不同气候情景下小兴安岭3个珍稀易危树种的潜在分布预测.pdf
《不同气候情景下小兴安岭3个珍稀易危树种的潜在分布预测.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不同气候情景下小兴安岭3个珍稀易危树种的潜在分布预测.pdf(12页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、Vol.44 No.2Feb.2024第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期:2023-06-04基金项目:国家重点研发计划项目(2022YFD2200502)。第一作者:王博一(),硕士研究生。通信作者:刘兆刚(),教授,博士,博士研究生导师。引文格式:王博一,董灵波,刘兆刚.不同气候情景下小兴安岭 3 个珍稀易危树种的潜在分布预测 J.中南林业科技大学学报,2024,44(2):29-40.WANG B Y,D
2、ONG L B,LIU Z G,et al.Prediction of potential distribution of three protective tree species in Xiaoxingan mountain under different climatic scenariosJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(2):29-40.不同气候情景下小兴安岭 3 个珍稀易危树种的潜在分布预测王博一a,董灵波a,b,刘兆刚a,b(东北林业大学 a.林学院;b.森林生态系统可持续经营
3、教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150040)摘 要:【目的】水曲柳、黄菠萝和紫椴为小兴安岭地区亚顶极群落主要建群树种,分析水曲柳、黄菠萝和紫椴在全球气候变化的背景下的潜在分布区,揭示气候变化对植物分布格局影响,进而为森林质量精准提升和国家储备林建设提供依据。【方法】基于 19 个气候因子、土壤以及海拔数据,运用 MaxEnt 模型预测了小兴安岭地区 3 个珍稀易危树种当前、未来(20212040 年、20412060 年、20612080 年和 20812100 年)4 种气候变化情景(ssp126、ssp245、ssp370 和 ssp585)下潜在分布情况。【结果】1)MaxEnt 模
4、型拟合效果良好,AUC 值均大于 0.7;2)水曲柳重要环境因子依次为年降水量、最热季度的平均温度、最湿月份降水;黄菠萝重要环境因子依次为年降水量、最冷季度的平均温度、最冷季降水;紫椴重要环境因子依次为年平均温度、年降水 量、最冷季度的平均温度;3)未来气候变化条件下,水曲柳适生区面积波动较大;黄菠萝在 ssp370 气候情景下,适生区面积缩减程度最大,其他情况适生区面积趋于平稳;紫椴适生区面积为 21 769.87 25 579.46 km2,变化范围小,适生区面积有减小趋势。4 种气候变化下 3 个树种核心区中心海拔升高 31 222 m。【结论】为使小兴安岭地区森林质量提升,以适地适树为
5、原则,可在伊春市大力种植黄菠萝,在黑河市南部和伊春市北部大力种植紫椴。气候变化对水曲柳影响较大,适生区存在面积小,并且适生区等级降低面积大,建议加大对水曲柳保护力度。关键词:气候变化;MaxEnt 模型;潜在分布区;水曲柳;黄菠萝;紫椴中图分类号:S759.94 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2024)02-0029-12Prediction of potential distribution of three protective tree species in Xiaoxingan mountain under different climatic scenariosWAN
6、G Boyia,DONG Lingboa,b,LIU Zhaoganga,b(a.College of Forestry;b.Key Laboratory of Sustainable Forest Ecosystem Management of Ministry of Education,Northeast Forestry University,Harbin 150040,Heilongjiang,China)Abstract:【Objective】Fraxinus mandshurica,Phellodendron amurense and Tilia amurensis are the
7、 main sub top-level community building tree species in the Xiaoxingan mountains region.The purpose of this research is to analyze the potential distribution areas of F.mandshurica,P.amurense and T.amurensis in the context of global climate change,reveal the impact of climate change on plant distribu
8、tion patterns,and provide a basis for precise improvement of forest quality.【Method】Based on 19 climate factors,soil,and altitude data,the MaxEnt model was used to predict the potential distribution of three protected tree species in the Xiaoxingan mountains region under four climate change scenario
9、s(ssp126,ssp245,ssp370,and ssp585):currently and in the future(2021-2040,2041-2060,2061-2080,and 2081-2100).【Result】1)The MaxEnt model had a good fitting effect,with AUC values greater than 0.7;2)The important environmental factors of F.mandshurica in sequence were the annual precipitation,the mean
10、temperature of warmest quarter,and the precipitation of wettest month.The important environmental factors of P.amurense were the annual precipitation,the average temperature of coldest season,and the precipitation of coldest season.The important environmental factors of T.amurensis were the annual m
11、ean temperature,the mean temperature of coldest season and the annual precipitation;3)Under the conditions of Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.02.004王博一,等:不同气候情景下小兴安岭 3 个珍稀易危树种的潜在分布预测30第 2 期2023 年,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次报告提出,47%的灭绝动植物灭绝原因与气候变化相关1。根据最新的全球表面温度观测数据集估计2-3,1900 年以来全球陆地平均气温升高趋势为(1.000.06)/
12、100 a,而中国气温上升趋势大致为 1.3 1.7 /100 a4。根据CMIP5 模式进行的模拟结果表明 20812100 年相比 19862015 年可能升温 0.3 4.8。气候变化会影响森林分布,随着温度的升高,针叶林面积会减小,当温度升高 3 时,落叶针叶林将被阔叶林替代,林带南部边缘也会有不同程度的北移5。气候变化同样会影响中国主要造林树种适生面积和地理分布区6-7。由此可见,全球气候变暖会严重影响森林的类型和树种分布,而确定不同树种对未来气候变化的响应,对于保护森林资源和维护人类赖以生存的生态环境有着重要意义。目前,国内外研究学者在量化物种与环境条件的关系领域做了许多研究8-1
13、3。其中物种分布模型(Species distribution models,SDMs)利用统计方法和生态位原理,根据环境变量和物种分布之间的关系进行分析,预测全球气候变化对物种分布的影响,并确定潜在保护区14。目前有许多物种分布模型可供选择,模型的类型也分为经验模型、回归模型、机器学习模型和生态位模型。而这些模型在生态学意义、模型拟合效果、数据要求等方面各有优缺点15-16。如 Carpenter 等17采用 Domain 模型作为启发式工具,需要少量生物数据,在调查设计、保护区选择和濒危物种绘图方面有突出作用。王国峥等18采用 GARP、Bioclim、Domain 和 MaxEnt 四种
14、生态位模型,预测金钱松的全国潜在适生区,各模型取长补短,提高预测的科学性。生态位模型中,MaxEnt 模型操作简单、适用性强,可以利用少量的分布样本数据和环境数据较好地评价生境适宜性,预测物种潜在分布,所以 MaxEnt 模型应用越来越广泛。目前基于 MaxEnt 模型我国已经对无翼坡垒 Hopea exalata19、胡 杨 Populus euphratica20、兴安落叶松 Larix gmelinii21、杉木 Cunninghamia lanceolata22、赤皮青冈 Cyclobalanopsis gilva23等树种有相关文章评价适宜性分布区或预测在未来气候变化的条件下的潜在分
15、布。硬阔叶林是小兴安岭地区典型的次生林类型,是该地区森林生态系统的重要组成部分。退化演替前期主要是白桦林、山杨林等先锋树种形成的软阔叶林,随着时间的推移,正向演替的硬阔叶林面积逐渐增多。硬阔叶林也是阔叶红松林遭到破坏后形成亚顶极群落,具有相对稳定和生产力高的特点,因此硬阔叶林的分布也可以反映小兴安岭地区生境的恢复程度24。硬阔叶林包括水曲柳 Fraxinus mandshurica、胡桃楸 Juglans mandshurica、黄菠萝 Phellodendron amurense、榆树 Ulmus pumila 和色木 Acer pictum 等纯林和由这些树种组成的混交林,还包括面积占整个
16、次生林一半以上的柞树林。水曲柳、胡桃揪和黄菠萝作为东北林区珍贵硬阔树种25-26,具有木材材质优良的特性,因此也造成过度采伐的结果。2021 年我国更新的国家重点保护野生植物名录中,黑龙江省有分布的阔叶树种有水曲柳 F.mandshurica、黄菠萝 P.amurense 和紫椴Tilia amurensis(下文用“水黄紫”简写表示)。其中水曲柳和黄菠萝列入世界自然保护联盟濒危物种红色名录(IUCN),紫椴列入中国生物多样性红色名录-高等植物卷,由此可见,“水黄紫”不仅具有较高的生态价值和经济价值,而且在目前的环境和人为影响下已经被列为危险种,甚至面临着灭绝的风险。研究小兴安岭地区“水黄紫”
17、分布情况,使用 MaxEnt 模型判断潜在适宜性分布区,并预测 20212100 年 3 种气候变化情景(ssp126、ssp245、ssp370 和 ssp585)下“水黄紫”适宜区分布情况,保护现有适宜分布区的林分,将可能发展的地区加强抚育,为“水黄紫”的保护和森林质量精准提升、国家储备林建设提供参考依据。future climate change,the area of suitable habitat for F.mandshurica fluctuated significantly;Under the ssp370 climate scenario,the area of suit
18、able growing areas for yellow pineapple decreased the most,while in other cases,the area of suitable growing areas tended to stabilize;The suitable growth area of T.amurensis ranged from 21 769.87 to 25 579.46 km2,with a small range of variation and a decreasing trend.The central elevation of the co
19、re area of the three tree species increased by 85-183 m under four climate changes.【Conclusion】In order to improve the forest quality in the Xiaoxinganling area,based on the principle of suitable land and trees,P.amurense can be vigorously planted in Yichun city,and purple linden can be vigorously p
20、lanted in the southern part of Heihe city and the northern part of Yichun city.Climate change has a significant impact on F.mandshurica,with a small area of suitable areas and a large area of reduced levels of suitable areas.It is recommended to increase the protection of F.mandshurica.Keywords:clim
21、ate change;MaxEnt model;potential distribution area;Fraxinus mandshurica;Phellodendron amurense;Tilia amurensis 31中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷1 数据和方法1.1 研究区概况小兴安岭地区位于黑龙江省中北部(125 131E,46 51N),为低山丘陵地带,红松蓄积量占全国红松总蓄积量的 50%以上。此外还生长落叶松、樟子松 Pinus sylvestris、红皮云杉 Picea koraiensis、水曲柳、黄菠萝、椴树 Tilia tuan、蒙 古 栎 Qu
22、ercus mongolica 和 白 桦 Betula platyphylla 等上百种针、阔叶树,还有数以百计的药用植物,栖息着多种野生动物。1.2 数据来源1)物种分布数据。小兴安岭地区为黑龙江省典型的地域性植被森林分布区,水曲柳、黄菠萝和紫椴分布数据主要来源于国家科技资源共享服务平台(http:/ GBIF(https:/www.gbif.org/)等相关网站以及小兴安岭实际调查数据。同时降低采样空间自相关性,将小兴安岭地区分成 1 km1 km 网格,每个网格最多保留一个数据,记录经度、纬度,将对应物种录入成 csv 文件格式,最终确定 26 个水曲柳数据、20 个黄菠萝数据和117
23、 个紫椴数据(图 1)用于建模,均符合 MaxEnt模型对最少数据的要求27。2)环境因子数据。本研究 MaxEnt 模型选取气候数据均来源于 WorldClim 数据库(http:/www.worldclim.org/),包括 13 份全球的 19 个生物气候 变 量 图 层(包 括 19702000、20212040、20412060、20612080 和 20812100 年的 4 种气候变化情景:ssp126 可持续发展路径、ssp245中度发展、ssp370 区域竞争路径、ssp585 化石燃料为主的常规发展);面向陆面模拟的中国土壤数据集(http:/ MaxEnt 3.4.1 模
24、型初始计算 19 个气候变量的贡献值,然后使用 ArcGIS 10.6 软件中“多值提取至点”和 SPSS 26.0 软件进行 Pearson 相关性分析,将相关性系数绝对值小于 0.8 的环境因子根据初始模型中环境贡献率进行选择,保留具有生物学意义的因子,筛选后再重复此操作,直至相关性系数均小于 0.8 为止,确定环境因子(表 1)。图 1 研究区位置Fig.1 Location map of the study area1.3 模型评价标准利用筛选得到的 6 个气候变量、2 个地形因子、3 个土壤因子和 128 个分布点数据构建最终的物种分布模型,构建随机数种子(Random Seed),
25、自举法(Bootstrap)重复运算 10 次,预测分布图以王博一,等:不同气候情景下小兴安岭 3 个珍稀易危树种的潜在分布预测32第 2 期Logistic 形式、asc 格式输出。采用受试者操作特性曲线 ROC 分析法对 MaxEnt 模型预测结果进行精度验证,该方法通过计算曲线与横坐标围成的面积即 AUC 值判断模型预测精度。依据 Hanley 等28对 ROC 曲线的相关研究:当 AUC 值为 0.50 0.60时说明模型预测效果为失败,0.60 0.70 时预测效果为较差,0.70 0.80 时预测效果为一般,0.80 0.90 时预测效果为较好,0.90 1.00 时预测效果为很好
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不同 气候 情景 小兴安岭 珍稀 树种 潜在 分布 预测
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。