栎属青冈栎组(Quercus section Cyclobalanopsis)树种分布特征分析

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了解气候变化对森林植被中重要树种适宜分布区的影响,是森林树木资源保护和利用的基础。亚洲亚热带常绿阔叶林,物种丰富,特有性高。但是,在全球气候变化背景下,该植被类型分布动态并不清楚。青冈栎组(section Cyclobalanopsis)属壳斗科(Fagaceae)栎属(Quercus L.),广泛分布于喜马拉雅东部至日本南部,以及中国秦岭-淮河至马来群岛,是构成东亚热带和亚热带常绿阔叶林的重要树种,具有重要的生态功能。本研究在构建、比较不同物种分布模型的模拟效果基础上,基于组合模型分析栎属青冈栎组树种多样性分布格局及其在不同气候情景下的分布动态,旨在为我国亚热带植被类型的保护和恢复提供重要基础数据和指导,为青冈栎组树种的引种驯化、保育措施制定及濒危树种保护提供重要的理论依据。其中主要研究结果如下:(1)不同物种潜在分布模型比较利用收集到的54个薄片青冈(Q.lamellosa)和83个饭甑青冈(Q.macrocalyx)地理分布信息,采用最大熵模型、人工神经网络、广义线性模型、广义加性模型、随机森林模型及组合模型,模拟目标树种当前时期(1970-2000年)的适宜分布区域。结果表明,两个目标树种的潜在分布区与现实分布点较吻合,薄片青冈适宜分布主要在喜马拉雅-横断山区域,饭甑青冈主要在华南地区至越南境内;组合模型的真实技巧统计值(TSS)和受试者工作特征曲线下面积(AUC)均远高于其他单模型。单模型中随机森林模型和广义线性模型的精度较高(TSS>0.85,AUC>0.94),广义加性模型精度较低(TSS<0.75,AUC<0.9)。(2)栎属青冈栎组树种潜在分布与多样性格局收集88种栎属青冈栎组树种共6246个分布点,核密度分析结果显示,南岭地区是青冈组树种的多样性中心。选择其中的24个广布种和优势树种,基于组合模型模拟树种潜在分布区的结果显示:模拟结果可靠、稳定(AUC平均值为0.92±0.06,TSS平均值为0.76±0.14);主导青冈栎组树种分布的气候因子为等温性(Bio03)和年温度变化范围(Bio07),年平均温度(Bio01)和最暖季度降水量(Bio18)次之;多数树种生境适宜性与温度和降水相关因子之间呈正/负偏态相关;青冈栎组树种较高适生区与喜马拉雅山南麓、横断山脉、雪峰山、南岭、罗霄山和武夷山脉的走向大体一致;西南地区适宜度较高的区域主要集中在喜马拉雅山脉南麓和横断山脉,华南地区适宜度较高的区域集中在南岭山脉以南,华中、华东地区适宜度较高的区域主要集中在雪峰山、南岭和武夷山脉,东南亚地区适宜度较高的区域主要集中在越南、老挝。(3)气候变化对栎属青冈栎组树种分布的影响采用组合模型,对末次盛冰期(约22000年前)、和未来时期(2041-2060年、2081-2100年)的栎属青冈栎组树种潜在分布区的模拟结果表明,华中和华东地区树种α多样性,随着未来气候变化呈现不同程度的减少;树种适宜分布区,随气候变暖向北迁移。末次盛冰期以来,西南地区树种的适生分布范围缩减,但其它地区的树种分布存在不同程度扩张。未来气候情景下,西南、华中和华东地区的青冈栎组树种适生区会有不同程度的缩减,华南地区及东南亚地区的青冈栎组树种会有所扩张。跨区域分布的树种则根据其分布的地理区域不同呈现出多种变化模式。本研究的结果表明,组合模型模拟的结果可靠性和精确度较高,可运用到生产实践中。南岭地区是青冈栎组树种的多样性中心,建议在该地理单元建立生态走廊;针对未来气候变化条件下,青冈栎组树种迁出、迁入以及保留区域,应采取不同营林措施。
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