甘肃省款冬花生态适宜性区划研究

陈博，曹后康，郭延秀，席少阳，朱田田，晋玲，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

款冬花为菊科植物款冬L.的干燥花蕾，为止咳平喘方剂中的常用中药，具有润肺下气、止咳化痰功效，由于市场需求增加，因此增加供给是目前亟需解决的问题。甘肃位于黄土高原、内蒙古高原和青藏高原交汇处，整体地貌为山地型高原，主要为暖温带、温带半干旱、干旱气候，由于全省南北跨度大、地形复杂，气候差别较大，款冬花曾在甘肃的分布范围很广，但由于气候变化，以及肆意采挖，生境遭到严重破坏，使野生款冬花资源蕴藏量急剧下降。因此，选择适宜地区进行人工栽培，是保证款冬花资源可持续利用的有效途径。

以生态位为原理的最大熵（MaxEnt）模型已广泛用于预测生物物种潜在分布的研究中，地理信息系统（GIS）在预测物种潜在分布中也发挥巨大优势。笔者通过查阅资料和实地采样，收集甘肃省不同产区款冬花样点信息，结合生态因子数据，采用MaxEnt模型预测其生态适宜分布区，并利用GIS技术将其表现出来，以期为优质款冬花的栽培选地提供依据。

1 资料与方法

1.1 分布信息

通过2019年12月－2020年2月自采和查阅中国数字植物标本馆（http://www.cvh.ac.cn），共收集 188份款冬花样点分布信息（见图1）。将物种名、分布地区存储为MaxEnt模型要求的.csv格式。

图1 款冬花样点分布

1.2 生态因子数据

使用源自“中药资源空间信息网格数据库”（http://www.tcm-resources.com/）的生态因子数据（降水量、温度、植被类型和土壤），其中包括43个气候类型数据（12个月的平均气温与降水量、19个综合气候因子）、8个土壤类型数据、3个地形数据、1个植被类型数据，选取所有生态因子数据，在国家地理信息数据网站（http://nfgis.nsdi.gov.cn）下载 1∶400万中国行政区划图及中国地图，经过GIS处理后得到甘肃省行政区划图。

将188份款冬花的样点分布信息和55个生态因子导入MaxEnt3.4.0软件进行迭代运算。每次筛选出贡献因子为0的生态因子，舍弃；继续迭代直至贡献因子无0出现，得到所有对款冬花生长有贡献的生态因子。

1.3 分布预测

将款冬花样点分布信息导入MaxEnt3.4.0软件，综合对款冬花生长有贡献的生态因子，进行生态适宜性研究。设置具体参数如下：随机测试比例25%，最大迭代次数10，收敛门限0.000 5，用受试者工作特征（ROC）曲线下面积（AUC）评价预测结果精度，并用刀切法（jackknife）检验权重，其他参数为软件默认值。以AUC为衡量精度指标，范围0～1，AUC数值越大，模型判断力越强。若 AUC＞0.9，则模型精度良好。

将MaxEnt导出的结果导入GIS进行叠加和地图制作，获得正态分布参数μ、δ，将款冬花区划分为不适宜区、次适宜区和适宜区3个等级，并绘制款冬花生态适宜性区划分布图。

2 结果与分析

2.1 模型精度评价

MaxEnt模型通过刀切图反映不同生态因子在影响款冬花生长适宜度中所占权重。款冬花ROC曲线训练数据集AUC＝0.965，测试数据集AUC＝0.965，均大于0.9，表明MaxEnt模型对预测款冬花在甘肃省的潜在分布准确度和可信度都很高。甘肃省款冬花生态因子刀切图见图2，款冬花分布预测模型ROC曲线见图3。

图2 甘肃省款冬花潜在分布生态因子刀切图

图3 款冬花分布预测模型ROC曲线

2.2 主生态因子选择

筛选55个生态因子，其中27个对款冬花生态适宜性有贡献，7个为影响款冬花适宜性的主要生态因子，贡献率总和为95.52%。主生态因子响应图见图4，主生态因子适宜值见表1。

表1 款冬花主生态因子的贡献率及适宜值

图4 影响甘肃省款冬花的主生态因子响应图

2.3 生态适宜性区划

本研究显示，甘肃省款冬花生态适宜性区划为：定西中南部、陇南大部、临夏南部、平凉中部、天水大部、甘南东部边缘为适宜区，甘南东部、陇南东部边缘、定西北部、临夏北部、平凉东部和西部、庆阳南部、兰州西部为次适宜区，甘南中西部、庆阳北部、白银、武威、金昌、张掖、酒泉为不适宜区。款冬花在甘肃省生态适宜分布见表2、图5。

图5 甘肃省款冬花生态适宜性区划

表2 甘肃省款冬花生态适宜性分布区域

3 讨论

本研究收集了188份款冬花分布信息，利用GIS技术和MaxEnt模型对款冬花在甘肃省的生态适宜区进行预测，结果AUC均大于0.9，表明预测结果和可信度准确。

综合分析款冬花的主生态因子，对款冬花生长影响较大的分别是 4月份降水量（44.68%）＞海拔（26.49%）＞12月份降水量（11.30%）＞等温性（7.77%）＞土壤有效水含量等级（3.21%）＞土壤亚类（1.07%）＞植被类型（1.01%）。由表1可知，款冬花喜0～5 000 m海拔高度，阴凉天气，与已知的款冬花生境吻合。另外，款冬为春秋两季栽种，4月和12月充足的降水量更有助于款冬花生长。温度也是影响其生长的主要条件，适宜温度能促进植株正常发育。