基于最大熵模型预测东北地区红松潜在分布

【目的】红松是我国重要的经济树种和生态树种,预测红松的潜在分布范围和分析影响其生长的重要环境因子很有必要。在现有的建模工具中,最大熵(MaxEnt)模型是应用最为广泛的模拟物种分布模型。在建模过程中,大多数研究人员常使用默认参数来进行计算,然而,最近研究表明,基于默认参数构建的模型结果并非最优,这些参数的设置仍有待讨论。【方法】利用红松分布数据和环境变量,在不同随机测试百分比下计算训练数据和测试数据的建模精度,用最适宜的比例模拟了红松的潜在分布。【结果】训练数据的AUC在不同百分比下的范围为0.890～0.898,而测试数据的AUC在不同百分比下的范围为0.854～0.884。当百分比为5%时,两组数据的准确率都比较准确。在此比例下,Bio12(年平均降水),Bio14(最干月降水量)和Bio15(降水量变异系数)对红松分布最为重要。【结论】研究结果表明在不同随机测试百分比下,模型的精度有所差异,默认值25%不是最合理的百分比,而在5%时训练数据和测试数据的结果更准确。降水和温度是影响红松潜在分布的气象要素,但是在东北地区,由于温度空间差异较小,影响红松潜在分布的主要为降水。红松主要分布范围在东北地区的东北和西南地区,特别是在辽宁省和吉林省交界处。研究的结果表明模型参数的设置对于模型的精度十分重要,调整参数可以更合理地反映物种对环境因素的反应,准确地模拟物种的潜在分布。     

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。     

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。     

基于MaxEnt模型和未来气候条件预测太行花属植物的适生分布区

为明确太行花属(Taihangia)植物的引种扩繁范围,探明环境因子对于太行花属植物生长的合适阈值,基于MaxEnt模型与ArcGIS地理信息系统模拟太行花属植物当前以及未来气候条件下适生区分布范围.结果显示,太行花属植物的适生区为E112.8° ～115.3°、N33.2° ～37.8°,其中高适生区面积800 km...     

基于MaxEnt模型的西伯利亚蝗虫在新疆潜在分布预测研究

[目的]利用MaxEnt模型,预测西伯利亚蝗虫(Gomphocerus sibiric)在新疆的潜在分布区.[方法]基于19个环境因子和197个西伯利亚蝗虫在新疆地理分布点,结合MaxEnt模型与ArcGIS软件,预测西伯利亚蝗虫在新疆的潜在分布区,划分风险等级,采用接受者操作特征曲线(ROC)的分析方法对预测结果进行验证.[结果]训练数据集(Training data)和验证数据集(Testing data)的AUC值分别为0.992、0.990,预测结果与实际拟合度很高.西伯利亚蝗虫在新疆分布的适生区和高危区分布在塔城、阿勒泰、博州、伊犁、乌鲁木齐、昌吉.[结论]根据AUC值的评价指标,研究对西伯利亚蝗虫的预测结果是比较准确的.西伯利亚蝗虫在新疆分布的适生区和高危区主要集中于北疆及天山北坡一带,且适生区及高危区占研究区总面积的14.11;.最冷季平均温(bio11)、最冷季的平均降水量(bio19)、最干季平均温(bio9)、温度变化的方差(bio4)、年均降雨量(bio12)、最湿季平均温(bio8)和降雨量变化的方差(bio15)是影响西伯利亚蝗虫潜在分布的主要环境因子.     

基于MaxEnt模型的绞股蓝潜在适生区预测

【目的】研究药食同源植物绞股蓝在全国范围的潜在分布情况,旨在为绞股蓝的引种及种植推广工作提供依据。【方法】结合绞股蓝地理分布数据和生物气候变量,利用ArcGIS 10.3及MaxEnt模型预测该物种当前在全国的潜在分布区,基于Jackknife检验法和Pearson相关分析,筛选影响绞股蓝生长的关键环境因子,并探讨在未来气候下即中低排放（PCR4.5）和高排放（PCR8.5）气候情景下的分布格局。【结果】预测结果与实际拟合度较高。Jackknife检验结果显示年降水量、最干月降水量和最冷月最低温度是影响绞股蓝分布的主要气候因子,累积贡献率达92.9%;最适宜绞股蓝生长的年降水量在960～2220 mm,最干月降水量>10 mm,最冷月气温在-5～8℃。当前绞股蓝主要分布于我国南方,适宜区面积为218.3万km2,极适宜区和高适宜区在大巴山—武陵山山区和长江中下游平原形成两大核心区。在未来气候下,至2050年绞股蓝适生区总面积变化较小但不同等级适生区面积变化明显,适生区北至点自山东半岛向高纬地区延伸至辽宁半岛。在RCP4.5气候情景下,极、高适宜区面积分别从当前25.1万和46.1万km2增加至42.9万和61.3万km2,中、低适宜区面积分别减少4.2万和12.0万km2;在RCP8.5气候情景下,极、高适宜区面积将分别增加至60.3万和65.9万km2,中、低适宜区面积进一步减少;两种气候情景下适宜区的重心向东北移动,其中极适宜区东移明显,在RCP4.5气候情景下东移115.4 km,在RCP8.5气候情景下进一步东移195.1 km。【建议】基于地理信息技术加强中药农业的区划研究,建立最佳种植适宜区;建立政企研合作发展机制,科学有效地推动种植规模化和产业现代化。     

应用MaxEnt模型对新疆粉衣科地衣潜在分布区预测

地衣因其特殊的生理特征,对气候变化十分敏感。运用新疆粉衣科地衣56个分布点和筛选后的9个环境变量,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)预测新疆粉衣科地衣在不同气候情景下的适宜区,并分析影响其空间分布的因素。结果表明：最大熵模型模拟新疆粉衣科地衣分布的精度很高(AUC=0.903)。新疆粉衣科地衣的适生区主要位于阿尔泰山脉、巴尔鲁克山、天山山脉、伊犁河谷、昆仑山脉北部西段。坡度,年平均温度、最干季度降水量是影响新疆粉衣科地衣空间分布的最主要环境因子。质心在不同情景下的迁移,证明了地衣对气候变化敏感。     

基于MaxEnt模型预测鹅掌楸在中国的潜在分布区

  目的  分析未来气候环境对鹅掌楸Liriodendron chinense空间分布的影响,以利于科学合理地制定鹅掌楸的保护措施。  方法  采用最大熵模型（MaxEnt）和地理信息系统（ArcGIS）软件,以鹅掌楸的地理分布数据、Worldclim生物气候变量和人类活动强度数据为依据,分析影响鹅掌楸分布的主导因子,并对其在中国的适宜性分布区进行预测。  结果  MaxEnt模型有很好的预测能力,训练集均值为0.973,测试集为0.953。年均降水量、最湿季度降水量、最冷月最低温、降水量变异系数和昼夜温差月均值是影响鹅掌楸分布的五大因子,总贡献率超过80%;人类活动强度也有影响,贡献率为2.3%。将MaxEnt模型预测结果导入GIS软件中进行适生区分级,发现鹅掌楸高适宜分布区在西南地区的大巴山以南向西南方向延伸到贵州中北部地区;在华东地区为北起天目山,向南延伸至浙南和闽北的丘陵山区。该模拟结果与已有调查结论一致。对21世纪50年代和21世纪70年代不同温室气体排放场景（RCP）下鹅掌楸在中国的分布预测表明:鹅掌楸的适宜分布区有向高纬度轻微移动的趋势,分布面积随着年份的增长呈先稳定后下降趋势;至21世纪70年代,RCP 8.5时,面积较当代减少5.3%,与已有研究认为全球变暖情况下生物适宜分布区减少的结果吻合。  结论  该预测结果表明了气候变化将影响鹅掌楸种群分布,可为鹅掌楸未来的栽培与迁地保护提供参考。     

基于MaxEnt模型预测苹果树腐烂病在中国的潜在地理分布

为了明确影响苹果树腐烂病发生的主要环境因子及其潜在地理区域,根据1960年至1990年30 a环境气候因子数据,利用19个生物气候因子首先建立MaxEnt模型,结果显示该模型的准确性良好,训练数据AUC值达0.884,影响MaxEnt模型最重要的影响因子是最暖季度平均温(Bio10),其对模型构建的贡献率为22.3%,其次是最冷季度降水量(Bio19)和最干月份降水量(Bio14)。随后,该模型结合以往苹果树腐烂病发生地点统计数据,对影响苹果腐烂病发生的环境因子和适生区进行预测。结果表明最冷月份最低温(Bio6)、最暖季度平均温(Bio10)和最冷季度降水量(Bio19)是影响苹果树腐烂病分布的主要环境因子。     

基于MaxEnt模型的南酸枣潜在适生区预测

为明确南酸枣在中国的适生分布区及其对气候变化的响应,应用MaxEnt模型综合32个环境变量和196个分布记录模拟南酸枣现在和未来的地理分布,检测其主导环境变量。结果表明:南酸枣在中国适生区面积113.25×104km2,最适分布区位于南岭、幕阜山、罗霄山、大娄山、武夷山、天目山、武陵山、云贵高原等地区。Jackknife检验表明:主导环境变量为低温和地表霜频率。在未来全球气候变暖的情境下(RCP2.6),南酸枣适生区扩张并北移(西藏东部、云南地区除外),未来气候变化对其种群地理分布格局影响较小,栽植应用潜力较大。     

基于优化MaxEnt模型的天女木兰在中国适生区预测

采用MaxEnt模型、ENM Tools、R语言和地理信息系统（ArcGis）相结合的方法,预测天女木兰在我国的适生区域,确定影响天女木兰地理分布的主导环境因子。结果表明,预测的天女木兰高适生区主要分为2个主要区域:一个位于东北地区的吉林省南部与辽宁省中东部组成的带状适生分布区;另一个由华东和华中地区的安徽省南部、浙江省西部、江西省中东部与福建省北部等地区组成不均匀的团块适生分布区。天女木兰在我国的高、中和低适生区面积分别为21.96、52.41×10⁴ km²和155.627×10⁴ km²;年均温较差和最湿季度降水量环境变量在预测天女木兰在我国的地理分布中起着主导作用,为我国天女木兰迁地保护引种地的选择与科学保育提供依据。     

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。     

基于MaxEnt模型预测漆树在中国的潜在适生区研究

基于漆树的206条现代地理分布记录和9种环境因子变量数据,采用MaxEnt模型模拟了漆树在中国的适生分布区,并综合利用贡献率、刀切法检验和响应曲线对影响漆树分布的主导因子进行分析。结果表明：MaxEnt模型模拟预测精度较高,AUC值达0.941;年均降水量、海拔、年平均温度和温度变化方差为影响漆树地理分布的主导环境因子,目前漆树适生区主要集中在中国西南地区的秦巴山、横断山脉、云贵高原和四川盆地等。研究结果对中国漆树人工林的合理栽植和科学区划具有一定的参考价值。     

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。     

应用MaxEnt模型预测检疫性杂草毒莴苣在我国的潜分布范围

毒莴苣(Lactuca serriola L.)原产欧洲,是近年来传入我国的新外来入侵植物.本文基于51种环境因子和毒莴苣在全球6 637个地理分布记录,应用MaxEnt模型和ArcGis 9.3软件,定量地预测了毒莴苣在我国的潜在分布区域和风险等级,结果得到了ROC曲线分析法的验证.发现10月到第2年3月的温度是影响...     

基于MaxEnt模型和GIS空间技术对大熊猫在岷山地区的时空变化分析及预测

大熊猫是国家Ⅰ级保护野生动物,是全世界珍稀动物的旗舰保护物种。经过历史环境的不断演变,野生大熊猫不仅仅在食性上由食肉转变为食竹,而且其个体形态、行为和生理等方面也有一定改变。由于大熊猫种群数量的稀少和习性的改变,相关保护工作和科学研究更具意义。近年来,在全球气候变化的大背景下,人类制定科学的保护计划来减轻大熊猫生境破碎化。基于大熊猫繁殖生境分布较为破碎和大熊猫种群数量较少,本研究从生态学角度研究大熊猫与环境之间的关系。通过MaxEnt模型和GIS空间技术对岷山地区大熊猫栖息地的时空变化分析及21世纪50、70年代栖息地范围预测,揭示大熊猫分布区与气候环境因素、坡度、植被和海拔等因素的相关性。结果表明,受试者操作特征曲线面积均超过0.9,显示模型建立准确性“极好”,且都具有统计学意义。野生大熊猫在岷山地区的适宜栖息地集中在中低海拔（2 500~3 000 m）、年平均温度（6~7℃）适宜、降水量（800 mm）丰富的温性针叶林和常绿阔叶林。野生大熊猫分布的主要影响因素为BIO15,并且大熊猫生境最适宜生存的区域在岷山片区明显向南偏移。从时间和空间的角度,对岷山片区大熊猫适宜生境进行动态分析,预测出不同情景下未来最适宜生存区域,为岷山片区内的自然保护地分布及管理提供科学信息。     

基于MaxEnt的南丹参在中国的潜在分布区预测及适生性分析

[目的]对南丹参在中国的潜在分布区进行预测,并对适生性进行分析。[方法]通过收集中草药南丹参的分布信息,利用最大熵模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS),综合相关68项环境因子,分析南丹参在中国的分布信息。[结果]全国适合于南丹参分布的地区主要集中在湖南、江西、浙江和福建等地,其高适生区面积依次为湖南省(319.44 km2)、江西省(251.39 km2)、浙江省(122.92 km2)、福建省(62.5 km2);刀切法(Jackknife)分析显示,南丹参分布主要受到降水的影响。[结论]该研究结果为南丹参的野生资源利用及其他南丹参相关研究提供了一定技术手段和理论依据。     

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。