基于MaxEnt模型的11种云南常见阔叶树种气候适宜性研究

通过收集云南11种常见阔叶树的地理分布信息和19个环境因子,采用MaxEnt模型和ArcGIS工具模拟分析11个树种在当前气候情景下中国的潜在地理分布,进而研究这11种不同分布范围阔叶树种生境与气候因子的关系。结果表明：栓皮栎、黄连木、油桐和香椿4个全国分布树种主要受到温度影响,其中年最低温的影响最大,在−12～11 ℃左右,年平均气温和最干季平均温次之,分别为9～24 ℃和−4～21 ℃;4个西南地区的云贵川渝树种（滇杨、川滇桤木、大叶水榕和山玉兰）分布主要受到气温年较差的制约,在14 ～28 ℃左右;滇皂荚、昆明朴和滇藏玉兰3个云南分布树种则最主要受到年平均气温的影响,在12.5～22.5 ℃左右。     

中国橡胶树种植气候适宜性区划

【目的】天然橡胶是国民经济建设不可缺少的重要战略物资,受气候因素限制,中国种植橡胶树范围有限,迫切需要厘清天然橡胶树种植的气候适宜性区域。本研究旨在划分出中国橡胶树种植气候适宜性分布,以阐明中国橡胶树种植的气候差异格局。【方法】根据中国橡胶树种植区的自然气候特点和生物学特征,基于橡胶树种植存在概率、橡胶树台风影响概率和橡胶树寒害影响概率,分别采用最大熵模型和影响橡胶树种植的5个主导气候因子（最冷月平均温度、极端最低温度平均值、月平均温度≥18℃月份、年平均气温、年平均降水量）计算橡胶树种植气候适宜性指数。根据台风历史资料和橡胶林台风灾害分级标准计算橡胶树台风灾害指数、参照《橡胶寒害等级（QX/T169-2012）》行业标准计算橡胶树综合寒害指数。根据确定的橡胶树种植的气候区划指标（气候适宜性指数、橡胶树台风灾害指数、橡胶树综合寒害指数）,结合模糊综合评价模型,进行中国橡胶树种植气候适宜性区划,区划结果划分为高适宜区、中适宜区、低适宜区。【结果】橡胶树种植的气候高适宜区面积约4.99×10⁴ km²,占研究区面积的20.94%,主要分布在海南儋州、澄迈、定安、乐东、保亭,广东徐闻、雷州、湛江、阳江,云南景洪、勐腊,福建诏安、云霄,广西防城等地。该区域气候条件优越,但部分区域属于台风高影响区,因此需要防御台风灾害对橡胶树的影响。气候中适宜区面积约8.85×10⁴ km²,占研究区面积的35.86%,主要分布在在海南琼中、东方、昌江、万宁、琼海等,广东廉江、高州、茂名、信宜、惠来、潮州,福建漳州、漳浦等,云南瑞丽、旧过,广西北海、合浦。与高适宜区相比,该区域橡胶树寒害发生概率增加,部分区域受台风影响概率也增加,应针对不同灾害特点,加强橡胶寒害和风害的防御。气候低适宜区面积约10.3×10⁴ km²,占研究区面积的43.20%,主要分布在在云南盈江、永德、思茅、屏边等一线,广西玉林、浦北,广东阳春、海丰、陆河,福建华安等地。该区域主要受寒害影响为主。【结论】该方法考虑了农业气候资源与农业气象灾害的综合影响,可以较好地反映中国橡胶树种植的气候优势区域分布,对橡胶树种植的区域布局和科学规划具有重要的参考意义。     

基于 MaxEnt 模型的川续断气候适宜性分析

查询相关文献、国家数字植物标本馆和全球生物多样性信息数据库,收集川续断在全国的采样信息,以温度、降雨和海拔为指标,采用MaxEnt模型软件对川续断在全国的气候适宜性进行分析.研究结果表明,MaxEnt预测模型有效性高.影响川续断适宜性分布的主要气候因子为最暖季降水量、海拔、温度季节性变化的标准差、季节降水量变异系数、年均温范围和最干季平均温,适宜的取值区间分别为最暖季降水量为500~900mm,海拔为1 800~4 300m,温度季节性变化的标准差为40~75,季节降水量变异系数为65~105,年均温范围为21℃~30℃,最干季平均温度为-1℃~9℃.全国可划分为4个气候适宜等级,依照p0.25为气候不适宜区;0.25≤p0.48为气候较适宜区;0.48≤p0.78为气候适宜区;p≥0.78为气候最适宜区的划分标准,川续断适宜生长区域主要集中在西南地区,包括云南、西藏、四川、贵州、重庆等省市.     

全球天然橡胶种植的潜在气候适宜区预测

在前期研究的基础上,根据全球气候数据集和影响橡胶种植的5个主导气候因子,基于最大熵模型,预测了全球橡胶种植的地理分布。结果表明,亚洲、非洲、美洲、大洋洲均存在橡胶种植的潜在适宜区,并与实际橡胶种植的情况进行对比分析,预测结果与实况基本一致。     

基于MaxEnt的红瘰疣螈在云南的适宜性及潜在分布分析

结合70个红瘰疣螈的地理分布数据和28个环境因子，运用MaxEnt模型分析其适宜生境分布及主要影响因子。结果表明，影响红瘰疣螈的主要因素为最冷季度降水量、淤泥含量、昼夜温差月均值、最冷月最低气温、年均降水量等。此外，红瘰疣螈高适宜区主要分布在腾冲市、龙陵县、云县、廊沧拉祜族自治县、凤庆县、永德县等地区，中适宜区主要分布在永平县、施甸县、玉龙纳西族自治县、剑川县等地区。高适宜区面积为2.26万km²,中适宜区面积为3.85万km²,低适宜区面积为8.30万km²,非适宜区面积为23.89万km²。ROC曲线分析表明，训练AUC值为0.926,预测结果较好。建议在高适宜区和中适宜区划定适当的保护小区，对红瘰疣螈进行就地保护。     

中国双季稻种植区的气候适宜性研究

【目的】从国家层次和年尺度阐明影响中国双季稻种植分布的主导气候因子,揭示中国双季稻种植分布及其气候适宜性,可为优化双季稻生产布局、改进种植制度和确保粮食生产安全提供科学依据。【方法】从中国区域和年尺度选取影响中国水稻种植分布的潜在气候因子,利用双季稻的地理分布信息及其对应的气候资料,结合最大熵模型和ArcGIS软件的空间分析功能,阐明影响中国双季稻种植分布的主导气候因子并构建中国双季稻种植分布与气候的关系模型。【结果】影响中国双季稻种植分布的主导气候因子有：年降水量、最暖月平均气温和稳定通过18℃持续日数,它们对双季稻种植分布的累积贡献率达潜在气候因子的99.1%;基于主导气候因子和最大熵模型构建的中国双季稻种植分布与气候的关系模型能够很好地模拟中国双季稻种植区分布;中国适宜种植双季稻的国土面积达174万km2,远大于目前种植面积;根据待预测区双季稻的存在概率给出了中国双季稻种植区的气候适宜性分区,并分析了各气候适宜区的主导气候因子特征。【结论】利用最大熵模型构建的中国双季稻分布与气候的关系模型揭示了中国双季稻种植区的潜在分布及其气候适宜性,从气候适宜性角度来说,中国双季稻种植面积还有很大的扩展潜力。     

未来气候变化对中国马铃薯种植气候适宜性的影响

【目的】马铃薯作为中国第四大主粮作物,其适宜性评价对保障国家粮食安全具有重要意义。本研究基于气候数据,构建集成物种分布模型预测中国未来时期马铃薯气候适宜区,为优化中国马铃薯种植提供重要科学参考。【方法】利用6种全球气候模式（global climate models,GCMs）未来气候数据驱动5种物种分布模型（species distribution models,SDMs）,集成模拟预测未来4种温室气体排放情景（ssp126、ssp245、ssp370、ssp585）下,中国历史上（1970—2000年）和4个未来时期（2021—2040、2041—2060、2061—2080、2081—2100年）的马铃薯气候适宜区时空分布特征。【结果】（1）最湿月份的降水量、最暖月份的最高温度,以及最冷季度的平均温度是影响中国马铃薯气候适宜度的主要气象因子,对模拟结果的贡献率分别为54.7%、21.4%和18.1%。（2）4种温室气体排放情景下对于各适宜等级区域的预测结果变化基本一致,都呈现适宜区、低适宜区面积变大而高适宜区面积变小的趋势,仅在海南、西藏、新疆等地局部存在种植气候不适宜区。马铃薯...     

玉溪市烤烟种植气候指标分析

目的为有效利用气候资源因地制宜合理布局烤烟生产,对烤烟气候适宜性进行划分。方法(1)利用玉溪市各标准站2009—2018年的地面观测数据及地理信息数据,选用符合玉溪地方特色的评价指标(海拔、7月平均气温、4—9月日照时间和4—9月降水量),结合气候适宜性指数与小网格推算模型对烤烟进行气候适宜性区划。(2)利用155个烤烟分布数据和23个环境变量数据,选用相同的4个区划指标和MaxEnt模型自带刀切法筛选的6个区划指标,结合ArcGIS对烤烟进行气候适宜性区划,并使用ROC曲线检验模型有效性。结果MaxEnt模拟结果有效性较高,2次模拟结果ACU值(ROC曲线下的面积)分别为0.792和0.826。对比以上不同方法的烤烟气候适宜性区划结果发现：在高海拔地区MaxEnt模拟结果优于小网格推算模型结果,基于6个指标MaxEnt模型区划结果相较于4个指标区划结果更加精确。结论小网格推算模型与MaxEnt模型可应用于烤烟气候适宜性分析,MaxEnt模型结果提高了玉溪地区烤烟气候适宜性区划的精确化程度。     

基于GIS的云南省茶树种植气候适宜性区划

以≥10℃积温、1月平均最低气温、12月～次年3月月平均降水量和年降水量作为云南茶树种植气候适宜性评价指标,基于125个气象站历年气候资料和1∶25万地理信息数据,应用GIS技术和气候要素空间分布回归模型,模拟全省复杂地形下的气候要素空间分布;再依据确定的评价指标进行云南省茶树种植气候精细化区划.结果表明,最适宜种植区主要集中在哀牢山以西的德宏、临沧、普洱3州市和西双版纳州大部分地区;适宜区为保山、临沧、普洱、红河和文山州北部边界以南一带,昭通市东北角适宜种植中、小叶种茶叶;次适宜区为滇西北南部、滇中一带以及滇东北南部,区域内气候条件只能基本满足茶树种植;滇东北、滇西北2000m高度以上为不适宜区.     

裸燕麦(Avena nuda L.)根系生长特性的研究

以品五(晚熟品种)和坝莜一号(早熟品种)2个裸燕麦(莜麦)品种为试验材料，对其不同时期的根量和根系全氮含量的变化动态进行了研究，结果表明：早熟品种与晚熟品种根量的变化趋势基本一致，于抽穗开花期达最大值，而后逐渐降低，灌浆期降至最低；灌浆后，莜麦根重呈回升性增长。随着莜麦的生长发育，0～30cm土层的根系衰减较快，30～90cm土层的根系则有增加。莜麦根系全氮含量随生育期推移大致呈“L”型下降趋势。     

裸燕麦(Avena nuda L.)根冠关系的研究

为给裸燕麦(莜麦)的生产调控决策提供理论与技术依据,以品五(晚熟品种)和坝莜一号(早熟品种)2个裸燕麦品种为试验材料,对其不同时期地上部生物量的变化规律及其与根系干重的比值和相关性进行了研究。结果表明:早熟品种和晚熟品种的地上部生物量的变化趋势基本一致,大致分为2个阶段:拔节期至开花期的线性增长阶段与开花期至成熟期的缓慢增长阶段。随着生育期的推移,莜麦的根冠比呈下降趋势。莜麦中期根系干重与地上部总干重呈显著相关,后期相关不显著。     

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。     

不同杂草病原真菌的分离及其对野燕麦的致病力

【目的】筛选对野燕麦具有致病作用的生防菌株。【方法】从青海省罹病杂草叶片上分离病原真菌,采用离体生测法和温室盆栽接种法,评价其发酵液对野燕麦的致病性,用盆栽生测法评价其对主栽作物的安全性,并采用形态学结合分子生物学的方法,鉴定其对野燕麦致病力较强的菌株。【结果】分离获得了XN-1、XN-3、XN-4、XN-9和GD13 5株病原真菌,其中XN-1、XN-3和GD-13的发酵液对野燕麦离体叶片表现出较强的致病力,对种子的萌发抑制作用明显,对野燕麦表现出较强的侵染力,显著抑制植株的生长发育,且对青海省主栽作物中的蚕豆和豌豆相对安全。经鉴定,XN-1、XN-3和GD-13分别为链格孢(Alternaria sp.）、黑附球菌(Epicoccum nigium)和短小茎点霉(Phoma exigua)。【结论】XN-1、XN-3和GD-13有望成为防除阔叶田野燕麦的真菌除草剂的候选菌株。     

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。     

喷施氯化钾对油菜体内氮素分配的影响

采用土培试验,研究了叶茎喷施1%的氯化钾溶液对油菜开花期氮素分配及其体内硝酸盐累积再利用的影响.以喷施1.17%的硫酸钾溶液(要求氯化钾和硫酸钾溶液中的钾离子的浓度相同)和清水相比较,在开花后期开始喷施,每2 d喷洒一次,连续喷洒15 d,喷洒部位主要在叶和茎,重点喷洒叶的背面,尽量不喷洒至叶柄,于角果初期采样.结果表明,喷施氯化钾溶液能有效降低油菜茎叶硝酸盐含量,与喷施硫酸钾溶液和清水相比达到了显著水平;有效促进了氮素向角果分配;喷施氯化钾还可以增强叶片硝酸还原酶的活性,但不影响喷洒后采样时油菜总的鲜质量;而且品种之间处理后的差异比较明显,同一品种不同处理之间的差异也比较显著.     

气候变化背景下五爪金龙在中国的潜在适生区预测

【目的】预测气候变化背景下五爪金龙(Ipomoea cairica)在中国的潜在适生区,从而为预防该物种入侵提供理论依据。【方法】利用最大熵模型(MaxEnt)结合五爪金龙的分布点信息(1 695条数据)和气候数据(包括19个生物气候因子),分别预测其在当前和未来气候下的潜在适生区范围。为了预测五爪金龙在3个未来年代(2030s、2050s和2080s)的潜在适生区,采用7种大气环流模型(GCM)和4种二氧化碳排放代表性浓度路径(RCP)组合下的未来气候数据,分别为每个年代建立了28个生态位模型(ENMs),并计算其均值模型。【结果】MaxEnt模型的AUC值为0.943,表明模型预测精度较高。模型预测结果显示,五爪金龙的极高适生区主要集中在广西、广东、福建、台湾4个省(自治区),高度适生区主要在云南南部、海南、广西北部、福建北部、广东北部及台湾部分地区,这也正是该种目前在中国危害最严重的地区。气候变化背景下,其未来在华中和华北的适生区将会逐步缩减,湖南、江西、浙江和四川等省份的局部地区将会成为其新拓展的适生区范围。总体而言,至21世纪末,其在中国的适生区范围呈缩减态势,其适生区北界将会向南移动。在当前气候条件下,影响五爪金龙潜在适生区的主要环境因子为温度,包括年均温、温度季节变化方差、最冷月最低温度、年气温变化范围、最干季度平均温度和最冷季节平均温度。【结论】气候变化可能在一定程度上抑制五爪金龙在中国的入侵扩散,也可能导致未来中国中部地区该种的入侵风险增加。     

Construction of Genetic Linkage Map Based on SSR Markers in Peanut （Arachis hypogaea L.）

Molecular genetic maps of crop species can be used in a variety of ways in breeding and genomic research such as identification and mapping of genes and quantitative trait loci （QTLs） for morphological, physiological and economic traits of crop species. However, a comprehensive genetic linkage map for cultivated peanut has not yet been developed due to the extremely low frequency of DNA polymorphism in cultivated peanut. In this study, 142 recombinant inbred lines （RILs） derived from a cross between Yueyou 13 and Zhenzhuhei were used as mapping population in peanut （Arachis hypogaea L.）. A total 652 pairs of genomic-SSR primer and 392 pairs of EST-SSR primer were used to detect the polymorphisms between the two parents. 141 SSR primer pairs, 127 genomic-SSR and 14 EST-SSR ones, which can be used to detect polymorphisms between the two parents, were selected to analyze the RILs population. Thus, a linkage genetic map which consists of 131 SSR loci in 20 linkage groups, with a coverage of 679 cM and an average of 6.12 cM of inter-maker distance was constructed. The putative functions of 12 EST-SSR markers located on the map were analyzed. Eleven showed homology to gene sequences deposited in GenBank. This is the first report of construction of a comprehensive genetic map with SSR markers in peanut （Arachis hypogaea L.）. The map presented here will provide a genetic framework for mapping the qualitative and quantitative trait in peanut.     

特早熟春性甘蓝型油菜sBnFLD基因的克隆及表达

【目的】克隆特早熟春性甘蓝型油菜A基因组上的sBnFLD基因,并对其进行表达研究,为该基因的功能及其在成花转变中的作用研究奠定基础。【方法】根据GenBank中已报道的拟南芥和白菜型油菜FLD同源基因的保守序列设计引物,采用PCR和RT-PCR扩增特早熟春性甘蓝型油菜86号品系(光周期不敏感)的FLD同源基因,用qRT-PCR技术检测sBnFLD基因在86号品系不同发育时期茎、叶和茎尖中的表达情况。【结果】克隆出了sBnFLD基因,命名为sBnFLD,在GenBank中的登录号为KR003079.1。sBnFLD基因cDNA全长2 376bp,有3个内含子,4个外显子,编码791个氨基酸残基,分子量86.5ku,等电点8.5;sBnFLD为非分泌蛋白和非膜蛋白;sBnFLD蛋白N端有2个保守的结构域α螺旋结构域(SWIRM)和NAD(P)-binding-8结构域,该蛋白有多个α螺旋和β折叠。生物信息学分析显示,sBnFLD蛋白与已报道的甘蓝型油菜未知蛋白(CDX73929.1)和电子克隆的白菜型油菜FLD(XP_009135110.1)氨基酸序列相似性达99%,与拟南芥FLD氨基酸序列相似性达87%。qRT-PCR分析结果显示,sBnFLD基因在油菜苗期和现蕾初期茎、叶、茎尖中均有表达,但在蕾期茎尖中表达量最高。【结论】克隆出的sBnFLD基因为甘蓝型油菜的FLD同源基因,该基因在春性特早熟甘蓝型油菜开花调控中可能起着重要的调节作用。