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。     

不同土地利用类型阈值对水文响应单元划定的影响

为了在焉耆盆地应用WASSI模型,须在焉耆盆地划定水文响应单元。通过ARCGIS软件引用适度指数法划定子流域后,增加了不同土地利用分类阈值,对比分析后叠加了合理阈值,通过土地利用图划定出水文响应单元。结果表明,采用土地利用分类阈值为18%时划定水文响应单元为佳,此时水文响应单元数划定为11个。在水文响应单元的划定中主要影响因素是子流域划分以及土地分类利用图阈值,采用合理土地利用分类阈值所得的水文响应单元应同时具有利于计算和阈值适中两大优点。     

WaSSI-C模型在焉耆盆地的适用性改进与应用

【目的】为缓解干旱区日益突出的水碳矛盾,进而为其水碳资源综合管理提供有效的工具和决策支持.【方法】选取典型干旱区焉耆盆地为研究对象,基于WaSSI-C模型(water supply stress index-carbon model)的理论框架和运行机理,针对研究区的自然地理和环境特征,增加冰川融化计算模块,对WaSSI-C模型进行适用性改进.以2000～2009年作为率定期,2010～2015年作为验证期,对研究区实测径流、MODIS蒸散(ET)和总生态系统生产力(GEP)数据进行统计分析,利用决定系数(R~2)和效率系数(NS)评价模型的模拟精度,应用GIS空间分析技术探讨研究区水碳资源的空间分布特征.【结果】1)研究区率定期和验证期总径流对比验证的R~2分别为0.80和0.77,NS为0.77和0.69;ET对比验证R~2分别为0.82和0.79,NS为0.80和0.76;GEP对比验证R~2分别为0.88和0.84,NS分别为0.87和0.82;2)径流空间分布呈现"西高东低、北高南低"的特点;ET和GEP均呈现"中间高,四周低"的特点.【结论】改进后的WaSSI-C模型在焉耆盆地具有良好的适用性,且模拟结果显示焉耆盆地的水碳资源具有明显的空间异质分布特征.     

基于MaxEnt模型分析新疆特色林果区春尺蠖发生风险

【目的】分析并预测新疆特色林果种植区域春尺蠖潜在风险发生范围,为新疆特色林果春尺蠖灾害的有效预防和重点防治提供依据。【方法】以新疆特色林果春尺蠖实际分布数据及环境因子为依据,采用MaxEnt模型结合GIS空间分析技术预测新疆特色林果春尺蠖潜在风险区,用聚类分析法划分风险等级,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】(1)ROC评价显示新疆特色林果春尺蠖潜在风险区的训练数据集和测试数据集的AUC值分别为0.979和0.970,模拟效果优秀。(2)根据MaxEnt模型预测结果将新疆特色林果春尺蠖潜在分布区划分为风险区和无风险区,其中风险区总面积约745.38×10⁴ hm²。(3)将新疆特色林果春尺蠖潜在风险区划分为高风险区115.84×10⁴hm²、中风险区201.28×10⁴hm²、低风险区428.26×10⁴hm²。(4)影响新疆特色林果春尺蠖灾害风险性的主要环境因子是最冷月最高温度、最冷季平均温度、最干季降水量、最湿季平均温度。最冷月最高温度>-14.25℃,最冷季平均温度>-4.01℃,最干季降水量在1.23~8.29 mm,最湿季平均温度在21.63~24.82℃为新疆特色林果春尺蠖适宜生长的生态位参数。【结论】基于MaxEnt模型的新疆特色林果春尺蠖潜在风险区预测结果与春尺蠖实际分布区完全相符,明确了春尺蠖的地理分布特征:高风险区主要分布于喀什地区和和田地区,中风险区主要分布于阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州、和田地区、喀什地区和克孜勒苏柯尔克孜自治州,低风险区布于阿克苏地区、巴音郭楞蒙古自治州、和田地区、喀什地区和克孜勒苏柯尔克孜自治州,在吐鲁番地区和乌鲁木齐市有少量分布。该研究对于制定检疫和防治政策具有较高的参考价值。     

塔里木河干流上游区WaSSI-C生态水文模型的适用性评价

水碳耦合模型能够为干旱区水碳资源综合管理提供重要的工具支持。以塔里木河干流上游区为研究对象，在深入分析WaSSI-C模型（Water Supply Stress Index-Carbon model）理论方法和运行机理的基础上，结合研究区自然地理环境特征，补充冰川融化计算模块，以增强模型在研究区的适用性。在此基础上，将研究时段划分为率定期（2000-2009年）和验证期（2010-2015年），利用实测的径流数据和MODIS数据产品的蒸散（ET）和总生态系统生产力（GEP）数据，以相关系数(R²)和效率系数（NS）为主要统计指标，探讨了不同时期WaSSI-C模型在研究区的适用性。流域总径流在率定期和验证期对比验证的R²分别为0.72和0.68，NS为0.71和0.67；ET在率定期和验证期对比验证的R²分别为0.60和0.64，NS为0.60和0.56；GEP率定期和验证期对比验证的R²分别为0.68和0.61，NS为0.66和0.69；除ET在验证期的NS为0.56以外，模拟结果的2个评价指标均保持在0.6及以上，可见模型能够很好地模拟塔里木河干流上游区水碳资源的动态变化。