气候变化背景下我国闽楠地理分布预测及空间格局变化分析

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闽楠(Phoebe bournei(Hemsl.)Yang)为我国特有珍贵用材树种,由于其种子萌发和自然更新困难,且遭受人为破坏严重,导致现存野生个体数量稀少,天然林资源面临枯竭,已被列入国家二级保护珍稀植物。全球气候变化下,由于迁移困难,许多珍稀濒危植物面临灭绝的风险。气候变化对闽楠的利弊如何,闽楠对气候变化作何响应,怎样合理有效的保护利用闽楠自然资源以及如何进行科学引种等问题亟待解决。通过实地调查和资源信息检索相结合的方式,以气候、土壤、海拔因子与闽楠天然分布点为基础,采用MaxEnt、Bioclim、Domain、ENFA物种分布生态模型与地理信息技术预测闽楠在末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期、当前以及未来2030s、2050s、2070s、2090s下低辐射强迫情景SSPs2.6、中等辐射强迫情景SSPs4.5、中等高辐射强迫情景SSPs7.0、高辐射强迫情景SSPs8.5下的潜在适宜分布区,确定影响闽楠适宜区分布的环境因子及响应曲线,揭示闽楠天然资源空间变换格局和质心迁移规律。得出以下研究结果:1.精度评定得出MaxEnt、Bioclim、Domain、ENFA模型的AUC值均大于0.9,Kappa值均大于0.7,四个模型预测准确性均较好,但MaxEnt预测得出的精度与预测范围表现更佳,因此将MaxEnt优化模型用于本次预测。综合评估得出主导闽楠当前地理分布的环境因子有1月降水量、年降水量、海拔、7月降水量、温度季节变异系数、平均气温日较差,降水因子占主导地位。其中1月降水量适生阈值为16.5~68 mm;年降水量适生阈值为1 120~3 675 mm;海拔适生阈值为120~1 400 m;7月降水量适生阈值为95~365 mm;温度季节变异系数适生阈值为44.50~87;平均气温日较差适生阈值为5.1~9.6℃。2.当前我国闽楠总适宜区分布范围为21.73°~31.98°N,102.64°~121.97°E,高度适宜区主要分布在多省交界的山地丘陵之间,如雁荡山(福建、浙江交界),武夷山脉(福建、江西交界),罗霄山脉(湖南、江西交界),南岭(湖南、江西、广东三省交界),中度适宜区主要分布在湖南西部、贵州东部、浙江中部等地区,低度适宜区主要分布在重庆、贵州西部,安徽湖北交界的低山丘陵、四川盆地极小部分地区。过去时期与未来时期,闽楠适宜区分布与当前适宜区预测结果大致相同,在不受地形阻碍的情况下,贵州西部,湖北中西部,广东、广西南部及安徽南部为闽楠潜在分布区。3.在过去三个时期中,末次间冰期闽楠总适宜区分布面积最广,末次盛冰期总适宜区分布面积最小。未来时期中,同一气候情景不同时期下,SSPs2.6气候情景随时间变化对闽楠发展有积极影响,SSPs4.5气候情景对闽楠的发展不具优势。SSPs7.0和SSPs8.5气候情景仅在2090s有扩大闽楠适宜区的作用,但SSPs8.5对闽楠的发展优势小于SSPs7.0气候情景。总的来看,SSPs2.6气候情景比其他三个气候情景对闽楠生长更具发展潜力。不同气候情景下,闽楠增加区域及丧失区域主要发生在保留区外围及分布较破碎区域,如湖北中西部、江西中西部、四川盆地、重庆西北部、贵州西部、广东及广西中部北部极少部分低山丘陵以及台湾北部等地。4.从末次间冰期到当前时期,闽楠质心在经纬方向都有所变化,但质心在经度上的东西迁移幅度大于纬度上南北方向的迁移。从当前到未来几个气候情景初期,闽楠质心迁移趋势为东南方,随时间变化,闽楠质心迁移方向没有表现出明显的规律。SSPs2.6气候情景下,闽楠质心迁移轨迹主要位于当前时期质心南部;SSPs4.5、SSPs7.0以及SSPs8.5气候情景的质心迁移轨迹主要位于当前时期质心南部及东部。5.将当前与未来的闽楠潜在适宜区分布模糊叠加得到闽楠潜在适宜区分布图。在不受地形阻碍与人类活动干扰的情况下,适宜分布区范围为21.64°~32.44°N,102.65°~122.31°E。将该适宜分布区与当前适宜分布区进行对比,闽楠低、中、高适宜区范围均有一定的扩张。将各省分布区面积进行对比发现,福建、江西、湖南是最适合闽楠生长的地区,建议可以在这些地区的建立闽楠自然保护小区对闽楠野生资源进行就地保护;贵州中东部、广东、广西北部、浙江南部作为二等适宜区,可对闽楠进行迁地保护,建设片区林试验示范基地、国家储备林基地;贵州西部、广西、广东中南部,湖北中西部、安徽南部边缘地区以及川渝部分地区在气候变化下有可能成为闽楠新增适生区,可将这些地区作为闽楠潜在引种栽培区。
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