基于MaxEnt模型的中国山楂潜在适生区

【目的】综合分析山楂分布与环境要素间的相互关系,以期为山楂资源的科学保护及利用提供参考。【方法】利用192个地理分布点和从Worldclim网站下载的20个1970—2000年的环境因子数据,使用MaxEnt模型预测山楂在2020年的潜在适生区,并划分适生等级,同时分析影响山楂分布的关键环境因子。【结果】MaxEnt模型预测结果准确性极好,测试数据集和训练数据集AUC值均在0.9以上;最热季降水量(贡献率28.6%)、温度季节变化标准差(27.2%)、最干季均温(13%)、最热月最高温(11.8%)、年降水量(10%)、海拔(7.7%)、平均日较差均值(1.2%)、降水量季节变异系数(0.4%)和等温性(0.2%)是影响山楂分布的关键环境因子。山楂在我国适生总面积达到了2 487 002 km²,主要分布在华北、东北、华东地区,排名前10的省份合计占到总适生面积的82.38%。山东、河北、辽宁、河南及山西五省高适生区面积最大,合计有481 519 km²,占山楂全部高适生区面积的82.56%,临近的江苏、陕西、北京、天津、黑龙江、吉林和内蒙古...     

基于MaxEnt模型的胡杨潜在适生区预测

【目的】利用最大熵生态位模型(MaxEnt)预测胡杨潜在分布区,以期确定胡杨在我国的潜在分布区,为其合理引种栽培、资源保护利用及可持续管理提供科学依据。【方法】通过文献查找、数据库检索、实地调查等,获取我国胡杨的分布点。根据胡杨生长区的环境特点和其自身生长特性,确定各分布点的气候、土壤、地形等29个环境因子,并将环境因子进行多重组合,筛选出影响胡杨潜在分布的主要限制因子,确定相关阈值并据此预测胡杨的潜在分布范围,同时利用受试者工作特征曲线检验模型精度。【结果】从本研究涉及指标来看,我国胡杨潜在分布的适宜区为132. 83万km2,占全国陆地总面积的14. 8%;潜在分布区为新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、甘肃省和宁夏回族自治区;最适宜区为新疆中南部和内蒙古西部的额济纳旗,总面积为23. 12万km2,占全国陆地总面积的2. 4%;其中新疆的最适宜区面积为22. 42万km2,占全国最适宜区面积的96%;影响胡杨潜在分布的环境因子主要包括最湿月降水量、海拔、年降水量、年均气温、气温年较差和气温季节差,其中最湿月降水量是最重要因子。【结论】胡杨最适宜分布的气候条件是年均气温9. 4～11℃、极端最高气温39. 2～44℃、极端最低气温-17～-25℃、年降水量32. 9～43. 7 mm,土壤pH值为7. 9～8. 5,海拔约1 000 m。研究结果利于合理规划胡杨的引种栽培区,避免盲目引种造成人力、物力和财力的浪费,可为我国未来胡杨引种栽植及可持续管理提供科学依据。     

基于MaxEnt模型新疆枣潜在适生区预测

【目的】研究全球气候变化对新疆枣潜在分布的影响,划分新疆枣不同等级的适生区,为新疆枣产业的持续稳定发展提供参考。【方法】基于新疆枣地理分布的调查数据和2种气候情景(RCP4.5和RCP8.5),利用GIS技术和MaxEnt生态位模型相结合的方法,在全球气候变化背景下,对新疆枣的当前及未来(2050和2070年)潜在适生区分布进行预测。【结果】在当前气候条件下,新疆枣适生区主要分布在南疆和东疆地区。其中适生区总面积达到11.3×10~4 km^2,占新疆土地总面积的6.8%。采用受试者工作特征曲线(ROC曲线)对MaxEnt模型预测结果进行评价,结果显示训练数据集和测试数据集的曲线下的面积值(AUC值)分别为0.988和0.978,说明模型预测结果较为理想。刀切法分析结果显示,影响新疆枣当前分布的气候因子主要为最热月最高温度、最冷月最低温度、最暖季度均温、最冷季度均温、6月最高气温、7月最高气温、8月最高气温、12月最低气温、1月最低气温和2月最低气温。在未来气候条件下,新疆枣适生区面积有着一定的增加,但适生区的区域变化较小。【结论】Maxent模型预测结果与新疆枣的实际分布重合度较高。低温是影响新疆枣潜在适生区分布的重要因素。在全球气候变暖的趋势下,新疆枣整个潜在适生区面积呈现增加的特点且有向高纬度区域迁移的趋势,北疆地区开始出现较少部分的低适生区。     

基于MaxEnt的无翼坡垒在三亚潜在适生区的研究

【目的】预测无翼坡垒Hopea exalata在三亚的潜在适生区,并分析影响无翼坡垒分布的气候和地形等宏观角度的环境变量,为无翼坡垒的就地保护与迁地保护提供理论支持。【方法】基于MaxEnt模型将气候因子、土壤因子以及高程、坡度、坡向、径流累积量和太阳辐射共56个环境变量进行分析建模。【结果】MaxEnt模型的测试结果 AUC值为0.992,训练数据的AUC值为0.991,模型模拟效果良好。结果得到了无翼坡垒适生区的范围为三亚吉阳区与海棠区交界的甘什岭一带,并将此作为最终研究区。研究区中低适宜适生区面积为585.29 hm2,约占研究区面积的10%;一般适宜适生区面积为529.46 hm2,约占研究区面积的9%;高适宜适生区面积为711.13 hm2,约占研究区面积的14%;核心适宜适生区面积为632.09 hm2,约占研究区面积的11%。得到了各环境变量对模型的贡献率及重要性数值,结果表明BIO_14对模型的贡献率为41.4%,重要性为42.3%;高程对模型的贡献率为17.9%,重要性为34.8%;BIO_19对模型的贡献率为12.8%,重要性为7.7%;t_gravel对模型的贡献率为5.2%,重要性为9.5%。【结论】无翼坡垒的适生区范围为三亚甘什岭一带,影响无翼坡垒潜在适生区的主导环境变量为BIO_14、高程、BIO_19和t_gravel。无翼坡垒的适生条件为:在干燥和寒冷季具有较低的降水量需求;要求上层土壤中的碎石比例较低,碎石比例达到15%时无翼坡垒的生长概率几乎为0;无翼坡垒的适生区海拔范围要求为200～400 m。     

基于MaxEnt的小飞蓬在中国的潜在适生区预测

小飞蓬(Conyza canadensis(L.)Cronquist)是我国分布最广的入侵植物之一。根据文献搜集和生物信息数据库,获得有效数据共325个,结合ArcGIS与SPSS相关性分析筛选获得8个气象因子,基于最大熵模型(MaxEnt)预测了小飞蓬的潜在适生区。结果表明:基于MaxEnt模型预测小飞蓬在中国的潜在适生区ROC曲线,AUC平均值为0.971,预测结果极好;通过刀切法(jackknife method)分析表明,最热季度的降水量(BIO_18)、温度季节性变化标准差(BIO_4)、年平均气温(BIO_1)、最冷季度的降水量(BIO_19)4个气象因子对小飞蓬的分布影响最大;小飞蓬在中国的潜在适生区分布广泛,秦岭淮河以南的各个省份以及秦岭淮河以北至辽宁省南部均为小飞蓬高适生区范围。随着气候变化,2050年小飞蓬潜在适生区面积与当前相比增加了559 016.09km2,2070年小飞蓬潜在适生区面积与当前相比增加了68 423.65km2。本研究结果实现对小飞蓬入侵动态预警,为进一步防范工作提供了一定的理论基础。     

基于MaxEnt生态软件划分澳洲坚果的潜在地理适生区

[目的]对澳洲坚果在中国的潜在分布区进行预测,并对其适生区进行分析和划分。[方法]通过收集澳洲坚果的地理信息数据,利用最大熵模型(MaxEnt)与地理信息系统(ArcGIS),综合相关19项气候因子,预测划定澳洲坚果在世界以及我国的潜在地理分布区。[结果]该物种生长区域狭窄,对环境要求苛刻。世界范围内,澳洲坚果的较适宜生长区在澳洲东部、南美洲东南部和马达加斯加岛东部以及亚洲地区23°26'~30°N,73°~122°E范围内。在我国,澳洲坚果适宜分布区主要集中在西藏、台湾、广西、广东和云南等地,其高适宜区面积依次为西藏(15 359km~2),台湾(14 054 km~2),广西(7 372 km~2),广东(6 147 km~2)和云南(3 776 km~2)。刀切法(Jackknife)分析显示,澳洲坚果分布主要受到极端最高温、年均气温变化范围、最干月降雨量、温度季节性变化和等温性等气象因子的影响。[结论]本研究用MaxEnt模拟澳洲坚果的潜在地理分布有一定的准确性,划分出了澳洲坚果基本的地理分布格局和潜在分布区域,并阐明了主导其地理分布的生物气候因子,为澳洲坚果尤其是在我国的引种和推广应用提供了参考。     

基于MaxEnt预测梭梭和白梭梭在新疆的潜在适生区

梭梭和白梭梭是荒漠区特有的植物种,研究两者的潜在适生区,对于梭梭和白梭梭在新疆的引种栽培以及治理风沙具有重要意义.采用MaxEnt模型和ArcGIS软件预测梭梭和白梭梭在新疆的潜在适生区.结果表明:梭梭和白梭梭在新疆的潜在适生区主要位于北疆地区,包括阿勒泰、昌吉回族自治州、博尔塔拉蒙古自治州、塔城和克拉玛依的大部分地区...     

基于MaxEnt模型的毛红椿适生区预测

[目的]了解环境因子对毛红椿适生区分布的影响,为其资源保护、引种及其人工林的发展提供参考。[方法]基于MaxEnt模型能利用现存不完整、小样本、离散型分布数据构建物种适生区预测模型,用受试者工作曲线线下面积(AUC)检验预测模型的精度,面积越大精度越高等优点,本研究应用毛红椿在云南的分布数据及1个地型因子和6个气候因子,来构建其适生区分布模型。[结果]毛红椿适生区分布MaxEnt模型平均训练AUC和平均测试AUC分别为0.891、0.885,说明对毛红椿适生区的预测是可靠的;降水量变异系数和最干季度降水量是决定毛红椿适生区分布的主要因子,年均气温变化范围、最冷季度平均气温、最湿季度降水量、最冷季度降水量是次要因子。在当代和未来(2050S、2070S)气候变暖条件下(RCP2.6情景),云南省和全国适生区面积计算结果直观、定量的反应了全球变暖对毛红椿适生区变迁的影响。[结论]预测云南省及全国的毛红椿适生区随全球变暖而小幅萎缩。     

气候变化背景下药用植物牡丹的潜在适生区分析

牡丹是传统药材,在缓解镇痉,治疗中风、腹痛等病症上有独特的功效。随着我国药材市场对牡丹丹皮需求量的增加,以及极端气候出现导致野生资源急剧下降,急需在适宜区域对牡丹进行引种栽培。应用牡丹在中国的分布记录,结合环境因子,通过MaxEnt模型模拟牡丹潜在分布区域,再应用环境因子贡献率和刀切法检验分析分别得出影响牡丹分布的环境因子。结果表明：牡丹训练集数据AUC值为：0.979,模型准确度高,模拟的效果较好;当前牡丹的高适生区主要呈饼状分布在川东部,面积为23.90×104 km2,占总适生区7.37%;影响牡丹地理分布最主要的环境因子为年降水量;在预测未来气候变化的前提下,牡丹的低适生区面积将出现明显上升的态势,牡丹高适生区面积下降的态势明显,牡丹高适生区质心向东北有不同程度的迁移,其在高CO2浓度排放情境下迁移幅度较大。研究结果可为牡丹新品种的合理可重复继续开发利用研究与大面积引种和培育研究提供理论依据。     

基于GIS的云南省薇甘菊潜在适生区研究

利用全球1 172个薇甘菊分布点、27个环境因子及Max Ent模型,预测并定量分析云南省薇甘菊不同等级适生区域及其面积。结果表明,云南省薇甘菊适生区主要分布于北纬25°以南地区,普洱市、德宏州、红河州有大范围高适生区;临沧市、西双版纳州和文山州有大范围的中等适生区;玉溪市、楚雄州、大理州有较大面积的低适生区。云南省薇甘菊适生区等级划分采用阈值较为合理,等级划分结果符合云南省实际情况。高适生区基本都是现有薇甘菊发生的地区,不同适生区等级气候生态条件与薇甘菊生长需求的层次也很吻合。本研究利用全世界1 172个薇甘菊发生点数据既包括了原产地中、南美洲,也包括了云南省被入侵地德宏州、保山市、普洱市等,提高了薇甘菊在云南省潜在分布区域预测的可靠性。     

基于MaxEnt模型的贵州萧氏松茎象适生区预测

萧氏松茎象是贵州省发生危害较大的一种钻蛀性害虫,对其在贵州的潜在适生区进行预测可以为后续该虫的预防提供科学依据。运用MaxEnt模型,结合地理信息系统(GIS)对萧氏松茎象在贵州的适生区进行分析。萧氏松茎象潜在适生区预测结果显示,其在贵州省的适生范围为24.92°—29.22°N,104.94°—109.59°E,总面积达13.89×104km²。萧氏松茎象在贵州省高、中适生区分布于铜仁市、黔东南州,黔南州和贵阳市除西部的大部分地区及遵义市的东部地区。ROC曲线AUC值为0.993,标准差为0.001,本次构建的模型达到“极好”标准。通过刀切图分析,最冷季度平均温度、最暖季度平均降水量、最湿月份降水量、年均降水量和最冷月份最低温度是影响萧氏松茎象分布的主导环境因子。因此,温度和降水量是影响萧氏松茎象分布的决定性环境因子。     

基于MaxEnt模型的中国构树潜在适生分布研究

构树是桑科构树属植物,基于良好的经济价值和生态价值,2015年构树被确定为国家精准扶贫树种,构树扶贫成为国家战略,为了解构树在我国的潜在适生区,采用Maxent生态位模型,结合ArcGIS技术对构树在国内的潜在适生分布区域进行模拟预测。结果表明:(1)预测结果的精度采用ROC曲线法检测,结果显示数据精度为0.935,预测结果极准确,获得了较好的预测结果。(2)模型预测认为构树适生区域面积为307.104万km~2,适生区域占国土面积比例为31.99%;高适生区和极高适生区面积为178.752万km~2,占比为18.62%,长江流域、四川盆地、云贵高原和黄河流域部分地区为高适生区域。(3)降水和温度是影响构树潜在分布的气象要素。构树潜在适生区的研究对了解构树生物学特性具有重要意义,能够为合理制定构树扶贫开发政策提供参考。     

基于牡丹EST信息的滇牡丹SSR标记开发

对NCBI(美国国立生物技术信息中心)中牡丹的ESTs(expressed sequence tags)的序列进行分析,结果表明:在所分析的2 204条序列中,仅324条分布有SSRs(simple sequence repeats),占全部ESTs序列的14.70%;SSR的出现频率为15.20%,共计335个,其中,二核苷酸重复比例84.18%,三核苷酸重复比例为15.22%,四和六核苷酸重复比例为0.30%。在此基础上,利用软件(serafer 1.3)设计了51对备选SSR引物,以6个滇牡丹不同花色类群DNA为模板对引物进行筛选,其中,10对引物有扩增产物;用这些引物进一步在10个类群50个DNA模板进行多态性测试,结果显示:上述10对SSR引物均有多态性,且同一类群内不同模板DNA间也存在多态性。本研究结果证明:基于牡丹EST信息建立SSR标记是一种有效而可行的方法,有助于滇牡丹遗传多样性分析及基因组学方面的研究。     

基于MaxEnt和ArcGIS的美丽异木棉适生区与主导环境因子分析

美丽异木棉Ceiba speciosa为园林观赏植物,具有重要的美学价值,通过探究其适生区分布可为科学引种栽培和资源有效利用提供依据,因此研究基于854个美丽异木棉的自然分布点数据和26个环境因子数据,选择最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统软件(ArcGIS)对美丽异木棉在中国的适生区分布进行预测,并探讨影响其分布的主导环境因子。结果表明:MaxEnt模型的AUC训练集和测试集平均值均为0.9以上,表明模型的模拟结果具有较高的准确性。美丽异木棉适生区范围主要集中于我国广东省、广西壮族自治区、海南省、福建省南部和云南省南部、四川盆地南部、台湾沿海等地区,总面积为60.2 km²。由模型结果可知,影响美丽异木棉适生区分布的主导环境因子为最冷月最低温和年平均降水量,最冷月平均气温5℃以上、年平均降水量1 500～2 500 mm的地区最适合美丽异木棉的生长。     

基于MaxEnt模型对大花序桉 在我国南方的适生区预测

大花序桉材性优良是我国重要的实木利用树种,本文对大花序桉在我国南方十省(区)的潜在分布区进行预测,并对其适生区进行划定和分析.通过收集大花序桉的地理信息数据,利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS空间分析技术,综合相关气候因子,预测划定大花序桉在我国南方十省(区)的潜在地理分布区.结果表明:采用MaxEnt模拟大花序桉潜在地理分布的准确性较高,模型预测准确性的衡量指标训练子集和验证子集AUC值均大于0.88.大花序桉在我国南方的发展空间较大,其中最适宜分布区主要集中在广东、广西、海南、福建沿海,面积依次为广东(11.25×104 km2),广西(9.19×104 km2),海南(2.00×104 km2),福建(1.91×104 km2);适宜区集中在广西、广东、重庆、福建省中部,面积依次为广西(5.87×104 km2)、广东(4.51×104 km2)、重庆(3.64×104 km2)、福建(3.02×104 km2).刀切法(Jackknife)分析结果显示,影响大花序桉潜在适生区分布的主导气候因子为年平均气温、≥10℃积温、最冷月最低温、最冷月均温和极端低温.结合最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS技术,预测和分析了大花序桉在我国南方十省(区)的潜在适生区,阐明了影响其分布的主导气候因子,为该树种在我国的有序推广种植提供科学依据.     

基于MaxEnt和GIS的云南秃杉潜在分布区预测

为保护云南秃杉种源区以及为规划秃杉人工栽培提供可靠依据,应用Max Ent模型预测国家一级保护物种秃杉的潜在分布区。研究过程中收集了241个秃杉自然分布点和26个环境因子,预测准确性高和结果可信度强。结果表明,秃杉在云南省的潜在适生区面积为232 013 km~2,占国土总面积的48.6%。其中,高适生区主要分布于怒江州、保山市及德宏州,中适生区主要分布于文山州、红河州、临沧市、普洱市,低适生区主要分布于昆明市、曲靖市、昭通市。秃杉现有自然分布区都位于高适生区,中适生区虽然没有自然分布的秃杉林,但适合秃杉生长,是较好的秃杉人工引种区。     

基于ArcGIS和MaxEnt的槐气候适宜性和潜在分布研究

利用地理信息系统软件ArcGIS和最大熵模型MaxEnt,依据收集到的槐分布数据,结合环境因子,对影响槐的关键气候因子及适生等级进行分析。结果表明,影响槐分布的关键气候因子分别是最冷月最低温(Bio6)、年降水量(Bio12)、4月最低温(T_min4);最适宜槐生长的基本生态位参数为最冷月最低温在-11.1～12.7℃,年降水量在480.0～2 455.0 mm, 4月最低温在4.3～21.1℃。槐在全国范围内的中适生及以上区域主要集中在华东、华中全境以及东北、华北、西北、西南和华南的部分区域。本研究预测的结果与槐实际资源分布区域基本吻合,可为槐种质资源收集与种植规划布局提供参考依据。     

基于MaxEnt生态学模型的毛姜花潜在园林引种区预测

以温度和降雨为环境因子指标,采用MaxEnt模型软件对毛姜花Hedychium villosum wall.进行潜在引种区预测。模型的评价采用ROC (Receiver operating characteristic)曲线分析进行,区划图的判读采用引种栽培数据进行辅助。ROC曲线检验显示,所建立的毛姜花MaxEnt预测模型可靠性高;经引种栽培数据与预测结果的比较分析,在适生性被划分为0~1的13级时,大于0.08的区域内即可成功引种。本方法适用于以近自然林为营建目标的引种区预测,且操作简便,便于推广应用。