不同基原商陆生态适宜性区划研究

2021-03-16陈博朱田田徐小琼马晓辉刘立晋玲

中国中医药信息杂志 2021年2期

关键词：商陆基原样点

陈博，朱田田，徐小琼，马晓辉，刘立，晋玲

资源调查

不同基原商陆生态适宜性区划研究

陈博1，朱田田1，徐小琼1，2，马晓辉1，刘立1，晋玲1，3

1.甘肃中医药大学药学院，甘肃兰州 730000；2.甘肃医学院，甘肃平凉 744000； 3.中（藏）药资源研究所，甘肃兰州 730000

通过对全国商陆进行生态适宜性区划研究，为优质商陆药材资源的栽培和选育提供依据。通过网络资料查阅和实地采集，收集550个商陆样点信息（其中垂序商陆297个样点，商陆253个样点），综合55个生态因子，应用地理信息系统和最大熵模型分析商陆药材在全国的生态适宜性分布。11月温度、11月降水量、最湿月降水量、年平均降水量、6月温度、最暖季节均温、9月降水量、9月温度、5月温度、8月温度、7月温度、10月降水量、2月降水量、土壤亚类、植被类型为影响垂序商陆生长的主要环境参数；11月温度、5月降水量、9月降水量、海拔、年平均降水量、年均温变化范围、温度季节性变化标准差、土壤亚类、植被类型为影响商陆生长的主要环境参数。全国商陆药材最适宜生境主要集中在重庆、贵州、湖南、浙江、湖北等地。本研究结果与商陆药材产区一致，可为优质商陆药材资源的栽培和选育提供依据。

垂序商陆；商陆；生态适宜性

商陆为石竹目商陆科商陆属植物商陆Roxb.或垂序商陆L.的干燥根，具有逐水消肿、解毒散结、通利二便等功效，为峻下逐水药，广泛用于治疗痈肿疮毒、水肿胀满、二便不通等症[1]，同时其绿色肥料及作为生物农药等作用也逐渐引起关注。因此，研究商陆的生态适宜性分布，具有重要的社会和经济价值。笔者通过查阅相关资料及实地采样，收集不同基原商陆样点信息，采用最大熵（MaxEnt）模型和地理信息系统（GIS）技术预测不同基原商陆生态适宜分布区，为优质商陆的人工栽培选育提供依据。

1 资料与方法

1.1 分布信息

通过自采和查阅中国数字植物标本馆（http://www.cvh.org.cn/cms），共收集550个样点信息，其中垂序商陆297个样点，商陆253个样点。详见图1。将每个样品的海拔、经纬度信息存储为MaxEnt模型要求的.csv格式。

图1 全国商陆药材样点分布图

1.2 生态因子数据

土壤数据收集于联合国粮农组织和国际应用系统分析研究所（IIASA）构建的世界土壤数据库（http:// www.crensed.ac.cn/），地形因子数据收集于国际科学数据服务平台（http://datamirror.csdb.cn/），气候数据来源于世界气候数据库（http://www.worldclim.org/）。

1.3 最大熵模型参数设置

将转换为.csv格式的商陆样点信息导入MaxEnt3.4.0软件，设置建模参数：随机测试比例25%，运算最大迭代次数106，响应曲线、ROC曲线和刀切法均为默认值。用响应曲线评价生态因子适宜度范围，用ROC曲线及曲线下面积（AUC）评价模型精度，用刀切法检验生态因子的权重。

1.4 模型预测评价

采用AUC值评价预测结果的精度，取值范围在0～1，值越大表示模型判断力越强。

1.5 生态因子筛选

导入不同基原商陆样点信息和55个生态因子，进行迭代运算，舍弃贡献率为0的生态因子，得到对商陆药材生长贡献率较高的主要生态因子，依据响应曲线得到适宜范围。

1.6 生态适宜区划分

将MaxEnt模型运算结果导入GIS，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，μ－δ]为不适宜区，[μ－δ，μ]为次适宜区，[μ，1]为最适宜区，绘制不同基原商陆药材生态适宜性区划分布图。

2 结果与分析

垂序商陆、商陆的ROC曲线训练数据集AUC值分别为0.971、0.978，测试数据集AUC值分别为0.947、0.956，均大于0.9且小于1，表明MaxEnt模型对于预测商陆药材在全国的潜在分布准确度和可信度都很高。垂序商陆、商陆训练集的ROC曲线见图2、图3。

图2 垂序商陆训练集ROC曲线

图3 商陆训练集ROC曲线

2.1 主生态因子选择

55个生态因子中，41个对垂序商陆生态适宜性有贡献，15个为影响垂序商陆适宜性的主要生态因子，贡献率总和为92.52%，垂序商陆主生态因子适宜值见表1。

42个对商陆生态适宜性有贡献，9个为影响商陆适宜性的主要生态因子，贡献率总和为92.26%，商陆主生态因子适宜值见表2。温度、降水、土壤亚类、植被类型为影响不同基原商陆药材生长的主要生态因子。

表1 垂序商陆主生态因子的贡献率及适宜值

表2 商陆主生态因子的贡献率及适宜值

2.2 生态适宜性区划

垂序商陆主要生态适宜性区划为：安徽南部、江苏中西部、湖北西南部、浙江、四川东部、重庆、湖南中西部、福建东部、贵州东北部、广西、广东东部和西部为垂序商陆最适宜区；辽宁中东部、北京、天津、河北东南部、河南、山东、宁夏北部、陕西中南部、甘肃东部边缘、安徽北部、江苏东部、湖北中北部、四川中部、湖南东部、江西、福建中西部、云南、贵州西南、广东中部、海南、台湾部分地区、西藏南部边缘为垂序商陆次适宜区。详见表3、图4。

表3 全国垂序商陆生态适宜性分布概况

续表3

图4 垂序商陆全国生态适宜性区划

商陆主要生态适宜性区划包括：河南南部、陕西南部、甘肃南部边缘、湖北西部、重庆大部、四川东部、贵州、湖南西南边缘、云南东北部、西藏南部边缘为商陆最适宜区；吉林南部边缘、辽宁东部、北京大部、天津东部、河北西南部、山西南部、山东中东部、河南中北部、安徽大部、江苏大部、宁夏南部边缘、陕西中部、甘肃南部、浙江部分地区、湖北中东部、四川中部、湖南大部、江西、福建、台湾、广西、广东、海南部分地区、云南中南部、西藏南部边缘为商陆次适宜区。详见图5、表4。

图5 商陆全国生态适宜性区划

表4 全国商陆生态适宜性分布概况

续表4

3 讨论

本研究收集了550份商陆药材的分布信息，利用GIS技术和MaxEnt模型对商陆在全国的生态适宜区进行预测，预测结果中AUC均大于0.9，表明预测结果良好、可信度较高。

综合分析商陆药材主生态因子，对垂序商陆生态适宜性有影响生态因子贡献率由高至低依次为11月温度（37.88%）＞11月降水量（16.09%）＞最湿月降水量（15.00%）＞年平均降水量（3.93%）＞6月温度（3.05%）＞最暖季节均温（2.66%）＞9月降水量（2.32%）＞9月温度（1.76%）＞5月温度（1.73%）＞8月温度（1.68%）＞土壤亚类（1.63%）＞7月温度（1.55%）＞10月降水量（1.11%）＞植被类型（1.08%）＞2月降水量（1.05%）。对商陆生态适宜性产生影响生态因子贡献率由高至低依次为11月温度（43.27%）＞5月降水量（21.41%）＞9月降水量（11.39%）＞海拔（5.87%）＞年平均降水量（2.83%）＞年均温变化范围（2.68%）＞温度季节性变化标准差（2.58%）＞土壤亚类（1.17%）＞植被类型（1.04%）。温度、降水、土壤亚类、植被类型为影响不同基原商陆药材生长的主要生态因子。

11月温度对于商陆生长至关重要，垂序商陆和商陆均偏好温暖的生长环境，若温度过低，将破坏商陆生长结构，影响其有机物的合成、运输等代谢过程，不利于来年的发育孕育；另外，商陆喜湿润，充分的降水量能保证商陆进行正常的光合、呼吸和蒸腾作用；商陆药材对于其生长坏境的土质要求不高，但须满足土厚、湿润疏松的生长环境。

本研究采用MaxEnt模型和GIS技术对全国2种基原商陆进行预测，可为优质商陆药材的选育提供依据。

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[M].北京：中国医药科技出版社,2015：234-235.

Study on Distribution of Ecological Suitability for Different Sources of Phytolaccae Herbra Radix

CHEN Bo1, ZHU Tiantian1, XU Xiaoqiong1,2, MA Xiaohui1, LIU Li1, JIN Ling1,3

To provide basis for the cultivation and breeding of high-quality Phytolaccae Herbra Radix medicinal resources through study on distribution of ecological suitability of Phytolaccae Herbra Radix in China.Through the network data review and field collection, 550 sample points of Phytolaccae Herbra Radix were collected (including 297 samples ofL. and 253 samples ofRoxb.). Combining 55 ecological factors, GIS and MaxEnt models were used to analyze the distribution of ecological suitability of Phytolaccae Herbra Radix in China.November temperature, November precipitation, wettest month precipitation, annual average precipitation, June temperature, warmest season average temperature, September precipitation, September temperature, May temperature, August temperature, July temperature, October precipitation, February precipitation, soil subtypes, and vegetation types were the main environmental parameters for the growth of. November temperature, May precipitation, September precipitation, altitude, annual average precipitation, annual average temperature range, standard deviation of temperature seasonal variation, soil subtypes and vegetation types were the main environmental parameters for the growth of. The most suitable habitats for Phytolaccae Herbra Radix in China are mainly concentrated in Chongqing, Guizhou, Hunan, Zhejiang, Hubei and other places.The results are consistent with the producing areas of Phytolaccae Herbra Radix, which can provide a basis for the cultivation and breeding of high-quality Phytolaccae Herbra Radix.

L.;Roxb.; ecological suitability

R282.5

1005-5304(2021)02-0001-07

10.19879/j.cnki.1005-5304.202003346