基于优化MaxEnt模型的原麝生境适宜性评价

为了解原麝(Moschus moschiferus)适宜生境的空间分布及生境需求,对其栖息地管理和保护提供科学依据,以陕西宜川原麝省级自然保护区为研究区域,应用GIS结合保护区红外相机、野外实测原麝分布点数据,利用R语言对MaxEnt模型优化后建模,对保护区原麝栖息地适宜性进行评价并分析各变量因子的权重值。结果表明:模型预测结果良好,保护区内原麝适宜栖息地面积约为61.36 km²,占保护区总面积的30.75%;次适宜栖息地面积约为100.32 km²,占保护区总面积的50.28%;不适宜栖息地面积约为37.86 km²,占保护区总面积的18.97%。植被类型、海拔、坡度和距河流距离是贡献率排前4的环境因子。保护区内人为因素干扰比较小,原麝在针阔混交林、海拔1 200～1 500 m和坡度20°以上的生境中出现概率较高,建议根据生境适宜性调整保护区范围(尤其是实验区范围),并在山体之间建立廊道,加强对原麝及其生境的保护。     

甘肃刺五加生态适宜性区划研究

通过走访、实地调查了解甘肃刺五加资源现状,应用GIS和MaxEnt分析甘肃刺五加在全国的生态适宜性。通过自采和网络共享平台获取251份藤五加和80份短柄五加的分布信息,综合55个环境因子,分析影响其生长的主要环境因子。研究表明,影响甘肃刺五加生态适宜性共有的生态因子是海拔和降水量;影响藤五加生态适宜性最主要的生态因子是4月份降水、9月份降水、海拔、坡度、等温性;影响短柄五加生态适宜性最主要的生态因子是土壤类型、9月份降水、11月份降水、海拔、植被类型、温度。藤五加生态适宜区主要分布于长江流域,最北方的分布地区为甘肃南部(天水、西和)和陕西(太白山、户县、略阳)等地;四川、云南(德钦、维西)、贵州、湖北、湖南、广东、江西、安徽和浙江的广大地区内均有分布。短柄五加生态适宜区主要分布在于陕西延安、黄龙山和甘肃、宁夏等地。     

基于最大熵模型的我国牛结节性皮肤病传播媒介-厩螯蝇的潜在分布研究

牛结节性皮肤病(LSD)是由LSD病毒(LSDV)引起牛的一种全身性感染疾病。现有的研究认为厩螯蝇(Stomoxys calcitrans)在LSD的传播中起关键作用。为分析LSD在我国的传播风险及影响因素,本研究从全球生物多样性信息网站和中国知网文献库中获取厩螯蝇的分布数据,从Worldclim 2.0数据库、欧洲航天局气候变化倡议项目等数据库中获取影响厩螯蝇分布的环境变量;利用相关系数-变量贡献率法(CVC),对获取的23个环境变量进行筛选;根据厩螯蝇的全球分布数据和筛选出的环境变量建立最大熵(MaxEnt)模型以对厩螯蝇的潜在分布进行预测。根据MaxEnt模型中绘制的接收者操作特征曲线(ROC)下面积(AUC)大小来评估模型的预测性能;根据MaxEnt模型中的折刀法测试(Jackknife test)评估不同环境变量对厩螯蝇潜在分布的相对影响;根据MaxEnt模型得出的响应曲线,分析各环境变量对厩螯蝇潜在分布的具体影响;利用ArcGIS软件对结果进行可视化和重分类,分析厩螯蝇的潜在分布区域及适生面积。结果显示,从厩螯蝇的分布数据和23个环境变量中筛选出了1 171条厩螯蝇分布数据和10个环境变量构建MaxEnt模型。模型的AUC值为0.928,说明模型精度较高,预测性能较准确。折刀法测试结果显示,人口密度、最干旱月降水量、最寒冷季节平均温度3个变量对厩螯蝇的潜在分布起主导作用,在模型中的贡献率之和为83.6%;响应曲线结果显示,适宜的降水和温度有利于厩螯蝇的生存,密集的人口也会提高厩螯蝇的分布概率。从模型得出的预测图和重分类结果显示,厩螯蝇在我国的潜在分布区域集中于华北地区和南方地区,其适生面积约占全国陆地面积的20%。本研究首次利用生态位模型对厩螯蝇的潜在分布进行了预测,为LSD的防控提供参考,同时也为厩螯蝇的监控及管理提供参考信息。     

青海三江源试验区NPP时空特征及影响因素分析

青海三江源国家生态保护综合试验区是我国建立的第1个国家级生态保护综合试验区,在我国生态文明建设中有重要的地位,分析其植被净初级生产力(NPP)具有重要意义。利用三江源试验区的MODIS遥感影像等数据及其周边地区的气象资料,结合CASA模型,对三江源试验区2010~2013年的NPP进行估算,并对其时空特征及影响因素进行简要分析。结果表明:三江源试验区2010年的NPP平均值最大,2010~2013年NPP呈波动变化趋势,先减少后增加;年均NPP总量为68.46TgC/a(1Tg=1012g),年均NPP为144.29gC/m2,NPP的季节变化明显,7、8月的月NPP值最大;在空间分布上呈现出由东南向西北递减的特征,东侧出现最高值,其值为418.94gC/(m2·a);NPP值高低分布情况与植被类型、海拔、坡度、坡向有密切关系。     

基于CSCS的中国现存自然植被分布研究

植被类型是研究自然植被的基础,CSCS模型的模拟结果反映潜在自然植被的类型及其空间分布。因此,进一步研究基于CSCS模型的现存自然植被类型的空间分布,对CSCS模型在天然草地资源动态监测与评价、草地畜牧业生产管理等方面的应用具有现实意义。在基于CSCS模型确定的中国潜在自然植被图的基础上,结合1∶100万中国植被图和DEM数据,研究了现存自然植被分布范围,并划分了现存自然植被典型区,首次制作出基于CSCS的中国现存自然植被分布图和现存自然植被典型区分布图,对指导CSCS草地类型外业调查样点位置的选择及不同类型植物生物学特征的研究具有重要作用。     

气候变化对蒙古莸潜在适生区的影响

蒙古莸(Caryopteris mongolica)是干旱半干旱区具有较高经济价值和生态价值的小灌木,其地理分布范围日渐缩小,成为濒危植物。为了探究蒙古莸地理分布格局形成演化过程,以蒙古莸49个分布点的环境因子数据为变量,通过建立MaxEnt生态位模型,探明影响蒙古莸地理分布的主要环境因子,模拟蒙古莸在当代和未来的潜在地理分布,结果表明：最冷季度降水量、最冷季度平均温、年平均气温、季节性降水量变异系数是影响蒙古莸分布的主要生态因子;适宜蒙古莸存活的年平均气温为2.26℃～8.90℃,最干季度平均温为-15.31℃～-5.02℃,最冷季度降水量为1.42～9.97 mm;未来气候变化条件下,蒙古莸潜在分布区面积呈增加趋势;蒙古莸分布核心区域的变化受到年均降水量和温度影响,在RCP 4.5气候变化情景下向北迁移。RCP 8.5气候变化情景下先向东北方向迁移之后沿原途径返回。     

MaxEnt模型对新疆盾糙璃眼蜱生境适应性预测

璃眼蜱属是我国部分区域的优势蜱种,可传播多种病原.为了解新疆地区盾糙璃眼蜱生境适应性,从文献中获取我国新疆地区盾糙璃眼蜱分布点信息,结合环境气候因子数据,运用MaxEnt最大熵模型,分析了19个环境气候因子对盾糙璃眼蜱分布的潜在影响,并分析和预测了当前和未来不同气候模式下盾糙璃眼蜱潜在的地理分布区,筛选出了4个相关的环...     

基于MaxEnt模型的新疆鹅喉羚生境适宜性评价

生境评价对物种保护具有非常重要的意义。本文以鹅喉羚为研究对象,2013～2017年通过对新疆各地区开展多次野外考察,共收集了180个鹅喉羚出现点数据,作为其分布点数据,选取19个气候因子、3个地形因子、植被因子、人类干扰因子等4类24种因子作为环境变量因子,利用MaxEnt模型分析了鹅喉羚的生境适宜性分布特征和主要环境变量因子对鹅喉羚分布的影响。结果表明:模型预测结果准确性较高,平均AUC(area under the curve,受试工作者曲线下面积)值为0. 973; Jackknife检验结果显示:海拔、最冷月最低温度(BIO6)、最干季平均温度(BIO9)、年均温(BIO1)、最冷季平均温度(BIO11)为对鹅喉羚生境分布影响最大的环境变量。鹅喉羚在新疆的适宜分布区主要是天山山脉南部的塔里木盆地和塔克拉玛干大沙漠周边区域、天山山脉北部的准噶尔盆地周边区域、新疆东部的吐哈盆地周边地区、新疆最北部的阿勒泰山脉周边区域等。本研究不仅揭示了新疆鹅喉羚的实际分布状况,同时为了更有效地保护新疆鹅喉羚及其栖息环境提供科学依据。     

河北省森林草原区主要草本植物功能群适宜分布预测

在森林-草原交错区阐明草本植物功能群随环境变化的响应及适宜分布格局,有利于揭示脆弱景观草本物种多样性的维持机制和制定保护策略。在对河北省塞罕坝保护区184个草本样方进行分层随机调查的基础上,按照光合作用途径进行了功能群的划分,并采用ClimateAP气候模型和GIS空间分析技术生成了气候和地形因子20个,在此基础上,利用MaxEnt模型进行了C₃和C₄功能群的潜在适宜分布模拟。结果表明,MaxEnt模型预测精度较高,C₃、C₄受试者工作特征曲线下面积(AUC值)均超过0.8;在研究区C₃植物适宜分布较广,占研究区总面积的61.99%,而C₄植物分布相对分散,占研究区总面积的19.12%;影响C₃植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、冬季平均降雪量、>5 ℃积温、年平均气温和最冷月均温,影响C₄植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、>5 ℃积温、年平均气温、年均降水量和冬季平均降雪量等。结果表明在研究区C₃草本植物潜在适宜分布在冷凉湿润的环境中,而C₄草本植物则更适宜生长在高温及干燥的环境中。随着全球变暖的进一步加剧,C₄草本植物的适宜分布范围将会进一步增加。     

CMIP6气候变化情景下青海三江源区雪灵芝潜在适宜分布预测

青海省三江源区是我国重要的生态安全屏障,气候变化严重影响区域植被的生长与分布。雪灵芝(Arenaria kansuensis)作为三江源区典型高山植物,其分布动态变化对高山生态系统稳定具有重要指示意义。基于物种分布数据和WorldClim气候环境因子,采用刀切法与相关分析确定影响雪灵芝分布的主导环境因子并构建MaxEnt模型,结合第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, CMIP6)中的4种共享社会经济路径(SSPs)预测未来中期(2041-2060年)和远期(2061-2080年)雪灵芝潜在适宜分布区域,探求雪灵芝气候变化响应的空间格局。结果表明：1)当前气候条件下,中部地区更适合雪灵芝生存。在未来中、远期区域竞争路径(SSP370)气候情景下适宜区面积扩张,而其他情景下适宜区面积均下降,适宜区质心整体向东南迁移。2)大部分地区在中间路径(SSP245)气候情景下不适宜生存,尤其是西部治多县、格尔木市南部(唐古拉山乡)、曲麻莱县及东部的兴海县和共和县。3)影响其空间分布的主要气候因子为年降水量和最冷季降水...     

九寨沟马脑壳金矿山优势草本植物生物量的垂直分布格局

于2008年通过对矿山开采区、排渣区(包括排土区)同生境原生草地植被调查的基础上,选择糙野青茅(Deyeuxila scabrescens (Griseb.) Munro)、羊茅(Festuca ovina L.)、四川嵩草(Kobresia setchwanensis Hand.-Mazz.)、白顶早熟禾(Poa acroleuca Steud.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)等5种优势乡土草本植物,研究其生物量垂直空间分布格局,为矿山生态恢复效果、多样性评价及物种筛选等提供基础数据。结果表明:在调查区内,D.scabrescens和F.ovina分布的范围广、盖度高(分别为18.86%和15.29%)、其生物量(分别为2003.74 kg·hm^-2,1507.42 kg·hm^-2)也高。5种草本生物量大小排序为D.scabrescens>F.ovina>K.setchwanensis>P.acroleuca>E.nutans,其地上生物量与地下生物量均呈极显著正相关(P<0.01)。总体上看,草本总生物量随海拔的升高呈现出先增大后减小的趋势,5种优势草本生物量与海拔显著相关(P<0.01),但各优势种生物量大小随海拔变化关系不尽一致;草本生物量随坡度变化较大,坡脊生物量较坡谷低;草本盖度随季节有一定的变化。因此,矿山生态恢复过程中恢复物种的搭配应考虑物种生长季节的变化,增加物种多样性以及系统稳定性;同时应注意有效利用矿山资源。     

气候变化下子午沙鼠在中国的潜在分布分析

为探究气候变化下子午沙鼠在中国的潜在分布和时空变化,本研究利用子午沙鼠分布数据以及气候、地形等环境数据,基于最大熵模型(The maximum entropy,MaxEnt)和地理信息系统(Geographic information System,GIS)技术,分析大空间尺度上限制子午沙鼠地理分布的主导环境因子。结果表明：当前气候下子午沙鼠高适生区主要分布在甘肃河西走廊、内蒙古西南部、宁夏北部,以及新疆塔里木盆地和天山山脉之间、伊犁州和塔城等地区,中适生区主要分布在甘肃酒泉的北部,内蒙古西北部,青海中部以及新疆的大部分地区;温度是限制子午沙鼠分布的主导气候因子,其次是海拔,降水量也有一定影响。随着全球气候变暖,子午沙鼠生境适宜度提高,在中国的潜在分布范围将扩大。本研究对子午沙鼠危害监测预警和精准防控具有重要的指导意义。     

气候变化背景下川西北高原多年生垂穗披碱草种植适生区分布预测

本文以川西北高原主要栽种的多年生禾本科属垂穗披碱草（Elymus nutans）为研究对象,利用生态位模型（MaxEnt）模拟分析影响多年生垂穗披碱草种植的主要气候因子,预测当前及未来气候变化情景下的适生区分布格局。结果显示：湿润指数、≥ 0℃积温、等温性、气温年较差是影响川西北高原多年生垂穗披碱草分布的4个主要气候因子,其适宜值范围分别为>48.60,1 118.20℃·d~2 350.50℃·d,>36.10%,31.40℃~36.20℃。构建模型训练数据的受试者工作曲线下面积（Area under curve,AUC）值均大于0.85,测试数据AUC值均大于0.90,达到良好和极好的水平。气候变暖背景下,从当前到未来（21世纪80年代）,川西北高原多年生垂穗披碱草的潜在分布气候适宜区面积将增加52.70%,海拔将升高252 m。本研究可为维持草地生态系统稳定、推动沙化治理乃至农牧业产业结构调整提供科学决策依据。     

五台山亚高山草甸的人工神经网络分类与排序

人工神经网络理论是较新的数学分支学科,神经网络分类和排序是刚引入植物生态学的分析方法。本研究应用这2种方法研究了五台山亚高山高寒草甸。结果SOFM聚类将78个样方分为8个植物群落类型,基本上代表了本地区高寒草甸的群丛类型,具有明确的生态意义;SOFM排序反映了明显的生态梯度,表明海拔是影响草甸植被生长和分布的最主要因子,坡向和坡度也有一定的作用;SOFM聚类和排序方法分析应用效果好,2种方法结合使用更好;五台山草甸需要进一步加强保护。     

基于MaxEnt模型的短花针茅在中国的潜在分布区研究及预估

基于当前环境数据和IPCC第五次环境报告提出的三种气候情景以及短花针茅在中国现有分布点,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件,预测了短花针茅现阶段及2050年在我国的潜在分布区。结果表明:MaxEnt模型的训练数据与测试数据的精度分别为0.983和0.972,表明模型预测效果很好;最冷季度的降水量与年平均气温是影响短花针茅分布的主要环境因子;短花针茅在我国的主要适生区包括内蒙古荒漠草原的绝大部分地区及典型草原西部地区、黄土高原地区、河西走廊和新疆山地;在Rcp2.6、Rcp4.5和Rcp8.5三种未来气候情景模式下,2050年短花针茅的适生区面积较现在都将有所增加,且都向高纬度移动。     

中国潜在自然植被NPP时空分布格局变化及其对气候和地形的响应

综合顺序分类系统(Comprehensive and Sequential Classification System,CSCS)作为一种开放式、能划分全世界潜在自然植被类型的分类系统,对全球自然植被的宏观认知和自然植被资源的适度利用与科学管理有着重要的指导意义。研究基于CSCS理论,利用中国1982-2012年的气象数据(温度和降水量)和MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)数据以及改进型CASA(Carnegie Ames Stanford Approach)模型模拟中国潜在自然植被NPP及其时空分布格局,并分析其对气候和地形的响应模式。研究结果表明:31年来中国潜在自然植被NPP总体上随着时间的推移呈现递增趋势,其在空间上的分布格局体现了明显的异质性,各CSCS类及类组的NPP差异较大;中国潜在自然植被NPP基本与温度、降水量和太阳辐射的时空变化保持一致,且随着高程、坡度和坡向的增加呈现出增加、降低和增加的趋势;各CSCS类型的NPP总体上体现了自然植被所需水热条件的水平和垂直地带性分布规律,与CSCS分类检索图保持一致性。研究结果对CSCS和全球变化的交叉研究具有一定的促进作用。     

基于Landsat 8 OLI影像的渭-库绿洲植被地上生物量估算

干旱区绿洲植被地上生物量估算研究可为绿洲生态系统稳定性评价与区域碳储量估算提供重要依据。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区，利用ENVI 5.3软件对Landsat 8 OLI 影像数据进行预处理，提取反映植被地上生物量信息的植被指数和波段因子，并结合样地实测数据，采用常规统计模型、多元逐步回归和偏最小二乘回归方法建立研究区植被地上生物量最优估测模型，从而揭示该绿洲植被地上生物量的空间分布特征。结果表明：1）所选的20个遥感因子与实测植被地上生物量呈极显著正相关关系，相关系数为0.5~0.7（P<0.01）。2）乔木与灌木地上生物量最优估测模型均为多元逐步回归模型，草本与农作物地上生物量的估测模型以偏最小二乘回归模型为最优，模型验证决定系数均在0.6以上，均方根误差和平均绝对误差均较小。3）研究区植被地上生物量主要在280~1450 g·m^-2 分布，面积约为6973.82 km²，低水平地上生物量（ABG<65 g·m^-2）分布区域约占研究区总面积的15.02%。地上生物量由高到低依次为：农作物>乔木>灌木>草本。根据不同的植被类型，基于地物光谱特征构建的遥感估测模型可准确估算干旱区绿洲植被地上生物量，并对其空间分布特征进行遥感定量反演。     

小五台山亚高山草甸的群落特征及物种多样性

采用样带和样方相结合的方法沿海拔梯度取样,利用数量生态学方法对小五台山国家级自然保护区亚高山草甸群落进行分析。结果表明,1)双向指示种分析(TWINSPAN)将该区的草甸群落分为9个类型;2)RDA排序结果较好地反映出群落分布格局与环境梯度的关系,各个群落类型在前两轴分异明显;第一轴反映了群落分布格局与坡向、土壤温度、海拔、土壤厚度极显著相关(P0.01),与土壤湿度显著相关(P0.05);第二轴反映了群落分布格局与坡度、土壤厚度极显著相关(P0.01);3)环境因子的蒙特卡罗随机置换检验表明,坡向、海拔、坡度显著影响群落分布(P0.05),对植被类型的形成具有关键作用;4)草甸群落Patrick丰富度指数随着海拔的升高呈下降趋势,随着坡向值的增加、土壤温度的升高呈逐渐上升趋势;Shannon-Wiener多样性指数随土壤厚度的增大呈微小下降趋势;Pielou均匀度指数随着海拔的升高、土壤湿度的增大呈上升趋势,随着坡向值的增加、土壤温度的升高呈逐渐下降趋势;Simpson优势度指数随着坡度的增大表现出微小的下降趋势,随土壤厚度的增大呈上升趋势。     

贺兰山低山区土壤种子库与地上植被关系分析

土壤种子库是地上植被更新的潜在种源,它影响地上植被的自然恢复、植被群落的演替进程和区域生物多样性维持。通过对贺兰山低山区不同海拔高度植物群落进行室内种子萌发试验和野外植被调查,发现5个海拔高度的土壤种子库植物种均以一年生草本居多,而相对应的地上植被群落在5个海拔高度的物种重要值均呈现为一年生草本<灌木或半灌木<多年生草本;土壤种子库和相对应的地上植被的物种多样性指数均在海拔1 200 m处最高;土壤种子库种子密度与相对应的地上植被密度的关系可用对数曲线表示,随着地上植被密度的增加土壤种子库种子密度呈减少趋势。贺兰山低山区5个海拔高度土壤种子库种子密度和物种多样性均较低,无法满足植被自然恢复需求,可通过采取飞播等生态恢复措施来弥补表层土壤种子的不足,从而满足地上植被恢复所需种子数量。     

中昆仑山北坡策勒河流域生态因素对植物群落的影响

为探讨干旱区山地生境对植被格局的影响,以中昆仑山北坡策勒河流域为研究对象,在对海拔1960~4100m范围内63块样方进行植被学调查的基础上,采用18个环境指标描述群落的空间位置、地形和土壤特征。利用双向指示种分析、无偏对应分析和无偏典范对应分析,从植物种、群落与环境的生态关系方面探讨研究区的植被分布格局,并给予合理的环境解释。为消除环境因子中存在的冗余变量,采用前向选择法及MonteCarlo检验,筛选出对植物群落产生显著影响(P<0.05)的环境因子参加分析。结果表明,1)采用TWINSAN数量分类方法,将植被划分为4个群落类型;2)对于特定的研究区域策勒河流域,制约群落类型、植物种分布格局的主要因素是海拔,即水、热2个环境因子,同时物种丰富度随着海拔增加呈单调递增趋势;3)对群落产生显著影响的环境因子主要有海拔、pH等6个变量。DCCA排序图明显反映出排序轴的生态意义,第1轴突出反应了群落所在环境的海拔,沿第1轴从左到右海拔逐渐升高,各群落也沿着海拔依次分布。相比于其他区域,干旱区山地物种稀少,植被格局分异明显,其中海拔是环境因子中对植被群落分布起决定性作用的因子,利用数量生态学方法可以有效的揭示其植被群落同环境之间的关系。