【目的】以我国特有的同倍体杂交树种紫果云杉为对象,研究其与亲本树种丽江云杉和青杄间环境生态位的差异,并预测其在未来气候变化下21世纪50年代(2050s)和80年代(2080s)潜在分布区的变化。【方法】在收集紫果云杉及其亲本种地理分布信息的基础上,利用地理信息系统(Arc GIS)技术获取相应生境的环境变量,通过Kruskal-Wallis多重秩和检验、判别式分析(DFA)和主成分分析(PCA)等统计方法量化分析云杉属3个树种的生态位差异,并利用最大熵模型(Max Ent)结合3种大气环流模型(BCC-CSM1-1、CCCma_Can ESM2和CSIROMk3.6.0)模拟3个树种在3种气候变化情景(即温室气体最低排放,RCP2.6;中度稳定排放,RCP4.5;高度排放,RCP 8.5)下未来2050s和2080s的潜在分布。【结果】Kruskal-Wallis检验、DFA和PCA结果均表明紫果云杉生境的水热条件与亲本种间均存在显著差异。对水分条件而言,尽管紫果云杉生境的最冷季与最暖季降雨量居于亲本种之间,但其生境土壤湿度显著高于2个亲本种;对热量条件而言,紫果云杉生境的最冷月最低温显著低于2个亲本种,且地面结霜频率显著高于亲本。进一步对云杉属3个树种的未来潜在分布区模拟显示,紫果云杉仅在RCP2.6下2080s的潜在分布面积与当前相比略有缩减(约5%),而在此情景下2050s的潜在分布区面积和其余2个情景下2050s和2080s的潜在分布面积高于当前分布区面积。综合分析所有情景及时间段后发现,紫果云杉未来潜在分布区面积平均增加17%以上,且分布区明显呈现由青藏高原东南部边缘向内部扩张的趋势。而其亲本种青杄受气候变暖威胁严重,其潜在分布面积(综合所有情景及时间段)平均减少了21%以上,丽江云杉除在RCP4.5和RCP8.5下2080s的潜在分布面积稍高于当前(不到2%)外,其余情景下的潜在分布面积也都低于当前,其潜在分布面积平均减少5%左右(综合所有情景及时间段)。【结论】明确了同倍体杂交物种紫果云杉与其亲本种生态位的环境差异,即高土壤湿度和冬季低温是紫果云杉与其亲本种产生生态位分化的主要因子;且在未来温度显著增加背景下,基于MaxEnt模型预测表明紫果云杉在未来2050s和2080s潜在分布区面积将显著增加,推测其在未来将发挥更重要的生态安全屏障作用。

云杉矮槲寄生（Ａｒｃｅｕｔｈｏｂｉｕｍ ｓｉｃｈｕＡｎｅｎｓｅ）是一种寄生性种子植物，主要寄生于云杉属植物，近年来对我国＂三江源＂地区的云杉天然林和次生林造成严重危害。本研究利用ＧＡｒＰ和ｍＡｘｅｎｔ生态位模型，基于已报道的云杉矮槲寄生分布点的数据，对其在中国的分布区进行了预测和分析，并采用ｒｏｃ曲线对预测结果进行检验和评价。结果表明：ＧＡｒＰ模型预测的分布范围较广，ｍＡｘｅｎｔ内部层次更细致，为得到最佳结果，将２个模型的预测结果赋予一定的权重（４∶１）从而获得最佳结果；ｒｏｃ曲线评价结果表明，ＧＡｒＰ－ｍＡｘｅｎｔ模型的Ａｕｃ值为０．９３７，达到了极高的精度。通过该模型预测可见，云杉矮槲寄生．．．

木灵藓科植物是干旱、半干旱环境中常见的藓类植物，对温度和降水极为敏感.木灵藓科在中国的物种丰富度由东向西增加，在新疆的丰富度较高.木灵藓属(Orthotrichum)、显孔藓属(Lewinskya)、多胞藓属(Nyholmiella)是三个在新疆分布较为广泛的属.预测当前以及未来气候情景下这三个属在新疆的潜在分布范围，将为木灵藓科区系和多样性研究提供一定的参考依据，也能预判未来气候变化对新疆地区木灵藓属的分布影响.该文根据木灵藓属、显孔藓属、多胞藓属在新疆的125个地理采集样点和19个气候因子，运用MaxEnt模型预测了它们适生区，并分析这些气候因素对其分布范围的影响.结果显示：1) AUC值高达0.945,说明该模型能够很好地预测了三个属的适生区范围.Jackknife检验表明，影响三个属分布的主要气候因子为最湿季平均气温以及最干季降雨量，贡献率分别为24.5%、23.9%.2)该三属主要分布在阿勒泰、塔城、中部天山山脉、哈密、喀什和克州等地区，在和田和巴州也有一定的分布.在21世纪50年代的气候情景下，这些属在阿尔泰和塔城的分布范围将扩大，而在喀什和巴州的则缩小.总体而言，在21世纪70年代的气候情景下，这三个属在新疆的潜在分布区面积比现在的有所缩小.该文以气候因子预测了木灵藓科在新疆当前和未来的潜在分布范围，今后的工作中，将考虑影响苔藓植物生长的地形、植被的类型等，以进一步提高预测结果的准确性.

【目的】了解矮牡丹在中国的地理分布和潜在的适生区,以进行矮牡丹的资源保护、引种驯化及园林应用研究。【方法】利用ArcGIS软件和MaxEnt模型,基于矮牡丹当前44条有效分布记录和17个环境因子,评估不同环境因子对矮牡丹地理分布的影响,预测其当前及未来的潜在适生区。【结果】MaxEnt模型模拟当前潜在分布区的结果准确度极高,训练集与测试集的AUC值分别为0.994和0.998。紫外线最低月平均值(UVB4,贡献率为21.6%)、年均降雨量(BIO12,贡献率为18.8%)、最冷月最低温(BIO6,贡献率为12.3%)和海拔(ALT,贡献率为10.5%)为影响当前矮牡丹分布的主要环境因子。当前生态适生区总面积为15.97万km~2,主要位于甘肃东部、陕西中部、山西南部及河南西北部地区,此外,河北南部与山西两省交界地带也有少量分布。未来气候变化下,矮牡丹潜在分布区有西北部缩减和向东部、北部轻微扩张的趋势,具体表现为:在陇东地区、陕西宝鸡市、咸阳市一带出现明显缩减,冀南地区则完全丧失,在陕西延安以北、山西临汾、晋城、河南洛阳以东轻微扩张。此外,其未来的适宜分布中心东移趋势明显。【结论】矮牡丹适生区主要受紫外线最低月平均值(819.4～1 128.6 J/(m2·d))、年均降水量(436.2～808.5 mm)、最冷月最低温(-11.8～-3.2℃)、海拔高度(270.8～1 833.3 m)等环境条件影响,其中紫外线最低月平均值与年均降水量是限制矮牡丹地理分布最关键的环境因子。当前,矮牡丹在中国地理分布范围较窄,未来在西北、冀南地区适宜生境骤减。因此,加强天然种群保护力度,积极开展引种栽培工作刻不容缓。

【目的】探究红皮云杉地理分布格局与气候变化的关系，模拟红皮云杉在不同时期气候变化下的潜在适生分布区，为红皮云杉的资源管理和多样性保护提供科学依据。【方法】基于我国红皮云杉59个现有分布点数据和Worldclim网站下载的19个气候变量，采用最大熵模型（MaxEnt），模拟红皮云杉在现代、末次间冰期（LIG）、末次盛冰期（LGM）、全新世中期（MH）以及未来2个时期（2050s和2070s）2种排放气候场景（RCP4.5和RCP8.5）下的适生分布区，分析限制红皮云杉地理分布的主要环境因子，推测其生物避难所，预测其在未来气候变化情景下的变化趋势。【结果】MaxEnt预测结果可靠，训练数据集和测试数据集的平均AUC均大于0.99，具有极高可信度。最暖季度降水量（Bio18）、气温季节性变动系数（Bio4）和降水量季节性变化（Bio15）是限制红皮云杉地理分布的主要变量，贡献率分别为40.6%、28.9%和24.6%。红皮云杉当前适生区包括中国的大兴安岭、小兴安岭、长白山地区；红皮云杉在LIG、LGM和MH时期的适生区面积分别为当前的102.59%,105.20%和100.53%；从末次盛冰期到现代，其分布中心具有向东南、再向东北、再向西南的迁移趋势。未来气候情景下红皮云杉的适生区面积呈减少趋势，RCP4.5-2050s、RCP4.5-2070s、RCP8.5-2050s和RCP8.5-2070s情景下的适生区面积分别为当前时期的99.06%、96.88%、98.05%和95.08%，高适生区边缘呈片段化分布，小兴安岭腹地和长白山腹地的种群较为稳定。【结论】相对于温度，降水对红皮云杉地理分布的影响更重要。红皮云杉在末次盛冰期发生种群扩张，从全新世中期到现代其种群持续收缩。通过种群遗传多样性、适生区预测和孢粉化石等推测长白山腹地和小兴安岭腹地是红皮云杉的间冰期避难所。未来气候情景下，红皮云杉适生区面积缩小，其分布中心有向高海拔和高纬度地区迁移的趋势，应考虑优先保护大兴安岭北部到中部、长白山西部和张广才岭北部等高适生区的边缘种群。

【目的】采用优化Maxent模型对白栎的适生区进行预测,了解气候因子对白栎分布的影响,同时结合植物耐寒性区域地图(PHZM)探讨白栎的栽培区划和引种区划,为白栎的引种栽培提供理论基础。【方法】采用Maxent模型,利用AICc指标对特征参数(feature)和正规化参数(β)进行筛选,建立最优模型。基于484条分布记录和10个环境变量模拟白栎在末次盛冰期、全新世中期、现代和2070年的潜在分布区。综合jackknife检验、置换重要值和百分比贡献率、限制环境因子,探讨影响白栎适生分布区的环境因子。【结果】1)最优模型的参数设置为:feature为LQP和β乘数为1.5。2)jackknife检验表明:年均温、最干月降雨量、平均日温差、温度年较差为关键因子;百分比贡献率排前3名的环境变量依次为平均日温差、温度年较差、年均温;置换重要值排前3名的为年均温、温度年较差和等温性。影响现代最适分布区的环境限制因子为年降雨量和最干月降雨量;影响未来最适分布区的环境限制因子为极端最高温和最干月降雨量。3)白栎的现代高度适生区集中分布在重庆、贵州局部地区、湖南、湖北南部、江西、安徽南部、福建北部和长江三角洲地区;末次盛冰期时白栎的高度适生区在湖南和江西零星地区,较现代分布区面积减少28.28%;全新世中期高度适生区范围与现代相似,较现代高度适生区面积增加6.44%,面积达到最大;在进行未来适生区的预测时,原本不具有适生区的辽宁出现少部分低度适生区,2070年温度可能升高,适宜分布区向北扩张,高度适生区面积减少6.44%。【结论】年均温、平均日温差、温度年较差和最干月降水量是制约白栎分布格局的重要环境因子。影响白栎的现代最适宜分布区和未来的最适分布区的环境限制因子为年降雨量、最干月降雨量和极端最高温。末次盛冰期白栎的高度适生区集中在华中地区,随气候的转暖逐渐向北移动。全新世中期时,高度适生区面积扩张达到最大。未来气温升高,白栎适生区可能发生向北扩张的趋势,高海拔地区分布的白栎更容易受到气候的影响。根据Maxent预测的白栎分布区结合中国耐寒性区域地图进行白栎的栽培区划和引种区划,新疆、北京、天津可能适合白栎的引种栽培。

水獭是淡水生态系统中重要的指示物种,其就地保护和迁地保护对维持区域生物多样性和水生生态系统稳定具有现实意义.目前东北地区水獭种群分布面积退缩和种群数量锐减,基础研究缺乏,本底不清.近10年水獭种群信息仅见于部分名录、新闻报道和长白山保护区的监测结果,科研经费和研究人员匮乏,保护力度严重不足.因此,本研究基于资料搜集和访问调查的数据,利用物种分布模型模拟了东北地区水獭种群的潜在分布区,再结合现有自然保护区分布,分析了其保护现状及空缺.结果表明,水獭的适宜分布区面积为39.17万km2,占研究区域内总面积的17.99%;有保护区覆盖的水獭分布区面积为4.77万km2,占水獭分布区面积的2.19%.东北水獭种群集中分布在大兴安岭北段、小兴安岭中部、三江平原东北角和长白山东部,其中大兴安岭是其分布中心.主要保护空缺是在长白山林区中南部、小兴安岭南部山区和大兴安岭的北部山区.因此,建议扩大现有国家级保护区面积,升级省市级保护区,在现有保护区之间建立保护廊道,提升保护效果.

黄花刺茄(Solanum rostratum)是一种繁殖能力极强的检疫性杂草,一旦大面积扩散势必造成很大危害。本研究利用最大熵生态位模型(MaxEnt),结合黄花刺茄地理分布数据及7个环境因子,预测外来入侵植物黄花刺茄在中国东北地区的潜在分布区与适生等级。结果表明,影响黄花刺茄分布的主要环境因子变量为年平均温度和最湿季度平均温度;主要环境因子的适宜范围分别为年平均温度7～13℃,最湿季度平均温度21.9～24.6℃;黄花刺茄的高度适生区主要分布在辽宁西部、南部和内蒙古自治区东南部地区,并以此为中心,适生等级呈向外辐射状递减趋势分布;根据黄花刺茄适生系数,确定赤峰–林西–齐齐哈尔–肇东–岫岩–丹东一线是黄花刺茄有无扩散风险的分界线。本研究为控制黄花刺茄的扩散蔓延提供了依据。

利用CLIMEX生态气候模型对沙棘木蠹蛾在中国的适生区进行了预测.结果显示,甘肃省的南部和中部、宁夏回族自治区南部、陕西省和山西省的北部、河北省北部、北京市北部、辽宁省西部和东部部分地区、内蒙古自治区的南部、四川省的西部部分地区、青海省的东部部分地区、新疆维吾尔自治区北部部分地区是该害虫的适生区,这一地区正是中国沙棘人工林分布面积比较大的区域.在综合分析沙棘灌丛林自然分布、沙棘人工林栽培状况、沙棘木蠹蛾危害状况以及生态气候指数EI的基础上,作者认为沙棘木蠹蛾是中国“三北”地区的本地害虫,沙棘木蠹蛾的种群爆发是本地害虫危害引入树种的典型例子.

【目的】预测思茅松在云南省的潜在分布区，探讨影响思茅松潜在分布的主导环境变量，为思茅松适地适树、科学经营提供依据。【方法】基于多次全国森林资源清查云南省固定样地数据确定思茅松现实分布点，选取影响林分生长的19个生物气候变量、3个地形变量和11个土壤变量，采用最大熵模型（Maxent）模拟思茅松在云南的潜在分布区，通过受试者工作特征曲线下面积AUC(Area Under Curve)评价模型精度，使用刀切法（Jackknife method）分析环境变量对思茅松潜在分布区影响的重要程度，最后通过思茅松存在概率逻辑值（P）采用相等间隔法对思茅松潜在分布区进行分类。【结果】思茅松Maxent模型预测结果准确性极好，10折交叉验证AUC的均值为0.921。根据模型各因子的最终贡献率，影响思茅松潜在分布的主要环境变量为温度和降水，其次是土壤、地形因子；刀切法检验结果显示，影响思茅松潜在分布区排名前五的主导环境变量为最干季平均温度（Bio9）、等温性（Bio3）、最湿月降水量（Bio13）、最湿季平均温度（Bio8）和降水量的季节性（Bio15）。思茅松的核心适宜区主要分布普洱市，其次是临沧市和西双版纳州，玉溪市和红河州有少量分布。【结论】最大熵模型能够很好的预测云南省思茅松的潜在分布区，筛选出影响思茅松潜在分布区的主导环境变量及其阈值合理，形成的思茅松潜在分布适宜性等级图可为思茅松适地适树、科学经营提供依据。

【目的】预测祁连圆柏在青海省的潜在分布区，为祁连圆柏林的经营管理和保护修复提供理论依据。【方法】利用气候、地形、土壤、生态系统类型和人类活动强度5类环境变量，基于R语言Kuenm程序包优化后的MaxEnt模型预测祁连圆柏在青海的潜在分布区，并探讨影响祁连圆柏地理分布的主导环境因子及其适宜区间，同时应用2018—2020年青海省祁连圆柏林现地调查数据对预测结果进行准确性验证。【结果】预测的祁连圆柏潜在分布区主要分布在青海东部、东北部和北部，适生区面积为3.20万km~2，用于验证的现地调查小班均落入预测的适生区。祁连圆柏适宜生长的环境条件：气候（最热月份最高温15～22℃、最冷月最低温-23～-15℃、年平均降水量300～600 mm、等温性<39%、降水季节性变异系数88～103），地形（海拔2 800～3 950 m、坡度12°～18°、坡向（阳坡、半阳坡及半阴坡）），土壤（土壤有效水含量> 0.4 mm/m、0～30 cm土层硫酸盐含量<0.2%），生态系统类型（农田、林地和草地生态系统）；祁连圆柏适宜分布区人类足迹指数> 10。【结论】优化后的MaxEnt模型可准确反映祁连圆柏的潜在适宜区分布情况。祁连圆柏地理分布是由地形、气温、降水、生态系统类型、土壤和人类活动等多种因素综合影响的结果，海拔是影响祁连圆柏在青海分布的主导环境因子。研究结果可为祁连圆柏造林适宜空间选择提供可靠的理论依据和实施方向，同时，分布区适宜性等级划分结果可为祁连圆柏林的经营管理和保护修复决策提供参考。

【目的】分析未来气候环境对鹅掌楸Liriodendron chinense空间分布的影响,以利于科学合理地制定鹅掌楸的保护措施。【方法】采用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(ArcGIS)软件,以鹅掌楸的地理分布数据、 Worldclim生物气候变量和人类活动强度数据为依据,分析影响鹅掌楸分布的主导因子,并对其在中国的适宜性分布区进行预测。【结果】MaxEnt模型有很好的预测能力,训练集均值为0.973,测试集为0.953。年均降水量、最湿季度降水量、最冷月最低温、降水量变异系数和昼夜温差月均值是影响鹅掌楸分布的五大因子,总贡献率超过80%;人类活动强度也有影响,贡献率为2.3%。将MaxEnt模型预测结果导入GIS软件中进行适生区分级,发现鹅掌楸高适宜分布区在西南地区的大巴山以南向西南方向延伸到贵州中北部地区;在华东地区为北起天目山,向南延伸至浙南和闽北的丘陵山区。该模拟结果与已有调查结论一致。对21世纪50年代和21世纪70年代不同温室气体排放场景(RCP)下鹅掌楸在中国的分布预测表明:鹅掌楸的适宜分布区有向高纬度轻微移动的趋势,分布面积随着年份的增长呈先稳定后下降趋势;至21世纪70年代,RCP 8.5时,面积较当代减少5.3%,与已有研究认为全球变暖情况下生物适宜分布区减少的结果吻合。【结论】该预测结果表明了气候变化将影响鹅掌楸种群分布,可为鹅掌楸未来的栽培与迁地保护提供参考。图2表3参31

基于文献资料、标本资料和实地考察,收集巴山榧树县级分布点57个,在此基础上,使用生态位模型(GARP)预测巴山榧树在中国的潜在分布区,分析其地理分布及濒危原因。结果表明:汇流累积量、年均气温、雨日频率和水汽压对巴山榧树分布的影响较小,而太阳辐射、极端低温、极端高温和霜日频率对其分布影响显著;巴山榧树间断分布于海拔800～2700m的亚热带山区,散生于针阔叶混交林、灌丛及沟谷地带;预测我国中部地区为巴山榧树良好生长区;目前巴山榧树的实际分布远小于其适生区;巴山榧树虽然仍有不少种群,但各种群分布区域狭窄、种群密度小、人类破坏极为严重,应加强保护和繁育。

研究使用R软件中的CaretEnsemble和Caret程序包,并基于Stacking方法来实现模型集成,研究南方红豆杉Taxus chinensis var.mairei在浙江省丽水市莲都区的潜在分布区,并比较5种单一模型的模拟结果及其与集成模型的差异。结果表明:单一模型中极端梯度上升模型表现最好,其次是随机森林模型、支持向量机模型、朴素贝叶斯模型和分类回归树模型,集成模型模拟结果好于单一模型,其Kappa值达0.80,准确率达0.90。集成模型模拟结果显示:影响南方红豆杉分布的主要环境因子为海拔、归一化植被指数和年平均最少降雨量。南方红豆杉主要适宜生长在浙江省丽水市莲都区的山地丘陵地区,中部盆地及平原地区不适宜南方红豆杉的生长,其在莲都区的潜在分布区面积为5.01万hm~2。构建的集成模型在一定程度上提高了模型精度,使预测效果更优。图1表3参23

【目的】胡杨是干旱区的主要建群种,对维持干旱地区的生态环境稳定具有重要意义。探讨限制胡杨分布的主导环境变量,模拟胡杨潜在适宜分布区,可为胡杨资源保护与恢复提供理论依据。【方法】基于全球胡杨226个现有居群分布地理信息以及4类综合环境变量(气候、地形、土壤、水文),采用MaxEnt模型,模拟胡杨潜在适宜分布区;综合使用受试者工作特征曲线、刀切法、环境变量贡献率及置换重要值,分析MaxEnt模型可信度,比较采用单一气候变量与4类综合环境变量模拟结果的准确性,探讨制约胡杨地理分布的环境变量。【结果】1)受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)显示,基于气候变量与4类综合环境变量的MaxEnt模型训练集分别为0. 983±0. 002、0. 982±0. 001,验证集分别为0. 980±0. 006、0. 967±0. 009,表明2种不同变量参数的数据集对AUC值影响较小,模拟效果好,可信度高。2)基于环境变量贡献率、置换重要值以及刀切法检验的结果,采用4类综合环境变量进行MaxEnt模型模拟,可挖掘影响胡杨分布的更多有效环境变量,胡杨地理分布主要受最干月份降水量、最热季节降水量、10～40 cm土壤含水量、根部土壤湿度、土壤水分蒸发量等4类综合环境变量影响; 3)基于气候变量模拟的胡杨适宜分布面积是4类综合环境变量模拟结果的4. 33倍,4类综合环境变量模拟的胡杨适宜分布区能够体现胡杨沿河岸分布的细节特征。4)基于MaxEnt模型模拟的胡杨适宜分布面积远大于胡杨的实际分布面积,暗示着胡杨人工林具有较大的发展潜力。【结论】胡杨地理分布受多种环境变量影响,仅以气候变量模拟的胡杨适宜分布区与实际分布范围存在较大偏差。4类综合环境变量模拟的结果,更能反映胡杨现实居群的分布特征。本研究结果可为退化的胡杨林保护、修复提供理论参考。