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。

基于生态位模型的多花黑麦草入侵风险分析

外来植物多花黑麦草的入侵对陕西、河南、江苏、四川等地的农业生产造成了严重危害。为构建多花黑麦草入侵风险预警,利用主成分分析模型和最大熵模型对多花黑麦草在入侵中国后的生态位分化及在中国的入侵阶段进行分析。结果表明,多花黑麦草在入侵我国后发生了显著的生态位漂移;相比于其原产地种群,多花黑麦草在中国的入侵种群生态位宽度更广,适应的气候区显著扩展;在当前气候条件下,中国南方大部分区域属于多花黑麦草的稳定入侵区,而北方和西部地区存在其局域适应区和潜在拓殖区。研究结果反映出多花黑麦草在我国东中部大部分地区具有较高的入侵潜力,也暗示了多花黑麦草较高的生态位进化能力可能是其在我国广泛入侵的重要原因。研究结果为开展多花黑麦草的防控和治理提供了重要研究基础。

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。

基于生态位模型的地理标志农产品种植适宜性评价研究--以上高县紫皮大蒜为例

【目的】构建与地理标志农产品相契合的种植适宜性评价方法,弥补由于地理标志农产品独特的生长环境导致传统作物种植适宜性评价方法上存在的不足,为优化地理标志农产品种植提供重要科学参考。【方法】以江西省上高县为研究区,利用MaxEnt模型预测各指标因子的适宜范围及最适宜值,同时运用生态位适宜度模型计算各评价单元的生态位适宜度值,通过结合MaxEnt模型和生态位适宜度模型,建立基于生态位理论的适宜度指数综合模型,并从气候、土壤、立地和耕作条件4个方面分析研究区地理标志农产品—紫皮大蒜的种植适宜性。【结果】通过MaxEnt模型预测的各指标适宜范围与当前上高县紫皮大蒜种植现状数据相近,表明预测结果具有较高的可信度。此外,运用自然断点法划分各评价单元适宜等级,包括高度适宜区、比较适宜区、勉强适宜区和不适宜区4个等级。其中,高度适宜区面积为627.03hm^(2),集中分布于塔下乡、蒙山镇和南港镇;比较适宜区面积为1434.93 hm^(2),主要分布在泗溪镇、墨山乡和徐家渡镇;勉强适宜区面积为1908.86 hm^(2),主要分布在野市乡和新界埠镇;不适宜区面积为1381.43 hm^(2),主要分布在芦洲乡、镇渡乡、敖山镇和新界埠镇。【结论】建议将天山、江南等村作为种业种植村,马岗、梅沙等村作为推广种植村。MaxEnt模型预测的结果减少了生态位适宜度模型中各指标适宜范围及最适宜值的主观性,提高了预测结果的可信度。结合生态位适宜度模型与MaxEnt模型构建的生态位模型有效地预测了上高县地理标志农产品紫皮大蒜的适宜种植区域,为相似区域地理标志农产品的种植适宜性评价研究提供新思路。

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。

基于稳定同位素技术的高寒草甸高原鼢鼠营养生态位特征

【目的】分析啮齿动物营养生态位特征,了解动物所占据的营养层,揭示啮齿动物在不同时间尺度上的食物资源利用变化。【方法】以祁连山东段高寒草甸栖息的高原鼢鼠(Eospalax baileyi)为研究对象,采用贝叶斯碳氮稳定同位素质量平衡混合模型,分析高原鼢鼠不同组织的食性信息及其营养生态位特征。【结果】高原鼢鼠不同组织中同化的食物种类基本一致,但在食谱中的贡献率各有差异。地上部分蒲公英(Taraxacum mongolicum)在血液(24.33%)、肌肉(19.63%)和毛发(14.00%)组织中的贡献率均最高;地下部分鹅绒委陵菜(Potentilla anserina)在不同组织中的贡献率均最高,分别为66.01%,17.79%和10.72%。不同组织中同化食物种类和营养生态位宽度变化一致,在植物地上部分表现为血液(8种,1.742)<肌肉(10种,2.049)<毛发(13种,2.227)组织,植物地下部分为血液(5种,1.100)<肌肉(14种,2.370)<毛发(15种,2.469)组织,且地上和地下植物在高原鼢鼠血液组织(1.100)中的生态位重叠度远低于肌肉(0.447)和毛发(0.566)组织。【结论】高原鼢鼠各组织代表的不同时间尺度的食性信息中,短期食性(血液组织)中同化物种数较少,生态位宽度较小。而在长期食谱(肌肉和毛发组织)中食物种类广泛,生态位宽度变大。且地上和地下植物在高原鼢鼠短期食性中生态位重叠度远低于长期食性。鉴于高原鼢鼠的采食习性,建议在高原鼢鼠危害严重区域,可以通过补播禾本科等优良牧草,降低高原鼢鼠优质食物在其栖息地植物群落中的比例,达到防治高原鼢鼠危害的目的。

数字科研信息生态位耦合协调评价模型构建与实证研究

立足数字科研信息生态位的运作机理,结合耦合协调函数及当前数字科研信息活动的特征,探讨数字科研信息生态位耦合协调的测度方法。将数字科研信息生态位分为数字科研信息资源、数字科研信息时空和数字科研信息功能3个维度,提取各维度的评价指标,同时从综合发展指数、耦合度、协调度3个方面建立数字科研信息生态位耦合协调评价模型,并通过海南高校部分教师近5年的科研数据进行实证分析。结果表明,所建立的评价模型能够有效揭示数字科研信息生态位的耦合协调状况,具有可操作性和应用价值。

基于生态位模型的广西柑桔黄龙病风险区分布与变化研究

柑桔黄龙病是严重危害我国柑桔产业可持续发展的重大病害,对柑桔黄龙病进行空间分布和潜在风险预测具有极重要的现实意义。应用生态位组合建模技术分析了影响广西境内柑桔黄龙病发生的环境变量,并预测了当前和2030年气候情景下柑桔黄龙病潜在发病风险区的空间分布。组合模型[集成广义线性模型(GLM)、广义推进模型(GBM)、柔性判别分析(FDA)、随机森林模型(RF)和最大熵模型(MAXENT)结果]的TSS(真实技巧统计值)和AUC(ROC曲线下面积)值分别为0.867和0.948,较各单一模型的TSS和AUC值均有明显提高。在用于柑桔黄龙病生态位建模的5个变量中,海拔是影响柑桔黄龙病发生的最主要因素,而气温年较差和气温日较差对病害发生也有重要作用。评估发现,当前时期广西境内柑桔黄龙病高风险区主要分布于柳州、钦州、崇左、玉林、贺州、北海、桂林等地区,占到该全区面积的18.8%。与当前时期相比,2030年广西柑桔黄龙病风险区的总面积变化不大,但其空间分布变化较为明显,南宁、贵港和梧州等地区的潜在高风险区面积会明显增加。

数字科研信息生态位构建的模型及其应用探究

数字科研信息生态位对数字科研信息环境下科研人的生存发展有着重要影响,明确数字科研信息生态位的构建机理具有突出的理论价值和现实意义。该文结合生态位构建理论和数字科研信息特征,设计了数字科研信息生态位构建的进化惯量模型和进化动量模型,并以海南高校的6位教师为对象进行实例计算。结果表明:无论是在数字科研信息生态位的分维度还是整体层面,各位教师的进化惯量与其进化动量均呈现出负相关关系,该结果与生态位构建理论的结论一致,说明在数字科研信息生态位分析中应用生态位构建模型具有可行性和合理性。

气候变化背景下光核桃的潜在分布区和生态位变化

【目的】探究气候变化对光核桃分布和生态位的影响,为光核桃资源的保护和开发提供理论支撑。【方法】本研究根据光核桃的216条地理分布数据,结合11个气候、土壤和地形因子,调用ENMeval程序包优化后的最大熵值模型(MaxEnt)模拟我国光核桃潜在分布区在未来3种气候条件下的空间分布格局,并使用ecospat软件包分析光核桃气候生态位变化,以确定影响光核桃分布的主要环境变量。【结果】(1)优化后的MaxEnt模型可准确预测光核桃的潜在地理分布区,分布区主要位于青藏高原和云贵高原等较高海拔地区,总面积约为360711.8 km2,其中拉萨河谷、雅鲁藏布江中游河谷、怒江、澜沧江、金沙江等干热河谷等地为光核桃高度适生区;(2)在未来气候条件下,光核桃适生区整体呈向西南收缩趋势,生境适宜度总体呈下降趋势;(3)影响光核桃分布的主要环境变量为气温年较差、等温性和海拔,光核桃未来时期与当前时期生态位的重叠率随气候变化加剧逐渐降低。【结论】随着未来气候变化,我国光核桃适生区将向纬度与海拔相对较高的地区进行迁移,光核桃气候生态位也将与当前生态位逐渐分化,温度和海拔是影响光核桃分布的主要环境因子。基于上述结果,我们应在当前和未来环境适宜度均无显著变化的区域设立保护地,以减少全球气候变暖影响,同时也可避免人类活动对光核桃资源的进一步破坏。

基于生态位适宜度的耕地“三位一体”空间保护分区研究——以江西省兴国县为例

以兴国县村域为单元,从耕地数量、质量和生态三个维度构建指标体系,运用生态位适宜度模型、改进CRITIC法和综合指数法开展耕地“三位一体”综合评价,并分析其空间分异特征。同时,运用三维魔方法划分耕地保护分区,并提出不同的保护利用措施,以期为耕地保护动态监管政策制定和国土空间规划的编制提供技术支撑。

外来植物节节麦入侵过程中的生态位进化与入侵潜力研究

为了筑牢中国的生态安全屏障和保护生物多样性,防止节节麦大规模入侵和扩散带来的生态威胁,有必要采取综合防治措施并进行动态监测其入侵扩散趋势。基于节节麦在中国的预防和治理问题,本研究以节节麦为研究对象,利用最大熵(MaxEnt)模型分析了其在中国的潜在适生区范围,并采用主成分分析方法分析了节节麦在入侵中国过程中的气候生态位变化。利用生态位模型对节节麦的现状和潜在分布进行了分析,确定了节节麦在中国入侵风险最高的地区,如中国中部、福建南部、广东湛江、海南、新疆西南和塔城地区、西藏西部和东南部地区。影响其分布的主要生态因子为最干月份降水量(Bio14)和最暖季度平均温度(Bio10)。较高的生态位稳定性表明节节麦在入侵过程中处于生态保守状态,节节麦在中国的气候生态位与本土生态位之间的差异是由于生态位未填充导致的,入侵种群的气候生态位只是本土生态位的一个子集。

基于4种生态位模型的长芒苋潜在适生区预测

恶性入侵杂草长芒苋Amaranthus palmeri S.Watson对农业生产和生物多样性造成严重威胁。预测其潜在适生区对粮食安全和生物多样性保护至关重要。不同模型由于算法不同对长芒苋潜在适生区的预测结果存在差异。本研究综合4种生态位模型(MaxEnt、GARP、BIOCLIM和DOMAIN)预测长芒苋在我国的潜在适生区以提高预测准确性。结果表明,4种模型的平均AUC值均大于0.85。MaxEnt和DOMAIN的平均Kappa值大于0.81;BIOCLIM和GARP的平均Kappa值大于0.69。MaxEnt的预测精度和稳定性要略胜一筹。BIOCLIM和MaxEnt的预测结果较为收敛,DOMAIN和GARP预测的适生区范围较广,由此预测的长芒苋潜在适生区分别占我国陆地总面积的20.66%和32.38%,48.39%和49.76%。综合预测结果,长芒苋在我国的适生区主要集中在中东部地区,西北和东北地区则是长芒苋存在的边缘环境地区。

优于单一最大熵生态位模型的混合烟粉虱生境风险评估模型

预测入侵生物的潜在地理分布、快速评估其高脆弱性区域是实现入侵生物前瞻性风险预警的重要手段。MaxEnt生态位模型是目前应用最广泛的生境风险评估方法,操作简单,预测精度较高,但模型对数据的质量和数量过分依赖。以烟粉虱Bemisia tabaci为对象,引入地理探测器显式描述评价因子的空间关联规律和贡献度,结合MaxEnt生态位模型,提出一种混合生境风险评估模型(Geo-MaxEnt),并与单一MaxEnt生态位模型进行对比。结果表明:(1)地理探测器模型显示,海拔(0.56)、土地利用(0.43)、最热月最高温度(0.36)和年平均温度(0.30),对烟粉虱的空间分布具有显著影响,各因子对烟粉虱生境的影响存在显著的差异。海拔和土地利用PD值最高,是影响烟粉虱生境的主要驱动因子。环境因子的交互作用强化了各个因子的影响力。(2)单一MaxEnt生态位和所构建的模型总体精度分别是94.86%(AUC 0.91)和98.13%(AUC 0.94),相较之下,所构建的模型精度略高,表明所构建的模型是合理的,具有高度的可靠性;(3)对于高风险区,混合模型优于MaxEnt模型,但两者在空间分布方面高度一致,主要分布在东部区域;对于非适生区,两种模型结果较为一致,MaxEnt模型的非适生区略大于混合模型。地理探测器能够解释入侵驱动因素相互作用和协同效应,能够较好地表达入侵昆虫生境适宜度与候选因子的生态学意义,在评价入侵昆虫生境风险上更为有效。

基于生态位视角的陕西省区域创新生态系统安全测度及预警

[目的]分析陕西省区域创新生态系统安全发展状况并对其安全演变趋势进行预警,为实现陕西省区域创新生态系统的经济可持续的高质量发展提供科学依据。[方法]基于生态位视角构建了一个包含开放性、生长性、协同性和可持续性4个维度的区域创新生态系统安全测度指标体系,利用生态位适宜度模型对2011—2020年陕西省区域创新生态系统安全状况进行了测度分析,并利用BP神经网络模型预测2020—2024年陕西省区域创新生态系统安全警情演变趋势。[结果]①陕西省区域创新生态系统安全水平在2011—2020年间总体呈现出稳定上升的态势,表明区域创新发展具有良好的基础和潜力。②陕西省区域创新生态系统安全警情在2020—2024年间将继续保持向好的趋势,但仍呈南北低、中部高的分布特征。[结论]陕西省区域创新生态系统安全状况整体呈现良好的演变趋势,但仍需采取相关措施进一步缩小其区域间的差距从而实现陕西省区域创新生态系统的安全发展。

气候变化下反枝苋潜在中国适生区及生态位研究

反枝苋(Amaranthus retroflexus)属高存活率入侵性植物,关注其在气候变化下的潜在分布格局和生态位变化,对当地作物生长和畜牧业健康发展具有重要意义。本研究基于观测点位和环境变量数据,使用最大熵(Maximum entropy,MaxEnt)模型和R语言ecospat包,对适生区潜在分布进行预测,并分析生态位。结果表明:海拔、年均温和年平均降水量是影响分布扩散的主要因子,累计贡献率达92%;在气候变化下,反枝苋的潜在分布区逐渐向我国的北部和西北部扩散,在2070年SSP585气候模式下扩散程度最大;随着气温升高,反枝苋逐渐向海拔较高、最暖月最高温度较低的地区分布扩散。在未来适宜生存的生态位重叠度将逐渐降低,并可能发生生态位变化。本研究将为气候变化下的反枝苋种群入侵提供保护政策和决策依据。

基于无人机航拍和生态位模型的草原毛虫宜生区研究

受观测手段限制,目前对区域尺度草原毛虫(Gynaephora alpherakii)空间分异特征和宜生区分布尚不清楚,本研究基于无人机航拍分析系统获取祁连山国家公园青海片区高寒草原毛虫空间分异特征,结合BIOMOD生态位模型和观测样地所对应草地植被、土壤、气候和地形等环境因子,获取祁连山国家公园青海片区历年草原毛虫生态位,划分草原虫害宜生区。结果表明:所有野外观测样点中,草原毛虫空间分布异质性较大,其出现的观测样点占所有观测的5.77%,不同监测点总数为1~2 046头,同一监测点内为0~136头。所有生态位模型中,RF模型对草原毛虫生态位模拟精度最高,Kappa系数、TSS和AUC分别为0.6、0.75和0.93。草原毛虫一级到三级宜生区面积较小(占总面积的14.68%),主要分布于研究区中东部,四级和五级宜生区面积较大(占总面积的85.32%),主要分布在研究区西部。无人机航拍技术高效地提供了草原毛虫空间分布研究的基础数据,可为进一步定量认识草原毛虫的生态学地位及虫害预警、防控措施的制定提供理论和实践基础。

物种或种群生态位宽度与生态位重叠的计测模型

提出生态位宽度和生态位重叠的新定义及其若干测度模型。对不同学者提出的许多测度生态位宽度和生态位重叠的模型进行分析和评述。迄今为止,在国内限于单一生态资源轴上的生态位参数计测研究很多,随着多维生态位计测方法的不断发展,物种或种群在多维生态空间内的生态位宽度和生态位重叠计测,将备受关注。

利用生态位适宜度模型评价土地利用环境脆弱性效应

土地利用对环境脆弱性具有重要影响,土地利用与生境条件匹配越好,土地利用的环境脆弱性效应值会越低。该文通过生态位适宜度模型将土地利用对环境脆弱性的影响定量化。选择典型生态环境脆弱区黄河三角洲垦利县的农用地,通过野外调查选择样地,构建各土地利用方式的生态位适宜度模型,在此基础上,对各土地利用生态单元的生态环境现实条件与现状土地利用方式所要求的最佳生态环境进行比较计算生态位适宜度,获得土地利用环境脆弱性效应分布图。研究结果表明,垦利县土地利用的环境脆弱性效应整体良好,棉田是决定整个垦利县环境脆弱性发展的土地利用方式;土地利用强度与土地利用环境脆弱性效应之间呈现为正相关趋势;灌溉条件和土壤盐分是决定土地利用环境脆弱效应值高低的主导环境因子。该研究结果对指导土地的合理利用与管理,防止土地退化和促进生态环境改善具有一定意义。