中國鼠李科植物屬的空間分布特點研究

李雅麗 邱麗氚 王 建

（太原師范學院地理科學學院，晉中 030619）

鼠李科（Rhamnaceae）植物，全世界約58 屬，吳征鎰［1］和陳藝林等［2］將中國鼠李科植物分為14個屬，約占世界鼠李科植物屬數的1/4，這14 個屬分別為麥珠子屬（Alphitonia）、對刺藤屬（Scutia）、苞葉木屬（Chaydaia）、小勾兒茶屬（Berchemiella）、蛇藤屬（Colubrina）、咀簽屬（Gouania）、翼核果屬（Ventilago）、馬甲子屬（Paliurus）、貓乳屬（Rham?nella）、雀梅藤屬（Sageretia）、枳椇屬（Hovenia）、勾兒 茶 屬（Berchemia）、棗 屬（Ziziphus）、鼠 李 屬（Rhamnus）。

關于鼠李科植物的研究還多集中在分類學［3］、化石記錄［4～5］、化學成分［6］以及形態研究［7～8］等方面，但關于其空間分布及特點的研究較缺乏。

世界上的溫帶至熱帶地區分布廣泛有鼠李科植物，我國也有分布，學者們對其進行了研究。黃秀霞［9］認為鼠李科植物在我國廣泛分布；陳藝林等［10］用表格記錄了勾兒茶屬在中國的地理分布，認為該屬分布在我國山西、陜西渭河流域以南地區，并通過查閱中國高等植物圖鑒和海南植物志等資料，得出苞葉木屬分布于貴州、云南、廣西和海南；劉孟軍［11］對中國棗屬植物進行了研究，認為該屬植物在我國除黑龍江外均有分布；錢宏［12］調查了小勾兒茶屬的分布，繪出其在安徽、浙江、湖北、云南分布的輪廓范圍，以上研究只分析了鼠李科植物中某些屬的分布，缺乏對中國鼠李科植物14個屬的整體研究。針對區域尺度的鼠李科植物研究，陳西倉［13～15］研究了甘肅的勾兒茶屬、雀梅藤屬和鼠李屬植物，以文字闡述了三個屬在甘肅的縣級分布地點，總結出前兩個屬主要分布在甘肅東南部，鼠李屬主要分布在甘肅中南部和東南部；臧德奎等［16］認為山東鼠李屬集中分布在中南部及東部；余湘云等［17］認為鼠李屬植物在山西省廣泛分布；陳翔等［18］研究得出貴州雀梅藤屬幾乎遍及全省；毛斌斌等［19］實地調查了鳳陽縣勾兒茶屬植物，用文字描述了其資源分布情況；這些研究只涉及到鼠李科植物在某些省的縣級分布地，沒有對全國各縣的鼠李科植物進行分析。上述研究均未采用地理信息系統技術定量研究鼠李科植物在中國的空間分布特點。

利用地理信息系統技術研究植物的空間分布，可以直觀地從地圖上反映植物的空間分布范圍、特點及屬間空間聯系。劉增力等［20］利用Arc-GIS 軟件將中國地圖劃分為1°×1°的經緯網格，把松科植物三個屬的分布點標定在地圖上；邱麗氚等［21～23］利用地理信息系統技術對中國殼斗科植物7個屬的空間分布進行了研究；Fang等［24］以縣為基本單元制作了中國各科植物種的分布圖，但沒有分析鼠李科植物屬和科的空間分布特征。這些研究均采用了地理信息系統技術，但沒有對中國鼠李科植物的空間分布特點進行系統研究。

鼠李科植物的藥用、觀賞、食用等經濟價值較高，但有些植物已經被列為世界瀕危、國家級保護植物［25］，所以本文以中國鼠李科植物為研究對象，利用地理信息系統軟件，以縣為基本單元，制作各屬的空間分布圖，并從中提取數據，分析鼠李科植物的空間分布及其特點，不僅可以從空間上直觀地掌握各屬的縣級分布點，得出屬與屬之間空間分布的差異性，而且可以為日后合理利用、開發和保護鼠李科植物資源提供基礎信息。

1 數據與方法

1.1 數據

檢索FRPS《中國植物志》全文電子版網站、中國數字植物標本館網站（CVH）和國家標本資源共享平臺（NSII），獲取中國鼠李科植物分布數據，并以中國樹木志、部分省的植物志以及正式發表的論文中鼠李科植物分布地點作為補充，獲取的每種植物都要有縣級單位的分布地點，將各類數據庫出現同物異名的種的分布地點合并，不能確定種所在縣的數據和栽培、雜交種類數據均不予采用。

1.2 方法

利用ArcGIS10.2 軟件制作鼠李科植物分布數據（圖形數據和屬性數據），圖形數據是以縣為基本單元的1∶1 000 000中國地圖，屬性數據為種，以此獲取屬的分布范圍，制作屬的空間分布圖，將分布圖有公共邊界的縣域合并成大的斑塊，無公共邊界的縣域為單獨的斑塊。

在ArcGIS10.2 軟件中，從屬的空間分布圖獲取每個斑塊的周長和面積，根據周長和面積，計算每個斑塊的形狀指數，公式為：

式中：P 為斑塊周長，A 為斑塊面積。周長、面積、形狀指數用來分析屬的空間分布特征及形態特點。

對每個屬的所有斑塊數據分別進行求和得到總周長、總面積及總形狀數，統計各個屬中的斑塊數目，它反映各屬空間分布的破碎程度。然后根據斑塊數目、各斑塊面積、屬總面積，計算Simpson均勻度指數（SIEI），公式為：

式中：Pi為斑塊i占其屬總面積的比例，m為屬的斑塊數目。Simpson 均勻度指數反映各屬斑塊分布的均勻程度。

對每個屬中的最大斑塊進行計算，計算其最大斑塊指數，公式為：

式中：ai為斑塊i 的面積，TA 為屬的總面積。最大斑塊是各屬分布區內連續分布的最大區域，一般表示植物的主要分布區，最大斑塊指數揭示其在屬中的優勢程度。

2 結果與分析

2.1 狹域屬的空間分布

狹域屬是指分布區總面積小于30×104km2且分布范圍和地域面積均較小的屬。中國鼠李科植物中有7個狹域屬，其中麥珠子屬、對刺藤屬、苞葉木屬為單種屬，這些屬只有一個種；蛇藤屬、小勾兒茶屬、咀簽屬和翼核果屬均為多種屬，這些屬有2個及2個以上的種。

2.1.1 單種屬

麥珠子屬的分布縣域連成一片，形成一個連續分布的斑塊（見圖1），因此其Simpson 均勻度指數為0，其總周長、總形狀指數均為最小，總面積為2.56×104km2（見表1），僅分布在海南中南部、東北部（見圖1），從最西的東方到最東的瓊海，從最南的三亞到最北的澄邁，所跨經緯度分別為108°37′～110°38′E 和18°09′～19°59′N，分布范圍最小，是中國鼠李科植物空間分布唯一呈連續分布的屬。因該屬只有一個斑塊，最大斑塊指標不予討論。

對刺藤屬和麥珠子屬的總面積、總周長相近，但其總形狀指數、斑塊數目和Simpson 均勻度指數均大于麥珠子屬（見表1），因此此屬為間斷分布（見圖1）。對刺藤屬分布在廣西西南部、云南南部及西部地區（見圖1），從最西的云南盈江到最東的廣西龍州，從最南的云南勐臘到最北的云南盈江，所跨經緯度分別為97°34′～107°13′E 和21°09′～25°21′N，跨越經緯度范圍比麥珠子屬大，且分布更朝西北方向。對刺藤屬僅分布在4個縣內，其中兩個相鄰的縣域合并為最大斑塊，最大斑塊的面積、周長、形狀指數均較低，但最大斑塊指數和Simpson 均勻度指數均較高，同時次之斑塊的面積略低于最大斑塊的面積（見表1），呈主次分布，與圖1相一致。

苞葉木屬的總周長、總面積、總形狀指數、斑塊數目在單種屬中均為最高（見表1），且其分布范圍明顯大于前兩個屬，分布于貴州南部、云南南部、廣西和海南（見圖1），從最西的云南景洪到最東的海南瓊海，從最南的海南三亞到最北的貴州道真，跨越經緯度分別為100°26′～110°38′E和18°09′～29°12′N，其經向分布范圍在對刺藤屬和麥珠子屬之間，緯向分布比前兩個屬更偏北。其中云南東南部、廣西西部和貴州南部分布區相連，形成該屬的最大斑塊（見圖1），最大斑塊的面積、周長、形狀指數均高于對刺藤屬，且最大斑塊指數為71.14%（見表1），表明苞葉木屬最大斑塊優勢現象明顯，最大斑塊所在區域為該屬的主要分布區，同時Simpson 均勻度指數為0.55，說明斑塊間分布較均勻。

2.1.2 多種屬

小勾兒茶屬的各項總指標（除均勻度指數外）介于苞葉木屬和麥珠子屬、對刺藤屬的相應值之間（見表1），且斑塊間分布較分散（見圖1），從最西的云南富寧到最東的浙江臨安，從最南的云南富寧到最北的湖北竹溪，所跨經緯度分別為105°13′～121°06′E 和23°12′～32°36′N，主要分布在我國亞熱帶中部地區，比3 個單種屬的分布更偏東北方向。該屬的最大斑塊各項指標均較低（見表1），說明其最大斑塊在屬中不占優勢，呈星散分布（見圖1），且Simpson均勻度指數最高（見表1），表明斑塊間分布均勻。

表1 中國鼠李科14個屬植物的空間分布總指標及最大斑塊指標Table 1 Total indices and large patch indices of spatial distributions in fourteen genera of Rhamnaceae in China

蛇藤屬的總面積、總周長與小勾兒茶屬的相應值相近，而總形狀指數和斑塊數目略大于小勾兒茶屬（見表1），且蛇藤屬在經向上的分布范圍比小勾兒茶屬大（見圖1），從最西的云南元江到最東的臺灣屏東，跨越經度范圍為101°41′～120°53′E，而緯向分布范圍較集中，從最南的海南三亞到最北的廣西東蘭，跨越緯度范圍為18°09′～24°54′N。該屬最大斑塊的各項指標均與小勾兒茶屬相近，且兩個屬Simpson 均勻度指數相同（見表1），說明蛇藤屬的分布區形狀與小勾兒茶屬一致，均為星散分布，且分布均勻。

咀簽屬的各項總指標（除Simpson 均勻度指數外）均大于蛇藤屬（見表1），這與咀簽屬斑塊數目較多、分布范圍較廣有關，該屬分布在北回歸線附近及其以南地區（見圖1），從最西的云南梁河到最東的福建連城，從最南的海南三亞到最北的云南福貢，所跨經緯度分別為98°08′～117°10′E 和18°09′～27°27′N，比蛇藤屬的分布略偏西。其最大斑塊分布范圍與苞葉木屬最大斑塊范圍相似（見圖1），所以兩個屬最大斑塊的面積、周長、形狀指數相近，其中咀簽屬的最大斑塊指數略低，但咀簽屬的最大斑塊在屬中仍占有一定優勢，為該屬的主要分布區。四周斑塊分散且分布較均勻（見圖1），與Simpson均勻度指數較高相一致。

翼核果屬的總面積、總周長、總形狀指數、斑塊數目在狹域屬中均為最大值（見表1），且該屬是狹域屬中經向分布范圍最大的屬，其分布區西起云南瀘水，東至臺灣新北，南自海南三亞，北止于湖南通道（見圖1），跨越經緯度分別為98°34′～121°59′E 和18°09′～26°31′N，它的分布比前6 個屬更偏東。該屬最大斑塊各項指標均低于咀簽屬的相應值，其中最大斑塊指數僅為17.49%，說明最大斑塊在屬中不占優勢，呈星散分布（見圖1），且Simpson均勻度指數較高，斑塊分布較均勻。

2.2 廣域屬的空間分布

廣域屬是指分布區總面積大于40×104km2且分布范圍和地域面積較大的屬。中國鼠李科植物有7 個廣域屬，即貓乳屬、馬甲子屬、雀梅藤屬、枳椇屬、勾兒茶屬、棗屬、鼠李屬。

貓乳屬的所有指標（除最大斑塊指數外）在廣域屬中均為最?。ㄒ姳?），這與其斑塊數目少，分布范圍小有關，該屬主要分布在我國中部地區（見圖2），從最西的西藏波密到最東的浙江舟山，從最南的廣西大新到最北的山東龍口，跨越經緯度分別為94°02′～122°18′E 和22°31′～37°45′N。其最大斑塊面積占總面積的22.35%，比例較低，可見最大斑塊不占優勢，同時Simpson均勻度指數為0.93，所以貓乳屬呈星散分布且分布均勻（見圖2）。

馬甲子屬的總面積、總周長、總形狀指數、斑塊數目及最大斑塊的面積、周長、形狀指數約是貓乳屬相應值的1.5 倍（見表1），其分布范圍大于貓乳屬，主要分布在我國中南部地區（見圖2），從最西的西藏吉隆到最東的臺灣臺北，從最南的海南三亞到最北的河南鄭州，所跨經緯度分別為84°25′～121°36′E 和18°09′～34°57′N，與貓乳屬相比，馬甲子屬的分布更朝東南方向擴展。該屬的最大斑塊指數、Simpson 均勻度指數和貓乳屬相近，所以該屬的空間分布特點與貓乳屬相似。

雀梅藤屬與枳椇屬的各項總指標（除Simpson均勻度指數外）、最大斑塊指標（除最大斑塊形狀指數外）相比，前者均大于后者（見表1），前者的分布范圍也大于后者，其中雀梅藤屬西起西藏吉隆，東至浙江舟山，南自海南保亭，北至河北興隆，跨越經緯度分別為84°24′～122°18′E 和18°16′～40°41′N，而枳椇屬西起西藏巴宜，東至山東榮成，南自云南勐臘，北至北京昌平，所跨經緯度分別為93°28′～122°40′E和21°08′～40°23′N，兩個屬的空間分布相似，主要分布在南方熱帶、亞熱帶地區，并且都可延伸至溫帶，但在西北和東北地區均未分布（見圖2）。兩個屬的總形狀指數均在130 以上，表明它們的分布區外形較復雜；兩個屬的最大斑塊面積均較大，同時它們的總面積也較大，導致兩個屬的最大斑塊指數較低，但次之的斑塊面積與最大斑塊面積相近，所以兩個屬仍呈現有主次分布區的空間分布特征；兩個屬的斑塊數目均較多，分布較均勻，這與它們的Simpson 均勻度指數均較高相一致。

勾兒茶屬的總面積、總周長及最大斑塊各項指標均高于雀梅藤屬，但總形狀指數、斑塊數目比雀梅藤屬低（見表1），其分布范圍與雀梅藤屬相似，從最西的西藏吉隆到最東的浙江舟山，從最南的海南三亞到最北的北京，所跨經緯度分別為84°24′～122°18′E 和18°09′～40°08′N。該屬的最大斑塊形狀指數和最大斑塊指數分別為10.88、87.45%（見表1），明顯大于前面的4 個廣域屬，說明最大斑塊外形較復雜且在屬中占很大的優勢，呈現出只有主分布區的空間分布特征。

棗屬的總形狀指數和斑塊數目在廣域屬中均為最高（見表1），說明其分布區外形最為復雜，空間破碎度最高；該屬的斑塊總面積大于除勾兒茶屬外的前4個廣域屬，這與其分布范圍廣且西北地區分布所在的縣域面積大有關，其分布范圍從最西的新疆皮山到最東的吉林撫松，從最南的海南三亞到最北的新疆吐魯番，跨越經緯度分別為77°48′～128°03′E 和18°09′～43°36′N，與前5 個廣域屬的空間分布有所不同，表現在棗屬除中南部地區有分布以外，西北地區仍有分布，而東北地區除黑龍江外均有分布（見圖2）。棗屬最大斑塊各項指標均較小，其中最大斑塊指數僅為13.92%，比例很低，說明最大斑塊不占優勢，呈星散分布（見圖2），均勻度指數為0.96，分布較均勻。

鼠李屬的總周長、總面積及最大斑塊各項指標（除最大斑塊指數外）均為最高（見表1），且它是中國鼠李科植物中分布范圍最廣的屬，從最西的新疆塔什庫爾干到最東的黑龍江虎林，從最南的海南三亞到最北的黑龍江大興安嶺，所跨經緯度分別為74°30′～133°51′E 和18°09′～52°51′N，在全國各省區均有分布，但西北大部分地區呈零星分布（見圖2）。該屬的總形狀指數和斑塊數目并不是最高，其中最大斑塊形狀指數為11.93，最大斑塊指數為75.54%（見表1），表明最大斑塊外形極為復雜且在屬中占絕對優勢，是該屬的主要分布區。

3 討論

從分布區形狀看，只有麥珠子屬為連續分布，其他屬均為間斷分布。間斷分布中，苞葉木屬、咀簽屬、勾兒茶屬和鼠李屬的最大斑塊占絕對優勢，呈現只有主分布區的空間分布特征，占間斷分布總屬數的30.77%；對刺藤屬、雀梅藤屬和枳椇屬最大斑塊和次之斑塊的面積均較大，呈現主次分布區的空間分布特征，占比為23.08%；其他8 個屬的最大斑塊比例較低，呈星散分布，占比為46.15%。雖然呈現主分布區和主次分布區的屬所占比例均較低，但它們對中國鼠李科植物總體空間分布特征有著重要的影響。

從分布范圍看，狹域屬和廣域屬各有7 個，均占中國鼠李科植物總屬數的50%，其中麥珠子屬和鼠李屬分別是中國鼠李科植物中分布最狹窄和最廣的屬。除小勾兒茶屬外的所有狹域屬均集中分布在北回歸線附近及其以南地區，小勾兒茶屬主要分布在我國亞熱帶中部；廣域屬分布在我國大部分地區，西北地區呈零星分布。勾兒茶屬與雀梅藤屬、枳椇屬的空間分布最相似，均可以從熱帶延伸至暖溫帶，同時雀梅藤屬和枳椇屬均為鼠李科鼠李族，而勾兒茶屬與馬甲子屬、貓乳屬的空間分布不相似，馬甲子屬和貓乳屬同為鼠李科棗族，所以從勾兒茶屬的空間分布及其特點看，認為勾兒茶屬應屬于鼠李科鼠李族，支持Richardson［26］等將勾兒茶屬從棗族中移到鼠李族的觀點。

中國鼠李科植物中，鼠李屬的分布范圍和總面積最大，幾乎涵蓋了所有屬的分布范圍，能夠體現鼠李科植物在中國的空間分布及其特點。

從中國鼠李科植物各屬的空間分布圖及其屬性表數據可以得出各個屬相近斑塊間關聯性的一般規律：相近斑塊中植物的種類相似或相同，這是因為相近斑塊所處地理位置相近，氣候、環境條件相似，對相近斑塊中植物的生長產生了一定影響，進一步得出這一規律。

關于鼠李科植物在中國的分布，黃秀霞［9］認為鼠李科植物在我國廣泛分布，但從本文以縣為基本單元的各屬的空間分布圖中可以直觀地看出鼠李科植物雖在各省區均有分布，但某些省只呈零星分布，體現出比省級更精確的空間分布特點。陳藝林等［10］得出勾兒茶屬主要集中在山西南部、陜西渭河流域以南的熱帶、亞熱帶地區，與本文大致相似，但從勾兒茶屬的空間分布圖能夠直觀地看出，該屬有少數種也可以延伸至溫帶地區。大多數學者［13～18］在研究某省鼠李科植物的分布情況時，以文字闡述其縣級分布地點，本文利用地理信息系統技術能直觀地看到植物分布的縣級地點之間的空間聯系，可以更好地確定其最小分布范圍?？梢娨钥h為基本單元，利用地理信息系統技術能夠更精確有效地分析植物的空間分布及其特點。