苋属入侵种的可能分布区预测及相关环境因子分析

摘要

苋属(Amaranthus)约40种，世界均有分布。我国有20种，分布很广，其中外来种为17种(11种为入侵种)，危害旱田作物、果树、茶树和蔬菜。反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)是苋属入侵种中发生频率最多、分布最广、危害最严重的杂草。本文首先基于反枝苋在世界范围内4207个实际分布点及其对应的气候、地形和土壤三类要素28个环境因子的定量关系，利用主成分分析确定了影响其分布的主要环境因子，据此估测其中心可能分布区和最大可能分布区，并与实际分布点进行比较；然后利用GARP生态位模型和地理信息系统(GIS)对影响苋属8个入侵种地理分布的环境因子进行分析并对其全球可能分布区进行预测，并根据苋属入侵种与环境因子的关系对8个苋属入侵种进行聚类分析；最后基于Receiver Operating Characteristics(ROC)分析对GARP模型及GIS模型对反枝苋全球可能分布区的预测结果进行精度检验和比较，结果表明：
　　 (1)GIS模型预测显示14个环境因子在决定反枝苋全球分布格局中起着重要作用。反枝苋中心可能分布区位于新西兰南部、澳大利亚东南部、南美洲北部少数地区、北美洲西北部及东南部部分地区、欧洲大部分地区和中国东南部。最大可能分布区位于南美洲中南部、北美洲大部分、非洲北部小部分、澳大利亚南部及北部少数区域、欧洲大部分地区和亚洲大部分地区及中国除西藏、青海、新疆、四川西部以外的地区。中心可能分布区的预测结果与实际分布点吻合较好，而最大可能分布区则过于广阔。
　　 (2)GARP模型预测显示14个环境因子中雨日频率，极端低温，海拔这三个环境因子的影响较为重要，是苋属8个入侵种分布的主要限制因子。聚类分析表明8种苋属入侵种按欧式距离的长度可分为三类：第一类：反枝苋、凹头苋；第二类：刺苋、皱果苋、尾穗苋；第三类：绿穗苋、白苋、北美苋。
　　 ROC分析结果显示GARP模型对反枝苋的可能分布区模拟效果(AUCGARP=0.857)好于GIS模型，其中GIS模型对反枝苋中心可能分布区的模拟效果(AUCGIS-CENTER=0.832)好于最大可能分布区(AUCGIS-MAX=0.778)。
　　 苋属8个入侵种均有分布的地区为澳大利亚沿海地区，新西兰，中国东南沿海，欧洲西部，南美洲部分国家，美国，非洲中部。
　　 (3)两种模型所预测的反枝苋的可能分布区有很大程度的重合性，GARP模型预测的可能分布区大于GIS模型预测出的中心可能分布区，但小于GIS模型预测出的最大可能分布区，且和实际分布点拟合程度较好。

目录

文摘

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声明

第一章 前言

1.1生物入侵

1.2中国外来入侵植物种类构成及来源地分析

1.2.1外来入侵植物的种类构成

1.2.2外来入侵植物来源地分析

1.3影响外来物种入侵的因素

1.3.1影响外来物种入侵的外部因素

1.3.2影响外来物种入侵的内部因素

1.4生物入侵的预测与控制

1.4.1 目前入侵的主要预测途径

1.5苋属入侵种的分布、危害与研究现状

1.5.1反枝苋

1.5.2剌苋

1.5.3凹头苋

1.5.4皱果苋

1.5.5尾穗苋

1.5.6北美苋

1.5.7绿穗苋

1.5.8白苋

第二章 研究方法

2.1建模的步骤

2.1.1 已知分布资料调查

2.1.2选择合适的预测变量

2.1.3创建模型

2.1.4绘制潜在分布图

2.1.5模型的评估

2.2数据收集

2.3模型介绍

2.3.1 GARP模型

2.3.2 GIS模型

第三章 应用GIS对反枝苋分布区的预测及主要影响环境因子的分析

3.1反枝苋实际分布数据的获取

3.2环境因子数据

3.3数据处理方法

3.4估测方法

3.5结果

3.5.1环境因子对反枝苋地理分布的影响

3.5.2反枝苋与环境因子的定量关系及可能分布区估测

3.6讨论

第四章 GARP对苋属入侵种可能分布区的预测及相关环境因子分析

4.1预测方法

4.1.1分布数据

4.1.2环境因子的选择

4.1.3参数设定

4.1.4筛选模型

4.1.5绘制潜在分布图

4.2结果分析

4.2.1反枝苋

4.2.2刺苋

4.2.3凹头苋

4.2.4皱果苋

4.2.5绿穗苋

4.2.6 白苋

4.2.7北美苋

4.2.8尾穗苋

4.2.9影响苋属主要入侵植物分布的环境因子分析

4.2.10苋属主要入侵植物多样性分布分析

4.3讨 论

第五章 GARP模型和GIS模型预测精度比较

5.1模型精度检验方法

5.1.1 ROC曲线的构建

5.1.2 ROC分析的准确性评价指标

5.2 GARP模型精度检验

5.3 GIS模型精度检验

5.3.1最大可能分布区

5.3.2中心可能分布区

5.4模型精度比较

5.5讨 论

结 论

参考文献

致谢

个人简历