基于MaxEnt生态位模型软件对云南柠檬适宜种植区预测

制定科学、精细的柠檬适宜种植区划是云南柠檬产业规模化健康发展的先决条件.应用MaxEnt生态位模型软件,基于世界地理分布记录,划分出柠檬在云南的适宜种植区以及确定影响柠檬分布的最主要环境因子.结果表明:云南的柠檬最适宜种植区面积大约为8826.25km^(2),集中分布于怒江、澜沧江、元江-红河三大水系流域内的低海拔地区,其中德宏、临沧、普洱和红河的最适宜种植区面积最大,适合进行规模化的柠檬种植.影响柠檬分布概率环境限制因子是最冷月份平均温度、年平均温度、最暖季度平均雨量和昼夜温差与年温差比值.本研究首次利用MaxEnt模型分析预测了柠檬在云南的适生区域,对适生区的分布做出精确划分,明确了影响柠檬分布的主要气候因子,分析结果能够为云南省柠檬种植提供科学指导和合理规划.

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。

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。

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生态位模型的芡欧鼠尾草在中国潜在的适生性分析

结合Maxent生态位模型与地理信息系统(GIS),综合分析影响芡欧鼠尾草生长发育的环境因素,结合原产地分布特征,计算结果经ROC曲线分析法验证,Maxent生态位模型的AUC值为0.933(非常接近1),定量地获得了芡欧鼠尾草在我国的潜在适生区,通过验证试验,其结果与模型基本相符。

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Maxent生态位模型的银杏大蚕蛾贵州省适生区预测

通过建立Maxent生态位模型,投影到地理空间,预测银杏大蚕蛾在贵州省的潜在分布区域,以期为贵州省有效预防银杏大蚕蛾提供借鉴。

MaxEnt模型参数设置对其所模拟物种地理分布和生态位的影响——以茶翅蝽为例

【目的】生态位模型被广泛应用于入侵生物学和保护生物学研究,现有建模工具中,MaxEnt是最流行和运用最广泛的生态位模型。然而最近研究表明,基于MaxEnt模型的默认参数构建模型时,模型倾向于过度拟合,并非一定为最佳模型,尤其是在处理一些分布点较少的物种。【方法】以茶翅蝽为例,通过设置不同的特征参数、调控倍频以及背景拟不存在点数分别构建茶翅蝽的本土模型,然后将其转入入侵地来验证和比较模型,通过检测模型预测的物种对环境因子的响应曲线、潜在分布在生态空间中的生态位映射以及潜在分布的空间差异性,探讨3种参数设置对MaxEnt模型模拟物种分布和生态位的影响。【结果】在茶翅蝽的案例分析中,特征参数的设置对MaxEnt模型所模拟的潜在分布和生态位的影响最大,调控倍频的影响次之,背景拟不存在点数的影响最小。与其他特征相比,基于特征H和T的模型其响应曲线较为曲折;随着调控倍频的增加,响应曲线变得圆滑。【结论】在构建MaxEnt模型时,需要从生态空间中考虑物种的生态需求,分析模型参数对预测物种分布和生态位可能造成的影响。

基于MaxEnt生态位模型预测蒙药白益母草潜在分布研究

目的:对蒙药白益母草基原植物脓疮草Panzerina lanata var.alaschanica进行适宜性分布研究,为其资源保护和合理开发利用提供参考。方法:利用近年来采集到的96个脓疮草分布信息,采用MaxEnt生态位模型,结合当代和2050年SSP2-4.5、SSP5-8.5情景下的19个生物气候数据,预测脓疮草在我国的潜在分布区域及适生等级。结果:MaxEnt模型精度评价AUC值为0.983,表明模型运算准确度高,分析结果可靠;脓疮草的生长主要受年均温、温度季节性变化、温度年较差、最冷季度均温和最湿月降水量的影响;脓疮草当代潜在分布区面积占全国总面积6.86%。最佳适生区占全国总面积1.74%。在2050年SSP2-4.5和SSP5-8.5气候条件下,脓疮草潜在分布区面积占全国总面积分别为10.41%,8.38%,最佳适生区占全国总面积分别为1.31%、0.87%。结论:脓疮草当代主要分布在内蒙古自治区阿拉善左旗、鄂尔多斯市等区域。2050年SSP2-4.5和SSP5-8.5气候条件下,脓疮草最佳适生区面积减小,并呈现向北迁移的趋势,故应该加强脓疮草资源保护工作,以防止其资源趋于濒危。

基于MaxEnt生态位模型的小蜻蜓尺蛾在我国的适生区预测分析

利用MaxEnt生态位模型,结合ArcGIS软件,对小蜻蜓尺蛾在我国的适生区范围进行了预测分析。结果表明,该虫在我国的适生区占全国面积约32.71%,其中高、中、低适生区分别占8.62%、8.53%、15.55%,主要分布于我国东北平原、华北平原、长江中下游平原地区,温带季风气候以及亚热带季风气候区域。ROC评价结果表明,MaxEnt生态位模型的平均AUC值为0.984,预测结果具有较高的精度。各环境变量重要性的刀切法检验表明,温度因素对小蜻蜓尺蛾的潜在分布影响最大。

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。

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。

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。

基于生态位模型的森林害虫潜在分布区预测研究进展——以蒙古高原雅氏落叶松尺蠖为例

指出了生态位模型是使用物种分布和系列环境变量数据,借助于某一算法对物种的生态需求进行分析,其运算结果在不同时空中的表达即为物种的实际和潜在分布区。近年来,该种模型在物种潜在分布区、动植物入侵风险、生物多样性保护、全球气候变化与物种分布等研究中得到广泛应用。从雅氏落叶松尺蠖的分布现状、生态位模型构建的基本原理应用等方面探讨了生态位模型在雅氏落叶松尺蠖潜在分布预测中的应用。生态位模型利用物种的分布点数据及与之相关的环境变量来模拟物种潜在分布,预测结果取决于环境变量的类别、分辨率等因素。MaxEnt模型基于有限的分布信息进行潜在分布区预测,且能在预测时充分考虑已知信息,而对未知信息不做过多揣测,根据客观的环境变量特征得出约束条件,探寻此约束条件下,该模型能够根据物种“出现点”的最大熵的可能分布。该种模型在蒙古高原雅氏落叶松尺蠖潜在分布预测研究中极具应用潜力。

基于Maxent和GARP模型的日本双棘长蠹在中国的潜在地理分布分析

【目的】日本双棘长蠹Sinoxylon japonicum是一种重要的林木蛀干害虫。该虫自1981年首次报道于云南昆明以来,先后在中国的10多个省市被发现。近年来该害虫在北京、天津和河北等地对国槐Sophora japonica的危害日趋严重。【方法】在本研究中,作者按时间顺序梳理了日本双棘长蠹在中国的分布记录,根据日本双棘长蠹已有分布记录及其主要寄主植物国槐在我国的种植区域采用了Maxent和GARP两种生态位模型对日本双棘长蠹的潜在地理分布进行分析。【结果】日本双棘长蠹在中国南方地区呈零星分布,而在中国北方地区较为集中。分布记录的报道时间呈现出由南向北和自东向西的局势,推测这种分布格局是由于其寄主植物所导致的:中国北方地区危害严重可能与国槐在中国北方的集中种植有关,寄主树苗在不同地区间的调运是其种群扩散主要原因。基于生态位模拟的结果显示日本双棘长蠹在中国具有较大的适宜生态空间,潜在地理分布范围较广,从北到南其适生区主要有:辽宁西部、北京、天津、宁夏、河北、山西南部、山东、陕西、江苏、安徽、湖北、重庆、浙江、江西、湖南以及四川和贵州西北部。【结论】这些地区间的树苗转运需要做好检验检疫工作,以防止日本双棘长蠹的扩散。

基于Maxent模型的葡萄皮尔斯病在中国适生性分析

葡萄皮尔斯病能够引起葡萄灾难性的毁灭,是世界性检疫性有害生物。利用Maxent模型,结合地理信息系统Arc GIS,对该病在我国的适生范围进行了首次预测研究。结果表明,葡萄皮尔斯病的潜在分布区主要集中在我国的黄淮海地区和长江中下游地区。ROC评价结果表明,Maxent生态位模型预测葡萄皮尔斯病菌潜在分布的训练数据和测试数据的AUC值分别为0.996和0.927,达到了极高的精度。各环境变量重要性的刀切法检验表明,降水量和温度因素对葡萄皮尔斯病的潜在分布影响最大。

气候变化对新疆雪岭云杉潜在适宜分布及生态位分化的影响

探究气候变化对天山森林植物潜在空间分布的影响及其模拟预测有助于揭示中尺度下植物分布格局对气候变化的适应对策和反馈机制,对促进干旱区山地森林生态系统的生物多样性保育和森林资源可持续管理有着重要的科学和实践意义。基于雪岭云杉的分布点数据和环境因子数据,利用最大熵(MaxEnt)模型、GIS工具及R软件估计其在基准气候(1970-2000年)及2050(2041-2060年)和2070(2061-2080年)时段基于RCPs气候情景下的潜在分布范围、空间格局变化及生态位分化。结果表明:(1)雪岭云杉在基准气候下的潜在分布与2019年秋季的NDVI植被覆盖变化基本保持一致,高适生分布区主要分布在东疆的哈密、巴里坤和伊吾,北疆主要分布在天山北坡、博格达山、北塔山和伊犁河谷,南疆主要分布在天山南坡。另外,在阿尔泰山南坡、塔城、裕民、托里、西昆仑山和小帕米尔山地也有分布。(2)限制雪岭云杉潜在分布的关键因子为降水(最干月降水量、最冷季降水量和降水季节性)和温度(最干季平均温度、年均温、等温性和气温年较差)、土壤剖面有效含水量、土壤碳密度及海拔,其累计贡献率之和达到87.28%。(3)2050和2070时段,雪岭云杉的适宜分布范围均呈不显著的增加趋势,但RCP6.0情景比RCP2.6较显著,分别扩增了3.33%和3.47%;低、中、高适生区均保持相对稳定的变化,从RCP2.6到RCP6.0情景下增幅分别在1.78%、1.26%和0.98%左右;适生分布区的重心总体上呈现出向高纬度、向东北迁移的趋势,但变化幅度不显著。(4)PCA分析表明雪岭云杉在南疆的气候生态位最广泛、北疆次之、东疆最窄,生态位分化检测表明北疆、南疆和东疆未发生明显分化。

基于MaxEnt模型的大豆蚜全球潜在地理分布分析

【目的】为预测和分析大豆蚜Aphis glycines的全球潜在地理分布,研究大豆蚜分布与环境变量之间的联系。【方法】利用最大熵法生态位模型(maximum entropy niche-based modeling,MaxEnt)和地理信息系统软件ArcGIS,根据收集的大豆蚜已知分布点和环境变量,预测大豆蚜的全球潜在地理分布区,推测环境变量对大豆蚜分布的影响。【结果】结果表明,大豆蚜适生区主要分布在低海拔地区,高度适生区集中在25°~50°N的中国、日本、韩国、朝鲜、加拿大、美国、意大利和格鲁吉亚。决定大豆蚜分布地点的关键环境变量为最暖季度降水量、最暖季度平均温度、最湿季度平均温度、最干月降水量、月平均昼夜温差和温度季节性变化标准差。【结论】大豆蚜潜在地理分布区域广泛,应在各国大豆农产品贸易时做好检验检疫工作,以防止大豆蚜的扩散。