气候变化下豚草和三裂叶豚草在新疆的潜在地理分布

发布时间：2020-10-29 21:57

　　 豚草(Ambrosia artemisiifolia L.)和三裂叶豚草(Ambrosia trifida L.),分别是我国公布的首批、第二批危害严重的外来入侵物种之一,不仅严重威胁农牧业生产,造成生物多样性下降,而且其花粉对人体具有高度致敏性。目前这两个物种已大面积入侵“一带一路”中亚枢纽—新疆伊犁河谷,并在农田、林区、草场、路边、荒地呈大面积扩散之势,其潜在的发展趋势还难以估量。明确哪些区域适合其生存,适生程度如何以及其对气候变化如何响应,将对新疆豚草、三裂叶豚草的早期预警和具体防控有重要意义。本文首先用受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic Curve,ROC曲线)评估了Bioclim、ENFA、和Maxent三种生态位模型的模拟效果,后采用相对较优模型,基于两种尺度数据(全球尺度、新疆尺度)预测了当前气候下豚草、三裂叶豚草的潜在适生区,然后将连续的适生概率图划分为二元(存在/不存在)分布图,最后采用基于频率统计的方法将适生区和非适生区各划为四个等级。为了探究气候变化对豚草、三裂叶豚草潜在适生区的影响,采用了17套不同的GCMs数据预测了中等(RCP4.5)、高等(RCP8.5)温室气体排放情景下,2050s(2041-2060年)与2070s(2061-2080年)两个时期豚草和三裂叶豚草在新疆的潜在适生区,然后采用多数投票的方法,确定其未来适生区,最后从面积变化和适生范围变化两个方面计算并分析了不同时期分布格局的变化。研究结果表明:(1)Maxent模型预测效果相对更好。ENFA、Bioclim、Maxent模型的AUC值分别为0.898、0.921、0.965,模型表现为:MaxentBioclimENFA,表明Maxent模型是相对模拟效果最好的。此外,Maxent模型的输出结果为0-1的连续存在概率图,可以较好的区分物种在不同区域的适生程度。(2)主要环境影响因子。限制豚草在全球和新疆分布的首要因子是降水相关变量,累计贡献率分别为64.7%、39.9%,其中最干月降水是两种尺度域下均对豚草分布贡献最高的环境变量(分别占63.5%、27.3%)。限制三裂叶豚草在新疆分布的首要气候因子是降水相关变量(36.0%);限制其在全球分布的首要因子是温度相关变量(累计贡献率56.0%),但最干月降水贡献率最高(36.2%),温度季节性变化标准差次之(29.1%),表明限制三裂叶豚草在全球分布的首要变量依然是最干月降水,但总体上温度相关变量限制作用高于降水相关变量。耕地和建设用地是豚草(分别占58.8%、58.0%)、三裂叶豚草(分别占40.4%、42.1%)入侵的高风险区域。不考虑地形变量使得豚草和三裂叶豚草在降水少的地方(如哈密、阿克苏)低估了其适生区,而地形集水作用在干旱区等这些降水少的地区的贡献不容忽视,尤其对于这些有害入侵物种。(3)两种尺度预测下当前的潜在适生区。当前气候下,豚草、三裂叶豚草在新疆的总适生区面积,全球数据预测结果(分别约占全疆面积的17.78%、13.71%),远大于研究区数据预测结果(分别约占0.77%、0.13%)。研究区数据预测的豚草适生区主要分布在伊犁、博乐、塔城、阿勒泰、石河子、昌吉、乌鲁木齐,预测的三裂叶豚草适生区主要分布在伊犁、塔城、昌吉。全球数据预测的豚草、三裂叶豚草适生区遍布北疆,南疆的阿克苏、阿图什也有大量适生区,目前仅和田没有这两种豚草属杂草的潜在适生区。本文建议:将涵盖豚草、三裂叶豚草更丰富生态位信息的全球数据预测结果作为当前长期防控预警的依据;此外,在对这些入侵时间短、分布与环境不平衡的物种进行潜在分布预测时,应使用包含其原生范围和入侵范围的数据进行预测。(4)潜在适生区的未来变化。在RCP4.5情景下,豚草、三裂叶豚草潜在适生面积在2050s时期比当前分别增加16%、56%,至2070s时期分别增加了17%、63%。RCP8.5情景下,2050s时期比当前适生区面积分别增加了17%、64%,至2070s时期分别增加了18%、79%。在RCP4.5与RCP8.5情景下,随着时间的推移,豚草、三裂叶豚草的适生区总体均呈现增加趋势,其中RCP8.5情景下的变化均比RCP4.5情景下的变化更剧烈。三裂叶豚草适生区的增幅大于豚草的增幅,未来气候变化更有利三裂叶豚草在新疆的入侵扩张。豚草和三裂叶豚草适生区的扩张、收缩位置大致相同,均呈现向北扩增转移趋势、收缩区域主要集中在准噶尔盆地。(5)豚草和三裂叶豚草潜在分布区对比总结。当前气候下豚草潜在适生区比三裂叶豚草多的区域主要位于阿勒泰(多出1.81%),塔城(多0.73%),伊犁(多0.34%),昌吉(多0.32%)、喀什(多0.23%),博乐和阿克苏(均多出0.18%),阿图什(多0.15%),乌鲁木齐和哈密(均多出0.11%),巴音郭楞(多0.01%),石河子持平,和田没有两入侵种的适生区,而在吐鲁番和克拉玛依三裂叶豚草的适生区分别略多于豚草0.01%,0.10%。在RCP4.5、RCP8.5情景下,随着时间推移,三裂叶豚草缩小了与豚草在阿勒泰的差距,并在塔城、昌吉、喀什、阿克苏、博乐、石河子实现反超。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S451
【部分图文】：

气候变化下豚草和三裂叶豚草在新疆的潜在地理分布8第二章材料与方法2.1研究区概况新疆地处中纬度亚欧大陆腹地(75°～95°E，35°～50°N)，属温带大陆性气候，总面积约166万km2，约占中国国土总面积六分之一。新疆地貌总轮廓呈“三山夹两盆”形势。三山指阿尔泰山、昆仑山、天山山脉，其中天山山脉横亘中部将新疆划分为南疆、北疆。两盆指南疆的塔里木盆地和北疆的准噶尔盆地。除了两大盆地，山地间还夹有许多小盆地。新疆年均降水量为150mm左右，主要集中于山区(84.3%)，为有限降水的保存和输送创造了良好的条件。新疆的河水主要来自冰雪融水和冰川融水，分别占60%、21%。年平均气温：北疆为-4℃～9℃，南疆为7℃～14℃；1月份均温：北疆-20℃～-15℃，南疆-10℃～-5℃，极端最高气温47.6℃，日温差在11℃～16℃之间。全年无霜期：北疆120～180d，南疆180～240d。准噶尔盆地位于天山与阿尔泰山之间，西部为一系列低山，统称为准噶尔西部山区，东面有北塔山和延伸到甘肃的北山，大致呈三角形，向西倾斜，属封闭盆地。塔里木盆地，位于天山与昆仑山中间，面积约53万平方公里，是中国最大的盆地。伊犁河谷位于新疆天山最西部，地理位置为80°～85°E，42°～45°N。东、南、北三面环山，自东向西呈“U”形谷地敞开，属温带大陆性气候，年均温10.4℃，年均降水量417.6mm，是新疆水热条件组合最好的区域之一。图2-1豚草和三裂叶豚草的研究区分布点Fig.2-1OccurrencerecordsofA.artemisiifoliaandA.trifidainstudyarea

气候变化下豚草和三裂叶豚草在新疆的潜在地理分布12图2-2csv格式转shp格式Fig.2-2csvformattoshpformat图2-3数据分割Fig.2-3Datasegmentation

气候变化下豚草和三裂叶豚草在新疆的潜在地理分布12图2-2csv格式转shp格式Fig.2-2csvformattoshpformat图2-3数据分割Fig.2-3Datasegmentation
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁巧玲;陆平;洪智强;;豚草在伊犁河谷的发生现状及生物学特性观察[J];中国植保导刊;2015年08期

2 徐家文;史家浩;任强;李绍勤;;基于BIOCLIM模型的扶桑绵粉蚧在中国的适生性分析[J];湖北农业科学;2015年11期

3 邓贞贞;白加德;赵彩云;李俊生;;外来植物豚草入侵机制[J];草业科学;2015年01期

4 李大林;;我国每年因外来生物入侵经济损失超两千亿元[J];广西质量监督导报;2014年11期

5 王翀;林慧龙;何兰;曹坳程;;紫茎泽兰潜在分布对气候变化响应的研究[J];草业学报;2014年04期

6 许仲林;彭焕华;彭守璋;;物种分布模型的发展及评价方法[J];生态学报;2015年02期

7 李国庆;刘长成;刘玉国;杨军;张新时;郭柯;;物种分布模型理论研究进展[J];生态学报;2013年16期

8 房锋;张朝贤;黄红娟;李燕;陈景超;杨龙;魏守辉;;基于MaxEnt的麦田恶性杂草节节麦的潜在分布区预测[J];草业学报;2013年02期

9 封晓辉;程瑞梅;肖文发;王瑞丽;王晓荣;刘泽彬;;基于LPJ-GUESS模型的鸡公山马尾松林生产力和碳动态[J];林业科学;2013年04期

10 鞠瑞亭;李慧;石正人;李博;;近十年中国生物入侵研究进展[J];生物多样性;2012年05期

相关博士学位论文 前2条

1 邓旭;外来物种豚草（Ambrosia Artemisiifolia）入侵生态学研究[D];湖南农业大学;2010年

2 予茜;入侵杂草的物种分化与局域适应研究[D];武汉大学;2011年

相关硕士学位论文 前7条

1 路秀蓉;外来植物三裂叶豚草入侵对土壤线虫群落结构的影响[D];沈阳农业大学;2016年

2 王娟;三裂叶豚草霜霉病发生规律及与锈菌协同侵染机制的研究[D];辽宁师范大学;2013年

3 郭乃嘉;基于生态位模型的中间香型烤烟生态适宜区潜在分布预测[D];西南大学;2013年

4 邢艳芳;豚草和三裂叶豚草在吉林省内的分布及解剖结构研究[D];东北师范大学;2012年

5 殷萍萍;三裂叶豚草对入侵生态系统的影响及其反馈[D];沈阳农业大学;2010年

6 陈红松;豚草卷蛾和广聚萤叶甲对豚草的联合控制作用[D];华中农业大学;2009年

7 刘心妍;豚草属植物入侵生物学几个问题的研究[D];兰州大学;2007年

本文编号：2861511