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摘要:本文选取胡杨、盐豆木、黑果枸杞与甘草共4 种植物作为研究对象,采用ArcGIS10.2软件与MaxEnt模型进行预测分析。研究结果表明,4种植物的最佳适生条件为平均湿度大于60%,等温性为36~36.5,昼夜温差低于25°C或位于27.25~27.5°C之间,且1 月最低温在-20°C以上。
关键词:适生区;气象因子;生态恢复
0引言
植物群落对于生态恢复具有重要促进作用,通过合理选定适生区进行退化植物群落的再植与填补,能够有效改善受损生态系统,为干旱、半干旱地区生态修复工作提供借鉴价值。
1材料与方法
1.1 区域概况
新疆维吾尔自治区位于我国西北部,地处73°40′~96°18′E与34°25′~48°10′N之间,具有温带大陆性气候特征,昼夜温差大,最冷月(1月)的平均气温低于-20°C、最热月(7月)的平均气温高于33°C,年日照时间为2500~3500h,年均降水量150m,属于典型的干旱、半干旱气候区。
1.2 研究方法
采用ArcGIS10.2软件生成研究区域地图,结合野外调查结果获取4 种植物的位置数据,经筛选后共整理出154条样本数据,以CSV文件格式进行存储备用。在环境因子的设计上,从中国气象数据网中收集30年间的气象数据,选取海拔、年均温、昼夜温差、等温性、1月最低温、7月最高温、年日照时数、平均相对湿度、年平均气压共9 项指标作为环境因子,经软件处理后生成ASCⅡ码。
选取MaxEnt模型进行预测分析,依照25%和75%的比例将样本数据划分为测试集和训练集,将最大迭代次数设为500次,获取到植物的适生强度数据,并利用AUC值进行预测精度检验,采用刀切法检验各环境因子的贡献度。在模型预测结果的精度评价上,当AUC值<0.6时说明实验失败,AUC值处于0.6~0.7、0.7~0.8、0.8~0.9、0.9~1.0范围内时分别对应“较差”“、一般”“、准确”“、极高”的评语等级。选取分布概率P作为界定植物适生强度等级的指标,当P为0.1时记为“非适生区”,P取值为0.2~0.4、0.5~0.7、0.8~1.0时分别对应“低度适生区”“、中度适生区”和“高度适生区”。
2结果与分析
2.1 胡杨
胡杨的高度适生区广泛分布在全疆境内,包含阿尔泰山西侧、天山北侧、博州和伊犁州以及南部阿图什市一带,覆盖面积为12.598万km2、占比7.7%;中度适生区紧邻高度适生区分布,包含南疆图木舒克、阿克苏、和田、巴州与北疆塔城等地区,覆盖面积为53.966万km2、占比33.1%;低度适生区呈辐射扩散分布,由中度适生区向东南部推移,覆盖面积为87.028万km2、占比53.3%。整体来看,胡杨的适生区主要位于新疆北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.8534,精度评价结果为“准确”;其适生条件为平均湿度61%,昼夜温差保持在<25.5°C或25.5~27.25°C范围内。
2.2 盐豆木
盐豆木的高度适生区主要分布在阿勒泰地区、天山东部吐鲁番市、博州与伊犁州以及南疆阿克苏、和田等地区,覆盖面积为9.791万km2、占比6.0%;中度适生区集中分布在天山北部一带与南部阿克苏、喀什两地区,覆盖面积为53.101万km2、占比32.5%;低度适生区则临近高、中度适生区,并向西南部延伸,覆盖面积为72.357万km2、占比44.3%;非适生区集中分布在塔克拉玛干沙漠与昆仑山地区,覆盖面积为27.916万km2、占比17.1%。整體来看,盐豆木的适生区主要分布在西北地区,且在北部地区的适生强度优于南部。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.837,精度评价结果为“准确”;其适生条件为等温性保持在36~37.5范围内,1月最低温超过-20°C。
2.3 黑果枸杞
黑果枸杞的高度适生区包含北疆乌鲁木齐、昌吉与南疆库尔勒、和田、阿克苏、喀什等地区,覆盖面积为11.505万km2、占比7.1%;中度适生区紧邻高度适生区,同时涉及到塔城、哈密一带,覆盖面积为57.018万km2、占比34.9%;低度适生区呈零散分布状态,紧邻高、中度适生区,覆盖面积为66.042万km2、占比40.5%。整体来看,黑果枸杞在西南部的适生强度优于北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.808,精度评价结果为“准确”;其适生条件为等温性保持在38.5~39.5范围内,1月最低温控制在-20~-25°C范围内。
2.4 甘草
甘草的高度适生区包含北疆塔城、吐鲁番,南疆喀什、阿图什,以及博州、伊犁州一带,覆盖面积为14.556万km2、占比8.9%;中度适生区分布在北疆乌鲁木齐、塔城、石河子与博斯腾湖的连接部位以及南疆阿克苏周围地区,覆盖面积为35.297万km2、占比21.6%;低度适生区紧邻高、中度适生区,沿东南部地区发散,覆盖面积为63.725万km2、占比39.1%;非适生区则排除上述地区,覆盖面积为49.593万km2、占比30.4%。整体来看,甘草的适生区集中分布在西北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.903,精度评价结果为“极高”;其适生条件为等温性<37,昼夜温差<25.5°C或位于27~27.5°C之间。
3结论
总体来看,胡杨与盐豆木的适生区分布相似度较高,黑果枸杞对环境的整体耐受性较高,甘草兼具生态与经济价值,结合4 种植物的适生区分布特性进行植物群落的重构与栽培,对于新疆地区生态环境的恢复具有重要价值。
参考文献:
[1] 钟家骅,管文轲,易秀,等.荒漠化地区土壤理化性质及其对胡杨林生长的影响[J].水土保持研究,2018,(04):138-142.
[2] 董鹏[1],张君[1],姜继元[1],等.新疆7 个绿化树种对高温天气的光合生理响应研究[J].绿洲农业科学与工程,2018(1):17-22.
关键词:适生区;气象因子;生态恢复
0引言
植物群落对于生态恢复具有重要促进作用,通过合理选定适生区进行退化植物群落的再植与填补,能够有效改善受损生态系统,为干旱、半干旱地区生态修复工作提供借鉴价值。
1材料与方法
1.1 区域概况
新疆维吾尔自治区位于我国西北部,地处73°40′~96°18′E与34°25′~48°10′N之间,具有温带大陆性气候特征,昼夜温差大,最冷月(1月)的平均气温低于-20°C、最热月(7月)的平均气温高于33°C,年日照时间为2500~3500h,年均降水量150m,属于典型的干旱、半干旱气候区。
1.2 研究方法
采用ArcGIS10.2软件生成研究区域地图,结合野外调查结果获取4 种植物的位置数据,经筛选后共整理出154条样本数据,以CSV文件格式进行存储备用。在环境因子的设计上,从中国气象数据网中收集30年间的气象数据,选取海拔、年均温、昼夜温差、等温性、1月最低温、7月最高温、年日照时数、平均相对湿度、年平均气压共9 项指标作为环境因子,经软件处理后生成ASCⅡ码。
选取MaxEnt模型进行预测分析,依照25%和75%的比例将样本数据划分为测试集和训练集,将最大迭代次数设为500次,获取到植物的适生强度数据,并利用AUC值进行预测精度检验,采用刀切法检验各环境因子的贡献度。在模型预测结果的精度评价上,当AUC值<0.6时说明实验失败,AUC值处于0.6~0.7、0.7~0.8、0.8~0.9、0.9~1.0范围内时分别对应“较差”“、一般”“、准确”“、极高”的评语等级。选取分布概率P作为界定植物适生强度等级的指标,当P为0.1时记为“非适生区”,P取值为0.2~0.4、0.5~0.7、0.8~1.0时分别对应“低度适生区”“、中度适生区”和“高度适生区”。
2结果与分析
2.1 胡杨
胡杨的高度适生区广泛分布在全疆境内,包含阿尔泰山西侧、天山北侧、博州和伊犁州以及南部阿图什市一带,覆盖面积为12.598万km2、占比7.7%;中度适生区紧邻高度适生区分布,包含南疆图木舒克、阿克苏、和田、巴州与北疆塔城等地区,覆盖面积为53.966万km2、占比33.1%;低度适生区呈辐射扩散分布,由中度适生区向东南部推移,覆盖面积为87.028万km2、占比53.3%。整体来看,胡杨的适生区主要位于新疆北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.8534,精度评价结果为“准确”;其适生条件为平均湿度61%,昼夜温差保持在<25.5°C或25.5~27.25°C范围内。
2.2 盐豆木
盐豆木的高度适生区主要分布在阿勒泰地区、天山东部吐鲁番市、博州与伊犁州以及南疆阿克苏、和田等地区,覆盖面积为9.791万km2、占比6.0%;中度适生区集中分布在天山北部一带与南部阿克苏、喀什两地区,覆盖面积为53.101万km2、占比32.5%;低度适生区则临近高、中度适生区,并向西南部延伸,覆盖面积为72.357万km2、占比44.3%;非适生区集中分布在塔克拉玛干沙漠与昆仑山地区,覆盖面积为27.916万km2、占比17.1%。整體来看,盐豆木的适生区主要分布在西北地区,且在北部地区的适生强度优于南部。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.837,精度评价结果为“准确”;其适生条件为等温性保持在36~37.5范围内,1月最低温超过-20°C。
2.3 黑果枸杞
黑果枸杞的高度适生区包含北疆乌鲁木齐、昌吉与南疆库尔勒、和田、阿克苏、喀什等地区,覆盖面积为11.505万km2、占比7.1%;中度适生区紧邻高度适生区,同时涉及到塔城、哈密一带,覆盖面积为57.018万km2、占比34.9%;低度适生区呈零散分布状态,紧邻高、中度适生区,覆盖面积为66.042万km2、占比40.5%。整体来看,黑果枸杞在西南部的适生强度优于北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.808,精度评价结果为“准确”;其适生条件为等温性保持在38.5~39.5范围内,1月最低温控制在-20~-25°C范围内。
2.4 甘草
甘草的高度适生区包含北疆塔城、吐鲁番,南疆喀什、阿图什,以及博州、伊犁州一带,覆盖面积为14.556万km2、占比8.9%;中度适生区分布在北疆乌鲁木齐、塔城、石河子与博斯腾湖的连接部位以及南疆阿克苏周围地区,覆盖面积为35.297万km2、占比21.6%;低度适生区紧邻高、中度适生区,沿东南部地区发散,覆盖面积为63.725万km2、占比39.1%;非适生区则排除上述地区,覆盖面积为49.593万km2、占比30.4%。整体来看,甘草的适生区集中分布在西北部地区。基于MaxEnt模型测得AUC均值为0.903,精度评价结果为“极高”;其适生条件为等温性<37,昼夜温差<25.5°C或位于27~27.5°C之间。
3结论
总体来看,胡杨与盐豆木的适生区分布相似度较高,黑果枸杞对环境的整体耐受性较高,甘草兼具生态与经济价值,结合4 种植物的适生区分布特性进行植物群落的重构与栽培,对于新疆地区生态环境的恢复具有重要价值。
参考文献:
[1] 钟家骅,管文轲,易秀,等.荒漠化地区土壤理化性质及其对胡杨林生长的影响[J].水土保持研究,2018,(04):138-142.
[2] 董鹏[1],张君[1],姜继元[1],等.新疆7 个绿化树种对高温天气的光合生理响应研究[J].绿洲农业科学与工程,2018(1):17-22.