濒危药材桃儿七生态适宜性区划研究

吕蓉，韦翡翡，晋玲

濒危药材桃儿七生态适宜性区划研究

吕蓉1，韦翡翡1，晋玲1，2

1.甘肃中医药大学药学院，甘肃 兰州 730000；2.中（藏）药资源研究所，甘肃 兰州 730000

通过对桃儿七在我国的适宜性区划研究，为桃儿七野生资源保护及种植环境的选择提供依据。利用最大熵模型结合地理信息系统软件（ArcGIS）分析桃儿七在我国的生态适宜性分布地区，得出影响其生长的主要环境因子。等温性、4月份降水量、海拔为桃儿七生长的3个主要生态因子，桃儿七在我国最适宜区主要在甘肃西南部、四川中部及南部、西藏东南部、云南西北部。本研究结果与桃儿七实际生长环境基本吻合，可为桃儿七野生资源保护及种植环境选择提供一定依据。

桃儿七；最大熵模型；生态因子；生态适宜性；地理信息系统

桃儿七为小檗科Berberidaceae桃儿七属Ying植物桃儿七的根及根茎。其气微，味苦、微辛，性温，有毒，具有祛风除湿、活血止痛、祛痰止咳、调和诸药等功效[1]，民间用于风湿痹痛、跌打损伤、月经不调等[2]。桃儿七作为重要的藏药之一，其根及根茎含有鬼臼毒素等多种毒性成分，具有一定的抗癌作用。随着桃儿七药用需求增大，出现滥采滥挖现象，导致野生资源濒临灭绝，现已被列入《中国珍稀濒危保护植物名录》（第一册）[3]和《中国植物红皮书——稀有濒危植物》（第一册）[4]。为保护桃儿七野生资源，一些学者对其种植栽培技术进行了大量研究工作[5-6]。桃儿七的生长与海拔、温度、降雨量等有密切关系，因此，选择合适的种植环境对保证其产量及有效成分含量尤为重要。为准确选择种植区域，笔者通过利用最大熵（MaxEnt）模型结合地理信息系统软件（ArcGIS），分析影响桃儿七生长的主要生态因子，绘制我国的适宜生长区，为其培育和种植条件及环境选择提供一定指导作用。

1 材料与方法

1.1 仪器

便携式卫星导航仪（GARMIN GPSMAP60CSX），北京佳明航电科技有限公司。

1.2 样本收集

查阅相关文献[7-8]明确桃儿七分布范围，于2017年6月－2018年8月采集桃儿七样本，记录经纬度、海拔和生境；查阅中国数字植物标本馆（CVH，http://www.cvh.ac.cn/class），收集桃儿七分布信息，未记录经纬度坐标的分布点则以最小可查行政单位为准。本研究实地采集到桃儿七样本信息23份（即表1中1～23号）；从CVH获得的桃儿七经纬度信息共114条。见表1。

1.3 生长分布预测

1.3.1 生态因子数据获取

查阅中药资源空间信息网格数据库（http://www.tcm-resources.com/），获得可能影响桃儿七生长的55种生态因子。

表1 桃儿七样本经纬度信息

序号 经度（E）纬度（N） 序号 经度（E）纬度（N） 序号 经度（E）纬度（N） 序号 经度（E）纬度（N） 序号 经度（E）纬度（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 最大熵模型参数设置

将桃儿七的采样信息和环境数据按物种名、分布点经度和纬度顺序从Excel2016中导出为.csv文件。将数据导入MaxEnt软件，设置模型参数。设置最大迭代次数为106，ROC曲线下面积（AUC）评价曲线，刀切法（jackknife）检验权重，其他参数为默认值。

1.3.3 模型预测评价

通过AUC值评测模型精度。

1.3.4 生态因子筛选

将126个桃儿七样本分布信息及55个生态因子导入MaxEnt模型中进行迭代运算，直至不再出现生态因子为0的运行结果，最后对所有生态因子贡献率进行排序，找出贡献率最大的生态因子。

1.4 生态适宜性区划分析

采用ArcGIS软件提取MaxEnt模型预测结果的生态适宜度值，参照生态适宜度最小值及正态分布曲线的均值（μ）和均方差（δ），以[0，最小值]为不适宜区，[最小值，μ～δ]为次适宜区，[μ～δ，1]为最适宜区，绘制桃儿七生态适宜性区划分布图。

2 结果与分析

2.1 模型预测评价

AUC取值范围为0～1，值越大表示模型判断力越强。桃儿七MaxEnt模型ROC曲线训练数据集AUC＝0.991，测试数据集AUC＝0.979，均大于0.9，趋近于1，表明由MaxEnt模型运算得出的桃儿七生境适宜度具有很高的准确度和可信度。

2.2 主要生态因子选择

进行8次运行后，共剩余24个对桃儿七生长有影响的生态因子，见表2。

表2 影响桃儿七生长的生态因子及其贡献率

生态因子贡献率/% 生态因子贡献率/% 等温性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月份平均气温0.7 12月份降水量 4.3 温度季节性变化标准差0.5 昼夜温差月均值 2.3 9月份降水量0.5 土壤类型 2.0 最干月降水量0.4 7月份平均气温 1.6 12月份平均气温0.4 年平均降水量 1.4 土壤质地0.3 降雨量变异系数 1.2 最冷月最低温0.2 最干季节降雨量 1.1 11月份降水量0.2 植被亚类 1.1 10月份降水量0.1

由表2可知，影响桃儿七生长的主要3个生态因子为等温性、4月份降水量及海拔，贡献率分别为24.4%、23.4%、23.3%，占55种生态因子总贡献率的71.1%。而等温性38～48、4月份降雨量20～70 mm、海拔2100～4500 m最适宜桃儿七生长繁殖。

3 生态适宜性区划

桃儿七在我国的生态适宜性分布见图1。桃儿七在我国最适宜区主要在甘肃西南部、四川中部及南部、西藏东南部、云南西北部；次适宜区为甘肃东南部、陕西南部、青海东部、四川西部、云南北部，西藏西南部有少许区域也为次适宜区。各省的桃儿七生态适宜性分布区（县）见表3。

图1 我国桃儿七生态适宜性分布示意图

表3 我国桃儿七生态适宜性分布区

省份最适宜分布区 甘肃古浪、天祝、永登、东乡、夏河、合作、玛曲、卓尼、临潭、碌曲、玛曲、迭部、岷县、西河、成县、徽县、礼县、西河、文县、康县、舟曲 青海贵德、尖扎、巴燕镇、同仁、泽库、同德 四川红原、阿坝、松潘、黑水、茂县、丹巴、康定、泸定、道孚、雅江、九龙、石绵、甘洛、越西、喜德、美姑、西昌、盐源、德昌、宁南、米易、盐边 云南华坪、永胜、鹤庆、宾川、玉龙纳西族自治县、维西傈僳族自治县、德钦县、贡山独龙族怒族自治县、宁蒗彝族自治县 西藏江达、白玉、昌都、察雅、类乌齐、芒康、左贡、察隅、八宿、波密、洛隆、丁青、边坝、巴青、索县、那曲、聂荣、嘉黎、林芝、墨竹工卡、曲松、隆子、朗县、错那、价察、桑日、乃东

4 小结

本研究通过实地调查，结合网络共享平台，采用MaxEnt模型对桃儿七进行生态适宜性区划预测模拟，结果ROC曲线得到AUC值＞0.9，表明本模型模拟比较可靠。筛选得到等温性、4月份降雨量、海拔为桃儿七生长的3个主要生态因子，其贡献率分别为24.4%、23.4%、23.3%，结果显示，等温性38～48、4月份降水量20～70 mm、海拔2100～4500 m最适宜桃儿七生长繁殖。桃儿七在我国最适宜区主要在甘肃西南部、四川中部及南部、西藏东南部、云南西北部。

鉴于目前野生资源濒临灭绝，因此对桃儿七的种植研究势在必行。本研究结果对其种植的生态因子及种植区域进行了预测和筛选，为今后桃儿七的种植研究奠定相应基础。

[1] 宋小妹,刘海静.太白七药研究与应用[M].北京：人民卫生出版社, 2011,20(9)：239.

[2] 袁菊丽.太白七药桃儿七研究进展[J].辽宁中医药大学学报,2011, 13(5)：95.

[3] 国家环境保护局,中国科学院植物研究所.中国珍稀濒危保护植物名录：第一册[M].北京：科学出版社,1987.

[4] 傅立国.中国植物红皮书——稀有濒危植物：第一册[M].北京：科学出版社,1991.

[5] 杨涛,张军,武小龙,等.野生濒危中藏药桃儿七人工育苗技术[J].中药材,2012,35(12)：1897-1898.

[6] 徐文华,徐文军,李艳玲.藏药桃儿七种子离体培养条件优化研究[J].中药材,2019,42(4)：725-727.

[7] 马绍宾,徐正尧,胡志浩.桃儿七繁殖生物学研究[J].西北植物学报, 1997,17(1)：49-20.

[8] 郭其强,汪书丽,任德智,等.西藏濒危植物桃儿七群落结构及其环境因子[J].兰州大学学报：自然科学版,2012,48(3)：58-64.

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

国家中医药管理局中药饮片标准化项目（ZYBZH-Y-GS-10）；央本级重大增减支项目—名贵中药资源可持续利用能力建设（2060302）；甘肃省科技计划基础研究创新群体资助项目（1606RJIA323）；甘肃省地方药材质量标准提升研究（17ZD2FAOO9）；第四次全国中药资源普查工作（2018年）

晋玲，E-mail：zyxyjl@163.com

（2019-07-16）

（2020-03-26；编辑：梅智胜）