基于Biomod2组合模型的中国野生芍药Paeonia lactiflora适宜生境分布

芍药Paeonia lactiflora是我国重要的药用资源,为了加强对芍药的野生资源保护和适宜性引种栽培,该研究基于野生芍药在中国的98个分布信息和20个当前环境因子数据,利用Biomod2平台和ArcGIS空间分析方法,分析了当前气候条件下野生芍药的潜在适宜生境分布区,依据环境因子相关性和重要性筛选出影响野生芍药潜在适宜生境的主要环境因子。继而基于BCC-CSM2-MR全球气候模型,预测在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5气候情景下,未来2021—2100年野生芍药的潜在适宜生境分布范围及中心变化。结果表明:通过集成表现较好的GBM、GLM、MaxEnt、RF模型所形成的组合模型,其TSS和AUC分别为0.85、0.95,较单一模型都有显著提高,可有效提高模型精度。20个环境因子中,年均温、昼夜温差月均值、温度的季节性、最暖季平均温、最湿月降雨量、降雨的季节性、最干季降雨量和海拔是影响适宜区分布的主要因子。目前野生芍药潜在适宜区分布在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、河北、北京、陕西、山西、山东、甘肃、新疆、西藏、宁夏等省份,集中于内蒙古东北部、黑龙江中部、吉林北部。在未来气候情景下,野生芍药高适宜区持续缩减,潜在适宜生境主要呈现不同程度的丧失情况,但在SSP5-8.5条件下,到2061—2100年阶段,野生芍药低适宜区在中国西部的新疆、西藏、青海等省份的高原和山地地区出现部分新增。野生芍药分布中心呈现先向东北后向西南迁移的趋势,总适宜区分布范围相对稳定,保持在高纬度地带。该研究确定了野生芍药的潜在适宜生境分布变化,对未来加强生境保护与规范种植生产具有重要意义。     

基于MaxEnt模型的防风潜在种植区预测

目的 分析野生防风分布信息及多个环境因子,预测防风生态适宜性区划,为栽培防风的扩大生产提供基础研究数据。方法 通过最大熵（MaxEnt）模型分别加载89个野生防风分布点数据和气候、土壤、地形、植被等多项环境数据,预测栽培防风分布区域的生长适宜度和主导环境因子。利用地理信息系统（GIS）将预测结果分别划分为不适宜区、适宜区和最适宜区。结果 建立的MaxEnt模型预测效果良好,共筛选出土壤类型、最暖季降水量、最冷季降水量、最干季平均温和坡向5个主要生态因子（累积方差贡献率为74.2%）为防风适宜生长的环境参数。结合ArcGIS软件分析认为,内蒙古中东部的赤峰市、通辽市、呼伦贝尔市、兴安盟,黑龙江东北部大庆市、佳木斯市、齐齐哈尔市,吉林和辽宁两省西部地区,河北省承德市、张家口市是防风的普遍适宜生长区。结论 建立的模型分析结果与实际考察相符,可为防风的种植区域规划提供参考。     

西红花全球生态适宜区预测及生态特征

目的:预测西红花在全球的生态适宜区并分析其生态特征。方法:利用西红花124个样本分布点和30个环境因子数据,采用最大熵(MaxEnt)模型预测西红花在全球的生态适宜区,运用受试者工作特征曲线(ROC)进行模型评价并分析其生态特征。结果:西红花全球适生区主要分布于北半球地中海沿岸的欧洲国家,遍布于欧洲南部、北部及东部,部分分布于亚洲西部、南部及东南部。模型评估结果显示,训练集和测试集的ROC曲线下面积(AUC)分别为0.985和0.967,表明该模型的预测效果良好。结论:最冷季度平均降水量、最冷季度平均温度、昼夜温差与年温差比值、温度变化方差、土壤阳离子交换能力、最暖季度平均降水量和最冷月份最低温是影响西红花地理分布的关键环境因素,研究结果可为西红花的引种选址和资源保护提供参考。     

中国沙棘叶黄酮类成分与生态因子相关性及其生态适宜性研究

为了解决野生藏药资源日益濒危问题,推动藏药野生资源保护与适宜区的发展和提供人工栽培种植新方法,该文采用HPLC对不同产地中国沙棘叶中槲皮素、山柰素、异鼠李素进行含量测定,应用偏最小二乘回归法(PLSR),分析不同产地中国沙棘叶中黄酮类化学成分与生态因子间的相关性。该文基于Maxent模型结合运用ArcGIS软件,对中国沙棘进行适宜区区划研究。分析得出不同产地间中国沙棘叶中槲皮素、山柰素、异鼠李素含量差异明显,且影响槲皮素积累的主导因子为海拔高度、1月份均降水量和8月份均降水量,影响山柰素含量积累的主导因子为海拔高度、最冷季度降水量、12月份均降水量和3月份均气温,影响异鼠李素含量积累的主导因子为8月份均降水量、1月份均降水量、最冷季度降水量和海拔高度;实验结果表明中国沙棘在我国地区分布的适宜指数为0~0.708,适宜区面积59.05万km~2,占全国总面积的6.13%,较适宜区面积达55.25万km~2,占全国总面积的5.73%。对中国沙棘叶黄酮类成分与生态因子的相关性及中国沙棘生态适宜性研究,该法操作简单可行、结果可靠,为藏药资源实现可持续开发利用提供了一种新思路。     

濒危药材铁筷子生态适宜性区划研究

目的 预测濒危药材铁筷子在我国的生态适宜性分布区,筛选影响其生长分布的主要生态因子,为铁筷子野生资源的保护和引种驯化栽培选址提供参考。方法 收集铁筷子在我国分布的样点信息,利用最大熵模型和地理信息系统软件分析影响铁筷子分布的主要生态因子,预测其生态适宜性分布区。结果 影响铁筷子生长发育的主要生态因子主要有4、10、12月份降水量,最冷月最低温度,温度季节性变化标准差,最暖月最高温度等。高适宜区主要集中分布在四川西北部、甘肃东南部、陕西南部、湖北西北部和重庆北部。结论 本研究结果可为铁筷子引种驯化栽培区的选择及野生资源保护提供参考。     

基于MaxEnt模型和ArcGIS的远志生境适宜性评价

目的 远志主产东北、华北、西北和华中地区以及四川省，不同产地的药用植物远志有明显质量差异，且远志的栽培区较为集中，在全国范围内针对远志的适宜性区划研究较少，为确定全国范围内的远志适宜区划，根据远志采样点所分布区域的生态因子，对全国范围内远志的生境适宜性进行评价分析。方法 运用MaxEnt模型筛选出影响远志生境分布的生态因子，构建评价模型，利用ArcGIS软件对远志的生境进行适宜性评价，得到全国范围内远志生境的高适宜区、中适宜区、低适宜区和不适宜区。结果 评价模型精度较高，得出远志在我国的适宜性分布区面积为3.21×10⁶ km²，其中高适宜区面积为0.52×10⁶ km²；中适宜区面积为0.96×10⁶ km²；低适宜区面积为1.73×10⁶ km²。高适宜区主要分布在山西省、河北省、山东省、陕西省、辽宁省和河南省。影响远志分布的主要生态因子有年均温变化范围、最干季度平均温度、最湿季度降水量、海拔、坡度、上层（0~30 cm）碳酸盐或石灰含量。结论 研究结果与相关文献的记载较为吻合，可为中药远志的野生资源保护与栽培种植提供理论参考。     

未来气候背景下的我国野生薤白潜在适生区预测

目的：掌握影响薤白生长的主要气候和生态因子,对其潜在适生区进行预测,为扩大薤白引种栽培和野生资源有效保护提供参考。方法：运用MaxEnt模型及ArcGIS技术对全国326个地理分布信息位点进行分析,筛选出影响薤白地理分布的主导环境因子,根据当前分布现状预测未来2041-2060年及2061-2080年不同气候条件下薤白的潜在空间分布格局。结果：在当前气候下,薤白的适生分布面积为416.57×10⁴ km²,高适生区主要分布在陕西、湖南、安徽等省份,年均降水量、年均温度、最湿月降水量以及最干季平均气温是限制其分布的主要环境因子。在未来不同气候时期,薤白总体适生区有往北迁移的趋势。随着全球气候温度逐渐升高,薤白的潜在高适生境将逐渐减少。结论：该研究表明,气候变化对薤白生境有重要影响,建议加强对薤白野生资源的关注和保护。     

基于GIS与模糊物元模型的当归潜在生境适宜性区划分析

目的:分析当归潜在生境适宜性区划,对保护野生资源、引种栽培选址以及合理生产布局提供依据。方法:依据模糊物元模型建立阿魏酸含量与气候、地形和土壤三大类14个生态因子之间的模糊隶属函数,采用信息熵权法确定评价指标权重,利用GIS空间分析功能区划当归在我国西部十省的潜在生境适宜性空间分布,并量化当归最适生态因子指标范围。结果:研究区当归适宜生长区(高、中适宜生境)面积为306 768.01 km2,占研究区总面积9.64%,主要集中在甘肃东南部、四川北部、云南西北部和西藏东南部高海拔地区。最湿季平均温度、海拔、生长期降水量、年相对湿度、生长期均温、年降水量等生态因子对当归的分布影响最大。结论:基于GIS与模糊物元构建的当归生境适宜性评价模型能准确对我国西部十省当归潜在生境适宜性做出科学综合评价,量化适宜生境面积和空间分布,为其野生资源保护和管理以及引种栽培提供科学数据。     

甘遂生态适宜性区划研究

目的:寻找影响甘遂适宜性分布的主要生态因子,预测其在我国的生态适宜性分布区,为其适宜生产区的选择提供依据。方法:基于甘遂分布信息及环境因子数据,采用Maxent模型估算甘遂生态适宜性,利用GIS制图进行生态适宜区划分。结果:11月降水量、土壤p H、10月降水量、土壤类型、2月平均气温和海拔为影响甘遂生长的主要生态因子;甘遂最适宜分布区主要集中在陕西、甘肃东部及山西南部,宁夏南部及河北南部、河南北部和西部有小部分最适宜分布区,新疆北部、甘肃南部有零星最适宜区分布;甘遂次适宜分布区主要集中在陕西、山西、宁夏、河南、内蒙古中西部、甘肃南部、重庆、四川东部、河北南部、山东中部和东部地区。结论:本研究结果与甘遂历代产区基本一致,可以为甘遂野生资源探测、建立野生资源保护区及引种栽培选址提供依据。     

基于Maxent模型的青藏高原大花红景天生态适宜性分析

濒危物种大花红景天Rhodiola crenulata的野生抚育和人工栽培是保护其野生资源的重要方式,是目前研究的热点问题。研究通过查询标本馆及实地采样调查,收集大花红景天野外分布点经纬度信息,综合气候、土壤、高程等相关生态因子,利用Maxent模型对大花红景天进行适生性分析,研究其在我国青藏高原地区的潜在分布区域以及主要生态特征。Maxent模型预测结果表明,大花红景天生长的潜在分布区域在西藏东部、四川西部、青海南部,以及甘肃甘南藏族自治州、云南迪庆藏族自治州的部分区域;对大花红景天生长贡献率大的主要生态因子为海拔(61.8%)、最暖季度降水量(19%)、降水量变异系数(4.7%)、温度季节性变化标准差(4%)和最干季度平均温度(2.5%)。测试集和训练集ROC曲线下的AUC均大于0.9,表明所建立的大花红景天Maxent预测模型准确度高。应用Maxent模型,对大花红景天进行生态适宜性区划研究准确度高,可为大花红景天野生抚育与人工栽培选址提供科学依据。     

基于MaxEnt模型与ArcGIS的线叶蓟生态适宜性区划研究

目的 预测线叶蓟在全国范围内的潜在适宜分布区，为线叶蓟野生资源开发及人工栽培驯化等提供理论依据。方法 收集248条线叶蓟样点分布数据，结合55个生态因子数据，应用最大熵模型和地理信息系统软件（ArcGIS）分析影响线叶蓟适宜性分布的主要生态因子。结果 影响线叶蓟适宜性分布的主导环境因子为11月降水量、3月降水量、5月平均气温、9月平均气温、最暖季平均温、植被类型和土壤类型。线叶蓟高度适生区主要集中于浙江、重庆、广西东北部、四川东部、湖北西北部和东部。结论 本研究结果可为线叶蓟野生资源开发利用及规范化种植提供参考。     

中药秦艽生态适宜性区划研究

为了预测中药秦艽在我国的生态适宜区分布,寻找影响适宜性分布的主要生态因子,该研究通过实地调查及网络共享平台数据获取313份秦艽、186份麻花艽、343份小秦艽和131份粗茎秦艽的分布信息,利用Max Ent模型和Arc GIS技术,综合55项环境因子,分析影响中药秦艽生态适宜性的主要环境因子。分别分析影响4个种的主要环境因子后认为,降水量和海拔对4个种生态适宜性分布均产生主要影响。秦艽生态适宜区主要集中甘肃南部、山西全省、陕西中部和青海东部;麻花艽生态适宜区主要集中在甘肃西南部、青海东部、四川北部及西北部和西藏东部;小秦艽生态适宜区主要集中在甘肃西南及南部、青海东部、山西全省和陕西北部;粗茎秦艽生态适宜区主要集中在四川和云南北部,西藏东部、甘肃南部和青海东部也有分布。秦艽药材的生态适宜性区划结果与每种来源的秦艽实际分布相一致。该研究可以为中药秦艽野生资源的收集、保护和栽培区域的选择提供参考依据。     

濒危药材桃儿七生态适宜性区划研究

目的通过对桃儿七在我国的适宜性区划研究,为桃儿七野生资源保护及种植环境的选择提供依据。方法利用最大熵模型结合地理信息系统软件(ArcGIS)分析桃儿七在我国的生态适宜性分布地区,得出影响其生长的主要环境因子。结果等温性、4月份降水量、海拔为桃儿七生长的3个主要生态因子,桃儿七在我国最适宜区主要在甘肃西南部、四川中部及南部、西藏东南部、云南西北部。结论本研究结果与桃儿七实际生长环境基本吻合,可为桃儿七野生资源保护及种植环境选择提供一定依据。     

基于GIS的盐亭县白芷种植生境适宜性评价

分析道地药材生境适宜性,对于发展中药材种植业,保护药材资源,合理规划引种具有重要意义。该文基于GIS技术,应用层次分析法分析四川省盐亭县白芷种植生境适宜性空间分异规律。研究中结合四川省盐亭县地理环境特征与道地药材白芷种植的生境需求,利用专家经验法筛选出生态因子评价指标,构建盐亭县白芷种植适宜性评价体系;评价中采用层次分析法对指标权重进行定量计算,并利用Delphi法进行生态因子分级赋值;利用GIS技术将评价因子进行空间化表达;最后采取因子加权综合评价模型,借助Arc GIS 10. 3软件的空间叠加分析功能得到盐亭县白芷种植适宜性综合评价图。结果显示:白芷在四川省盐亭县具有广泛的适宜种植区,其中最适宜面积为165. 01 km2,主要在盐亭县南部低山丘陵区,海拔适中,土壤肥沃疏松;适宜区面积798. 92 km2,在全县境内分布较广,中西部各乡镇均有分布;次适宜区面积为0. 33 km2,该区域内土壤黏性较大、海拔高、温度较低,不利于白芷的生长发育。因地制宜、科学规划对于发展当地道地药材特色种植产业具有指导作用。     

基于MaxEnt模型和GIS技术的吉林省蝙蝠葛适生区划及主导环境因子研究

目的:揭示影响吉林省蝙蝠葛地理分布的主导环境因子,开展蝙蝠葛适生区划研究。方法:利用最大熵(Max Ent)模型分别加载641个蝙蝠葛分布数据和气候、土壤、地形及植被等55项环境因子,预测蝙蝠葛在吉林省地理分布概率,并获得对蝙蝠葛地理分布具有主导作用的环境因子。利用GIS软件对预测结果进行分析并建立适生区划。结果:Max Ent模型AUC值为0.979,预测结果具有很高的可信度。吉林省内蝙蝠葛地理分布概率P值范围为3.15×10-5~0.72。影响蝙蝠葛地理分布的主导环境因子有温度季节性变化的标准差(贡献率36.6%)、8月份降水量(30.1%)、最干季平均温(21.2%)、最湿月降水量(7.2%)、10月份降水量(2.4%)、5月份平均温(1.7%)、海拔(0.9%)。利用分位数对预测结果进行蝙蝠葛适生区划,效果最好。结论:利用吉林省蝙蝠葛适生区划,明确了各主导环境因子的阈值,即温度季节性变化的标准差11 822~14 204、8月份降水量134~247 mm、最干季平均温-17.0^-9.7℃、最湿月降水量134~258 mm、10月份降水量28~49 mm、5月份平均温9.9~15.5℃、海拔112~692m。蝙蝠葛高适生区主要集中在吉林省的中部和南部,包括吉林市、辽源市、通化市大部、长春市南部和四平市东南部及延边朝鲜族自治州东部地区,总面积47 482 km^2。     

基于3S技术的四川省独一味生长适宜区研究

目的利用3S技术寻找独一味Lamiophlomis rotata在四川省的生长适宜区,为独一味资源的合理开发与保护提供依据。方法通过野外实地考察和查阅相关文献的方式,确定独一味生境特征,利用3S技术中的遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)软件提取适宜独一味生长的气候、土壤、地形地貌、群落等环境因子,对各个环境因子进行空间叠加分析,确定独一味在四川省的生长适宜区分布,统计适宜区面积,并结合全球定位系统(GPS)实地调查进行验证。结果验证结果表明,运用3S技术提取的独一味生长适宜区与实际独一味生长分布基本吻合。四川省独一味适宜区主要分布在阿坝县、理塘县等20个县范围内,适宜区总面积约135 200 hm2,占区域国土面积的0.71%。结论在适宜区范围内进行独一味种植和保护,将有利于独一味资源的合理开发与持续利用;该研究方法具有科学性、准确性等特点,可以将其推广到其他中药材适宜区研究领域。     

铁丝威灵仙生态适宜性区划研究

目的了解铁丝威灵仙生态适宜性分布,预测其适宜种植区。方法通过调查走访和中国数字植物标本馆,共收集到124份黑叶菝葜、220份短梗菝葜和478份鞘柄菝葜的标本信息,应用最大熵模型和地理信息系统进行55项生态因子的综合分析。结果得到对铁丝威灵仙生态适宜性分布影响较大的生态因子为海拔和降水量。黑叶菝葜生态适宜区主要为甘肃东南部、陕西南部、四川和湖北;短梗菝葜生态适宜区主要为陕西南部、河南西部、四川中东部、湖北西部和贵州全省;鞘柄菝葜生态适宜区主要为甘肃东南部、陕西南部、山西南部、河南西部、四川中东部和湖北西部,贵州一些地区也有分布。结论本研究对全国范围内铁丝威灵仙生态适宜区进行了等级划分,生成了铁丝威灵仙生态适宜性区划图,可为今后铁丝威灵仙药材野生资源的保护及抚育区的选择提供参考依据。     

基于最大熵模型预测太白贝母的潜在分布

目的通过预测潜在的分布区,为太白贝母的野生抚育及人工栽培的合理布局提供依据。方法收集太白贝母的115份分布点数据,整合32个环境因子,并结合最大熵模型和地理信息系统进行预测。结果对太白贝母分布贡献率较大的环境因子有4个,分别是昼夜温差均值(41.21%)、海拔(26.42%)、年降水量(18.32%)和温度季节性变化的标准差(13.43%),且昼夜温差均值8.1℃、海拔1 318 m左右的地域是太白贝母最适生长的生境。太白贝母的最适潜在分布区主要集中于甘肃南部、贵州西北部、四川中部及东北部、重庆南部、陕西南部及湖北西部。结论本研究结果可为太白贝母的野生抚育,以及人工栽培的布局与区划研究提供科学依据。     

濒危药用植物掌裂兰Dactylorhiza hatagirea适宜区划分析

野生植物掌裂兰为藏族医药常用药材,近年来由于采挖不当以及生境恶化等原因濒临灭绝。该研究综合文献研究成果,结合青海省气象及实地调研数据,以掌裂兰典型分布区的海拔、湿润指数、年平均风速、生长季月平均区划指标(日照数、降水量、气温、土壤类型、植被类型)为依据,运用ArcGIS软件进行空间叠加分析。结果发现,青海省内掌裂兰分布于青海东部和南部的高山湿生草甸。以青海湖为界,南部多适宜区,东部为较适宜区,总面积达30 700 km~2,其中河南县、泽库县、久治县和班玛县等为主要适宜地,面积约为12 454 km~2。经实地验证,区划结果真实、准确、直观。研究结果可为资源调查研究、野生资源保护、人工规范化种植和划分优质高产地等提供决策依据,也为建立多学科交叉的药用植物适宜区分析方法体系提供了实证案例。     

基于MaxEnt模型和ArcGIS的红芪生境适宜性评价

目的 基于MaxEnt模型和ArcGIS评价红芪生境适宜性。方法 运用MaxEnt模型筛选影响红芪分布的生态因子,建立评价模型,利用ArcGIS软件评价红芪生态适宜性,得到全国红芪生境的高度适生区、中度适生区、低度适生区、非适生区。结果 红芪在我国的适生区面积为1.29×10⁶ km²,其中高度适生区面积为5×10⁴ km²,中度适生区面积为3.38×10⁵ km²,低度适生区面积为9×10⁵ km²,在生境适宜区占比分别为4.03%、26.20%、69.77%,高度适生区主要分布于甘肃省。影响红芪分布的主要生态因子为海拔、最热季度降水量、9月和12月太阳辐射量、温度季节性变化偏差和上层土壤(0～30 cm)基本饱和度。结论 本研究结果与文献记载相吻合,可为红芪引种栽培及资源可持续利用提供理论依据。