都江堰市藥用植物資源調(diào)查分析及道地藥材分布預(yù)測(cè)

馬曉娜,張傲來(lái),楊舒婷,駱娟,白曉霖,譚凱峰,白潔

(四川大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610065)

中藥在我國(guó)具有悠久的歷史,藥用植物資源是中藥材資源的重要組成部分。距離全國(guó)第三次中藥資源普查已過(guò)30余年,隨著人們對(duì)藥用植物資源的開發(fā)、加工與利用,陸續(xù)暴露了若干問(wèn)題,對(duì)藥用植物資源普查不僅關(guān)系到生態(tài)平衡,還關(guān)系到中藥材種植和中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

石菖蒲(Acorustatarinowii)屬天南星科、菖蒲屬,多年生草本植物。具有化濕豁痰、理氣、散風(fēng)、活血等功效。石菖蒲生長(zhǎng)周期短、易成活,并因其喜陰喜濕的特性,可作為林下植物與其他植物套種混栽,具有極大的經(jīng)濟(jì)效益[1]。因此作為都江堰市新晉道地藥材,對(duì)石菖蒲進(jìn)行未來(lái)的適宜栽培區(qū)預(yù)測(cè)將助推當(dāng)?shù)刂嗅t(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展多樣性。以第四次全國(guó)中藥資源普查為契機(jī)通過(guò)對(duì)都江堰市藥用植物資源調(diào)查,對(duì)石菖蒲的栽培分布格局進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,為因合理制定都江堰中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

都江堰市地處成都平原和川西北高原的自然過(guò)渡區(qū)域,是川西平原植被和龍門山植被兩大植物區(qū)系的交匯地區(qū),被譽(yù)為“生物基因庫(kù)”,其地勢(shì)西北高,東南低,呈階梯狀,海拔在500～4 900 m之間。都江堰屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū),年均氣溫15.2 ℃,7、8月份均溫24 ℃,1月份均溫為4.6 ℃;年均降水量為1 243.80 mm[2]。

1.2 外業(yè)調(diào)查及物種鑒定

野外調(diào)查以《全國(guó)中藥資源普查技術(shù)規(guī)范制定》為準(zhǔn)則,采用樣線、樣方調(diào)查法為主,覆蓋了都江堰80%以上的國(guó)土面積。依據(jù)秦仁昌中國(guó)蕨類植物分類系統(tǒng)(1978)、鄭萬(wàn)鈞裸子植物分類系統(tǒng)(1978)、恩格勒被子植物門系統(tǒng)進(jìn)行分類[3],植物瀕危等級(jí)參考中國(guó)珍稀瀕危植物信息系統(tǒng)(1964年12版)、世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄。

1.3 環(huán)境因子數(shù)據(jù)處理

經(jīng)度、緯度、坡度數(shù)據(jù)來(lái)自 “植物野外調(diào)查軟件” GPS定位;生物氣候與氣溫降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自全球氣候數(shù)據(jù)庫(kù)更新的第2版[4];將分布點(diǎn)數(shù)據(jù)和主要環(huán)境變量導(dǎo)入MaxEnt,以刀切法測(cè)定各環(huán)境因子對(duì)模型構(gòu)建的貢獻(xiàn)度,以20%為測(cè)試集,以80%為訓(xùn)練集,設(shè)置迭代次數(shù)為1×104[5],并采用受試者工作特征曲線分析驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

2 結(jié)果及分析

2.1 植物科屬分布分析

經(jīng)鑒定,共計(jì)822種(含79變種) ,隸屬139科431屬。被子植物在此次資源調(diào)查結(jié)果中所占比例最大,其中雙子葉植物占比82.12%,涵蓋104科348屬675種,其中數(shù)量大于20種的優(yōu)勢(shì)科為菊科(Compositae)、薔薇科(Rosaceae)、唇形科(Lamiaceae)、豆科(Fabaceae)、毛茛科(Ranunculaceae)、杜鵑花科(Ericaceae)和忍冬科(Caprifoliaceae);單子葉植物有11科48屬81種,占比9.85%;蕨類植物有15科25屬53種,占比 6.45%。地衣、苔蘚、裸子植物數(shù)量較少,分別為2種4種、7種(表1)。

表1 都江堰野生藥用植物科屬分布統(tǒng)計(jì)

2.2 瀕危藥用植物及特有性分析

822種野生藥用植物中,銀杏(Ginkgobiloba)和水杉(Metasequoiaglyptostroboides)被IUCN Red List 列入極危物種;瀕危種3種,其中無(wú)距淫羊藿及峨眉含笑為中國(guó)特有,白及在當(dāng)?shù)夭糠值貐^(qū)作為藥用經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行種植;易危種5種,其中麗江槭(Acerforrestii)、八角蓮(Dysosmaversipellis)以及峨眉附地菜(Trigonotisomeiensis)為中國(guó)特有種;近危種9種。此外,還有17種未列入IUCN名錄但屬于國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的植物例如珙桐(Davidiainvolucrata)為我國(guó)特有的單屬植物和孑遺植物,屬于國(guó)家一級(jí)保護(hù)植物,同樣應(yīng)引起重視加強(qiáng)保護(hù)。

2.3 影響石菖蒲分布的環(huán)境因子及未來(lái)適宜栽培區(qū)預(yù)測(cè)分析

根據(jù)實(shí)地走訪中采集的16個(gè)石菖蒲分布位點(diǎn),利用MaxEnt進(jìn)行分析得到AUC值為0.921說(shuō)明模型準(zhǔn)確,可用于預(yù)測(cè)。用刀切法對(duì)環(huán)境因子重要性進(jìn)行了檢驗(yàn)(圖1),結(jié)果發(fā)現(xiàn)影響石菖蒲分布的主要因子為:坡度(TS)26.1%,適宜坡度為5%～27%;溫度季節(jié)性變化標(biāo)準(zhǔn)差(Bio4)25.1%,適宜變化差為600～700;年降水量(Bio12)19.8%,適宜降水量為800 ～1 050 mm(表2),在未來(lái)SSP245(中碳排放量模式)下,石菖蒲在都江堰市的分布區(qū)適宜性整體降低,適宜栽培區(qū)由目前的龍溪虹口保護(hù)區(qū)附近向地勢(shì)平緩、降水量較高的東南部遷移。(圖2)。

圖1 環(huán)境變量重要值的刀切法檢驗(yàn)

a.當(dāng)前分布區(qū);b.2021～2040分布區(qū)

表2 主要環(huán)境變量的貢獻(xiàn)率

3 討論

3.1 都江堰市藥用植物資源現(xiàn)狀

都江堰市野生藥用植物的種類多樣性空間分布格局為東少西多,都江堰的藥用植物目前以野生為主,只有極少數(shù)植物具有成熟的栽培技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)[6]。因此,都江堰野生藥用植物利用率較低,中藥的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有較大的提升空間。對(duì)調(diào)查中的受威脅物種,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其生境以及種質(zhì)資源的保護(hù),同時(shí)聯(lián)合科研機(jī)構(gòu)對(duì)其致危原因、遺傳資源保存和評(píng)價(jià)等進(jìn)行研究[7],以確保生物多樣性的保護(hù)與我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 石菖蒲栽培適宜性分析及展望

對(duì)于新晉道地藥材石菖蒲的栽培分布,坡度對(duì)其影響最大,多分布在坡度較緩和的谷底、密林中,可在“三木”種植區(qū)大規(guī)模開展林下種植。其次為溫度季節(jié)性變化,石菖蒲雖有一定的耐寒特性,但海拔過(guò)高則季節(jié)性溫差大,易導(dǎo)致葉子枯黃而死亡[8],因此海拔過(guò)高不適宜種植。石菖蒲的適宜分布區(qū)降水量分布在800 ～1 050 mm,降水過(guò)多會(huì)導(dǎo)致土壤透氣性差進(jìn)而根部腐爛,因此栽培選址時(shí)除了選擇降水適中的區(qū)域外還應(yīng)注意種植基地排水系統(tǒng)的建立[9]。在未來(lái)中碳排放量的背景下,石菖蒲整體適宜性降低,這說(shuō)明在未來(lái)應(yīng)控制碳排放,保證石菖蒲的正常生長(zhǎng)。其未來(lái)適宜栽培區(qū)向東南方向遷移,應(yīng)提前做好基地選址,可系統(tǒng)編制配套種植技術(shù)與栽培體系[10],確保石菖蒲種植產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。