胡楊等4種植物在新疆地區(qū)的適生區(qū)預(yù)測(cè)研究

熱依汗古麗?依沙克

摘要：本文選取胡楊、鹽豆木、黑果枸杞與甘草共4 種植物作為研究對(duì)象，采用ArcGIS10.2軟件與MaxEnt模型進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。研究結(jié)果表明，4種植物的最佳適生條件為平均濕度大于60%，等溫性為36～36.5，晝夜溫差低于25°C或位于27.25～27.5°C之間，且1 月最低溫在-20°C以上。

關(guān)鍵詞：適生區(qū);氣象因子;生態(tài)恢復(fù)

0引言

植物群落對(duì)于生態(tài)恢復(fù)具有重要促進(jìn)作用，通過(guò)合理選定適生區(qū)進(jìn)行退化植物群落的再植與填補(bǔ)，能夠有效改善受損生態(tài)系統(tǒng)，為干旱、半干旱地區(qū)生態(tài)修復(fù)工作提供借鑒價(jià)值。

1材料與方法

1.1? 區(qū)域概況

新疆維吾爾自治區(qū)位于我國(guó)西北部，地處73°40′～96°18′E與34°25′～48°10′N(xiāo)之間，具有溫帶大陸性氣候特征，晝夜溫差大，最冷月（1月）的平均氣溫低于-20°C、最熱月（7月）的平均氣溫高于33°C，年日照時(shí)間為2500～3500h，年均降水量150m，屬于典型的干旱、半干旱氣候區(qū)。

1.2? 研究方法

采用ArcGIS10.2軟件生成研究區(qū)域地圖，結(jié)合野外調(diào)查結(jié)果獲取4 種植物的位置數(shù)據(jù)，經(jīng)篩選后共整理出154條樣本數(shù)據(jù)，以CSV文件格式進(jìn)行存儲(chǔ)備用。在環(huán)境因子的設(shè)計(jì)上，從中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)中收集30年間的氣象數(shù)據(jù)，選取海拔、年均溫、晝夜溫差、等溫性、1月最低溫、7月最高溫、年日照時(shí)數(shù)、平均相對(duì)濕度、年平均氣壓共9 項(xiàng)指標(biāo)作為環(huán)境因子，經(jīng)軟件處理后生成ASCⅡ碼。

選取MaxEnt模型進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，依照25%和75%的比例將樣本數(shù)據(jù)劃分為測(cè)試集和訓(xùn)練集，將最大迭代次數(shù)設(shè)為500次，獲取到植物的適生強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并利用AUC值進(jìn)行預(yù)測(cè)精度檢驗(yàn)，采用刀切法檢驗(yàn)各環(huán)境因子的貢獻(xiàn)度。在模型預(yù)測(cè)結(jié)果的精度評(píng)價(jià)上，當(dāng)AUC值<0.6時(shí)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)失敗，AUC值處于0.6～0.7、0.7～0.8、0.8～0.9、0.9～1.0范圍內(nèi)時(shí)分別對(duì)應(yīng)“較差”“、一般”“、準(zhǔn)確”“、極高”的評(píng)語(yǔ)等級(jí)。選取分布概率P作為界定植物適生強(qiáng)度等級(jí)的指標(biāo)，當(dāng)P為0.1時(shí)記為“非適生區(qū)”，P取值為0.2～0.4、0.5～0.7、0.8～1.0時(shí)分別對(duì)應(yīng)“低度適生區(qū)”“、中度適生區(qū)”和“高度適生區(qū)”。

2結(jié)果與分析

2.1? 胡楊

胡楊的高度適生區(qū)廣泛分布在全疆境內(nèi)，包含阿爾泰山西側(cè)、天山北側(cè)、博州和伊犁州以及南部阿圖什市一帶，覆蓋面積為12.598萬(wàn)km2、占比7.7%;中度適生區(qū)緊鄰高度適生區(qū)分布，包含南疆圖木舒克、阿克蘇、和田、巴州與北疆塔城等地區(qū)，覆蓋面積為53.966萬(wàn)km2、占比33.1%;低度適生區(qū)呈輻射擴(kuò)散分布，由中度適生區(qū)向東南部推移，覆蓋面積為87.028萬(wàn)km2、占比53.3%。整體來(lái)看，胡楊的適生區(qū)主要位于新疆北部地區(qū)?；贛axEnt模型測(cè)得AUC均值為0.8534，精度評(píng)價(jià)結(jié)果為“準(zhǔn)確”;其適生條件為平均濕度61%，晝夜溫差保持在<25.5°C或25.5～27.25°C范圍內(nèi)。

2.2? 鹽豆木

鹽豆木的高度適生區(qū)主要分布在阿勒泰地區(qū)、天山東部吐魯番市、博州與伊犁州以及南疆阿克蘇、和田等地區(qū)，覆蓋面積為9.791萬(wàn)km2、占比6.0%;中度適生區(qū)集中分布在天山北部一帶與南部阿克蘇、喀什兩地區(qū)，覆蓋面積為53.101萬(wàn)km2、占比32.5%;低度適生區(qū)則臨近高、中度適生區(qū)，并向西南部延伸，覆蓋面積為72.357萬(wàn)km2、占比44.3%;非適生區(qū)集中分布在塔克拉瑪干沙漠與昆侖山地區(qū)，覆蓋面積為27.916萬(wàn)km2、占比17.1%。整體來(lái)看，鹽豆木的適生區(qū)主要分布在西北地區(qū)，且在北部地區(qū)的適生強(qiáng)度優(yōu)于南部?；贛axEnt模型測(cè)得AUC均值為0.837，精度評(píng)價(jià)結(jié)果為“準(zhǔn)確”;其適生條件為等溫性保持在36～37.5范圍內(nèi)，1月最低溫超過(guò)-20°C。

2.3? 黑果枸杞

黑果枸杞的高度適生區(qū)包含北疆烏魯木齊、昌吉與南疆庫(kù)爾勒、和田、阿克蘇、喀什等地區(qū)，覆蓋面積為11.505萬(wàn)km2、占比7.1%;中度適生區(qū)緊鄰高度適生區(qū)，同時(shí)涉及到塔城、哈密一帶，覆蓋面積為57.018萬(wàn)km2、占比34.9%;低度適生區(qū)呈零散分布狀態(tài)，緊鄰高、中度適生區(qū)，覆蓋面積為66.042萬(wàn)km2、占比40.5%。整體來(lái)看，黑果枸杞在西南部的適生強(qiáng)度優(yōu)于北部地區(qū)?；贛axEnt模型測(cè)得AUC均值為0.808，精度評(píng)價(jià)結(jié)果為“準(zhǔn)確”;其適生條件為等溫性保持在38.5～39.5范圍內(nèi)，1月最低溫控制在-20～-25°C范圍內(nèi)。

2.4? 甘草

甘草的高度適生區(qū)包含北疆塔城、吐魯番，南疆喀什、阿圖什，以及博州、伊犁州一帶，覆蓋面積為14.556萬(wàn)km2、占比8.9%;中度適生區(qū)分布在北疆烏魯木齊、塔城、石河子與博斯騰湖的連接部位以及南疆阿克蘇周?chē)貐^(qū)，覆蓋面積為35.297萬(wàn)km2、占比21.6%;低度適生區(qū)緊鄰高、中度適生區(qū)，沿東南部地區(qū)發(fā)散，覆蓋面積為63.725萬(wàn)km2、占比39.1%;非適生區(qū)則排除上述地區(qū)，覆蓋面積為49.593萬(wàn)km2、占比30.4%。整體來(lái)看，甘草的適生區(qū)集中分布在西北部地區(qū)。基于MaxEnt模型測(cè)得AUC均值為0.903，精度評(píng)價(jià)結(jié)果為“極高”;其適生條件為等溫性<37，晝夜溫差<25.5°C或位于27～27.5°C之間。

3結(jié)論

總體來(lái)看，胡楊與鹽豆木的適生區(qū)分布相似度較高，黑果枸杞對(duì)環(huán)境的整體耐受性較高，甘草兼具生態(tài)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值，結(jié)合4 種植物的適生區(qū)分布特性進(jìn)行植物群落的重構(gòu)與栽培，對(duì)于新疆地區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)具有重要價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 鐘家驊，管文軻，易秀，等.荒漠化地區(qū)土壤理化性質(zhì)及其對(duì)胡楊林生長(zhǎng)的影響[J].水土保持研究，2018，（04）：138-142.

[2]?? 董鵬[1]，張君[1]，姜繼元[1]，等.新疆7 個(gè)綠化樹(shù)種對(duì)高溫天氣的光合生理響應(yīng)研究[J].綠洲農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程，2018（1）：17-22.