基于MaxEnt模型的巴西烟草全球适生区预测研究

【目的】明确巴西烟草在当前以及未来气候条件下全球范围内适生区的分布和变化情况，为合理布局优质烟叶生产、实现烟草可持续发展提供理论依据。【方法】基于巴西烟草地理分布数据以及当前和未来世界生物气候信息，利用最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS软件分别预测了当前和未来气候条件下巴西烟草在全球范围内的适生区。【结果】MaxEnt模型训练集和测试集的AUC值分别为0.979和0.966，预测结果的精度较高；等温性(bio3)、年降水量(bio12)、最暖月最高温度(bio5)和最暖季降水量(bio18)是影响巴西烟草潜在分布区的关键生物气候变量。当前气候条件下巴西烟草的适生区主要分布于非洲中部、南美洲、北美洲南部、亚洲和澳大利亚的部分地区；与当前气候条件相比，未来气候条件下，巴西烟草在SSP1-2.6情景下的适生区面积减少、在SSP5-8.5情景下的适生区面积增加。【结论】在未来气候条件下，巴西烟草的全球适生区有向低纬度地区迁移的趋势。     

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。     

气候变化背景下西南地区云南松的潜在分布

【目的】云南松是西南地区生态价值极高的特有针叶树种,预测气候变化下其潜在的地理分布对制定科学有效的物种保护策略具有重要意义。【方法】基于筛选的物种分布记录和生物气候变量,通过Maxent模型预测历史时期（末次盛冰期、全新世中期）、当前和未来（2070年代）气候情景下云南松在西南地区（云南、四川、贵州、西藏）的潜在地理分布并分析其主要影响因素。【结果】(1)当前气候条件下,云南松主要分布于22°～32°N、92°～106°E之间四川南部、贵州西部、西藏东南部和除滇南外的云南大部分地区;(2)温度相关变量,特别是最冷月最低温（51.6%）和温度季节性（30.1%）是影响云南松分布的关键气候因素;(3)末次盛冰期至当前时期,云南松适生区减少6.9%并向西南方向、更低纬度迁移,未来气候变暖,其适生区又小幅增加0.9%并向东北方向轻微迁移。【结论】温度相关变量是影响云南松分布的主要环境因子;不同气候时期,除滇南外的云南大部分地区及四川南部是云南松的核心分布区,可作为云南松长期稳定的避难所,而西藏东南部、四川北部和贵州西部一带较当前分布明显减少,可作为未来气候变化下云南松的优先保护区。     

基于Maxent模型对尼泊尔芒适生区时空分布的预测

为预测不同时期气候情景下尼泊尔芒的适生区,探讨制约其适生区分布的主导气候因子,基于60条尼泊尔芒现代地理分布记录和9个生物气候变量,利用ENMeval数据包对Maxent模型进行了优化,并利用优化后的Maxent模型对末次冰盛期、全新世中期、现代(1970～2000年)和未来(2061～2080年)4个时期的尼泊尔芒适生区进行了模拟,综合使用贡献率、置换重要性和Jackknife检验对气候变量的重要性进行了评估。结果显示:最优模型设置参数为特征组合选取LQH,调控倍频设置为3,在该设置参数下模型的测试集受试者工作特征曲线下的面积为(0.963±0.028),模拟准确度极高;温度季节性标准差、最冷月最低温度、年温度变化范围和年降水量是影响尼泊尔芒分布的主导气候因子;尼泊尔芒的现代中、高适宜区大面积分布于中国的西藏东部、四川南部、贵州西部和云南大部分地区;末次冰盛期,其适生区面积最大,在东海和南海的沿海地区存在其他时期所没有的适生区;全新世中期,其适生区轮廓与现代适生区的相似;2070年,其适生区整体北移;从末次冰盛期到未来,尼泊尔芒的适生区可能会先后经历了向内收缩、基本稳定和整体北移3个过程。     

当前及未来气候下四川省草地贪夜蛾适生区分布

【目的】阐释草地贪夜蛾在四川省的适生区分布情况，为四川省草地贪夜蛾监测预警及防控提供参考。【方法】对物种分布模型MaxEnt模型参数进行优化，运用优化后的MaxEnt模型以及最新版Worldclim 2.1气象数据对当前及未来不同气候背景下四川省草地贪夜蛾的适生区分布进行研究。【结果】草地贪夜蛾在四川省适生区总面积为2 516.64万hm²，占全省总面积的51.18%。除川西高原的甘孜州、阿坝州及川西南凉山州的部分地区外，四川省其余各市均为草地贪夜蛾的适生区。整体适生区分布趋势为由西向东适生等级增高。未来气候条件下，草地贪夜蛾的适生区范围略有扩大。其中，高适生区面积较当前增加9.00%～37.67%；中适生区、低适生区面积较当前分别减少13.29%～52.21%、3.44%～26.08%；非适生区面积较当前减少1.60%～16.72%。【结论】四川省有着较广的草地贪夜蛾适生区。在未来气候条件下，四川省草地贪夜蛾适生区将向西向北扩张。     

外来入侵植物南美蟛蜞菊在中国的适生区预测

通过物种分布模型预测入侵物种适生区,优先选择物种最可能扩散的地区,提早进行防控,是生物入侵管理的有效手段.南美蟛蜞菊是一种具有严重危害性的入侵植物,已在中国南方部分地区形成入侵.基于南美蟛蜞菊在美洲和中国海南的分布记录和19个生物气候变量,应用MaxEnt模型对其适生区进行建模,并通过计算AUC(受试者工作特征曲线下的面积)/AICc(小样本下校正的赤池信息标准)指数选择MaxEnt的最佳设置,用于预测南美蟛蜞菊在中国当前及未来气候变化情形下的适生区.结果表明,海南、广东、广西、云南、福建、台湾等地区是南美蟛蜞菊的适生区,且在未来气候情形下,其适生区范围向北扩张.为减小南美蟛蜞菊入侵可能导致的损失,需要根据南美蟛蜞菊当前分布情况,结合其适生区分布图,优先对现有分布区周边的适生区进行防控.     

RCP2.6情景下四川省猕猴桃溃疡病菌潜在分布预测

基于当前和RCP2.6情景,选用MaxEnt模型对猕猴桃溃疡病菌(Pseudomonas syringae pv. actinidiae)在四川省的潜在分布区进行预测,并分析21世纪30年代、50年代、70年代和80年代的适生区变化。结果表明,利用ROC曲线对模型模拟的准确度进行评价,训练数据和测试数据AUC分别介于0.915～0.979和0.924～0.970,预测结果准确。当前气候条件下,猕猴桃溃疡病菌在四川省的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川省21地市(州)均有分布。RCP2.6情景下,与当前情景相比,高适生区和低适生区面积均显著增加,中适生区面积显著减少,不同适生区几何中心位置和迁移规律均有所不同,但总体上均向北移动。     

基于Maxent和ArcGIS加拿大一枝黄花适生区预测

为了研究加拿大一枝黄花在中国的适生区及其分布影响因素,以利于有效防控,采用最大熵模型(Maxent)和ArcGIS软件对加拿大一枝黄花2041—2060、2061—2080气候模式下在中国的潜在适生区进行预测。结果显示：当前适生区预测AUC值为0.933,模型预测结果理想;适生区分布主要受气温和降水影响;潜在适生区主要分布在华东和华中地区,以上海市全域、江苏省中南部、安徽省中部、江西省北部、湖南省东部、湖北省东部以及浙江省部分地区和沿海海岸线为主。随着时间推移,2041—2060年相比较于当前,高、中适生区的面积增加106.04万km²,低适生区增加110.62万km²;2061—2080年,高、中适生区的面积与当前相比增加110.99万km²,低适生区增加111.55万km²。总体来说,未来气候变化下,加拿大一枝黄花的适生区呈现出不断扩张的趋势,建议相关部门基于其潜在适生区的变化趋势制定响应的分级管理策略,以防止进一步扩散。     

基于MaxEnt的榆蛎盾蚧在中国的潜在地理分布预测

榆蛎盾蚧是一种世界性的果树、林木和观赏园艺害虫,为害严重,被列入我国进境植物检疫性有害生物名录。研究基于榆蛎盾蚧的全球分布及相关环境数据,利用Max Ent模型和Arc GIS软件对其在当前和未来气候条件下的潜在适生区进行了预测。结果表明,当前气候条件下,榆蛎盾蚧的潜在适生区较为广泛,占我国陆地总面积的52.29%;未来气候条件下,榆蛎盾蚧在我国潜在适生区面积呈增长趋势,且适生区范围向东北方向移动,其中,影响榆蛎盾蚧分布的主导环境因子为最冷季度降水量、年平均气温和最冷季度平均温度。该研究结果将为榆蛎盾蚧的检验检疫与防控提供科学依据。     

RCP8.5情景下气候变化对四川省猕猴桃溃疡病病菌地理分布的影响

基于当前和RCP8.5情景,选用最大熵(MaxEnt)模型对猕猴桃溃疡病病菌(Pseudomonas syringae pv.actinidiae)在四川省的潜在分布区进行预测,并分析21世纪30年代、50年代、70年代和80年代的适生区变化。结果表明,利用ROC曲线对模型模拟的准确度进行评价,训练数据和测试数据AUC分别介于0.915～0.970、0.924～0.956之间,预测结果准确。当前气候条件下,猕猴桃溃疡病病菌在四川省的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川省21地市(州)均有分布。RCP8.5情景下,与当前情景相比,高适生区和低适生区面积均显著增加,中适生区面积先增加后减少,不同适生区几何中心位置和迁移规律均有所不同,但总体上均向北移动。     

云南红豆杉单木生物量模型选择与树冠调控

拟合并选择云南红豆杉单木生物量模型,明确树冠结构调控技术。以3年生福建省明溪县云南红豆杉原料林为对象,采用4种自变量类型模型,并导入树冠结构特征变量拟合生物量模型;经配对t检验、偏差检验与估算预测精度,优选系列单木生物量模型。比较导入树冠结构特征前后模型的拟合与预测效果,明确并验证树冠结构调控技术。结果表明,采用D²H变量拟合的模型效果最优,其次为DH变量,然后是D²变量,最后是D、H变量。采用D²H变量较D、H变量明显提高模型的拟合与预测效果。导入树冠结构特征后明显提高模型拟合与预测效果。冠幅、冠形率显著影响红豆杉系列单株生物量,促进系列生物量的树冠结构调控重点与方向是促进冠幅宽大;经验证,树冠结构调控技术显著提高系列单木生物量是可行的。自变量类型显著影响模型的拟合与预测效果,选择自变量类型以优化红豆杉单木生物量模型是必要和可行的。导入树冠结构特征因子明显提高单木生物量模型的拟合效果与预测精度。选出4个最优红豆杉单木生物量模型,其决定系数不小于0.862,预测精度均不小于95.18%,M_APE均不大于16.95%,可以用于生产中的生物量预测。     

5种红豆杉的生态效益比较

在野外自然条件下,测定了中国红豆杉（Taxus chinensis）、云南红豆杉（T. yunnanensis）、东北红豆杉(T. cuspidata)、南方红豆杉（T. chinensis var. mairei）和曼地亚红豆杉（T. media cv Hicksii）等5种红豆杉植物的叶面积指数、光合与呼吸速率、蒸腾速率等指标,计算了释氧固碳量和降温增湿量,比较了它们之间的生态学效应。结果表明,不同种类红豆杉的生态效益存在差异,降温增湿和释氧固碳能力均以曼地亚红豆杉最强,南方红豆杉和云南红豆杉次之,东北红豆杉和中国红豆杉相对较弱。应加强红豆杉在城市园林绿化中的应用研究,以充分发挥红豆杉的生态效益。     

中华猕猴桃在中国种植适宜性区划

中华猕猴桃(Actinidia chinensis)原产于中国,是我国主栽猕猴桃品种之一,由于其较高的经济价值,近年来种植规模呈逐步扩大趋势。本文利用MaxEnt模型,基于气候因子和物种分布记录,分析中华猕猴桃在中国的种植适宜性区划,采用刀切法(Jackknife test)筛选主导气候因子及其适宜值。基于筛选的气候因子10次重复的AUC平均值为0.960,表明MaxEnt模拟中华猕猴桃在中国潜在分布的准确性极好,其在中国的适生区为25°N~36°N, 101°E~122°E,高适生区包括四川、陕西、重庆、湖北、贵州、浙江、湖南、安徽、河南、江苏和甘肃等省份;中适生区则以高适生区为中心向外扩散,包括河南、湖北、安徽、江苏和山东等地。限制中华猕猴桃地理分布的关键气候因子为最冷季度平均温度、4月最高温度、10月最低温度、5月份平均温度、5月份平均雨量、平均日较差等。研究结果可为中华猕猴桃种植区划提供理论参考。     

滇杨优树遗传多样性的AFLP分析

以收集于云南和四川的52株滇杨优树为试验材料,并以1株大叶杨、1株北京杨和2株黑杨做类外对照,采用AFLP分子标记技术进行基因组DNA水平检测。结果表明,筛选出的8对EcoRⅠ+3/MseⅠ+3引物组合对52株滇杨优树共扩增出264条带,其中多态性条带174条,多态带百分率为64.52%,检测到有效等位基因数（Ne）为1.184,基因多样度（H）为0.121,Shannon信息指数为0.201,平均遗传相似系数为0.877;对56份杨树样本共扩增出325条带,其中多态性条带共247条,多态带百分率为75.21 %,检测出有效等位基因数（Ne）为1.185,基因多样度（H）为0.122,Shannon信息指数为0.209,平均遗传相似系数为0.876。UPGMA聚类分析结果显示,除滇杨优树QXB007与QXJ030外,其余杨树分析样本均能够被鉴别。基于采集地和遗传相似系数的模糊聚类分析表明,52株滇杨优树除开远采集地外,丽江采集地样本与其他采集地样本之间均有交集,说明丽江可能是滇杨的分布中心和起源中心。该研究结果为滇杨人工选择育种、遗传改良、种质资源收集与保存等提供了理论依据。     

基于MaxEnt生态位模型预测桢楠在中国的潜在适宜栽培区

为探明珍贵用材树种桢楠的地理分布范围和潜在适宜栽培区范围,基于气候、海拔、土壤条件和植被类型数据集,结合桢楠分布样点数据,利用最大熵模型（MaxEnt）预测桢楠的潜在适宜栽培区。结果表明,桢楠的水平分布范围为26°41′-31°7′N,101°51′-110°57′E,垂直分布海拔介于139～1 524 m。桢楠分布区的适宜年均气温为13℃～18℃,适宜年降水量为850～1 500 mm,适宜越冬的极端最低气温为-1℃～4℃,适宜越夏的极端最高气温为26℃～32℃。桢楠的潜在最适宜和较高适宜栽培区主要分布在龙门山-大巴山-武陵山-苗岭-峨眉山区域。其中,四川省的高、中适宜栽培区面积最大,为137 694 km²;依次为贵州省、重庆市、湖南省和湖北省,面积分别为101 972、61 658、38 382、25 456 km²。研究结果阐明了桢楠在我国的地理分布范围和适宜气候条件,并采用MaxEnt模型进行了桢楠潜在适宜栽培区预测,可为我国桢楠的推广栽培提供指导依据。     

基于MaxEnt模型的不同气候情景下白蜡树中国适生区预测

白蜡树自然分布主要在中国境内，而且也是中国栽培悠久的经济树种，研究其当前和历史的地理分布格局、未来气候条件下的地理分布格局及分布区的宏观动态变化，皆有重要意义。依据采集标本记录的183个分布点和21个环境因子，利用最大熵原理，对10种气候情景下白蜡树在中国的适生分布区及分布区的几何质心进行预测。结果表明:1）最大熵模型模拟效果较高，模拟10次，AUC值=0.915 0±0.005，故可用模型计算出的潜在分布区来预测适生分布区，并基本确定白蜡树的地理分布格局。2）年均温、温度季节变化方差、暖季降雨量和未定义坡度是影响白蜡树适生分布的主导因子。3）根据模型计算出的概率值进行分级得知，白蜡树在当前气候情景下的适生分布范围大概率（0.6<P<最大阈值）位于甘肃、陕西2省交界处，西南腹地（尤其是贵州省），河北、北京、安徽、江苏、浙江的一些地区亦可能分布。4）10种气候情景下白蜡树适生分布区的几何质心皆位于湖北省境内。由适生分布区面积的变化得知，自全新世中期至今白蜡树的适生面积减少约20%，未来高排放浓度场景下其适生分布区面积较当前分布区面积减少得最多。可见，白蜡树在我国适生分布区面积可能呈现缩减趋势，应对其进行保护与合理栽植。     

油杉属植物的地理分布及潜在分布区预测

油杉属植物隶属松科，具有极高的经济价值和科研价值。然而近年受气候变化和人为因素等影响，油杉属植物野生种群数量急剧减少。在全球气候变化背景下，预测油杉属各时期适宜分布区对其保育措施的制定及合理引种栽培具有重要意义。研究拟借助MaxEnt模型，综合19个环境变量和272个标本分布记录，对油杉属植物柔毛油杉、铁坚油杉、油杉和云南油杉的过去、现在和未来的分布进行预测、模拟其地理分布，并推测其主导环境变量。结果表明:1）云南、贵州和广西是我国油杉属植物的主要分布区。2）除柔毛油杉外，在未来气候变化情景下，铁坚油杉、油杉和云南油杉分布区均有继续扩散的可能。3）温度和降水是油杉属植物的现代最适宜分布区的主要影响因素。其中，贡献较大的环境限制因子为年均温度Bio1、年最冷月最低温Bio6、年温度变化范围Bio7、年最干季均温Bio9、年最冷季均温Bio11、年均降水量Bio12和年最暖季降水量Bio18。研究可为油杉属种质资源的开发、利用和保护提供一定的理论参考。     

气候变化下花榈木在我国的潜在分布区预测

针对花榈木的种质资源保护利用问题,基于花榈木在中国的188条地理分布记录和9个气候变量,于 SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5 3种气候情景模式下,利用ENMeval数据包优化后的MaxEnt模型和ArcGIS对其当前和未来(2050s和2070s)的生态位进行模拟,研究影响花榈木地理分布的主导环境因子,分析其在不同气候情景模式下的空间分布格局和迁移趋势。结果表明,当模型的特征组合（FC）为线性、二次型、片段化、乘积型和阈值性,正则化乘数(RM)为2时,模型复杂度和过拟合程度较低,此时训练集的平均AUC和平均标准偏差分别为0.954和0.004,表明模型预测精度很高。花榈木在当前气候下的潜在分布区主要在我国东南部,核心分布区位于江西、湖南、福建、浙江等省份及其周边区域。刀切法(Jackknife)表明最干季度降水量、最湿季度降水量、最冷季度平均温度是影响其分布的主导气候因子。未来3种气候情景下花榈木总体适生区分布相对稳定,核心适生区主要表现为东西向稳定,于南北向中部迁移,尤以广东中部及江西中部收缩显著,这些迁移的核心适生区是花榈木应对气候变化的敏感区域,需引起重视。     

不同林龄云南松根际土壤丛枝菌根真菌多样性

以不同林龄云南松的根和根际土壤为研究对象,采用苯胺蓝染色-显微镜观察法探究云南松与丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)的关系;采用湿筛倾注-蔗糖离心法分离根际土壤AMF孢子,结合形态学和分子生物学进行鉴定,并分析其物种多样性。结果表明,苯胺蓝压片中未观察到丛枝菌根的特有结构,认为云南松根系与AMF不存在共生关系。根际土壤中共鉴定出7属25种AMF,包括无梗囊霉属6种、近明球囊霉属1种、多样孢囊霉属2种、巨孢囊霉属3种、盾巨孢囊霉属1种、球囊霉属11种、根孢囊霉属1种,其中球囊霉属和无梗囊霉属是云南松根际土壤AMF优势属;云南松林分不同发育阶段根际土壤AMF多样性存在差异,Shannon-Weiner指数、孢子密度和种的丰度为中龄林>幼龄林>成熟林;根际土壤AMF孢子密度、种数和优势种：幼龄林15.15个·g^-1、9种、瑞氏无梗囊霉、微白巨孢囊霉、长孢球囊霉,中龄林38.13个·g^-1、22种、瑞氏无梗囊霉、珠状巨孢囊霉、疣壁球囊霉,成熟林14.19个·g^-1、7种...