瀕危藥材桃兒七生態適宜性區劃研究

呂蓉，韋翡翡，晉玲

瀕危藥材桃兒七生態適宜性區劃研究

呂蓉1，韋翡翡1，晉玲1，2

1.甘肅中醫藥大學藥學院，甘肅 蘭州 730000；2.中（藏）藥資源研究所，甘肅 蘭州 730000

通過對桃兒七在我國的適宜性區劃研究，為桃兒七野生資源保護及種植環境的選擇提供依據。利用最大熵模型結合地理信息系統軟件（ArcGIS）分析桃兒七在我國的生態適宜性分布地區，得出影響其生長的主要環境因子。等溫性、4月份降水量、海拔為桃兒七生長的3個主要生態因子，桃兒七在我國最適宜區主要在甘肅西南部、四川中部及南部、西藏東南部、云南西北部。本研究結果與桃兒七實際生長環境基本吻合，可為桃兒七野生資源保護及種植環境選擇提供一定依據。

桃兒七；最大熵模型；生態因子；生態適宜性；地理信息系統

桃兒七為小檗科Berberidaceae桃兒七屬Ying植物桃兒七的根及根莖。其氣微，味苦、微辛，性溫，有毒，具有祛風除濕、活血止痛、祛痰止咳、調和諸藥等功效[1]，民間用于風濕痹痛、跌打損傷、月經不調等[2]。桃兒七作為重要的藏藥之一，其根及根莖含有鬼臼毒素等多種毒性成分，具有一定的抗癌作用。隨著桃兒七藥用需求增大，出現濫采濫挖現象，導致野生資源瀕臨滅絕，現已被列入《中國珍稀瀕危保護植物名錄》（第一冊）[3]和《中國植物紅皮書——稀有瀕危植物》（第一冊）[4]。為保護桃兒七野生資源，一些學者對其種植栽培技術進行了大量研究工作[5-6]。桃兒七的生長與海拔、溫度、降雨量等有密切關系，因此，選擇合適的種植環境對保證其產量及有效成分含量尤為重要。為準確選擇種植區域，筆者通過利用最大熵（MaxEnt）模型結合地理信息系統軟件（ArcGIS），分析影響桃兒七生長的主要生態因子，繪制我國的適宜生長區，為其培育和種植條件及環境選擇提供一定指導作用。

1 材料與方法

1.1 儀器

便攜式衛星導航儀（GARMIN GPSMAP60CSX），北京佳明航電科技有限公司。

1.2 樣本收集

查閱相關文獻[7-8]明確桃兒七分布范圍，于2017年6月－2018年8月采集桃兒七樣本，記錄經緯度、海拔和生境；查閱中國數字植物標本館（CVH，http://www.cvh.ac.cn/class），收集桃兒七分布信息，未記錄經緯度坐標的分布點則以最小可查行政單位為準。本研究實地采集到桃兒七樣本信息23份（即表1中1～23號）；從CVH獲得的桃兒七經緯度信息共114條。見表1。

1.3 生長分布預測

1.3.1 生態因子數據獲取

查閱中藥資源空間信息網格數據庫（http://www.tcm-resources.com/），獲得可能影響桃兒七生長的55種生態因子。

表1 桃兒七樣本經緯度信息

序號 經度（E）緯度（N） 序號 經度（E）緯度（N） 序號 經度（E）緯度（N） 序號 經度（E）緯度（N） 序號 經度（E）緯度（N） 1102.173°25.400° 2799.503°29.454° 53103.046°34.464° 7999.613°29.015° 10599.800°26.005° 295.647°30.938° 28104.766°33.256° 54102.469°35.585° 80102.360°30.278° 106100.393°36.480° 3102.393°34.827° 2996.438°30.190° 55102.244°36.156° 81102.096°31.113° 107102.733°31.520° 497.405°30.103° 30102.041°31.047° 56102.766°36.793° 82103.524°36.035° 10896.141°29.949° 5102.316°30.948° 31102.305°29.872° 57103.085°30.454° 8394.647°30.267° 109104.755°34.200° 694.900°29.070° 32100.393°27.180° 58102.557°31.86° 8494.768°29.158° 11099.261°27.795° 793.823°28.455° 3399.932°26.719° 59102.524°30.553° 85103.063°31.718° 111101.514°37.244° 899.860°28.850° 34101.030°25.906° 60103.513°30.970° 86102.233°29.663° 112101.415°37.002° 999.838°29.064° 3594.658°29.487° 61102.634°31.838° 87102.283°29.103° 113104.656°33.354° 1099.778°29.493° 3695.251°30.125° 62103.118°31.707° 8894.367°29.108° 114104.656°33.739° 11102.195°30.322° 3794.504°29.817° 63102.371°34.772° 8995.548°29.498° 115103.788°33.728° 12103.348°31.487° 3894.504°29.092° 64103.140°32.124° 9094.417°29.004° 116101.766°37.991° 1395.625°29.674° 3997.822°29.751° 6597.064°30.916° 91102.865°31.234° 117103.112°36.755° 1495.867°30.344° 4099.734°28.521° 66101.404°36.914° 92102.524°30.685° 118108.111°33.602° 15103.096°36.090° 41101.733°26.719° 67102.750°31.937° 9399.910°29.421° 119103.291°36.733° 1699.778°27.554° 4293.713°35.881° 6894.977°29.191° 94102.327°29.943° 120101.415°36.513° 1794.955°29.213° 43102.217°28.784° 69100.662°37.507° 9595.087°31.344° 12193.906°28.867° 1896.746°30.795° 4499.536°29.443° 7096.932°31.025° 9694.109°28.927° 12296.685°33.514° 19100.789°37.068° 4593.999°27.224° 71102.469°28.037° 97103.052°34.299° 12396.685°32.371° 20103.392°31.674° 4698.218°28.608° 72101.678°29.070° 9893.735°28.927° 124103.909°35.008° 21102.656°30.905° 47101.909°29.751° 73102.513°31.597° 9998.009°28.356° 12594.334°29.152° 22103.557°34.651° 48100.151°29.103° 74104.392°32.783° 100101.689°29.454° 126102.371°30.015° 23104.128°32.684° 49101.349°27.466° 75101.316°36.595° 10199.976°27.092° 2496.581°30.663° 50101.613°27.697° 76102.255°32.130° 10299.811°26.971° 25102.349°36.947° 5199.119°28.564° 7794.933°29.586° 103102.129°30.652° 26102.920°31.344° 52102.524°27.598° 78100.975°36.980° 104101.689°29.366°

1.3.2 最大熵模型參數設置

將桃兒七的采樣信息和環境數據按物種名、分布點經度和緯度順序從Excel2016中導出為.csv文件。將數據導入MaxEnt軟件，設置模型參數。設置最大迭代次數為106，ROC曲線下面積（AUC）評價曲線，刀切法（jackknife）檢驗權重，其他參數為默認值。

1.3.3 模型預測評價

通過AUC值評測模型精度。

1.3.4 生態因子篩選

將126個桃兒七樣本分布信息及55個生態因子導入MaxEnt模型中進行迭代運算，直至不再出現生態因子為0的運行結果，最后對所有生態因子貢獻率進行排序，找出貢獻率最大的生態因子。

1.4 生態適宜性區劃分析

采用ArcGIS軟件提取MaxEnt模型預測結果的生態適宜度值，參照生態適宜度最小值及正態分布曲線的均值（μ）和均方差（δ），以[0，最小值]為不適宜區，[最小值，μ～δ]為次適宜區，[μ～δ，1]為最適宜區，繪制桃兒七生態適宜性區劃分布圖。

2 結果與分析

2.1 模型預測評價

AUC取值范圍為0～1，值越大表示模型判斷力越強。桃兒七MaxEnt模型ROC曲線訓練數據集AUC＝0.991，測試數據集AUC＝0.979，均大于0.9，趨近于1，表明由MaxEnt模型運算得出的桃兒七生境適宜度具有很高的準確度和可信度。

2.2 主要生態因子選擇

進行8次運行后，共剩余24個對桃兒七生長有影響的生態因子，見表2。

表2 影響桃兒七生長的生態因子及其貢獻率

生態因子貢獻率/% 生態因子貢獻率/% 等溫性24.4 坡度1.0 4月份降水量23.4 含黏土量0.8 海拔23.3 坡向0.7 5月份降水量 8.1 6月份平均氣溫0.7 12月份降水量 4.3 溫度季節性變化標準差0.5 晝夜溫差月均值 2.3 9月份降水量0.5 土壤類型 2.0 最干月降水量0.4 7月份平均氣溫 1.6 12月份平均氣溫0.4 年平均降水量 1.4 土壤質地0.3 降雨量變異系數 1.2 最冷月最低溫0.2 最干季節降雨量 1.1 11月份降水量0.2 植被亞類 1.1 10月份降水量0.1

由表2可知，影響桃兒七生長的主要3個生態因子為等溫性、4月份降水量及海拔，貢獻率分別為24.4%、23.4%、23.3%，占55種生態因子總貢獻率的71.1%。而等溫性38～48、4月份降雨量20～70 mm、海拔2100～4500 m最適宜桃兒七生長繁殖。

3 生態適宜性區劃

桃兒七在我國的生態適宜性分布見圖1。桃兒七在我國最適宜區主要在甘肅西南部、四川中部及南部、西藏東南部、云南西北部；次適宜區為甘肅東南部、陜西南部、青海東部、四川西部、云南北部，西藏西南部有少許區域也為次適宜區。各省的桃兒七生態適宜性分布區（縣）見表3。

圖1 我國桃兒七生態適宜性分布示意圖

表3 我國桃兒七生態適宜性分布區

省份最適宜分布區 甘肅古浪、天祝、永登、東鄉、夏河、合作、瑪曲、卓尼、臨潭、碌曲、瑪曲、迭部、岷縣、西河、成縣、徽縣、禮縣、西河、文縣、康縣、舟曲 青海貴德、尖扎、巴燕鎮、同仁、澤庫、同德 四川紅原、阿壩、松潘、黑水、茂縣、丹巴、康定、瀘定、道孚、雅江、九龍、石綿、甘洛、越西、喜德、美姑、西昌、鹽源、德昌、寧南、米易、鹽邊 云南華坪、永勝、鶴慶、賓川、玉龍納西族自治縣、維西傈僳族自治縣、德欽縣、貢山獨龍族怒族自治縣、寧蒗彝族自治縣 西藏江達、白玉、昌都、察雅、類烏齊、芒康、左貢、察隅、八宿、波密、洛隆、丁青、邊壩、巴青、索縣、那曲、聶榮、嘉黎、林芝、墨竹工卡、曲松、隆子、朗縣、錯那、價察、桑日、乃東

4 小結

本研究通過實地調查，結合網絡共享平臺，采用MaxEnt模型對桃兒七進行生態適宜性區劃預測模擬，結果ROC曲線得到AUC值＞0.9，表明本模型模擬比較可靠。篩選得到等溫性、4月份降雨量、海拔為桃兒七生長的3個主要生態因子，其貢獻率分別為24.4%、23.4%、23.3%，結果顯示，等溫性38～48、4月份降水量20～70 mm、海拔2100～4500 m最適宜桃兒七生長繁殖。桃兒七在我國最適宜區主要在甘肅西南部、四川中部及南部、西藏東南部、云南西北部。

鑒于目前野生資源瀕臨滅絕，因此對桃兒七的種植研究勢在必行。本研究結果對其種植的生態因子及種植區域進行了預測和篩選，為今后桃兒七的種植研究奠定相應基礎。

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[2] 袁菊麗.太白七藥桃兒七研究進展[J].遼寧中醫藥大學學報,2011, 13(5)：95.

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[4] 傅立國.中國植物紅皮書——稀有瀕危植物：第一冊[M].北京：科學出版社,1991.

[5] 楊濤,張軍,武小龍,等.野生瀕危中藏藥桃兒七人工育苗技術[J].中藥材,2012,35(12)：1897-1898.

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Study on Ecological Suitability of Endangered Chinese Materia Medica

LYU Rong1, WEI Feifei1, JIN Ling1,2

To provide a basis for the protection ofwild resources and the selection of planting environment through research on the suitability ofin China.The maximum entropy (MaxEnt) model was combined with ArcGIS software to analyze the ecological suitability distribution ofin China and the main environmental factors affecting its growth were obtained.Isothermality, precipitation in April, and altitude were the three main ecological factors for the growth of. The most suitable areas forin China are mainly in southwestern Gansu, central Sichuan, southern Sichuan, southeastern Tibet and northwestern Yunnan.The results of this study are basically consistent with the actual growth environment of, which can provide a basis for the protection ofwild resources and the choice of planting environment.

; MaxEnt model; ecological factors; ecological suitability; GIS

R282.1

A

1005-5304(2020)10-0005-04

10.19879/j.cnki.1005-5304.201907245

國家中醫藥管理局中藥飲片標準化項目（ZYBZH-Y-GS-10）；央本級重大增減支項目—名貴中藥資源可持續利用能力建設（2060302）；甘肅省科技計劃基礎研究創新群體資助項目（1606RJIA323）；甘肅省地方藥材質量標準提升研究（17ZD2FAOO9）；第四次全國中藥資源普查工作（2018年）

晉玲，E-mail：zyxyjl@163.com

（2019-07-16）

（2020-03-26；編輯：梅智勝）