中国鼠李科植物属的空间分布特点研究

李雅丽 邱丽氚 王 建

（太原师范学院地理科学学院，晋中 030619）

鼠李科（Rhamnaceae）植物，全世界约58 属，吴征镒［1］和陈艺林等［2］将中国鼠李科植物分为14个属，约占世界鼠李科植物属数的1/4，这14 个属分别为麦珠子属（Alphitonia）、对刺藤属（Scutia）、苞叶木属（Chaydaia）、小勾儿茶属（Berchemiella）、蛇藤属（Colubrina）、咀签属（Gouania）、翼核果属（Ventilago）、马甲子属（Paliurus）、猫乳属（Rham⁃nella）、雀梅藤属（Sageretia）、枳椇属（Hovenia）、勾儿 茶 属（Berchemia）、枣 属（Ziziphus）、鼠 李 属（Rhamnus）。

关于鼠李科植物的研究还多集中在分类学［3］、化石记录［4～5］、化学成分［6］以及形态研究［7～8］等方面，但关于其空间分布及特点的研究较缺乏。

世界上的温带至热带地区分布广泛有鼠李科植物，我国也有分布，学者们对其进行了研究。黄秀霞［9］认为鼠李科植物在我国广泛分布；陈艺林等［10］用表格记录了勾儿茶属在中国的地理分布，认为该属分布在我国山西、陕西渭河流域以南地区，并通过查阅中国高等植物图鉴和海南植物志等资料，得出苞叶木属分布于贵州、云南、广西和海南；刘孟军［11］对中国枣属植物进行了研究，认为该属植物在我国除黑龙江外均有分布；钱宏［12］调查了小勾儿茶属的分布，绘出其在安徽、浙江、湖北、云南分布的轮廓范围，以上研究只分析了鼠李科植物中某些属的分布，缺乏对中国鼠李科植物14个属的整体研究。针对区域尺度的鼠李科植物研究，陈西仓［13～15］研究了甘肃的勾儿茶属、雀梅藤属和鼠李属植物，以文字阐述了三个属在甘肃的县级分布地点，总结出前两个属主要分布在甘肃东南部，鼠李属主要分布在甘肃中南部和东南部；臧德奎等［16］认为山东鼠李属集中分布在中南部及东部；余湘云等［17］认为鼠李属植物在山西省广泛分布；陈翔等［18］研究得出贵州雀梅藤属几乎遍及全省；毛斌斌等［19］实地调查了凤阳县勾儿茶属植物，用文字描述了其资源分布情况；这些研究只涉及到鼠李科植物在某些省的县级分布地，没有对全国各县的鼠李科植物进行分析。上述研究均未采用地理信息系统技术定量研究鼠李科植物在中国的空间分布特点。

利用地理信息系统技术研究植物的空间分布，可以直观地从地图上反映植物的空间分布范围、特点及属间空间联系。刘增力等［20］利用Arc-GIS 软件将中国地图划分为1°×1°的经纬网格，把松科植物三个属的分布点标定在地图上；邱丽氚等［21～23］利用地理信息系统技术对中国壳斗科植物7个属的空间分布进行了研究；Fang等［24］以县为基本单元制作了中国各科植物种的分布图，但没有分析鼠李科植物属和科的空间分布特征。这些研究均采用了地理信息系统技术，但没有对中国鼠李科植物的空间分布特点进行系统研究。

鼠李科植物的药用、观赏、食用等经济价值较高，但有些植物已经被列为世界濒危、国家级保护植物［25］，所以本文以中国鼠李科植物为研究对象，利用地理信息系统软件，以县为基本单元，制作各属的空间分布图，并从中提取数据，分析鼠李科植物的空间分布及其特点，不仅可以从空间上直观地掌握各属的县级分布点，得出属与属之间空间分布的差异性，而且可以为日后合理利用、开发和保护鼠李科植物资源提供基础信息。

1 数据与方法

1.1 数据

检索FRPS《中国植物志》全文电子版网站、中国数字植物标本馆网站（CVH）和国家标本资源共享平台（NSII），获取中国鼠李科植物分布数据，并以中国树木志、部分省的植物志以及正式发表的论文中鼠李科植物分布地点作为补充，获取的每种植物都要有县级单位的分布地点，将各类数据库出现同物异名的种的分布地点合并，不能确定种所在县的数据和栽培、杂交种类数据均不予采用。

1.2 方法

利用ArcGIS10.2 软件制作鼠李科植物分布数据（图形数据和属性数据），图形数据是以县为基本单元的1∶1 000 000中国地图，属性数据为种，以此获取属的分布范围，制作属的空间分布图，将分布图有公共边界的县域合并成大的斑块，无公共边界的县域为单独的斑块。

在ArcGIS10.2 软件中，从属的空间分布图获取每个斑块的周长和面积，根据周长和面积，计算每个斑块的形状指数，公式为：

式中：P 为斑块周长，A 为斑块面积。周长、面积、形状指数用来分析属的空间分布特征及形态特点。

对每个属的所有斑块数据分别进行求和得到总周长、总面积及总形状数，统计各个属中的斑块数目，它反映各属空间分布的破碎程度。然后根据斑块数目、各斑块面积、属总面积，计算Simpson均匀度指数（SIEI），公式为：

式中：Pi为斑块i占其属总面积的比例，m为属的斑块数目。Simpson 均匀度指数反映各属斑块分布的均匀程度。

对每个属中的最大斑块进行计算，计算其最大斑块指数，公式为：

式中：ai为斑块i 的面积，TA 为属的总面积。最大斑块是各属分布区内连续分布的最大区域，一般表示植物的主要分布区，最大斑块指数揭示其在属中的优势程度。

2 结果与分析

2.1 狭域属的空间分布

狭域属是指分布区总面积小于30×104km2且分布范围和地域面积均较小的属。中国鼠李科植物中有7个狭域属，其中麦珠子属、对刺藤属、苞叶木属为单种属，这些属只有一个种；蛇藤属、小勾儿茶属、咀签属和翼核果属均为多种属，这些属有2个及2个以上的种。

2.1.1 单种属

麦珠子属的分布县域连成一片，形成一个连续分布的斑块（见图1），因此其Simpson 均匀度指数为0，其总周长、总形状指数均为最小，总面积为2.56×104km2（见表1），仅分布在海南中南部、东北部（见图1），从最西的东方到最东的琼海，从最南的三亚到最北的澄迈，所跨经纬度分别为108°37′～110°38′E 和18°09′～19°59′N，分布范围最小，是中国鼠李科植物空间分布唯一呈连续分布的属。因该属只有一个斑块，最大斑块指标不予讨论。

对刺藤属和麦珠子属的总面积、总周长相近，但其总形状指数、斑块数目和Simpson 均匀度指数均大于麦珠子属（见表1），因此此属为间断分布（见图1）。对刺藤属分布在广西西南部、云南南部及西部地区（见图1），从最西的云南盈江到最东的广西龙州，从最南的云南勐腊到最北的云南盈江，所跨经纬度分别为97°34′～107°13′E 和21°09′～25°21′N，跨越经纬度范围比麦珠子属大，且分布更朝西北方向。对刺藤属仅分布在4个县内，其中两个相邻的县域合并为最大斑块，最大斑块的面积、周长、形状指数均较低，但最大斑块指数和Simpson 均匀度指数均较高，同时次之斑块的面积略低于最大斑块的面积（见表1），呈主次分布，与图1相一致。

苞叶木属的总周长、总面积、总形状指数、斑块数目在单种属中均为最高（见表1），且其分布范围明显大于前两个属，分布于贵州南部、云南南部、广西和海南（见图1），从最西的云南景洪到最东的海南琼海，从最南的海南三亚到最北的贵州道真，跨越经纬度分别为100°26′～110°38′E和18°09′～29°12′N，其经向分布范围在对刺藤属和麦珠子属之间，纬向分布比前两个属更偏北。其中云南东南部、广西西部和贵州南部分布区相连，形成该属的最大斑块（见图1），最大斑块的面积、周长、形状指数均高于对刺藤属，且最大斑块指数为71.14%（见表1），表明苞叶木属最大斑块优势现象明显，最大斑块所在区域为该属的主要分布区，同时Simpson 均匀度指数为0.55，说明斑块间分布较均匀。

2.1.2 多种属

小勾儿茶属的各项总指标（除均匀度指数外）介于苞叶木属和麦珠子属、对刺藤属的相应值之间（见表1），且斑块间分布较分散（见图1），从最西的云南富宁到最东的浙江临安，从最南的云南富宁到最北的湖北竹溪，所跨经纬度分别为105°13′～121°06′E 和23°12′～32°36′N，主要分布在我国亚热带中部地区，比3 个单种属的分布更偏东北方向。该属的最大斑块各项指标均较低（见表1），说明其最大斑块在属中不占优势，呈星散分布（见图1），且Simpson均匀度指数最高（见表1），表明斑块间分布均匀。

表1 中国鼠李科14个属植物的空间分布总指标及最大斑块指标Table 1 Total indices and large patch indices of spatial distributions in fourteen genera of Rhamnaceae in China

蛇藤属的总面积、总周长与小勾儿茶属的相应值相近，而总形状指数和斑块数目略大于小勾儿茶属（见表1），且蛇藤属在经向上的分布范围比小勾儿茶属大（见图1），从最西的云南元江到最东的台湾屏东，跨越经度范围为101°41′～120°53′E，而纬向分布范围较集中，从最南的海南三亚到最北的广西东兰，跨越纬度范围为18°09′～24°54′N。该属最大斑块的各项指标均与小勾儿茶属相近，且两个属Simpson 均匀度指数相同（见表1），说明蛇藤属的分布区形状与小勾儿茶属一致，均为星散分布，且分布均匀。

咀签属的各项总指标（除Simpson 均匀度指数外）均大于蛇藤属（见表1），这与咀签属斑块数目较多、分布范围较广有关，该属分布在北回归线附近及其以南地区（见图1），从最西的云南梁河到最东的福建连城，从最南的海南三亚到最北的云南福贡，所跨经纬度分别为98°08′～117°10′E 和18°09′～27°27′N，比蛇藤属的分布略偏西。其最大斑块分布范围与苞叶木属最大斑块范围相似（见图1），所以两个属最大斑块的面积、周长、形状指数相近，其中咀签属的最大斑块指数略低，但咀签属的最大斑块在属中仍占有一定优势，为该属的主要分布区。四周斑块分散且分布较均匀（见图1），与Simpson均匀度指数较高相一致。

翼核果属的总面积、总周长、总形状指数、斑块数目在狭域属中均为最大值（见表1），且该属是狭域属中经向分布范围最大的属，其分布区西起云南泸水，东至台湾新北，南自海南三亚，北止于湖南通道（见图1），跨越经纬度分别为98°34′～121°59′E 和18°09′～26°31′N，它的分布比前6 个属更偏东。该属最大斑块各项指标均低于咀签属的相应值，其中最大斑块指数仅为17.49%，说明最大斑块在属中不占优势，呈星散分布（见图1），且Simpson均匀度指数较高，斑块分布较均匀。

2.2 广域属的空间分布

广域属是指分布区总面积大于40×104km2且分布范围和地域面积较大的属。中国鼠李科植物有7 个广域属，即猫乳属、马甲子属、雀梅藤属、枳椇属、勾儿茶属、枣属、鼠李属。

猫乳属的所有指标（除最大斑块指数外）在广域属中均为最小（见表1），这与其斑块数目少，分布范围小有关，该属主要分布在我国中部地区（见图2），从最西的西藏波密到最东的浙江舟山，从最南的广西大新到最北的山东龙口，跨越经纬度分别为94°02′～122°18′E 和22°31′～37°45′N。其最大斑块面积占总面积的22.35%，比例较低，可见最大斑块不占优势，同时Simpson均匀度指数为0.93，所以猫乳属呈星散分布且分布均匀（见图2）。

马甲子属的总面积、总周长、总形状指数、斑块数目及最大斑块的面积、周长、形状指数约是猫乳属相应值的1.5 倍（见表1），其分布范围大于猫乳属，主要分布在我国中南部地区（见图2），从最西的西藏吉隆到最东的台湾台北，从最南的海南三亚到最北的河南郑州，所跨经纬度分别为84°25′～121°36′E 和18°09′～34°57′N，与猫乳属相比，马甲子属的分布更朝东南方向扩展。该属的最大斑块指数、Simpson 均匀度指数和猫乳属相近，所以该属的空间分布特点与猫乳属相似。

雀梅藤属与枳椇属的各项总指标（除Simpson均匀度指数外）、最大斑块指标（除最大斑块形状指数外）相比，前者均大于后者（见表1），前者的分布范围也大于后者，其中雀梅藤属西起西藏吉隆，东至浙江舟山，南自海南保亭，北至河北兴隆，跨越经纬度分别为84°24′～122°18′E 和18°16′～40°41′N，而枳椇属西起西藏巴宜，东至山东荣成，南自云南勐腊，北至北京昌平，所跨经纬度分别为93°28′～122°40′E和21°08′～40°23′N，两个属的空间分布相似，主要分布在南方热带、亚热带地区，并且都可延伸至温带，但在西北和东北地区均未分布（见图2）。两个属的总形状指数均在130 以上，表明它们的分布区外形较复杂；两个属的最大斑块面积均较大，同时它们的总面积也较大，导致两个属的最大斑块指数较低，但次之的斑块面积与最大斑块面积相近，所以两个属仍呈现有主次分布区的空间分布特征；两个属的斑块数目均较多，分布较均匀，这与它们的Simpson 均匀度指数均较高相一致。

勾儿茶属的总面积、总周长及最大斑块各项指标均高于雀梅藤属，但总形状指数、斑块数目比雀梅藤属低（见表1），其分布范围与雀梅藤属相似，从最西的西藏吉隆到最东的浙江舟山，从最南的海南三亚到最北的北京，所跨经纬度分别为84°24′～122°18′E 和18°09′～40°08′N。该属的最大斑块形状指数和最大斑块指数分别为10.88、87.45%（见表1），明显大于前面的4 个广域属，说明最大斑块外形较复杂且在属中占很大的优势，呈现出只有主分布区的空间分布特征。

枣属的总形状指数和斑块数目在广域属中均为最高（见表1），说明其分布区外形最为复杂，空间破碎度最高；该属的斑块总面积大于除勾儿茶属外的前4个广域属，这与其分布范围广且西北地区分布所在的县域面积大有关，其分布范围从最西的新疆皮山到最东的吉林抚松，从最南的海南三亚到最北的新疆吐鲁番，跨越经纬度分别为77°48′～128°03′E 和18°09′～43°36′N，与前5 个广域属的空间分布有所不同，表现在枣属除中南部地区有分布以外，西北地区仍有分布，而东北地区除黑龙江外均有分布（见图2）。枣属最大斑块各项指标均较小，其中最大斑块指数仅为13.92%，比例很低，说明最大斑块不占优势，呈星散分布（见图2），均匀度指数为0.96，分布较均匀。

鼠李属的总周长、总面积及最大斑块各项指标（除最大斑块指数外）均为最高（见表1），且它是中国鼠李科植物中分布范围最广的属，从最西的新疆塔什库尔干到最东的黑龙江虎林，从最南的海南三亚到最北的黑龙江大兴安岭，所跨经纬度分别为74°30′～133°51′E 和18°09′～52°51′N，在全国各省区均有分布，但西北大部分地区呈零星分布（见图2）。该属的总形状指数和斑块数目并不是最高，其中最大斑块形状指数为11.93，最大斑块指数为75.54%（见表1），表明最大斑块外形极为复杂且在属中占绝对优势，是该属的主要分布区。

3 讨论

从分布区形状看，只有麦珠子属为连续分布，其他属均为间断分布。间断分布中，苞叶木属、咀签属、勾儿茶属和鼠李属的最大斑块占绝对优势，呈现只有主分布区的空间分布特征，占间断分布总属数的30.77%；对刺藤属、雀梅藤属和枳椇属最大斑块和次之斑块的面积均较大，呈现主次分布区的空间分布特征，占比为23.08%；其他8 个属的最大斑块比例较低，呈星散分布，占比为46.15%。虽然呈现主分布区和主次分布区的属所占比例均较低，但它们对中国鼠李科植物总体空间分布特征有着重要的影响。

从分布范围看，狭域属和广域属各有7 个，均占中国鼠李科植物总属数的50%，其中麦珠子属和鼠李属分别是中国鼠李科植物中分布最狭窄和最广的属。除小勾儿茶属外的所有狭域属均集中分布在北回归线附近及其以南地区，小勾儿茶属主要分布在我国亚热带中部；广域属分布在我国大部分地区，西北地区呈零星分布。勾儿茶属与雀梅藤属、枳椇属的空间分布最相似，均可以从热带延伸至暖温带，同时雀梅藤属和枳椇属均为鼠李科鼠李族，而勾儿茶属与马甲子属、猫乳属的空间分布不相似，马甲子属和猫乳属同为鼠李科枣族，所以从勾儿茶属的空间分布及其特点看，认为勾儿茶属应属于鼠李科鼠李族，支持Richardson［26］等将勾儿茶属从枣族中移到鼠李族的观点。

中国鼠李科植物中，鼠李属的分布范围和总面积最大，几乎涵盖了所有属的分布范围，能够体现鼠李科植物在中国的空间分布及其特点。

从中国鼠李科植物各属的空间分布图及其属性表数据可以得出各个属相近斑块间关联性的一般规律：相近斑块中植物的种类相似或相同，这是因为相近斑块所处地理位置相近，气候、环境条件相似，对相近斑块中植物的生长产生了一定影响，进一步得出这一规律。

关于鼠李科植物在中国的分布，黄秀霞［9］认为鼠李科植物在我国广泛分布，但从本文以县为基本单元的各属的空间分布图中可以直观地看出鼠李科植物虽在各省区均有分布，但某些省只呈零星分布，体现出比省级更精确的空间分布特点。陈艺林等［10］得出勾儿茶属主要集中在山西南部、陕西渭河流域以南的热带、亚热带地区，与本文大致相似，但从勾儿茶属的空间分布图能够直观地看出，该属有少数种也可以延伸至温带地区。大多数学者［13～18］在研究某省鼠李科植物的分布情况时，以文字阐述其县级分布地点，本文利用地理信息系统技术能直观地看到植物分布的县级地点之间的空间联系，可以更好地确定其最小分布范围。可见以县为基本单元，利用地理信息系统技术能够更精确有效地分析植物的空间分布及其特点。