中国北方地区蒙古韭潜在适生区分析

当前，气候变化正在威胁全球生物多样性。蒙古韭(Allium mongolicum)是干旱半干旱地区中重要的牧草以及群落稳定物种，目前其自然分布区域正逐渐缩减并面临濒危处境。为探究未来蒙古韭自然群体演化过程，本研究结合物种分布数据与22个环境变量数据，应用MaxEnt生态位模型对蒙古韭在近代以及未来3种气候情景下(SSP126可持续发展路径、SSP245中度发展路径、SSP585化石燃料常规发展路径)在我国北方地区的潜在分布格局进行了预测。结果表明：模型预测结果精度均大于0.8,模拟效果良好；影响蒙古韭分布的主导环境因子为年平均温度、最暖季平均温度、年均降水量和最暖季平均降水量；不同气候情景下未来蒙古韭潜在适生区面积均有所缩减，受降雨和温度影响，高适生区向蒙古高原地区收缩；未来蒙古韭核心适生区总体向东南方向迁移后再向西南方向迁移；蒙古韭未来潜在适生区缩减主要集中在黑龙江省、吉林省西北部和内蒙古东部。     

当前(1970—2000)与未来气候变化情境下中国醉马芨芨草潜在分布预测

醉马芨芨草(Achnatherum inebrians)是我国西北、华北地区严重危害草地畜牧业和生态安全的主要毒害草之一，但其在药用、造纸、脱毒后饲用等方面有一定利用价值。本研究利用优化的MaxEnt模型预测了当前(1970—2000年)条件下和未来(2050 s和2070 s)4种气候变化情景下的醉马芨芨草潜在分布。结果显示：影响当前醉马芨芨草分布的关键环境变量与其适生阈值为12月平均最高气温(—7.5~7.9℃)、海拔(1 053.8~4 590.9 m)、最冷季降水量(1.6~24.6 mm)和降水量变异系数(25.5~111.5)；当前醉马芨芨草主要分布于新疆、西藏、四川、青海、甘肃、内蒙古、宁夏、陕西和山西等省区；在未来4种气候情景下，醉马芨芨草适生区面积均会增加，并向高纬度和高海拔地区迁移。研究为醉马芨芨草的防治和资源利用、草地生态学研究和草地放牧管理提供了理论依据和参考。     

气候变化背景下我国扁蓿豆潜在适生区预测

扁蓿豆（Medicago ruthenica）是我国北方地区重要的豆科饲草资源,在草地改良、人工草地建设及生态修复等方面起重要作用,研究气候变化背景下我国扁蓿豆潜在适生区分布对其种植区划及种质资源保护具有重要意义。本研究采用最大熵模型（MaxEnt）预测了气候变化背景下扁蓿豆的适宜性生境分布区域及影响其分布的主导气候因子。结果表明,当前气候背景下我国扁蓿豆的适生区主要集中在内蒙古、黑龙江、新疆、甘肃、四川、西藏、吉林、陕西、云南、河北、青海中东部、山西、辽宁、山东东部、河南西北部、宁夏等地区;影响当代扁蓿豆适生区分布的主导因子是最干旱月降水量（bio14）、最冷季度降水量（bio19）、最湿润月降水量（bio13）、最热季度平均温度（bio10）;间冰期我国扁蓿豆的适生区较大,分布范围较广,而最佳适生区较小,仅占4.79%,从末次冰期冰盛期开始到未来CCSM4-rps26-2070等5个气候情景下我国扁蓿豆的适生区总面积较间冰期变小,而最佳适生区面积增加,5个气候情景的适生区面积和范围变化较小,受气候变化影响相对较弱。     

三江源草地总生物量对未来气候变化的响应

以青海省三江源为研究区域,利用2005-2016年间采集的2 055个草地野外监测数据校正并构建了适用于该地区的DNDC (denitrification–decomposition,反硝化–分解)模型参数库。通过模拟三江源草地总生物量在两种不同代表性浓度路径(RCPs)气候情景下的时空变化,探究了气候因子对草地总生物量变化的影响,并分析了三江源不同区域草地应对未来气候变化的放牧利用对策。研究结果表明:1)草地总生物量的模拟值与实测值呈显著的线性相关(R2=0.690, RMSE=96.414 g·m-2,P 0.001),模型结果能够较好地解释实测数据。2)两种气候情景对比,RCP 8.5气候情景下温度增幅要高于RCP 4.5的气候情景,而降水量增幅则低于RCP 4.5的气候情景。3)在RCP 4.5和RCP 8.5两种未来气候情景下,研究区草地总生物量均呈显著下降趋势,总生物量模拟值分别下降了16.91%～18.51%和23.82%～26.44%。气候变化是导致草地总生物量变化的主要因素,草地管理应积极应对潜在的气候变化并制定相应对策,保障草地资源的可持续发展。     

三江源草地总生物量对未来气候变化的响应

以青海省三江源为研究区域,利用2005?2016年间采集的2055个草地野外监测数据校正并构建了适用于该地区的DNDC(denitrification-decomposition,反硝化-分解)模型参数库.通过模拟三江源草地总生物量在两种不同代表性浓度路径(RCPs)气候情景下的时空变化,探究了气候因子对草地总生物量变化的影响,并分析了三江源不同区域草地应对未来气候变化的放牧利用对策.研究结果表明:1)草地总生物量的模拟值与实测值呈显著的线性相关(R2=0.690,RMSE=96.414 g·m?2,P<0.001),模型结果能够较好地解释实测数据.2)两种气候情景对比,RCP 8.5气候情景下温度增幅要高于RCP 4.5的气候情景,而降水量增幅则低于RCP 4.5的气候情景.3)在RCP 4.5和RCP 8.5两种未来气候情景下,研究区草地总生物量均呈显著下降趋势,总生物量模拟值分别下降了16.91％～18.51％和23.82％～26.44％.气候变化是导致草地总生物量变化的主要因素,草地管理应积极应对潜在的气候变化并制定相应对策,保障草地资源的可持续发展.     

未来气候情景下青藏高原瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)的地理分布预测

基于最大熵(MaxEnt)模型,利用实地调查和文献数据共170个瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)分布点和10个变量进行建模,明晰限制瑞香狼毒分布的主要生态因子,并预测了当前及未来4种气候情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP7.0、RCP8.5)下2021～2040年、2041～2060年、206...     

基于Biomod2组合模型预测青藏高原特有属扇穗茅属物种的潜在分布

为研究扇穗茅属（Littledalea）在青藏高的分布区及影响其分布范围的因子，本研究通过野外采样，利用Biomod2组合模型预测扇穗茅属3个物种（寡穗茅（Littledalea przevalskyi），藏扇穗茅（Littledalea tibetica），扇穗茅（Littledalea racemosa））地理分布格局及限制因子。研究结果表明：扇穗茅（L. racemosa）潜在适生区位于西藏自治区南部、四川西南部，分布面积最大（17.792万km²）；藏扇穗茅（L.tibetica）适生区面积最小（9.019万km²），位于青海省南部、西藏自治区北部；寡穗茅（L.przevalskyi）分布于甘肃省西南部、青海省北部（15.783万km²）。当前生境环境气候影响扇穗茅属物种分布相对重要性较高的生态因子有7个，海拔（Altitude）因子影响最高。相比该属当前物种潜在分布，在未来2种温室气体排放情景下（2050年和2100年、RCP4.5和RCP8.5），寡穗茅和扇穗茅适生区面积显著增加，特别是藏北高原那曲及玉树等地，而藏扇穗茅适生区整体缩小，未来气候变化可能对该属藏扇穗茅潜在分布的威胁最大。     

基于MaxEnt模型和不同气候变化情景的单叶蔓荆潜在地理分布预测

单叶蔓荆为我国常用中药蔓荆子的来源之一,不仅具有良好的药用价值,还具有很高的生态效益,能很好地防风固沙和保持水土。预测气候变化对该物种分布范围的影响可以为单叶蔓荆的可持续利用提供科学基础和参考依据。本研究利用获得的单叶蔓荆126个地理分布记录和22个环境因子,利用MaxEnt模型分析了单叶蔓荆在我国全国范围内的潜在地理分布,并基于该模型预测了4种气候情景下21世纪50和70年代单叶蔓荆分布范围。结果表明,最大熵模型预测单叶蔓荆潜在生境分布的精度较高(接收者操作特征曲线下方的平均面积为0.988),海拔、平均气温日较差、最冷季度降水量和最干月份降水量是影响单叶蔓荆分布的主要气候因子。由模型预测可知,在4种气候情景下,单叶蔓荆在全国适宜生境和低适宜生境的数量均有不同幅度的增加,适宜生境增加较快,低适宜生境增加缓慢;到2050s阶段,适宜生境比例由当前的5.03%分别上升到15.88%、17.00%、17.59%和23.11%;低适宜生境比例由当前的8.86%分别上升到11.09%、10.31%、11.53%和12.96%;到2070s阶段,适宜生境比例分别上升到21.22%、22.21%、24.57%和30.66%;低适宜生境比例分别上升到11.85%、12.07%、13.99%和14.66%。空间分布上,单叶蔓荆的适宜生境和低适宜生境的范围及几何中心都由沿海地区向内陆扩散;湖南和江西两省的适宜生境比例增长较快,尤其在四川境内,当前只有很小比例的低适宜生境,随着气候的变化,低适宜生境面积有所上升,并且适宜生境开始出现且增长速度较快。     

气候变化下三裂叶豚草在新疆的潜在地理分布

明确有害入侵种在区域尺度上的潜在分布及其对气候变化的响应对入侵种的预警和具体防控意义重大。三裂叶豚草是全球公认的恶性入侵杂草,目前已经大面积入侵“一带一路”中亚枢纽—新疆伊犁河谷。为有效防控三裂叶豚草在新疆的扩散蔓延,本研究基于最大熵模型,预测了当前及未来两种气候情景（RCP4.5, RCP8.5）下2050s和2070s时期三裂叶豚草在新疆的潜在分布及变化趋势。结果表明：当前气候下三裂叶豚草在新疆的总适生面积达24.01万km²,约占全疆面积的14%,在RCP4.5情景下,至2050s、2070s时期将分别增至37.36万和39.23万km²;在RCP8.5情景下,将分别增至39.45万和42.94万km²。在未来两种气候情景下,随着时间的推移,潜在适生区总体均呈现向北增加转移的趋势,减少区域主要集中在准噶尔盆地。所有环境因子中,与降水相关的因子总贡献率为40.1%,与温度相关的因子总贡献率56.0%,其中最干月降水（36.2%）、温度季节性变化标准差（29.1%）是对三裂叶豚草分布贡献率较高的环境因子。耕地和建设用地是三裂叶豚草入侵风险最高的区域。建议管理的重点除了放在已预测到的适生区内,还应特别关注农田、草场、道路两侧这些人畜扰动大、水分充足的区域。     

气候变化对中国梅花鹿潜在栖息地影响

研究表明,气候变化将会使生物多样性降低甚至是物种灭绝。研究气候变化对物种栖息地的影响,对未来研究物种多样性和保护生态系统功能完整性提供实践意义。以梅花鹿(Cervus nippon)为研究对象,将23个环境因子通过去相关性后得到8个环境因子,利用最大熵(MaxEnt)模型模拟了梅花鹿基准气候条件下在中国潜在生境分布,并预测了ssp245和ssp585两种气候变化情景下2021—2040年(2030s)、2041—2060年(2050s)、2061—2080年(2070s)梅花鹿潜在分布。23个环境因子中,对3个不同的梅花鹿亚种,降水季节性、海拔、最干月降水量这3个因子是影响梅花鹿生境分布的主要因子。基准气候条件下,梅花鹿的潜在生境面积占总研究区域总面积的3.72%。随着时间的推移,研究区内梅花鹿东北亚种当前潜在生境面积明显增加,其中ssp585情景增加程度大于ssp245情景。在ssp585情景2050s阶段,总潜在生境面积将增加524.79%;梅花鹿华南亚种当前潜在生境面积明显减少,在ssp585情景下,梅花鹿适宜生境面积减小幅度将大于ssp245情景下梅花鹿适宜生境面积减小幅度,其在相应阶段分别减少77.61%、96.29%和93.62%。适宜生境逐渐消失。梅花鹿四川亚种在ssp245、ssp585两种情景下,适宜生境面积变动较小,并且都有5%—10%的新增适宜生境。     

野生狗牙根种质资源的AFLP遗传多样性分析

利用AFLP标记对采自非洲以及中国四川、重庆、云南、贵州和西藏五省区的共44份野生狗牙根材料进行遗传多样性分析。10对引物共扩增出462个条带,其中多态性条带有452条,多态性条带比率为97.64%,材料间的遗传相似系数(GS)范围为0.64~0.95,平均GS值为0.76。根据研究结果进行聚类分析和主成分分析,可将供试材料分成五大类,分类结果与材料的地理分布大致相符,呈一定的地域性分布规律。由此可见,丰富的地理生态条件造就了狗牙根资源丰富的遗传多样性和明显的地域性分布规律。     

极端干旱区种植行距对油莎豆生长及土壤特性的影响

为探究油莎豆（Cyperus esculentus）在极端干旱风沙环境中适宜种植行距,本研究在塔里木盆地南缘风沙活动强烈地段设置30 cm,60 cm,90 cm,120 cm等4个种植行距,分析了行距对油莎豆生长及土壤特性的影响。结果表明：油莎豆饲草与块茎产量随行距增加均呈先降低后增加的趋势;株密度与饲草、块茎及根系生物量均在30 cm行距下最大,在90 cm行距最低,但在60 cm与120 cm行距之间没有明显差异;在30 cm行距下,块茎和根系的氮、磷、钾吸收量均显著高于其他处理,相应的其在0~20 cm土层的碱解氮、有效磷和速效钾含量显著下降（P<0.05）;油莎豆种植后显著降低了20~40 cm土层盐分累积（P<0.05）,但在0~20 cm土层,90 cm和120 cm行距处理的盐分累积却显著增加（P<0.05）,且达到轻度盐渍化水平。综合来看,种植行距为30 cm时,油莎豆的生长表现及土壤盐分环境均优于其他处理,可作为该区域的推荐种植行距。     

放牧强度对荒漠草原无芒隐子草密度及空间分布的影响

植物种群密度及空间分布的研究可以发现植物群落在放牧过程中的生态学现象及规律。为研究荒漠草原无芒隐子草(Cleistogenes songorica)种群在不同放牧强度下的密度差异及空间分布变化,采用随机区组试验设计：对照区(Contral,CK)、轻度(Light grazing,LG)、中度(Moderate grazing,MG)和重度放牧区(Heavy grazing,HG),通过机械取样法收集数据,结合地统计等方法进行分析。结果表明：无芒隐子草密度表现为LG>HG>CK>MG,随放牧强度增大,无芒隐子草的密度先增加,后减少,在重度放牧条件下,密度又增加。无芒隐子草在群落中的绝对密度占比伴随放牧强度增大逐渐增大,占比为HG＞MG＞CK＞LG。无芒隐子草在4个处理区下分型维度D₀数值相近,CK,LG,MG的空间结构比C/(C₀+C)均＞0.75,HG的空间结构比C/(C₀+C)为0.100。放牧条件下,无芒隐子草种群空间分布较为均匀,空间异质性减弱,空间分布主要受结构性因素影响。     

驼绒藜属3种植物开花习性及雌花柱头微形态研究

研究驼绒藜属3种植物开花规律、开花日动态、结实率及柱头微形态。结果表明,华北驼绒藜和驼绒藜雄花开花高峰均在上午8:00～10:00,有利于传粉和受精,而北美驼绒藜雄花在中午11:00～13:00达开放高峰,其雌雄花开花高峰期不一致,不利于传粉、受精,从而降低结实率。三者的开花最适温度基本一致,都在20～24℃。三者的雌花均在下午14:00左右达到开放高峰。雌花柱头微形态研究结果表明,华北驼绒藜的柱头有利于接受花粉,而北美驼绒藜的柱头不利于接受花粉。此外,华北驼绒藜与驼绒藜的雌、雄花花期相遇结实率较高,而北美驼绒藜因花期不遇,故导致结实率低。     

放牧强度对荒漠草原一年生植物刺穗藜种群特征及空间分布的影响

为探讨不同放牧强度下一年生植物种群特征及空间分布的变化特点及差异,本研究以内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原一年生植物刺穗藜（Chenopodium aristatum）为对象,分析了围封对照（CK）、轻度放牧（Light grazing）、中度放牧（Moderate grazing）和重度放牧（Heavy grazing）下刺穗藜种群特征（密度、单株重、株高、比叶面积、叶片/茎/根系干物质含量、叶片全碳、氮含量）,种群变异性及其空间分布。结果表明：放牧显著影响刺穗藜种群密度（P<0.05）,但对其比叶面积、叶片/根系干物质含量及叶片全碳、氮含量无显著影响;总体而言,放牧使刺穗藜种群密度增加,但对其种群性状影响较小;放牧使得刺穗藜种群相对密度增大（P<0.05）,并造成其种群变异性降低（P<0.05）;对刺穗藜种群空间分布模拟发现,放牧使得刺穗藜种群空间分布均匀,空间异质性降低。在草地利用过程中,一年生植物种群特征及其空间分布可能对群落结构造成影响,对其进行相关研究很有必要。     

高羊茅叶斑病病原鉴定及生物学特性

从宜昌市夷陵区草坪型高羊茅(Festuca arundinacea.)分离出引起叶斑病的病原真菌,对该菌进行了形态学观察、致病性鉴定、核糖体DNA-ITS序列分析和生物学特性研究。结果表明:该病原菌能侵染高羊茅,在26℃和光照下,在PDA培养基上培养6d后菌落呈墨绿色,菌丝有隔,分生孢子有4个横隔膜,平均大小为30.6~17.0μm×10.9~13.6μm,中部3胞暗色,第3个细胞基部膨大;其核糖体DNA-ITS序列分析表明,该菌与GenBank中近缘弯孢(Curvularia affinis)的同源性是100%;结合形态学特征和致病性测定,认为该菌为C.affinis,这是C.affinis引起草坪型高羊茅叶斑病在我国的首次报道;生物学特性的研究表明,该菌菌丝生长的最适温度为25~30℃,最适pH范围为6~7,最适碳源为蔗糖,最适氮源为Ca(NO₃)₂;菌丝和分生孢子的致死温度分别为55℃10min和60℃10min。     

高寒草甸草原净初级生产力对气候变化响应的模拟

利用1957-2014年气象数据和1998-2014年实测数据驱动CENTURY模型模拟海北高寒草甸草原生态系统地上净初级生产力(ANPP)的动态变化,并利用典型浓度路径RCP4.5和RCP8.5情景下5个大气环流模型的气候情景数据来模拟未来气候变化和CO₂浓度变化对草地生态系统ANPP的影响。结果表明:1)研究地点1998-2014年的ANPP观测值与模拟值变化趋势吻合度较高,Pearson相关性系数为0.67,均方根误差为19.62 g·m^-2,CENTURY模型适用于模拟气候变化对高寒草甸草原影响的研究。2)过去50多年,高寒草甸草原的年平均最低气温、最高气温和年平均气温都呈极显著的波动上升趋势(P<0.01),年降水量年际波动特征比较明显,降水主要集中在植被的生长季。过去50多年,高寒草甸草原ANPP平均值达到271 g·m^-2,总体变化趋势为增加,但变化趋势不显著(P>0.05)。3)与基准时段(2001-2014年)相比,高寒草甸草原未来2030s(2015-2040年)、2050s(2041-2070年)、2080s(2071-2099年)时段多模型年平均降水量、年平均温度、年平均最低和最高温度变化率均为正值。不考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.21%,11.53%,17.78%和8.34%,21.68%,40.32%;考虑CO₂肥效作用下,高寒草甸草原多模型平均ANPP在RCP4.5和RCP8.5情景下分别增加2.89%,14.29%,24.28%和11.57%,31.74%,57.29%。考虑和不考虑CO₂肥效的情况下,5个大气环流模型引起的模拟结果的不确定性都在合理范围之内,多大气环流模型与CENTURY耦合模拟的ANPP结果较为一致。