浙江宁海下南山组晚中新世古海拔与古气候定量重建

通过对浙江宁海晚中新世下南山组已准确鉴定23属植物大化石的现存属共存分析表明,它们的共存区间为:26°—30°N,107°—115°E,海拔为500—1200m。依据共存分布区间的常年气候资料,获得宁海晚中新世古气候参数定量数值为:年平均气温9.91—19.74℃;年较差18.31—30.68℃;最冷月均温-3.20—5.19℃;最热月均温16.73—26.44℃;年极端最高气温27.99—37.41℃;年极端最低气温-6.56—-20.16℃,年降雨量为1117.7—1546.4mm。推测晚中新世浙江宁海地区为亚热带山地气候,古湖海拔为500—1200m。     

基于Ks分布的被子植物演化的时间尺度研究

物种演化时间估算是生命演化研究的重要部分。近年来,许多研究发现由于不同基因和不同物种的进化速率差异显著,因此需要新的方法对进化事件发生时间进行重新估计。为了对被子植物演化时间的重新估计,该研究基于共享多倍化事件或共享分歧事件应该有共同同义突变率(Ks)峰值的理念,建立了基于基因组数据的进化速率矫正模型。结果表明:(1)对获取Ks分布三种常见方式进行比较分析,明确了通过提取共线性区块上Ks值的中位数的方式最优。(2)模拟了Ks值随时间累积系数(v)变化过程下的Ks分布,当假设v服从正态分布时,Ks分布出现了长尾现象。(3)将矫正方法应用到被子植物中,发现不同谱系的被子植物具有同步的辐射进化和适应性进化现象。并且,被子植物的进化速率虽然差异显著,但不同分支间的进化速率仍具有部分一致性,如木兰类植物进化速率最慢,真双子叶植物次之,单子叶植物进化速率最快。最终得到了相对可靠的物种同义突变率演化时间轴,为植物研究提供了系统发育和演化的支撑。     

陆生植物气孔参数与大气CO2浓度变化

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO₂浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一。就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析。     

陆生植物气孔参数与大气CO_2浓度变化

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO2浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一。就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析。     

非正态分布预测模型误差的估计

提出了模型预测误差在其分布为非正态分布时的区间估计方法,研究了模型预测误差的估计问题,给出了应用实例.     

新疆贝母潜在分布区域及生态适宜性预测

基于新疆贝母的62个自然分布点和15个环境因子,利用Arc GIS软件和最大熵模型(MAXENT),预测、分析了该植物在基准气候1961—1990及2050 (2041—2060,基于RCP2.6和RCP6.0情景)条件下的潜在适生区、驱动因子及其生态位参数。结果表明:(1)基准气候下,新疆贝母的适生区主要集中在阿勒泰地区、准噶尔盆地西部、南部、阿拉山口西南部、伊犁河谷南部及吐鲁番盆地西部地区。其中,最适宜的分布主要集中在准噶尔盆地西南部、塔城地区和伊犁河谷中部和南部;(2)新疆贝母在2050时段气候情境下的潜在分布范围与基准气候相比,将分别增加0.94%和0.23%,新增的潜在生境主要分布在准噶尔盆地西部。但最适生的分布区将在伊犁河谷中部、南部及塔城地区略有减少(0.42%和0.39%);(3)年平均降水量、最干月降水量、最干季平均气温和海拔主要限制了新疆贝母的潜在分布,累积贡献率之和达88.58%;基准气候下该植物最适宜分布区的生态位参数为:年平均降水量248—469 mm,最干月降水量3—19 mm,最干季平均气温-22.7—-2.0℃,海拔1350—2100 m。     

我国柑橘木虱潜在适生区分布及趋势分析

【目的】柑橘木虱Diaphorina citri Kuwayama是传播黄龙病的重要虫媒,给柑橘生产带来极大危害。本文通过已知柑橘木虱发生地信息和40年气象数据求取准确的生物气候模型参数,在此基础上分析我国柑橘木虱潜在适生区分布变化和未来发展趋势。【方法】本文从1970年以来公开发表的文献中整理提取了柑橘木虱在我国1990年前后的发生地信息,分别基于CLIMEX的标准气象数据和国家气象局发布的1991—2010年的气象数据,得到能够准确预测柑橘木虱潜在适生区分布的CLIMEX参数。然后使用Cli Mond发布的2030和2050年的全球气象数据,预测了未来柑橘木虱在我国的潜在适生区。【结果】2010年后柑橘木虱适生区分布北移明显,与实际发生地信息相吻合;全球气候变暖趋势影响下,2030年柑橘木虱适生区继续向北方扩展,但到2050年的适生区北界基本稳定,相比较而言临界区北移更加突出。【结论】柑橘木虱适生区北移明显,在未来气候条件下,干胁迫将阻止其进一步北移;但在临界气候条件下有建立种群的可能,对于目前未见该虫发生报道的潜在适生区,应加强早期预警和检疫防控措施。     

气候年际变率对全球植被平均分布的影响

采用改进后的通用陆面模式的动态植被模式(CLM-DGVM)研究当前气候条件下气候年际变率对全球潜在植被平均分布的影响。设计两组区域数值实验,一组使用基于NCEP再分析资料衍生的1960-1999年多年气象数据循环驱动,对照实验使用这40a的气候平均态或单年气象资料驱动(即没有气候年际变率),分别考察有无气候年际变化对热带、温带和寒带的潜在植被分布平衡态的影响。在此基础上以1950-1999年上述数据及对应的气候平均态为驱动做两组全球实验。结果表明气候年际变率导致全球植被总覆盖度下降,其中树和灌木减少而草增加;全球平均覆盖度的变化按常绿树、草、灌木、落叶树顺序递减,而相对变化(即格点覆盖度差异的绝对值的全球平均值与气候平均态下植物覆盖度的比值)按灌木、草、落叶树、常绿树顺序递减。在温度、降水、风速、比湿、光照、气压等6种气候因子中降水年际变率对于植被平均分布影响最显著。受降水影响,当年降水小于1200mm时植被总覆盖度的差异随其变率增加而下降,其它时候影响不明显。年降水小于1500mm时树减少,幅度随其年际变率变大而增加。常绿树无论降水多寡均减少,而落叶树在年降水大于1500mm时随其变率变大而增加。草在年降水小于1500mm、变率为中等时差异最大,降水较大时其年际变化对草的影响不大。温度年际变率对落叶树分布影响不大而使常绿树减少,尤其是在寒带,其幅度大致随变率增加而变大。草主要在温度高于-10℃增加而灌木在温度低于0℃增加。植被总体覆盖度在温度高于0℃时受影响普遍降低,降低的区域对应于温度年际变率较大的区域。以上结果说明用气候模式或生物地理模式预测未来植物分布时要同时考虑气候平均态和气候变率两方面的变化。     

中国西北部干旱区NPP驱动力分析——以新疆伊犁河谷和天山山脉部分区域为例

NPP作为全球生态系统稳定与生态安全评估的重要参数之一,它的分布变化能间接反映区域生态平衡和自然环境演变。以新疆伊犁河谷和天山山脉部分区域为研究区,为探寻该区域NPP驱动因子及其驱动特点,对NPP、气候气象、土壤、植物和海拔数据做再处理与数理统计分析,研究发现:(1)该中纬度干旱区NPP的主导因素为水分与海拔。(2)相关性分析得出,年平均气温、年平均降水量、干燥度、湿润指数、高程和坡度与NPP有显著相关性(P0.01)。(3)不同环境温度下,各环境因子对NPP的驱动能力有差异,年均气温在0℃以下区域NPP最强驱动因子为海拔(P0.01),而高于0℃区域则为水分因子(P0.01)。(4)不同植被类型与土壤类型间NPP主要驱动因子及贡献率存在较大差异。(5)NPP极值随海拔的升高先增大后减小,海拔高度对NPP环境因子驱动能力起决定性作用。揭示了海拔因素对我国中纬度干旱区NPP的重要影响,揭示了各环境条件下气候与地形因子对NPP的影响特点,为干旱区NPP驱动力研究提供相关理论依据。     

中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其气候解释

物种多样性分布格局的研究对于生物多样性的保护具有重要意义.为了解中国种子植物物种多样性的空间分布格局,本研究利用大尺度的物种分布数据,结合GIS和统计分析方法,探讨了中国种子植物物种多样性的大尺度分布格局及其与气候的关系.结果表明,中国种子植物的物种丰富度和物种密度存在较大的空间变异.从南到北,物种密度呈显著递减趋势,而物种丰富度的递减趋势不够明显.面积、年平均温度、年平均降水量和无霜期对物种丰富度、物种密度分布格局均无显著影响.温度年较差、最冷月均温、年平均温度和年平均降水量的空间分异对物种丰富度的分布格局均有显著影响;温度年较差、最冷月均温和单位面积的年平均温度、年平均降水量的空间分异均显著影响物种密度的分布格局.温度年较差在一定程度上决定了物种丰富度与物种密度的总体分布格局,而年平均温度以及单位面积的年平均温度空间分异对上述格局的解释率则相对较低.在大尺度的物种多样性格局及其气候解释的相关研究中,气候因子的空间变异和季节性分异相对表示气候总体水平的年平均温度和年平均降水量而言,可能更值得关注.     

中国草地生态系统根系周转的空间格局和驱动因子

根系周转是陆地生态系统物质循环的关键指标, 也是陆地生态系统净初级生产力及碳固持潜力估算的核心参数。然而, 由于地下净初级生产力数据获取困难, 区域和全球尺度上的相关研究十分有限, 尤其是分布广泛的中国草地, 区域尺度上的整合研究几乎为空白。基于样地实测数据、已发表文献和在线数据库数据, 对中国草地5种植被类型、共计154个草地生态系统根系周转的空间格局进行整合分析, 并结合气象和土壤数据, 揭示了草地生态系统根系周转的关键驱动因子。研究发现: (1)根系周转速率随纬度升高而降低, 低纬度温暖地区根系周转更快; (2)气候因子(年平均气温、年降水量)和土壤理化性质(砾石含量、容重、pH值)共同影响根系周转, 对周转变异性的解释度为44%, 其中气候因子的相对贡献率为57%, 土壤理化性质的相对贡献率为43%; (3)中国草地根系周转的格局和驱动因子与全球尺度的研究结果不尽相同。该研究对根系周转的驱动因子提出了新的观点和证据, 为全球尺度上的整合研究提供了关键数据。     

基于CLDAS数据的内蒙古春小麦精细化农业气候区划

利用中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS-V2.0)的逐小时0.0625°×0.0625°分辨率的气温、降水格点数据,结合内蒙古自治区119个气象站1981—2015年的地面观测资料,充分考虑内蒙古地区春小麦生产和农业气候特点,基于气候适宜度和关键气象因子相结合的方法确定了春小麦气候区划指标,划分了春小麦综合区划等级,采用Arc GIS栅格计算和多元回归模型方法对区划指标要素进行空间化,形成内蒙古自治区春小麦精细化农业气候区划图并进行了分区评述。结果表明:基于CLDAS格点数据的春小麦农业气候区划结果与基于站点气象数据的区划结果趋势一致,但分布细节更为精细合理,且各气象站点综合区划结果与对应旗县1987—2016年春小麦平均单产数据具有较高的相关性(R=0.70,P0.01),说明分区结果能够反映气候变暖背景下内蒙古春小麦种植气候适宜性的分布特点;内蒙古春小麦生产中的关键问题是阶段性干旱和扬花灌浆期的干热风,制约了春小麦产量的稳定提高,其中河套灌区、西辽河平原灌溉条件良好,大兴安岭沿麓自然降水充沛,为春小麦最适宜种植区;阴山沿麓东段、大兴安岭北麓和南麓偏南地区,水热适宜,干热风风险低,为适宜种植区;阴山南北麓、燕山丘陵区、西辽河平原的旱作农区,由于在春小麦关键生长期易遭遇阶段性干旱,为较适宜种植区;内蒙古西部的主要旱作农区,自然降水与作物生长的供需矛盾非常尖锐,且干热风风险高,为不适宜种植区。本研究结果对内蒙古春小麦生产具有重要指导意义。     

Spatial patterns and drivers of root turnover in grassland ecosystems in China

根系周转是陆地生态系统物质循环的关键指标, 也是陆地生态系统净初级生产力及碳固持潜力估算的核心参数。然而, 由于地下净初级生产力数据获取困难, 区域和全球尺度上的相关研究十分有限, 尤其是分布广泛的中国草地, 区域尺度上的整合研究几乎为空白。基于样地实测数据、已发表文献和在线数据库数据, 对中国草地5种植被类型、共计154个草地生态系统根系周转的空间格局进行整合分析, 并结合气象和土壤数据, 揭示了草地生态系统根系周转的关键驱动因子。研究发现: (1)根系周转速率随纬度升高而降低, 低纬度温暖地区根系周转更快; (2)气候因子(年平均气温、年降水量)和土壤理化性质(砾石含量、容重、pH值)共同影响根系周转, 对周转变异性的解释度为44%, 其中气候因子的相对贡献率为57%, 土壤理化性质的相对贡献率为43%; (3)中国草地根系周转的格局和驱动因子与全球尺度的研究结果不尽相同。该研究对根系周转的驱动因子提出了新的观点和证据, 为全球尺度上的整合研究提供了关键数据。     

气候变化对梭梭植物适宜分布的影响

分析气候变化对植物分布的影响,对保护生物多样性有重要的现实意义。基于梭梭(Haloxylon ammodendron)的分布点数据和环境因子数据,利用最大熵(MAXENT)模型和GIS工具估计其在基准(1961—1990)及2050(2041—2060)和2070(2061—2080)时段基于RCPs气候情景下的潜在分布范围、空间格局及其变化。结果表明:(1)基准气候下,梭梭的分布主要集中在我国西北干旱区,尤其是新疆地区:古尔班通古特沙漠,塔里木盆地西端、北缘;内蒙古阿拉善左旗、东阿拉善;甘肃河西走廊;宁夏西部、北部;青海柴达木盆地东部和南部。在蒙古南戈壁省和东戈壁省有少量破碎化分布;(2)年平均降水量、最湿季平均气温、最干季降水量和降水季节性是限制梭梭分布的关键因子,累计贡献率达85.03%;(3)2050和2070时段,梭梭的适宜分布范围将显著增加,仅在塔里木盆地西端的分布将破碎、减少;分布范围及重心可能将向西北和东北方向迁移。     

中国兜兰属宽瓣亚属植物地理分布格局及其主导气候因子

为明确兜兰属宽瓣亚属(Paphiopedilum Subgen. Brachypetalum)植物在中国的自然地理分布格局及其主导气候因子,该研究以7种宽瓣亚属植物为研究对象并利用Arc GIS技术提取其在中国194个地理分布点的气候数据,采用描述性统计分析宽瓣亚属植物在中国分布区的气候特点,采用逐步回归拟合各气候因子与其经纬度分布的线性关系,最后通过冗余分析(RDA)和蒙特卡洛(Monte-Carlo)检验量化各气候因子对宽瓣亚属植物地理分布的贡献率。结果表明:(1)宽瓣亚属植物在中国主要分布于滇东南、黔西南、黔南、黔东北、滇西北、桂北与黔南交界处以及桂西北至桂西南地区。(2)该亚属植物在中国分布区的昼夜温差月均值、年平均气温变化范围、最暖季度平均气温、最冷季度平均气温4项热量因子的平均值分别为8.13、23.70、23.62和9.23℃,降水量变异系数、最湿季度降水量、最干季度降水量、干旱指数4项水分因子平均值分别为75.66%、673.10 mm、73.97 mm和26.12%,整体上具有湿热的气候特点;各物种间,狭域分布的物种与广布种间的气候因子存在显著差异。(3)逐步回归分析...     

全球变化情景下的中国木本植物受威胁物种名录

生物多样性正面临快速丧失的风险, 气候和土地利用变化已成为生物多样性的主要威胁之一。受威胁物种名录是区域和全球生物多样性保护的重要基础数据, 也是保护区规划的基础。作为一个生物多样性大国, 中国已开展了高等植物受威胁状况的系统性评估, 建立了受威胁植物名录, 为植物多样性保护规划提供了支撑。但由于数据和方法限制, 现有受威胁植物名录制定时未定量考虑全球变化对植物分布的潜在影响, 因而可能低估物种的受威胁等级及未来生物多样性的丧失风险。本研究基于高精度的木本植物分布数据和物种分布模型, 评估了未来气候和土地利用变化对木本植物分布的潜在影响。基于每个物种适宜分布区大小的变化, 并依据IUCN红色名录评估指标A3c的阈值标准, 更新了木本植物的受威胁等级, 补充了未来中国潜在受威胁木本植物名录。结果显示: 综合不同的气候变化情景(RCP 2.6、RCP 6.0和RCP 8.5)和扩散情景(完全扩散、20 km/10年、不扩散), 约12.9%-40.5%的木本植物被评估为受威胁物种。该名录将为制定木本植物保护优先级、开展保护区规划、提升全球变化情景下的生物多样性保护成效提供基础数据, 也为其他类群制定全面的受威胁物种名录提供参考。     

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。     

基于无人机SfM数据的挺水植物生物量反演

生物量是衡量挺水植物生长状况的重要参数,对湿地生态系统健康评价具有重要意义。利用无人机影像生成运动重建结构Sf M(Structure from Motion,Sf M)数据,结合野外实测生物量构建定量反演模型,并根据反演模型对生物量进行空间制图,最后分析了挺水植物类型对生物量空间分布的影响。结果表明,文中基于Sf M数据建立的逐步线性回归模型(Stepwise Linear(SWL)regression model)具有较好的反演精度及估测能力。其模型显著性为显著(P0.01),决定系数为0.86,相对均方根误差为6.1%。挺水植物类型对生物量空间分布影响显著(P0.05)。通过对研究区挺水植物的生物量进行估算,为利用无人机遥感监测挺水植物生物量提供了新思路。     

气候变化对新疆雪岭云杉潜在适宜分布及生态位分化的影响

探究气候变化对天山森林植物潜在空间分布的影响及其模拟预测有助于揭示中尺度下植物分布格局对气候变化的适应对策和反馈机制,对促进干旱区山地森林生态系统的生物多样性保育和森林资源可持续管理有着重要的科学和实践意义。基于雪岭云杉的分布点数据和环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型、GIS工具及R软件估计其在基准气候(1970—2000年)及2050(2041—2060年)和2070(2061—2080年)时段基于RCPs气候情景下的潜在分布范围、空间格局变化及生态位分化。结果表明：(1)雪岭云杉在基准气候下的潜在分布与2019年秋季的NDVI植被覆盖变化基本保持一致,高适生分布区主要分布在东疆的哈密、巴里坤和伊吾,北疆主要分布在天山北坡、博格达山、北塔山和伊犁河谷,南疆主要分布在天山南坡。另外,在阿尔泰山南坡、塔城、裕民、托里、西昆仑山和小帕米尔山地也有分布。(2)限制雪岭云杉潜在分布的关键因子为降水(最干月降水量、最冷季降水量和降水季节性)和温度(最干季平均温度、年均温、等温性和气温年较差)、土壤剖面有效含水量、土壤碳密度及海拔,其累计贡献率之和达到87.28%。(3)2050和207...     

草问荆(木贼科)的地理分布

通过整合全球植物志文献资料, 结合调查中国科学院植物研究所植物标本馆(PE)、北京林业大学森林植物标本馆(BJFC)和中国科学院沈阳应用生态研究所植物标本馆(IFP)馆藏腊叶标本, 以及进行野外观测, 获取了草问荆的地理分布数据。采用地理绘图软件MapInfo Profes sional 8.0, 绘制草问荆在中国及世界的资源分布图, 首次提供了其在中国的详细分布资料, 为深入理解和开发草问荆资源提供了必要的生物学基本数据。