基于MaxEnt模型的印度黄檀生境适宜性预测及其对保护与可持续森林管理的启示

《BMC Ecology and Evolution》：Predicting habitat suitability of Dalbergia latifolia Roxb. (Indian rosewood) using MaxEnt: implications for conservation and sustainable forest management

本研究针对濒危树种印度黄檀(Dalbergia latifolia Roxb.)因非法采伐和生境丧失导致的种群锐减问题，利用最大熵(MaxEnt)模型结合高分辨率气候数据，首次绘制了印度全域范围的生境适宜性地图。研究发现该物种主要适宜分布于热带干湿季森林区，且仅17.2%的高适宜区与现有保护区重叠，为CAMPA等国家生态修复项目提供了空间明确的科学依据。

　　

在印度繁茂的热带森林中，生长着一种被誉为"木中贵族"的树种——印度黄檀(Dalbergia latifolia Roxb.)。这种材质坚硬、纹理华丽的珍贵硬木，不仅是制作高端家具和乐器的理想材料，更在生态系统中扮演着固氮、保土的重要角色。然而，正是由于其商业价值巨大，印度黄檀长期遭受非法采伐的威胁，加上栖息地破坏等因素，其野生种群已急剧减少，被世界自然保护联盟(IUCN)列为易危物种，并列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录二。

目前印度黄檀的保护面临严峻挑战：尽管印度通过国家农林业政策(National Agroforestry Policy)和补偿性造林基金管理与规划局(CAMPA)等项目推动其保育，但管理措施零散，缺乏空间明确的生境适宜性数据作为支撑。更令人担忧的是，气候变化导致的降水模式和温度变化可能进一步压缩其适宜生长区域。在这种背景下，科学预测印度黄檀的潜在分布范围，识别关键保护区域，成为制定有效保护策略的迫切需求。

为应对这一挑战，Manohara等研究人员在《BMC Ecology and Evolution》上发表了最新研究成果，首次利用最大熵(MaxEnt)建模方法，对印度黄檀在印度的生境适宜性进行了全面评估。这项研究不仅揭示了该物种的分布规律，更为其保护与可持续利用提供了科学依据。

研究人员采用了几项关键技术方法：通过印度林业研究与教育委员会(ICFRE)下属五个研究所合作，收集了全印度3224个地理参考的印度黄檀分布记录，并经过空间过滤得到775个独立位点用于建模；使用CHELSA v2.1数据集的高分辨率(约1公里)生物气候变量，通过皮尔逊相关性分析(|r|>0.8)筛选出19个关键环境变量；应用MaxEnt 3.4.1软件构建物种分布模型，采用75%训练集和25%测试集的划分方案，通过刀切法(Jackknife)检验和响应曲线分析变量重要性；最后将模型结果与印度184个保护区的边界进行叠加分析，评估现有保护网络的覆盖效果。

模型性能与关键环境预测因子

MaxEnt模型在预测印度黄檀生境适宜性方面表现出色，曲线下面积(AUC)达到0.94，表明模型具有极高的可靠性。在19个生物气候预测因子中，六个变量贡献了模型约93%的解释力：温度季节性(Bio4)、年降水量(Bio12)、最冷季度降水量(Bio19)、年均温(Bio1)、昼夜温差(Bio2)和最暖季度降水量(Bio18)。刀切法检验和变量贡献分析一致表明，Bio4和Bio12对物种分布模式影响最为显著。

响应曲线进一步显示，印度黄檀生态上适应温暖、季节性干旱的热带环境，最适条件为年均温22-28℃、年降水量900-1600毫米，以及相对较低的昼夜温差。这些条件与热带干湿季林的特征相符，正是该物种的主要生态位。

空间分布与生境适宜性

MaxEnt模型预测表明，印度约有8640万公顷(占国土面积26.2%)的区域气候适宜印度黄檀生长。这些区域按生境质量分为四个适宜等级：极高适宜度(7.8%)、高适宜度(6.8%)、中等适宜度(25%)和低适宜度(60.5%)。极高和高适宜度区域合计占国土面积的3.8%，是物种生长的最适区。

生境适宜性地图显示，最适宜区域主要集中于西高止山脉南部，特别是卡纳塔克邦的科达古和哈桑县、喀拉拉邦的瓦亚纳德以及泰米尔纳德邦的尼尔吉里斯。中央印度也有高适宜区，主要是中央邦的曼德拉和钦德瓦拉，以及马哈拉施特拉邦东部地区，这些区域以生态韧性和生物多样性丰富著称。

州和县级生境分布

在邦一级，卡纳塔克邦是印度黄檀最适宜的区域，占全国高适宜生境面积的34.9%，其次是喀拉拉邦(24.8%)、泰米尔纳德邦(16.3%)和马哈拉施特拉邦(9.0%)。这四个邦合计占全国高至极高生境适宜度的85%以上，在未来保护和恢复工作中具有关键地位。

在县级层面，重要适宜性热点包括卡纳塔克邦的北卡纳达、希瓦莫加和奇克马加卢鲁县；喀拉拉邦的瓦亚纳德和伊杜基；泰米尔纳德邦的丁迪古尔和哥印拜陀；以及马哈拉施特拉邦的戈尔哈布尔。这些县的生物气候条件和植被类型与印度黄檀的生态位高度匹配。

保护区内的适宜性

将MaxEnt模型结果与印度184个保护区的边界进行叠加分析显示，这些保护区内约有494万公顷区域气候适宜印度黄檀生长。其中，17.2%被归类为极高适宜度，10.2%为高适宜度，27.4%为中等适宜度，44.7%为低适宜度。为印度黄檀提供最优生境的关键保护区包括班迪布尔国家公园、纳加尔霍雷国家公园和比利吉里兰加纳特斯瓦米寺老虎保护区(均位于卡纳塔克邦)、佩里亚尔野生动物保护区(喀拉拉邦)、卡拉卡德-蒙丹图赖老虎保护区(泰米尔纳德邦)以及拉达纳吉里野生动物保护区(马哈拉施特拉邦)。

研究还发现保护存在空白区域，许多高适宜度区域位于现有保护区网络之外，表明需要扩大保护范围和景观尺度的规划。

本研究通过MaxEnt建模首次提供了印度黄檀在印度全域的高分辨率生境适宜性评估，为这一濒危树种的保护与管理提供了科学基础。研究结果表明，尽管印度黄檀在印度有广阔的气候适宜区，但目前保护区网络仅覆盖了其中一小部分高适宜生境，凸显了在保护区外开展保护行动的紧迫性。

气候变化背景下，温度升高、极端热事件频发和季风模式改变可能会逐渐缩减印度黄檀的当前适宜生境，这与东南亚同类树种(如交趾黄檀)的研究结果一致。面对这些风险，需要采取适应性保护措施，如气候韧性造林、辅助迁移和通过种源试验进行选择性育种，以增强遗传多样性和适应能力。

印度黄檀的干旱耐受性、固氮能力和高碳储量等宝贵功能性状，使其成为气候韧性土地利用系统的理想选择。将其纳入农林业系统、补植和再造林计划，符合印度在《巴黎协定》和国家自主贡献(NDCs)下的气候和生态承诺，也与联合国生态系统恢复十年(2021-2030)目标一致。

然而，本研究主要关注气候因素，未纳入土壤特性、土地利用变化、地形等非气候生态因子，这些因素在破碎化或人为干扰景观中对印度黄檀的实际分布有重要影响。未来研究需要整合多层面空间数据，包括土地退化、海拔、火情和人类干扰指数的高分辨率信息，以提高模型的生态真实性和实用性。

总之，这项研究为印度黄檀的保护和可持续利用提供了空间明确的科学依据，支持印度实现土地退化零增长、碳中和和可持续发展目标(SDGs)的努力。通过将研究成果与国家项目如CAMPA、MGNREGA和国家农林业政策相结合，可以有效推进这一生态经济重要树种的长期保护。