基于GARP的大薸潜在适生区预测

大薸(Pistia stratiotes L.)原产热带和亚热带的小溪或淡水湖中,是入侵风险较高的水生植物之一.利用现有的大薸分布点数据,基于GARP模型采用刀切法选取最优环境因子集合,对其在我国的潜在分布区进行预测,并使用ROC曲线对其预测结果进行精度检验.结果表明,坡度、年平均气温、最冷月气温、多年平均降水量等对其适生区分布影响显著.现有数据表明,预防生物入侵往往比入侵后控制更为经济有效.该研究的目的就是预测大薸的适生区,从而寻找更经济有效的方法阻止它的入侵.     

基于优化MaxEnt模型的南方三棘果在中国的潜在适生区预测

【目的】分析预测南方三棘果Emex australis在我国的潜在适生区以及影响其分布的主要环境变量,为防止南方三棘果入侵我国和保护我国农业生产、生态安全提供理论参考。【方法】运用刀切法(Jackknife)计算各个环境变量对物种分布的影响。使用ENMeval软件包对MaxEnt生态位模型进行优化处理,将南方三棘果的分布数据和不同气候情景下的气候数据输入优化后的MaxEnt模型,对我国潜在分布区进行预测。【结果】最冷季度平均气温(Bio11)对南方三棘果分布影响最大,贡献率为27.7%。环境因子响应曲线表明,最冷季度平均气温为9.35～12.76℃时,南方三棘果的存在概率大于0.5;MaxEnt结果表明,南方三棘果在我国的适生区主要集中于云南、广东、广西和福建。【结论】对我国南方三棘果适生区应当建立常态化监测方案,在适生区最冷季度平均气温适宜其生存的年份要加大监测力度,防止其在我国定殖、扩散。     

基于MaxEnt和DIVA-GIS的白蜡枯梢病菌在中国的潜在适生区分析

为了开展危险性林木病害白蜡枯梢病的风险分析和检疫工作,研究对白蜡枯梢病菌在中国的潜在适生区进行了预测。利用Max Ent软件和DIVA-GIS数据库,选择19个环境因子变量和2.5 min的空间分辨率,并对预测结果的可靠性进行ROC曲线法分析评价,同时采用Jackknife刀切法分析了各环境变量对预测结果的影响。结果表明:该病菌在我国局部地区有一定适生风险;根据得到的潜在适生区预测图,白蜡枯梢病菌在中国的高度适生区有台湾中部,中度适生区有西藏西南边陲林区、湖北神农架和宜昌三峡林区、湖南武陵山和张家界林区、广东、广西、重庆、贵州、江西、福建的局部等地;各环境因子贡献率分析表明最冷季降水量对白蜡枯梢病菌的适生区分布影响最大,研究预测结果AUC值为0.932,表明预测结果可信度高。     

基于MaxEnt模型的阿勒泰金莲花潜在适生区预测

利用最大熵模型(MaxEnt)预测阿勒泰金莲花潜在适生区能够为新疆阿勒泰金莲花的科学规范种植提供有效的理论指导和依据.以12个实际分布数据及42个环境因子为依据,采用MaxEnt模型结合GIS(地理信息系统)空间分析技术预测阿勒泰金莲花潜在适生区,用聚类分析法划分适生区等级,使用百分比贡献率分析其主要环境因子及生态位参数.结果表明:(1)ROC(受试者工作特征)曲线评价显示MaxEnt模型预测阿勒泰金莲花潜在适生区的训练数据集和测试数据集的AUC(ROC下的面积)值分别为0.943和0.994,表明模拟效果优秀.(2)影响阿勒泰金莲花生长的主要环境因子百分比贡献率是日照时数(24.63％)、4月降水量(24.29％)、年平均最高气温(22.89％)和11月降水量(17.91％);阿勒泰金莲花适宜生长在日照时数≥2868 h、4月降水量≤21 mm、年平均最高气温≤9.1℃和11月降水量≤14.8 mm的环境中.(3)阿勒泰金莲花潜在适生区总面积为46042.45 km2,其中最适生区面积7536.71 km2,主要分布于阿勒泰市、布尔津县、富蕴县和哈巴河县的北部.阿勒泰金莲花潜在适生区呈北高南低的空间分布格局,降水、日照和气温是影响其分布的主要环境因子.     

基于MaxEnt 模型的胡杨潜在适生区预测研究

【目的】科学预测阿克苏河流域的胡杨潜在适生区并划分为不同等级,为阿克苏河流域胡杨的物种可持续发展提供参考。【方法】文章实地调查获取胡杨的实际生长样点后,借助最大熵模型(Maximum Entropy Model,MaxEnt)和地理信息技术预测阿克苏河流域胡杨潜在适生区,分析了环境因子与胡杨生长的响应关系。【结果】对初步确定的气候、土壤、地形等28个环境因子进行贡献率分析和共线性诊断,筛选出了影响胡杨潜在分布的12个主要限制因子;利用MaxEnt软件,经受试者工作特征曲线检验模型精度后,预测了胡杨的潜在适生区范围,高适宜区和中适宜区的面积约为3 838.28 km2,主要分布在阿克苏河流域东北方向温宿县五团场南部边缘、省道207途径的多浪水库周边地区、流域南侧阿瓦提县丰收三场周边、阿拉尔市十二团场南部边缘和十六团场南部边缘,这4个区域是胡杨潜在适生重点保护区域;等温性(Bio3)、最暖月最高温度(Bio5)、最干季度平均温度(Bio9)、年降水量(Bio12)、上层土壤可交换性钠盐含量(ESP)、和海拔(DEM)是主要影响胡杨分布的环境因子。【结论】研究结果可为流域天然植被保护恢复、生态输水工程实施提供技术支持。     

运用GARP生态位模型预测福寿螺在中国的潜在适生区

通过整理相关文献资料,得到福寿螺在中国已知的分布点数据,运用GARP生态位模型,基于点位数据和刀切法筛选出合适的环境因子以预测福寿螺在中国的潜在适生区.然后运用温度作为限制因子对结果进行修正,并使用受试者工作特征(ROC)曲线对结果进行精度检验.研究结果表明:福寿螺在中国的适生区主要集中在海南、广东、福建、广西、浙江、江西、湖南、贵州和湖北等省和自治区,还有四川省东南部、江苏省南部,以及安徽省、云南省和陕西省绝大部分地区,总面积为207.9万km~2,占全国面积的21.58%;边缘适生区主要在四川省的中部和陕西省的南部,占全国面积的0.43%;低适生区主要在我国的北部地区,占全国面积的77.99%.预测结果的ROC曲线下的面积(AUC)为0.9,说明结果的准确度较高.     

班布蚋在新疆额河流域的分布及在新疆的适生区预测

【目的】研究班布蚋Simulium maculatum在新疆不同适生区的划分及影响班布蚋分布的主要环境因子,为班布蚋建立有效的监测预警模型和防控机制提供数据支持。【方法】于2013年6~7月班布蚋盛发期在新疆额尔齐斯河流域7县市12个调查点对其种群数量进行调查,利用Max Ent模型对班布蚋在新疆地区潜在适生区分布进行预测。【结果】班布蚋在整个额河流域都有分布,且分布趋势为从额河上游到下游种群数量逐渐增加,班布蚋在新疆的高度适生区主要分布在阿勒泰、昌吉州、塔城和博州地区。模型训练数据集和验证数据集的AUC值分别为0.974 9和0.952 7,模型预测精度较高。【结论】班布蚋在新疆分布的高度适生区主要集中于北疆,高度适生区面积占研究区总面积的4.33%。年最高温度、年最低温度、年平均温度和年有霜期是影响班布蚋潜在分布的主要环境因子。     

基于MaxEnt模型的内蒙古自治区樟子松潜在分布研究

【目的】优化樟子松已有种植区的布局以及科学推广引种其适宜种植范围。【方法】采用环境因子和地理分布数据,结合ArcGIS与MaxEnt模型,分析影响樟子松分布的主导环境因子以及预测其潜在地理分布。【结果】(1) MaxEnt模型在樟子松潜在生境模拟中,AUC=0.821,有较好精度。(2)最潮湿月份的降水量(BIO13)、等温性(BIO3)和最潮湿季节的平均温度(BIO8)和最干燥季节的平均温度(BIO9)为影响樟子松分布的主导环境因子。(3)研究区樟子松适生区总面积为86.997 8万km²,其中高适生区面积为30.811 7万km²,占内蒙古总面积的25.76%,主要集中在呼伦贝尔、兴安盟、锡林郭勒盟、赤峰和呼和浩特等地区。【结论】东北地区樟子松潜在分布范围最广,且气候因子是樟子松分布的主要影响因子,该研究结果可为各地区加强樟子松防风固沙林建设提供依据。     

柑橘轮斑病的适生区预测及风险分析

【目的】 柑橘轮斑病（citrus target spot）作为一种新发柑橘病害,造成发病果园严重的经济损失。本研究针对该病害进行适生区预测及风险分析,以便对该病采取及时、有效的管控措施,最终达到降低其流行风险等级,防止病害传播扩展的目的。【方法】 基于环境变量数据和柑橘轮斑病发生分布数据,运用MaxEnt生态位模型模拟预测柑橘轮斑病菌（Pseudofabraea citricarpa）在中国的潜在适生区分布。并通过ROC（receiver operating characteristic）曲线下面积（area under the curve,AUC）评估预测模型的精度,运用正规化训练增益刀切法（regularized training gain）获取气候因子与分布概率间的关系。同时采用有害生物风险分析理论,以有害生物风险分析的规定程序为依据探索柑橘轮斑病病害的风险分析体系和评价值的计算方法,对评价指标进行定性分析,进而量化评价值。在建立综合评价模型的基础上,计算柑橘轮斑病风险性危害值,最后对病害的风险性危害值进行评价。【结果】 柑橘轮斑病菌MaxEnt模型预测结果的平均AUC值为0.998,表明预测结果精度高。柑橘轮斑病菌的潜在适生区面积约占全国面积12.19%,高适生区、中适生区、低适生区各占全国面积约2.85%、3.99%、5.35%。高、中适生区主要集中于长江中上游柑橘优势区及其周边。其中,高适生区主要集中在四川、重庆、陕西南部,以及贵州、湖北等少量地区。中、低适生区是高适生区的外围扩展。通过MaxEnt模型正规化训练增益刀切法获取的环境变量重要性分析结果表明,最冷季度平均温度（Bio11）、最干季度平均温度（Bio9）、最冷月最低温（Bio6）是影响柑橘轮斑病菌分布的3个关键环境因子,这意味着低温、干冷季节柑橘轮斑病发生可能性大。风险分析最终创建出5个准则层、13个指标层的多指标综合评价体系,并对各指标层定量与定性分析,柑橘轮斑病在我国的风险性危害值（R值）为2.08,处于高度风险等级,对长江中上游及湖北西部-湖南西部两大柑橘产区的潜在危害最大。【结论】 柑橘轮斑病风险性较高,需要尽快建立监测体系,针对病害采取有效控制措施,阻止病害在长江中上游柑橘优势区及相邻柑橘产区传播。     

西藏飞蝗潜在分布对气候变化响应研究

运用生态位模型软件Max Ent,模拟和预测气候变化背景下大尺度范围西藏飞蝗适生区分布及其变化可能性。基于当前数据和IPCC AR5提出的三种气候情景以及西藏飞蝗分布信息,采用Max Ent生态位模型和Arc GIS预测西藏飞蝗适生区及未来变化趋势,用ROC曲线检测模型精度、刀切法(Jackknife test)筛选主导环境变量。当前气候条件下,西藏飞蝗高适生区主要位于四川省和西藏自治区,中风险区则主要集中在青藏高原东部地区,包括四川西部、西藏东部、云南北部等。西藏飞蝗适生区分布、面积及中心点位置不同。Max Ent模型对未来气候变化条件下西藏飞蝗适生区准确模拟与预测具有潜在应用价值,对虫害综合治理具有重要指导意义。     

基于MaxEnt模型的柳树植原体病害在我国的适生区预测及定量风险分析

【目的】基于MaxEnt模型的柳树植原体病害在我国的适生区预测及定量风险分析。【方法】利用最大熵模型(MaxEnt),结合ArcGIS软件,预测柳树植原体病害在中国的适生区范围,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)验证模型精度,并结合刀切法(jackknife test)筛选主导环境变量。同时建立有害生物风险量化分析体系,计算柳树植原体病的风险性危害值并对其进行评价。【结果】柳树植原体病MaxEnt模型预测结果的ROC曲线下面积(AUC)平均值为0.979 5,模型预测结果可靠。柳树植原体病害在我国的适生区在22°36′～49°10′N、73°40′～135°05′°E的中温带、暖温带、高原气候区,主要集中在我国的西北、华中、华东、西南、华北和东北地区。其中高度适生区主要集中在西北、华中、华东地区,中度适生区主要集中在东北地区和华中地区中部;低度适生区主要集中在东北和西南地区,非适生区主要集中在华南和港澳台地区。最冷季平均温度(Bio11)、最干月降水量(Bio14)对柳树植原体病在中国的分布状况影响最大,贡献率分别为72...     

基于MaxEnt模型的新疆红枣生态适宜性与区划分析

【目的】 结合种植区资源分布现状,利用最大熵模型(MaxEnt)预测新疆红枣潜在适生区,为新疆红枣区域布局和种植结构调整提供有效的理论指导和依据。【方法】 以年降水量、花期降水量(5~6月)、成熟期降水量(9~10月)、年有效积温(≥10℃)、年极端最低气温和平均气温6个气候因子和绿洲灌溉区、沙漠敏感区2个土地因子及高程因子为环境变量,利用GIS空间分析技术获取新疆红枣地理分布数据,采用MaxEnt模型进行建模并预测新疆红枣潜在适生区,使用百分比贡献率分析其主要环境因子及生态位参数。【结果】 (1)ROC评价(Receiver Operating Characteristic,ROC)显示MaxEnt模型预测新疆红枣潜在适生区的训练数据集和测试数据集的AUC值分别为0.921和0.904,模拟效果优秀。(2)新疆红枣潜在适生区总面积2 365.939 7×10⁴ hm²,其中最适生区429.350 1×10⁴ hm²,主要分布于新疆南疆的喀什地区、阿克苏地区、和田地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州和巴音郭楞蒙古自治州,东疆的吐鲁番市、哈密市。(3)影响新疆红枣生长的主要环境因子是年极端最低气温(35.15%)、绿洲灌溉区(20.77%)、年有效积温(19%)和成熟期降水量(13.27%)。新疆红枣适宜生长在年极端最低气温≥-24.65℃,年有效积温≥3 595℃,成熟期降水量为0.54~7.64 mm,且绿洲灌溉区有助于提高其适生程度。【结论】 新疆红枣潜在适生区呈现环塔里木盆地聚集,低温是其最主要的影响因子。     

应用生态位模型预测檫木在浙江省的潜在适生区与主导环境因子

以浙江省生态监测样地数据库中的181个檫木样本实测分布点数据为研究对象,应用最大熵模型理论,采用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)对其在浙江省的潜在适生区进行预测,用ROC曲线检测模型精度、刀切法筛选主导环境因子及其最适范围。结果表明:MaxEnt模拟的训练集AUC(ROC曲线与横坐标围成的区域面积)值为0.898,测试集AUC值为0.902,说明预测结果具有较高参考价值。檫木在浙江省的高适生区主要位于浙中的大盘山脉、天姥山一带,浙北的径山、莫干山脉、天目山脉一带及周边区域,面积达到1.16万km^2;中适生区则主要在高适生区的外围,以及西天目山和新安江流域北部,面积达1.54万km^2;低适生区则主要在中适生区的外围,以及新安江流域中上游、遂昌、泰顺等地,面积达到2.40万km^2;不适宜区域主要在低适生区的外围,其面积为5.18 km^2。模型模拟得出数字高程(DEM)、最干季降水量、最冷季平均气温等条件是影响檫木分布的主要环境变量,其中海拔为50~750 m,最干季降水量300~650 mm,最冷季平均气温0~5.5℃为最适环境条件。     

气候变化背景下药用植物何首乌在中国适生区分布预测

【目的】预测中国境内药用植物何首乌[Fallopia multiflora(Thunb.)Harald]在气候变化背景下的适生区分布格局变迁及其相对稳定适生区。【方法】基于何首乌的138个分布数据以及当代(1995-2000年)和未来(21世纪20-80年代)的气候数据,同时考虑3种温室气体排放情景,用最大熵模型预测其地理分布。【结果】1何首乌的当代适生区主要分布于四川、重庆、陕西、广西、云南、湖北等地境内;2何首乌当代适生区总面积为205.38×104 km2,占中国国土面积的21.39%;3何首乌当代适生区面积53.86%的区域为相对稳定适生区,受气候变化影响相对较弱;4在气候变化背景下,何首乌总适生区及低度适生区面积将大幅减少,中度适生区面积将保持相对稳定,而高度适生区面积将大幅增加。【结论】未来气候变化对何首乌分布的负面影响主要体现在总适生区面积的缩减,预测何首乌相对稳定适生区的面积为110.61×104 km2,该地区可作为其规范化种植候选地,剩余受气候变化影响显著的区域可作为何首乌野生种质资源调查和收集的优先区域。     

末次间冰期以来濒危植物藤枣适生区空间迁移预测

【目的】预测气候变化下物种适生区的空间变化趋势对生物多样性保护具有重要意义。【方法】以国家I级濒危植物藤枣为研究对象,采用ENMeval数据包优化Max Ent默认参数,基于8个环境变量和19个地理分布位置,模拟预测藤枣在末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期、RCP4.5气候情景下2050和2070年的潜在地理分布区;运用VIF方差膨胀因子、Spearman相关分析和刀切法挑选出主要环境因子。【结果】ENMeval结果表明:当特征组合为线性、二次型与片段化,调控倍率为2.5时,Akaike信息量准则AICc值为0,此时的模型为最优模型;刀切法结果表明:温度年较差、最冷季度降水量、年降水量和最冷月最低气温是影响藤枣分布的主要环境因子; Max Ent预测结果显示:末次间冰期以来藤枣适生区几何中心呈现往西北迁移的趋势,相邻2个时期最大的迁移距离为172.1 km,当前到2050和2070年的迁移距离分别为15.6、47.1 km。【结论】气候变化影响藤枣的地理分布变迁,未来气候变暖促使藤枣适生区向高纬度地区扩张,研究结果为有效保护藤枣提供了有利科学依据。     

基于最大熵模型分析小麦黄花叶病在黄淮海地区的适生性

科学预测小麦黄花叶病在黄淮海地区的适生区,对控制该地区小麦黄花叶病扩展蔓延、保障小麦生产具有重要意义。采用最大熵(MaxEnt)模型,基于小麦黄花叶病的分布和环境因子数据,对该病害适生区进行预测,并分析生态因子的贡献率与ROC曲线,探索影响小麦黄花叶病的主要生态因子。结果表明:ROC曲线下面积的AUC为0.955,模型可靠,其中最干月降水量、最暖月最高温、海拔、黏土、最湿月降水量对该病害的分布具有重要影响;适生区主要分布在已发生地区(威海、烟台、青岛、潍坊、淄博、济南、泰安、日照、临沂、济宁、枣庄、平顶山、驻马店、周口、开封和阜阳)和预测地区(莱芜、菏泽、信阳、商丘、淮南、淮北、宿州、徐州、宿迁连云港以及蚌埠)。预测适生面积较广,建议增补小麦黄花叶病为全国农业植物检疫性有害生物,在高适生区设立疫情监测点,根据主要环境因子,加强田间管理。     

不同碳排放模式下云南榧树适生区分布研究

研究气候变化背景下云南榧树适生区分布,有助于理解该物种分布区的变迁历史和未来保护策略的制定。基于45个有效地理分布点以及19个环境气候变量,利用Maxent模型与ArcGIS对不同时期云南榧树的适生区进行模拟,其ROC特征曲线下的面积接近于1,MaxEnt模型的预测准确度高,可用于预测云南榧树适生区。结果表明,刀切法Jackknife和气候累计贡献率显示,影响云南榧树分布的主导环境变量为最暖季度降水量(bio18)和最冷月份最低温(bio6)。自末次盛冰期至全新世中期再到当前,云南榧树种群质心迁移路线为高黎贡山—丽江—维西,面积变化呈先增加再减少的趋势,当前我国云南榧树主要分布于云南、四川和西藏等地区,预测2070年在4种不同碳排放模式下,云南榧树适生区均发生不同程度的北移,且碳排放越高北移程度越明显。随着历史时间的推移,云南榧树适生区呈向北迁移的趋势,在未来全球气候变暖的情景下,云南榧树的分布面积不会减少,四川极可能成为云南榧树新的分布区。     

基于MaxEnt模型的美味猕猴桃在中国气候适宜性分析

【目的】明确美味猕猴桃(Actinidia deliciosa)在中国的气候适宜性,为品种合理布局提供理论参考。【方法】应用21个与温度和降水相关的气候数据和275条美味猕猴桃地理分布记录,采用MaxEnt生态位模型预测美味猕猴桃在中国潜在适宜分布,运用ROC曲线对模拟准确性进行验证,利用刀切法及相关分析筛选主导气候因子并分析其与存在概率之间关系。【结果】MaxEnt模拟准确性极好,10次重复的AUC平均值为0.961;美味猕猴桃在中国的适生区为N22°～38°,E96°～122°,总面积336.79×10~4 km~2,显著高于美味猕猴桃的实际种植面积;高适生区位于秦岭—巴山一线、四川盆地东部、云贵高原东部、武陵山—巫山和武夷山脉;11月平均温度、最冷季度平均温度、12月最高温度、4月最高温度、2月平均温度和温度季节性变化标准差为限制美味猕猴桃地理分布的关键因子。【结论】研究结果可为美味猕猴桃种植区划提供理论参考。     

中国黄芪地理分布和未来适生区预测

【目的】建立物种分布模型,模拟预测黄芪(Astragali Radix)在我国未来分布格局,探讨影响其生长环境响因子阈值,为野外开采和人工种植提供参考,实现黄芪的可持续利用。【方法】利用野外调查收集和文献数据库收录的黄芪分布地的经纬度,基于影响黄芪生长的22个环境因子构建MaxEnt模型,利用ArcGIS对其潜在适宜生境区进行分析预测。【结果】(1)当前黄芪适宜生境区主要分布在内蒙古、黑龙江、甘肃和宁夏等降水量相对较少的山地地区,面积约为50.60万km~2,21世纪50年代至70年代,黄芪适生区面积逐渐减少,内蒙古东北部山区黄芪适生区分布最多,我国黄芪适生区总体向北移动;(2)影响黄芪地理分布的主导生态因子有:海拔、最湿月降水量、最干季平均温度、最热季平均温度、坡度、最湿季平均温度、最热季降水量和温度季节性变动系数;主导黄芪分布的前3个生态因子的阈值:海拔(ALSE)0~4 600 m,最湿月降水量(Bio13)10~480 mm,最干季平均温度(Bio9)0~28℃。【结论】未来,内蒙古、甘肃、宁夏地区为黄芪重要生产区,控制温度、湿度等因素可显著改善其生境条件。     

基于最大熵模型小麦黄花叶病在黄淮海地区的适生性分析

科学预测小麦黄花叶病在黄淮海地区的适生区，对控制该地区小麦黄花叶病扩展蔓延、保障小麦生产具有重要意义。采用最大熵（MaxEnt）模型，基于小麦黄花叶病的分布和环境因子数据，对该病害适生区进行预测，并分析生态因子的贡献率与ROC曲线，探索影响小麦黄花叶病的主要生态因子。结果表明：ROC曲线下面积的AUC 为0.955，模型可靠，其中最干月降水量、最暖月最高温、海拔、黏土、最湿月降水量对该病害的分布具有重要影响；适生区主要分布在已发生地区（威海、烟台、青岛、潍坊、淄博、济南、泰安、日照、临沂、济宁、枣庄、平顶山、驻马店、周口、开封和阜阳）和预测地区（莱芜、菏泽、信阳、商丘、淮南、淮北、宿州、徐州、宿迁连云港以及蚌埠）。预测适生面积较广，建议增补小麦黄花叶病为全国农业植物检疫性有害生物，在高适生区设立疫情监测点,根据主要环境因子，加强田间管理。