基于生态位模型的县域乡村聚落用地适宜性评价

现有县域乡村聚落用地适宜性评价方法的评价精度低,无法为县域乡村聚落用地合理划分与土地资源高效利用提供有利条件,因此引入生态位模型,开展对县域乡村聚落用地适宜性评价。从自然条件、资源条件、社会经济条件等方面选择出地质灾害、农用地质量、道路通达度等指标,完成对县域乡村聚落用地适宜性评价指标体系的构建。在此基础上,对各项适宜性指标量化。最后,结合生态位模型,构建适宜性评价模型,实现对用地适宜性的评价,确定不同适宜性程度用地区域的具体分布。通过对比实验证明,新的评价方法得到的评价结果更符合实际,评价精度更高,评价结果可为实现用地区域划分提供有利条件。

基于MaxEnt生态位模型的小花十万错在中国的潜在分布

[目的]探究气候因子、土壤因子对小花十万错分布的影响,为有效制定其管理措施提供依据。[方法]利用MaxEnt生态位模型对小花十万错在中国的潜在适生区进行预测。[结果]当年降水量在2000~3500 mm,年均气温25~26℃,年均温变化范围6~14℃时最适合小花十万错的生长,且最冷月最低温度处于20~30℃及最冷季平均温度在27℃左右时,小花十万错才能保持最大的生长效率,当最干月降水量在40 mm以上时才能保持存活,以上研究结果说明小花十万错具有喜温、畏寒、不抗旱的特点。在地理分布上,当前小花十万错仅在海南、台湾、广东三省有发现记录,但根据MaxEnt模型对当下气候的模拟分析,小花十万错在云南、广西、贵州、福建、江西、四川甚至西藏的某些地区具有适生区的存在,说明这些地区都存在被小花十万错生物入侵的危险。通过对未来气候的分析,可以得出小花十万错在我国境内的分布范围为扩张趋势,扩张的地区集中在云南、广西、广东、福建、海南等地。[结论]小花十万错的生长分布最易受年均温变化范围、年降水量、年平均气温、海拔等因素影响。当前,广东、广西、福建、云南、海南、台湾等省份均面临小花十万错的入侵风险,以台湾最严重,广东和海南次之,其余省份暂未发现该种的入侵记录。但从气候分析来看,存在小花十万错中、高适生区的云南、四川、广西等地仍然有被该种入侵的可能。因此,应根据防范区域的特点以及适生等级来制定区域性、重点性的防治计划,并在已被入侵的地区推广化学防治、生物防治等手段遏制小花十万错向邻近区域扩散,而在未被入侵的区域制定侧重于加强检疫、扩大检测的防治办法,预防小花十万错的跨区域传播。

基于生态位模型的象耳豆根结线虫适生区预测研究

象耳豆根结线虫是一种具有强大致病力和巨大危害性的农作物病原物。为了准确预测象耳豆根结线虫在我国的潜在分布区,采用了5种生态位模型:最大熵模型(Maxent)、基于规则的遗传算法(GARP)、生态位因子分析模型(ENFA)、生物气候模型(Bioclim)以及域模型(Domain),建立了针对该病原虫的潜在生境预测模型。通过运用受试者工作曲线(receiver operating characteristic,ROC)及Kappa值,对模型的预测精度进行了严谨检验,并从中筛选出了最优模型。结果表明:最大熵模型(Maxent)不仅具备出色的预测结果,而且运行性能卓越,因此被视为预测象耳豆根结线虫在我国潜在适生区的最理想模型。通过运用最优模型Maxent进行预测,发现象耳豆根结线虫在我国的适生区主要聚集在海南、广东、广西、福建等省份,同时江西、湖南等地区也包含其适生区。这些结果提供了宝贵的线索,强调了加强对象耳豆根结线虫的监测与预警工作的重要性。通过加强监测和预警工作,能够更好地防控象耳豆根结线虫的扩散与危害,保护我国的农业生产和植物生态安全。这一研究为农业生产者和植物保护工作者提供了有价值的参考,有助于采取针对性的措施来降低象耳豆根结线虫对农作物造成的潜在威胁。

基于4种生态位模型的橘小实蝇在四川盆地潜在分布区

研究旨为橘小实蝇在四川盆地的检疫检测、综合防治及风险分析提供科学决策参考。运用基于最大熵(Maxent)、遗传算法(Garp)、环境包络原理(Bioclim)和Gower距离算法(Domain)的4种生态位预测模型预测橘小实蝇在四川盆地潜在适生区,并采用受试者工作特征曲线(ROC)和Kappa统计量分析方法检验模型预测效果。结果表明,4种模型的ROC曲线下的面积AUC(area under the ROC curve)平均值均大于0.9,Kappa统计量平均值亦大于0.75,预测模型具有较高的预测精度。通过“刀切法”分析得出最干季降水量、最干季平均温度、温度季节性变化和温度日较差是主导橘小实蝇潜在分布的关键环境变量,对当前橘小实蝇分布格局的形成起决定性作用。4种模型预测橘小实蝇适生面积和位置相差较大,但均包含川中丘陵区、川东平行岭谷区和盆边南部低山区,且川中丘陵区东部、川东平行岭谷区和盆边南部低山区的西部均为高、中适生区集中区域。由此可见,橘小实蝇在四川盆地适生范围较广,鉴于柑橘对四川盆地经济的重要性,当地相关部门应加强对其的检测检疫工作,避免造成较大的损失。

利用GARP生态位模型预测桔小实蝇(Bactrocera dorsalis)在中国的适生区域

桔小实蝇Bactrocera dorsalis(Hendel)是一种多食性害虫,明确其可能适生的区域对该虫的科学监测及防治意义重大。利用桔小实蝇在我国的已知分布点数据和亚洲地区的14个环境地理变量图层,运用GARP生态位模型结合GIS空间分析模块预测了该虫在亚洲的地理分布。结果表明桔小实蝇可分布在中国、日本、菲律宾、马来西亚、泰国北部、越南、柬埔寨、老挝、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、孟加拉国和斯里兰卡,这与EPPO报道的分布区域一致。将拟合过程中获得的生态位运算法则投影到我国,并考虑模型间的一致性,预测桔小实蝇在我国各省及市县范围的分布:云南大部、四川南部和东部、贵州大部、重庆大部、广西、广东、台湾、香港、澳门、海南、福建、江西、浙江大部、湖南大部、湖北大部、上海、江苏南部、河南局部及安徽部分地区为桔小实蝇的适生区。次适生区沿适生区周围分布,为四川、贵州、重庆、湖北北部、河南南部和江苏南部的一些零星地区。适生区和次适生区大多有较高密度的寄主果树,为桔小实蝇的生存提供了条件。预测结果经独立验证数据的适合性测验表明,选择的最优模型具有显著的统计学意义,显示了很好的预测能力。GARP生态位模型可以解决生态学、生物地理学和环境保护方面的一系列问题,具有广泛的应用前景,为物种已知基础分布点资料的综合分析以及有害生物的适生性分析、监测和防治提供了技术平台。

应用生态位模型研究外来入侵物种生态位漂移

由于基础生态位和实际生态位的改变,外来入侵物种在入侵地成功定殖、扩散后常会发生生态位漂移,而物种生态位漂移往往很难直接证明。生态位模型在假设入侵物种的生态位需求保守的前提下,以物种在其原产地的生态位需求为基础,预测其在入侵地的潜在分布,通过比较预测分布与实际分布的差异可以从一定程度上得到外来入侵物种的生态位是否发生漂移的间接证据。以我国入侵杂草胜红蓟在原产地的生态位需求为基础,应用生态位模型预测其在其他地区的潜在分布。研究结果表明,生态位模型可以很好地预测胜红蓟在亚太平洋地区和非洲地区的分布,但在我国,其预测分布与实际分布存在较大差别。胜红蓟在我国预测分布主要为云南、海南、台湾部分地区,而胜红蓟入侵我国后现已广泛分布于长江以南地区,其实际分布比预测分布广泛得多,由此推测胜红蓟在入侵我国后其生态位已经产生了漂移。

基于最大熵值法生态位模型(Maxent)的三种实蝇潜在适生性分布预测(英文)

本研究首先对3种重要生态位模型BIOCLIM, DOMAIN和Maxent(基于最大熵值原理模型)的分布预测精确度进行了分析和比较,再结合分布点记录以及一系列环境数据图层对3种重要外来入侵性检疫害虫(葫芦寡鬃实蝇Dacus bivittatus、埃塞俄比亚寡鬃实蝇D. ciliatus和西瓜寡鬃实蝇D.vertebratus)的潜在适生性分布区域进行了预测和分析。在模型预测精确度的比较过程中, 3种评估指标(ROC/AUC,Kappa,TSS)均显示Maxent拥有最好的预测结果和最好的运行性能。由Maxent对葫芦寡鬃实蝇、埃塞俄比亚寡鬃实蝇和西瓜寡鬃实蝇的预测结果显示,这3种实蝇在中美洲、南美洲、东南亚和澳大利亚沿岸的广大地区在总体上具有相似的分布区域。相对而言,埃塞俄比亚寡鬃实蝇在全球范围具有最为广泛的分布区域,除前述地区外,其潜在适生区还包括地中海沿岸、沙特阿拉伯、也门、安曼和伊朗南部的大片地区,这也意味着在3种寡鬃实蝇中,它能忍受变化幅度最广的生态、环境条件。在中国,云南和海南都极适宜于3种实蝇的生存,同时广东南部及台湾的部分地区也是它们的潜在适生区。基于Maxent的预测结果显示,相对而言,埃塞俄比亚寡鬃实蝇在中国范围也具有最为广泛的分布区域,除前述省份和地区外,四川、贵州和西藏的南部部分地区以及中国南部的部分沿海地区,也都是它的潜在适生区。综合所得出的预测结果, 3种寡鬃实蝇从境外传入广东并在此定殖的风险可能性是实际存在的。Jackknife分析显示,温度以及与此有关的环境因子对于3种实蝇在全球和局部地区的分布模式和分布情况都有极大的影响,并需要进一步的研究。

生态位模型在物种生境选择中的应用研究

生态位模型是通过生物物种在野外出现的相关分布区域、环境指示物种的丰富度等信息对物种分布情况进行预测的科学方法,它为物种的生境选择、地理分布区的预测以及外来入侵生物的风险分析提供了重要的量化分析工具,已经广泛应用于相关领域的研究中。由于不同研究领域的研究方法和侧重点存在较大差异,产生了大量的生态位模型种类,在使用中需要对模型进行选择。模型的选择最重要的是预测的准确度,而物种地理分布点数据和影响物种分布的环境变量是制约模型预测准确度的重要因素。文中选择5种典型的常用生态位模型(GARP、MaxEnt、ENFA、BIOCLIM和CLIMEX)进行对比分析,以期研究其在物种分布模型预测方面的差异性。并在如何选择模型时建议,一种适合的模型或者采用多种模型相结合的方法有利于提高模型预测结果的准确度。

基于Maxent生态位模型的松材线虫在中国的适生区预测分析

为了进一步掌握松材线虫在中国可能的扩展范围和可能造成的危害程度,利用Maxent生态位模型,结合地理信息系统ArcGIS,对松材线虫在中国的适生区范围进行了预测研究。结果表明:松材线虫在中国的适生区主要集中在华东和华南地区,华北地区南部、东北地区南部和西南地区南部则是松材线虫的中适生区或低适生区,其他地区则是松材线虫的非适生区。在适生区范围内,只要可感染的寄主松树存在,其他气候因子是可能满足松材线虫的侵染和致病的。ROC评价(receiver operating characteristic curve,受试者工作特征曲线,简称ROC曲线)结果表明,Maxent生态位模型预测松材线虫适生分布的训练数据和测试数据的AUC(areas under curve,曲线下面积)值分别为0.987和0.986,达到了极高的精度。各环境变量重要性的刀切法检验表明,温度因素对松材线虫的潜在分布影响最大。

应用BIOCLIM生态位模型对松材线虫传入云南的风险评估

基于松材线虫的生物学和生态学特性,利用松材线虫在东亚的已知分布点数据和亚洲地区的19个生物气候变量图层,筛选出松材线虫适生性分布的主要生物气候变量。应用DIVA-GIS软件中的生态位模型BIOCLIM预测了该线虫在云南省的地理分布图,结合各县(市)寄主分布面积,对此地图栅格进行计算、统计分析,得到松材线虫在各县(市)的分布和适生程度。通过综合分析,确定了各县(市)风险等级:最高风险5县(市);很高风险41县(市);高度风险38县(市);中度风险22县(市);低度风险23县(市)。进一步利用ArcGIS9.0软件绘制出了松材线虫在云南的适生图和在129个县级单位的风险级别图。建议划定云南省北纬23°以北与北纬26°以南之间地区为主要防护区,其中瑞丽市及其疫点周边地区,广南县、师宗县、罗平县、丘北县以及普洱市北纬23°以北的地区及该市北纬23°以南的思茅区为重点防护区。

ROC曲线形状在生态位模型评价中的重要性——以美国白蛾为例

【目的】生态位模型在生物地理学、入侵生物学和保护生物学中具有广泛的应用,被越来越多地用于预测物种潜在分布和现实分布的研究中。本文以美国白蛾为例介绍pROC方案在生态位模型评价中的应用及其注意事项,以期对物种潜在分布预测进行合理的评价,促进生态位模型在我国的合理运用和发展。【方法】介绍ROC曲线和AUC值基本原理,总结其在生态位模型评价中的应用,从物种存在分布点和不存在分布点的可信度出发,分析AUC值用于模型评价的优点和不足,最后介绍局部受试者工作特征曲线的线下面积方案(pROC方案)来弥补传统AUC值的不足。【结果】AUC值虽独立于阈值,但因其综合灵敏度和特异度,而屏蔽这2个指标各自的特征,不能分别评估预测结果的灵敏度和特异度,同时对遗漏率和记账错率不能进行权衡,会误导使用者对模型的评价。与AUC值相比,ROC曲线的形状更具有价值,蕴含丰富的模型评价信息。【结论】模型评价需要将灵敏度和特异度区别对待,ROC曲线形状比AUC值在生态位模型评价中更为重要,pROC方案相对于传统AUC值具有优势,但容易对过度模拟做出不当判断。模型评价与作者研究目的密切相关:当以预测物种潜在分布为目的时(如入侵物种潜在分布、气候变化对物种分布的影响和谱系生物地理学),模型评价应当给予灵敏度(或者遗漏率)更多的权重;当以预测物种现实分布为目的时(如保护区界定和濒危物种引入),模型评价应当给予灵敏度和特异度同等的权重。

基于生态位模型的基塘利用适宜度评价

基塘是一种特殊的土地利用方式,在珠江三角洲土地利用格局中具有重要地位。该文以佛山市南海区为研究区域,将生态位适宜度模型引入到基塘利用质量评价中,从自然质量、社会经济、空间形态3个维度构建基塘生态位适宜度评价指标体系,采用希伯特空间模型、加权平均模型、限制因子模型及加权求和模型计算出不同维度的基塘生态位适宜度,划分出适宜度等级,分析基塘利用质量及其分布特征。结果表明:南海区基塘用地自然质量条件较好,被城镇扩展、交通发展占用的可能性较大,连片性较强,分维数小,空间形态较为规整,生态位适宜度水平普遍较高,空间分布"南高北低"。高适宜度基塘面积高达9 611.80 hm^2,占基塘总面积的54.63%,集中分布在西南地区的西樵、九江、丹灶,也是传统基塘的发源地,体现人类因地制宜发展生态农业的合理性;较高适宜度基塘3 301.35 hm^2,分布在西南和北部地区;中等适宜度基塘3 274.72 hm^2,狮山镇分布最多;低适宜度基塘1 406.43 hm^2,北部地区分布最多。采取保护性开发、分区分片利用、加强整治力度、改善生态环境等措施是提高基塘生态位适宜度水平的有效途径。

利用GARP生态位模型初步预测阿根廷蚁在中国的适生区

采用GARP生态位模型初步分析预测了阿根廷蚁(Linepithema humile Mayr)在中国的潜在地理分布。结果表明,中国东南部大部分地区都是该虫的适生区。建议加强检疫,防范其入侵。

阿尔金山国家级自然保护区基于GIS-生态位模型的野牦牛栖息地辨识研究

阿尔金山国家级自然保护区是青藏高原的特有种—野牦牛的三大保护区之一,客观地划分保护区内不同适宜度的栖息地及其功能分区,是保护野牦牛种群数量持续发展的有效途径。以生态位理论为指导,综合应用GIS技术和层次分析法,构建基于GIS的生态位模型,厘定野牦牛的适宜栖息地并划定相应的功能分区。结果表明:面积最大的高适宜性栖息地位于卡尔墩检查站周围区域,保护区北部沿阿尔金山存在着一条高适宜性廊道,面积较小的高适宜性栖息地零星分布在保护区西南部;高适宜性栖息地与中适宜性栖息地的面积总和为1.81×104km2,占保护区总面积的38.8%。在保护区功能区划上,应将所有的高适宜性栖息作为核心区;应将中适宜性栖息地及以高适宜性栖息地为中心周围5 km的缓冲地带作为缓冲区;保护区内的其他区域应作为实验区。

不同气候条件下沙冬青属植物在我国的潜在分布--基于生态位模型预测

沙冬青属(Ammopiptanthus)植物是古地中海第三纪孑遗濒危物种,包括沙冬青(Ammopiptanthus mgolicus)和矮沙冬青(Ammopiptanthus nanus),主要分布在我国西北干旱、半干旱地区,其不仅具有较高的研究价值,同时对我国西北干旱地区生态环境具有十分重要的作用。近年来由于全球气候变化及人为干扰等因素,沙冬青属植物天然分布面积骤缩,濒临灭绝。本研究利用MaxEnt模型、Bioclim模型和Domain模型对沙冬青属植物在我国末次间冰期(Last Interglacial)、末次冰盛期(Last Glacial Maximum)、当代和2050年(RCP4.5和RCP8.5)4个时期气候情景下的潜在适生区进行预测。结果表明:MaxEnt模型对沙冬青属植物潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积(AUC测试值)均高于0.80。当代沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.78%,主要集中在内蒙古中部、宁夏北部和甘肃北部等地;未来沙冬青最佳及高适生区在现有分布范围呈现向外扩张的趋势,主要分布在内蒙古鄂托克旗、鄂尔多斯、阿拉善左旗、宁夏吴忠和甘肃民勒县等地。当代矮沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.23%,主要集中在新疆南部;未来矮沙冬青最佳及高适生区向新疆乌恰县南部、乌鲁木齐北部移动和扩大,主要分布在新疆乌恰县、乌苏市、吐鲁番市和乌鲁木齐市。未来2050年(RCP4.5和RCP8.5)两种气候情景下沙冬青和矮沙冬青的潜在分布总面积均有所增加,与当代相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,在更高的CO2排放量(RCP8.5)情景下沙冬青和矮冬青的最佳及高适生区范围的预测结果都将减少。从气候因素角度考虑,研究表明未来气候情景下沙冬青属植物的适生区变化过程中,年均温(Bio1)、最湿月降水量(Bio13)和温度季节性变化(Bio4)是影响沙冬青属植物分布的关键因子,并为我国西北干旱半干旱地区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能。

基于生态位模型的连翘产地适宜性定量分析

连翘是一味名贵中药,具有很高的药用价值和经济价值。基于生态位模型和地理信息系统相关原理和方法,利用已知的69个连翘分布点位,结合24个与其生长和分布息息相关的环境因子,定量分析连翘在我国的潜在分布。结果表明,其核心分布区主要位于我国中部和东部地区,基本上分布于105°~125°E,30°~40°N之间,总面积为1 013 959 km^2;影响连翘分布的主导环境因子是:最冷季平均温度、最干月降雨量、最干季平均温度、气温季节性变动、年降雨量;最适宜连翘生长的生态位参数是:冬季最低温0℃左右,最干月降雨量在10 mm左右,最干季平均温度在0℃左右,气温季节性变动小于14℃,年降雨量755 mm左右。

基于生态位模型的松材线虫潜在生境预测方法研究

以江苏省松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)定点发生数据和31个环境变量为主要信息源,采用分类与回归树模型(CART)、基于规则的遗传算法(GARP)、最大熵法(Maxent)、逻辑斯蒂回归(LR)4种模型建立松材线虫在江苏省的潜在生境预测模型,从接受者曲线下面积(AUC)、Pearson相关系数、Kappa值3个方面来检验模型预测精度,分析松材线虫的空间分布规律及其环境影响因素.研究结果表明:在3个评价指标中,CART模型的预测精度较低,其它3个模型的预测精度均达到优良水平,其中Maxent在物种现实生境模拟、主要生态环境因子筛选、环境因子对物种生境影响的定量描述方面都表现出优越的性能.GARP模型对松材线虫潜在生境的预测方面表现出优越的性能.海拔、年降水量、降水的季节性变化、温度的年变化范围是影响松材线虫空间分布的主要环境因子.

基于GARP生态位模型的珍稀植物桃儿七适生区与生境分析

桃儿七[Sinopodophullum hexandrum(Royle)Ying.]是我国传统珍稀药用植物,现已处于濒危状态,被列为国家三级保护植物。利用获得的143个桃儿七地理分布记录和24个环境图层,通过GARP生态位模型分析了桃儿七在我国潜在地理分布,结果表明:桃儿七的适宜生境在我国的总面积为692627.20 km2,该物种生长区域狭窄,对环境要求苛刻,主要分布在我国西部的青海、甘肃、四川、云南、宁夏、陕西以及西藏境内次生植被丰富、地形复杂的高海拔地区。

基于GARP生态位模型湿地水鸟空间分布模拟研究

以香港米铺后海湾湿地2009年1月份15个区的湿地依赖性水鸟调查数据及同期本区高、中分辨率遥感影像数据、气候数据及地形数据为基础,利用GIS和RS技术来获取9种与水鸟密切相关的环境变量因子,选取GARP生态位模型,进行水鸟空间分布模拟.结果表明:基于GARP生态位模型模拟水鸟空间分布,经AUC值检验训练样本点结果为0.859,水鸟空间分布模拟结果较好.模拟的水鸟空间分布状态也进一步证实了湿地依赖性水鸟的分布特征,潮间带、大片的基塘区域是其主要栖息场所,红树林、草滩区为其次要栖息场所,而深水域、城市用地及城市绿地区域,由于人类活动频繁干扰了水鸟的栖息,水鸟分布较少或者没有.

基于生态位模型的江苏省城市人力资源生态系统评价研究

人力资源生态系统是影响经济发展和人才流动的重要因素,准确评价人力资源生态系统有利于合理配置人力资源与优化人力资源生态环境。利用生态位模型,构建了城市人力资源生态系统评价指标体系,系统评价了江苏省13个城市的人力资源生态系统,并对城市人力资源生态系统聚类分析。研究结果表明:江苏省各城市人力资源生态系统的生态位值和综合评价值存在显著差异,并且城市聚类现象非常明显。苏州与南京为第一类城市,生态位值和综合评价值最高,有显著的综合竞争优势;第二类城市显现出"势"因子较强的牵引作用,尤其是在教育科技方面优势明显;第三类城市在经济发展指数、交通运输指数均处于较低水平,城市竞争力较弱。最后,提出了相应的对策。