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中国温带主要荒漠植物的地理分布格局研究

李晓辰  
【摘要】:在全球气候变化背景下,合理确定气候变化对中国温带荒漠植物的潜在适宜分布范围、环境驱动机制和未来空间格局变化的影响,从而建立科学有效的保护措施,对荒漠植物的研究和利用具有重要的理论和现实意义。本文以《中国植被》记载的中国温带荒漠主要植被类型及优势种,共计11科27属41种为依据,选取了5种草原化灌木半日花、棉刺、柠条锦鸡儿、沙冬青和四合木,6种荒漠灌木大白刺、裸果木、膜果麻黄、泡泡刺、霸王和塔里木沙拐枣,3种沙生木灌木淡枝沙拐枣、红果沙拐枣和沙拐枣。基于14种荒漠植物的地理分布点数据和环境数据,利用最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS10.2工具模拟预测其在基准气候(1970-2000)和未来气候(2050和2070时段,RCP6.0情景)下的潜在地理分布范围、控制适宜分布范围的环境因子、未来气候条件下的空间格局及其变化。主要研究结果如下:(1)模拟预测的14种荒漠植物分别在基准气候、2050时段和2070时段下潜在适生分布范围的AUC值和Kappa值均分别大于0.95和0.85,表明模拟效果合理可靠;(2)在基准气候条件下,14种荒漠植物潜在地理分布现状与已知地理分布基本一致,表明模型能较准确模拟现实分布。限制14种荒漠植物潜在分布的关键因子主要为降水和温度。其中,草原化灌木半日花、绵刺、柠条锦鸡儿、沙冬青和四合木最适生潜在分布区(潜在发生概率≥70%)与首位关键因子的数值范围关系分别为:年降水量80~350mm、最冷季平均气温-40℃~-75℃、最冷季平均气温-40℃~-60℃、最热季降水量50~200mm和最冷季平均气温-50℃~-75℃,荒漠灌木大白刺、裸果木、膜果麻黄、泡泡刺、霸王和塔里木沙拐枣依次为:最冷季平均气温-20℃~-55℃、最湿月降水量15~60mm、最湿月降水量20~50mm、最湿月降水量10~45mm、最湿月降水量20~80mm和最湿月降水量0~20mm,沙生灌木淡枝沙拐枣、红果沙拐枣和沙拐枣依次为降水量的季节性变化0~45、降水量的季节性变化0~50和最热季降水量50~150mm;(3)2050时段和2070时段与基准气候相比,草原化灌木新增潜在适生分布区最大,荒漠灌木次之,沙生灌木最小,分别为42.96%、24.19%和21.53%。占64.28%的荒漠植物(半日花、绵刺、柠条锦鸡儿、沙冬青、膜果麻黄、泡泡刺、塔里木沙拐枣、红果沙拐枣和沙拐枣)在2070时段新增潜在分布区比2050时段更为显著。其中,2070时段绵刺、沙冬青和红果沙拐枣的潜在适生分布区分别增加了58.86%、56.51%和41.86%,但大白刺在2050时段增加最显著为63.01%;14种荒漠植物新增潜在适宜分布区主要围绕新疆古尔班通古特沙漠周围及其东部、伊犁河谷和吐-哈盆地的吐鲁番和哈密一带,甘肃河西走廊中西部以北地区,内蒙古中部东北地区、巴丹吉林沙漠东北和腾格里沙漠北部地区;(4)2050时段和2070时段与基准气候相比,草原化灌木和荒漠灌木减少的潜在分布区大体相同,分别为6.8%和6.3%,沙生灌木减少最少为4.98%。其中,红果沙拐枣和沙拐枣减少最小(0.42%、0.04%),大白刺和沙冬青次之(1.33%,0.38%),而塔里木沙拐枣和淡枝沙拐枣减少最多(30%、33%)。绵刺、柠条锦鸡儿、膜果麻黄和四合木减少的潜在分布区主要呈半圆形集中分布在甘肃古浪、白银、兰州、定西、平凉、庆阳和华池等地,宁夏西吉、海原和固原等地和陕西定边、靖边、榆林和神木一带,柠条锦鸡儿、泡泡刺和塔里木沙拐枣在新疆古尔班通古特沙漠周围及其东部表现出减少趋势,膜果麻黄、霸王和塔里木沙拐枣在塔里木盆地西端及西南缘呈现减少趋势;(5)从基准气候,2050时段到2070时段,14种荒漠植物中占57.14%的荒漠植物(半日花、绵刺、柠条锦鸡儿、四合木、大白刺、霸王、淡枝沙拐枣和沙拐枣)适宜分布区重心向高纬度地区迁移较明显,而占42.86%的植物(沙冬青、裸果木、膜果麻黄、泡泡刺、塔里木沙拐枣和红果沙拐枣)适宜分布区重心表现出向低纬度地区迁移趋势。


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