未来气候变化情景下,青海云杉依然在西部高山地区,特别是作为我国重要生态屏障的祁连山、贺兰山等山区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能。     

刺参对浅海筏式贝类养殖系统的修复潜力

浅海筏式养殖滤食性贝类产生大量的粪便和假粪（总称生物沉积物）,对海水养殖环境产生一系列影响;而沉积食性海参能够有效清除颗粒有机物,在海水养殖系统中扮演“清道夫”的生态角色.为评估刺参在浅海筏式贝类养殖系统中的生物修复潜力,本文在不同季节现场研究了贝 参混养模式下刺参对贝类生物沉积物的摄食及生长和排泄特征.结果表明: 刺参能够在新设计的养殖设施中与滤食性贝类混养,最大生长率达0.34%·d^-1; 并可通过摄食有效清除贝类生物沉积物, 摄食率为0.1746 g·g^-1·d^-1（夏季,21.2 ℃）、0.0989 g·g^-1·d^-1（秋季,19.2 ℃）和0.0050 g·g^-1·d^-1（冬季,7.7 ℃）;刺参主要通过排泄溶解形态的NH₄⁺N和PO₄^3- -P来促进沉积物中营养盐的再生,其排泄率也呈现明显的季节变化.基于现场试验数据,估算了刺参在桑沟湾的生物修复潜力, 刺参与贝类混养可摄食4.5～159.6 kg·hm^-2·d^-1生物沉积物、排泄1 382.5～3 678.1 mmol·hm^-2·d^-1NH₄⁺ -N及74.6～335.7 mmol·hm^-2·d^-1PO₄^3--P.表明刺参对浅海筏式贝类养殖系统具有较大的生物修复潜力,贝-参混养模式不仅能够取得较大的生态效益,而且能显著增加养殖生产的经济效益.