都江堰市药用植物资源调查分析及道地药材分布预测

马晓娜,张傲来,杨舒婷,骆娟,白晓霖,谭凯峰,白洁

(四川大学生命科学学院,四川 成都 610065)

中药在我国具有悠久的历史,药用植物资源是中药材资源的重要组成部分。距离全国第三次中药资源普查已过30余年,随着人们对药用植物资源的开发、加工与利用,陆续暴露了若干问题,对药用植物资源普查不仅关系到生态平衡,还关系到中药材种植和中药产业的可持续发展。

石菖蒲(Acorustatarinowii)属天南星科、菖蒲属,多年生草本植物。具有化湿豁痰、理气、散风、活血等功效。石菖蒲生长周期短、易成活,并因其喜阴喜湿的特性,可作为林下植物与其他植物套种混栽,具有极大的经济效益[1]。因此作为都江堰市新晋道地药材,对石菖蒲进行未来的适宜栽培区预测将助推当地中医药产业发展多样性。以第四次全国中药资源普查为契机通过对都江堰市药用植物资源调查,对石菖蒲的栽培分布格局进行预测分析,为因合理制定都江堰中药产业发展规划提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

都江堰市地处成都平原和川西北高原的自然过渡区域,是川西平原植被和龙门山植被两大植物区系的交汇地区,被誉为“生物基因库”,其地势西北高,东南低,呈阶梯状,海拔在500～4 900 m之间。都江堰属中亚热带季风湿润气候区,年均气温15.2 ℃,7、8月份均温24 ℃,1月份均温为4.6 ℃;年均降水量为1 243.80 mm[2]。

1.2 外业调查及物种鉴定

野外调查以《全国中药资源普查技术规范制定》为准则,采用样线、样方调查法为主,覆盖了都江堰80%以上的国土面积。依据秦仁昌中国蕨类植物分类系统(1978)、郑万钧裸子植物分类系统(1978)、恩格勒被子植物门系统进行分类[3],植物濒危等级参考中国珍稀濒危植物信息系统(1964年12版)、世界自然保护联盟濒危物种红色名录。

1.3 环境因子数据处理

经度、纬度、坡度数据来自 “植物野外调查软件” GPS定位;生物气候与气温降水数据来自全球气候数据库更新的第2版[4];将分布点数据和主要环境变量导入MaxEnt,以刀切法测定各环境因子对模型构建的贡献度,以20%为测试集,以80%为训练集,设置迭代次数为1×104[5],并采用受试者工作特征曲线分析验证模型的准确性。

2 结果及分析

2.1 植物科属分布分析

经鉴定,共计822种(含79变种) ,隶属139科431属。被子植物在此次资源调查结果中所占比例最大,其中双子叶植物占比82.12%,涵盖104科348属675种,其中数量大于20种的优势科为菊科(Compositae)、蔷薇科(Rosaceae)、唇形科(Lamiaceae)、豆科(Fabaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)和忍冬科(Caprifoliaceae);单子叶植物有11科48属81种,占比9.85%;蕨类植物有15科25属53种,占比 6.45%。地衣、苔藓、裸子植物数量较少,分别为2种4种、7种(表1)。

表1 都江堰野生药用植物科属分布统计

2.2 濒危药用植物及特有性分析

822种野生药用植物中,银杏(Ginkgobiloba)和水杉(Metasequoiaglyptostroboides)被IUCN Red List 列入极危物种;濒危种3种,其中无距淫羊藿及峨眉含笑为中国特有,白及在当地部分地区作为药用经济作物进行种植;易危种5种,其中丽江槭(Acerforrestii)、八角莲(Dysosmaversipellis)以及峨眉附地菜(Trigonotisomeiensis)为中国特有种;近危种9种。此外,还有17种未列入IUCN名录但属于国家重点保护的植物例如珙桐(Davidiainvolucrata)为我国特有的单属植物和孑遗植物,属于国家一级保护植物,同样应引起重视加强保护。

2.3 影响石菖蒲分布的环境因子及未来适宜栽培区预测分析

根据实地走访中采集的16个石菖蒲分布位点,利用MaxEnt进行分析得到AUC值为0.921说明模型准确,可用于预测。用刀切法对环境因子重要性进行了检验(图1),结果发现影响石菖蒲分布的主要因子为:坡度(TS)26.1%,适宜坡度为5%～27%;温度季节性变化标准差(Bio4)25.1%,适宜变化差为600～700;年降水量(Bio12)19.8%,适宜降水量为800 ～1 050 mm(表2),在未来SSP245(中碳排放量模式)下,石菖蒲在都江堰市的分布区适宜性整体降低,适宜栽培区由目前的龙溪虹口保护区附近向地势平缓、降水量较高的东南部迁移。(图2)。

图1 环境变量重要值的刀切法检验

a.当前分布区;b.2021～2040分布区

表2 主要环境变量的贡献率

3 讨论

3.1 都江堰市药用植物资源现状

都江堰市野生药用植物的种类多样性空间分布格局为东少西多,都江堰的药用植物目前以野生为主,只有极少数植物具有成熟的栽培技术规范及标准[6]。因此,都江堰野生药用植物利用率较低,中药的产业化发展有较大的提升空间。对调查中的受威胁物种,应加强对其生境以及种质资源的保护,同时联合科研机构对其致危原因、遗传资源保存和评价等进行研究[7],以确保生物多样性的保护与我国中药产业的可持续发展。

3.2 石菖蒲栽培适宜性分析及展望

对于新晋道地药材石菖蒲的栽培分布,坡度对其影响最大,多分布在坡度较缓和的谷底、密林中,可在“三木”种植区大规模开展林下种植。其次为温度季节性变化,石菖蒲虽有一定的耐寒特性,但海拔过高则季节性温差大,易导致叶子枯黄而死亡[8],因此海拔过高不适宜种植。石菖蒲的适宜分布区降水量分布在800 ～1 050 mm,降水过多会导致土壤透气性差进而根部腐烂,因此栽培选址时除了选择降水适中的区域外还应注意种植基地排水系统的建立[9]。在未来中碳排放量的背景下,石菖蒲整体适宜性降低,这说明在未来应控制碳排放,保证石菖蒲的正常生长。其未来适宜栽培区向东南方向迁移,应提前做好基地选址,可系统编制配套种植技术与栽培体系[10],确保石菖蒲种植产业可持续发展。