基于MaxEnt模型的美味猕猴桃在中国气候适宜性分析

【目的】明确美味猕猴桃(Actinidia deliciosa)在中国的气候适宜性,为品种合理布局提供理论参考。【方法】应用21个与温度和降水相关的气候数据和275条美味猕猴桃地理分布记录,采用MaxEnt生态位模型预测美味猕猴桃在中国潜在适宜分布,运用ROC曲线对模拟准确性进行验证,利用刀切法及相关分析筛选主导气候因子并分析其与存在概率之间关系。【结果】MaxEnt模拟准确性极好,10次重复的AUC平均值为0.961;美味猕猴桃在中国的适生区为N22°～38°,E96°～122°,总面积336.79×10~4 km~2,显著高于美味猕猴桃的实际种植面积;高适生区位于秦岭—巴山一线、四川盆地东部、云贵高原东部、武陵山—巫山和武夷山脉;11月平均温度、最冷季度平均温度、12月最高温度、4月最高温度、2月平均温度和温度季节性变化标准差为限制美味猕猴桃地理分布的关键因子。【结论】研究结果可为美味猕猴桃种植区划提供理论参考。     

气候变化对油松潜在地理分布时空格局的影响

根据110个分布点数据和19个环境变量,利用MaxEnt模型模拟气候变化下油松的潜在地理分布的时空格局及其主要影响因子.结果表明:不同气候背景下,MaxEnt模型均取得良好的预测效果;在不同浓度温室气体排放情景下,对预测结果贡献较大的环境因子为年均温、平均日温差、温度季节变化方差和年降水量.当前油松高度适生区主要分布在山东、河北、山西、河南、陕西、宁夏南部、湖北北部、辽宁沿海和甘肃东南部等地区;中度适生区分布以高度适生区为中心向外扩展,同时长江流域的沿途各省区都具有一定的适宜油松分布的条件.除RCP 2.6情景下油松的高度适生区面积有所下降外,未来其分布面积整体将呈现持续增加的趋势,未来江苏和贵州两省将成为油松种植的潜在区域.     

基于MaxEnt模型预测薄壳山核桃在中国的种植区

  目的  预测当前和未来中国适宜种植薄壳山核桃Carya illinoinensis的地区,对薄壳山核桃的引种栽培提供参考。  方法  基于北美薄壳山核桃栽培区的分布数据和世界环境气候数据,利用MaxEnt模型和ArcGIS预测薄壳山核桃当前以及未来不同气候情景下在中国的适生区范围。  结果  ①训练集和检验集的AUC值分别为0.987和0.985,表明预测结果精度高。②刀切法检验结果和贡献率结果表明:年均气温、最暖季平均气温、年降水量、最干月降水量、最干季平均气温、昼夜温差月均值和气温的季节性是薄壳山核桃生长的关键气候变量。③预测薄壳山核桃当前在中国的适生区主要集中在中东部省份,包括江西、湖南、湖北、安徽、浙江、江苏和河南;在未来碳排放增强的气候情景下,薄壳山核桃在中国中东部省份的潜在高适生区的面积大幅增加,适生范围有向北移动的趋势,少量延伸到了辽宁东部和吉林南部。  结论  利用MaxEnt模型预测的薄壳山核桃适生区主要集中在中国的中东部省份;随着未来气温的升高,薄壳山核桃的潜在高适生区在中国相应的中东部地区内扩张。图3表3参36     

296份黄淮麦区小麦品种资源在江苏淮北地区的品质分析

为了解黄淮麦区小麦品种资源在江苏淮北地区的品质表现并筛选适于江苏淮北地区种植的优质小麦品种,利用多功能近红外分析仪检测了296份小麦品种的品质。结果表明:面团形成时间、稳定时间和面粉沉淀值的变异系数较大,而籽粒容重、出粉率和面团吸水率的变异系数较小。籽粒蛋白质含量与湿面筋含量、沉淀值、形成时间、稳定时间呈极显著正相关;容重与湿面筋含量呈极显著负相关。聚类分析将品种分为5类群,其中第Ⅰ类群集中了大部分强筋品种,第Ⅱ类群大部分为中筋品种,第Ⅳ类群为弱筋。陕西、河南、江苏和安徽选育品种在品质性状上有显著差异。通过对全部品种各项指标进行筛查,40份品种符合强筋优质标准,其中河南17份、江苏11份、陕西10份、安徽2份。     

基于MaxEnt模型的中华枸杞潜在分布预测及其重要影响因子分析

  目的  中华枸杞在我国大多地区处于野生状态,应用方式较为局限。在全球气候变化背景下,预测中华枸杞当前及未来适宜分布区对其种质资源保护、合理引种栽培以及大面积推广具有重要意义。  方法  本研究基于ArcGIS与MaxEnt模型,利用124条中华枸杞分布数据和8个气候变量,评估了制约其地理分布的主要气候因子,并探讨了其在当前和未来的潜在分布区。  结果  当前中华枸杞的总适生区面积约占国土面积的36.73%,水平分布区间约为18° ~ 45°N、90° ~ 123°E。其中核心适宜区主要位于秦岭、太行山以及华东地区的浙江、江苏、安徽;西南地区的云南、贵州、重庆、四川;西北地区的甘肃、宁夏及其各自的邻近区域。影响其分布的主要气候因子为最冷月最低温度、最湿月降水量、最干月降水量、最暖月最高温度。随着未来气候变暖,中华枸杞总适生区面积与当前相比相差不大,但其主要核心适宜区有向“高海拔地区扩张”、“沿海地区迁移”及“中部聚集”的趋势,具体表现为:在陕西、甘肃等秦岭地区向高海拔地区扩张,东部沿海地区逐渐形成狭条带状核心适宜区,中部湖南、湖北等地区逐渐形成大面积片状核心适宜区。  结论  中华枸杞的适生区主要呈现广域和连续特点,而核心适宜区呈狭域、间断分布。影响其地理分布的气候因子主要为温度和降雨,其中最冷月最低温度是限制其分布的最主要气候因子。未来,我国东部沿海地区, 大别山地区,中部秦岭、大巴山等地区, 西南地区的四川、重庆等地及其邻近区域适合进行枸杞的引种、栽培及推广。      

野生太子参的生态适宜分布区划

为了野生太子参资源开发保护和合理利用提供依据,对野生太子参生态适宜分布区域和最优生境进行了区划研究。结果表明:野生太子参最适宜区面积达33.04万km2,主要分布在辽宁南部,山东中、南部,河南、湖北、安徽接壤处,安徽、江苏、浙江3省接壤处。同时筛选到年均降水量、最冷季平均温、最湿季平均温、最湿月降水量和土壤类型等5个因子对野生太子参的生长分布影响较大。     

不同增温模式下我国松材线虫适生分布模拟与预测

使用近50年6—8月份平均温度场,在1 km×1 km空间尺度上计算了我国松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)气候适生概率,对松材线虫适生分布进行了数字化测报;分别在1.1、1.5、2.1、2.3、2.8、3.3℃增温模式下,预测了松材线虫气候适生概率分布。目前,气候适生概率较高的区域涉及山东、江苏、上海、浙江、安徽、河南、湖北、湖南、福建、重庆、贵州、四川东部、贵州东部、云南南部、广西北部、广东北部等大范围地区;叠加疫区、媒介昆虫、人为干扰数据之后,适生分布呈条带状,从东部沿海向西逐渐从高度适生过渡到不适生,高度适生区主要分布在辽宁、山东、江苏、上海、浙江、福建、湖南、广东、重庆、贵州等10个省份。随着温度增幅增加,适宜松材线虫发育生长的潜在区域逐渐向北、向西南转移,高度适生区呈逐渐缩小趋势,但山西、云南、辽宁、甘肃、陕西等省份的高度适生区明显扩大;中度适生区面积呈上下波动变化;适生区分布面积总体呈上升趋势,随中度适生区扩大及缩小而减小和增加;不适生区范围一直维持最高水平且变化较小。以像元为单位的测报预警结果改变了以往以行政区区划等大区域为空间评估单元的预测方式,实现了精细化、连续化的松材线虫适生分布模拟和预测,为实现我国松材线虫病的精细化空间测报奠定了基础。     

基于MaxEnt模型对舞毒蛾全球适生区的预测及分析

  目的  舞毒蛾是一种食叶性的国际性检疫害虫,给世界上许多国家和地区造成了严重的经济损失。该研究筛选出限制舞毒蛾分布的环境变量,利用MaxEnt软件预测舞毒蛾当前及未来气候条件下的全球适生区范围,明确舞毒蛾在不同气候条件下的适生区变化。  方法  利用ArcGIS软件设置缓冲区筛选舞毒蛾在全球的分布点数据;利用MaxEnt、SPSS和ArcGIS软件根据环境变量贡献率、刀切法和变量相关性分析对生物气候变量、月总降水量、月平均最高温度和月平均最低温度4种环境变量进行筛选;利用R软件计算调控倍频和特征组合等因子调整MaxEnt模型参数;利用MaxEnt模型预测当前和未来不同情境条件下舞毒蛾全球适生区的分布范围。  结果  经过缓冲区筛选得到734个舞毒蛾的分布点数据;MaxEnt模型结果中,测试遗漏率与理论遗漏率吻合度高,而且模型AUC值为0.940;MaxEnt模型预测当前条件下舞毒蛾在全球的高、中度适生区主要集中在欧洲的大部分地区,北美洲中东部,亚洲的东西部,而非洲、大洋洲和南美洲分布较少。此外,舞毒蛾在未来气候条件下北半球适生区的边界向北偏移,北美洲以及欧亚大陆的高、中度适生区的面积扩增明显。  结论  舞毒蛾的分布受多种环境变量影响,并且温度和降水与舞毒蛾的特定发育阶段相吻合。MaxEnt模型的预测结果能够反映舞毒蛾在全球的分布特征。该研究可为防治舞毒蛾和制定相关检疫措施提供理论依据。      

伊犁河谷6种经济林树种的生态栽培区划

为保证伊犁河谷百万亩生态经济林建设健康有序发展,本文选取树莓、榛子、西梅、樱桃、银×新杨和黑核桃为对象,据各树种生物学、生态学特性运用专家咨询法进行人工区划,再根据各县市气象资料(1997—2017年)运用贝叶斯判别法对人工区划结果进行重新判别。结果表明,在伊宁市、伊宁县、察布查尔县和霍城县的自然条件最好,均为6大树种适生区,此外,树莓和西梅的适生区还有新源县,樱桃适生区有巩留县,银×新杨和黑核桃的适生区有新源县和巩留县。     

气候变化背景下茶角胸叶甲潜在适生区预测

基于茶角胸叶甲(Basilepta melanopus Lefèvre)截至2020年底的63个有效分布点和22个环境变量，分析筛选出影响茶角胸叶甲分布的8个重要环境变量，利用最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS软件，对茶角胸叶甲2021—2100年气候条件下的适生区进行预测。结果表明：MaxEnt模型的受试者工作曲线面积(AUC)达0.992；在目前气候条件下，茶角胸叶甲潜在的适生区总面积为6.69×105 km2，主要位于中国南部和东南部地区，除已报道发生过的地区外，还包括湖北、安徽、浙江、江苏和台湾；影响茶角胸叶甲潜在适生区分布的重要环境因子主要包括最冷季降水量、坡向和平均气温年较差，其中最冷季降水量是影响茶角胸叶甲潜在适生区分布范围的最关键环境变量；在SSP126和SSP245情景下，茶角胸叶甲的总适生区面积在2061—2080年间达到峰值后下降；在SSP370情景下，茶角胸叶甲的总适生区面积在2041—2060年间达到峰值后下降；在SSP585情景下，茶角胸叶甲总适生区面积持续上升。总体来看，茶角胸叶甲的适生区中心主要向西、向北和高纬度等内陆地区转移。     

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。     

不同碳排放模式下云南榧树适生区分布研究

研究气候变化背景下云南榧树适生区分布,有助于理解该物种分布区的变迁历史和未来保护策略的制定。基于45个有效地理分布点以及19个环境气候变量,利用Maxent模型与ArcGIS对不同时期云南榧树的适生区进行模拟,其ROC特征曲线下的面积接近于1,MaxEnt模型的预测准确度高,可用于预测云南榧树适生区。结果表明,刀切法Jackknife和气候累计贡献率显示,影响云南榧树分布的主导环境变量为最暖季度降水量(bio18)和最冷月份最低温(bio6)。自末次盛冰期至全新世中期再到当前,云南榧树种群质心迁移路线为高黎贡山—丽江—维西,面积变化呈先增加再减少的趋势,当前我国云南榧树主要分布于云南、四川和西藏等地区,预测2070年在4种不同碳排放模式下,云南榧树适生区均发生不同程度的北移,且碳排放越高北移程度越明显。随着历史时间的推移,云南榧树适生区呈向北迁移的趋势,在未来全球气候变暖的情景下,云南榧树的分布面积不会减少,四川极可能成为云南榧树新的分布区。     

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。     

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。     

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。     

基于优化MaxEnt模型的黑木相思引种栽培区划

利用MaxEnt模型评估黑木相思在中国引种的潜在适生区,探讨影响其适生区分布的主要生态因子,并对适生区范围和类型进行划分,旨在为该树种在中国的引种区划提供依据。采用ENMeval数据包优化的MaxEnt模型,基于14个环境变量和159条黑木相思分布点,以我国95°-125°E、17°-38°N区域为模型投射空间范围,评估黑木相思的潜在适生地理分布;通过Spearman相关分析、方差膨胀因子(VIF)分析和刀切法检验,筛选出制约其潜在分布的主导环境因子。经ENMeval优化,当特征组合F_C=Q_HP,调控倍频R_M=6时,A_UC值为0.965,模型准确度极高。刀切法检验表明：最干月降雨量(40.1%)、月平均昼夜温差(26.9%)、年降水量(15.6%)、年均温(6.6%)、最冷月最低温(3.2%)和表层土壤酸碱度(2.8%)是影响黑木相思地理分布的重要生态因子,累计贡献率达95.2%。结果表明,黑木相思在中国适生区分为高(55.835 4×10⁴ km²)、中...     

北方旱寒区冬油菜种植气候适宜性研究

【目的】分析北方旱寒区冬油菜种植分布和气候条件之间的关系,确定影响冬油菜种植分布的主要气候因子,在区域尺度上划分冬油菜种植气候适宜性区域,为改进冬油菜生产布局,合理调整农业生产结构和种植布局提供参考依据。【方法】利用多年不同油菜品种地理分期播种试验数据和长序列气候数据,筛选影响冬油菜种植分布的潜在气候因子,采用基于DEM的小网格推算法建立潜在气象因子空间数据库,并在此基础上利用MaxEnt模型分析北方旱寒区冬油菜种植分布与气候条件的关系,确定影响北方旱寒区冬油菜种植分布的主要气象因子,模拟北方旱寒区冬油菜的潜在空间分布概率,并划分北方旱寒区冬油菜种植气候适宜性区域。【结果】潜在气象因子对冬油菜种植分布的总贡献率达到0.89,按贡献率大小确定影响北方旱寒区冬油菜种植分布的主要气候因子包括：年平均温度、负积温、极端低温、最冷月最低温度、最冷月平均温度;冬油菜在北方旱寒区潜在分布概率为0-0.84,按其分布概率将北方旱寒区冬油菜种植区域划分为4个等级：不适宜种植区域、次适宜种植区域、适宜种植区域和最适宜种植区域;冬油菜种植北界,大抵以吉林南部、内蒙古南部、新疆南部为界限,与传统冬油菜种植北界相比较,向北推进了1 200 km,纬度由39°N提升到45°N。【结论】北方旱寒区超过50%的地区都可以种植冬油菜,冬油菜种植区北移是可行的,且具有很大的扩展潜力,冬油菜将成为北方旱寒区重要的油料作物。这将突破原有传统的冬油菜种植区划,改变冬油菜生产的布局结构。