未來(lái)氣候變化對(duì)屏邊三七地理分布的影響評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：S-9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-9902（2025）14-0029-05

Abstract：Panaxstipuleanatusisa ClassInationallyprotectedwildplantinChinawithsignificantmedicinalvalue. However，itsaowgogapicaldistributio，ighsesitivitytoclimaticconditios，andedangeredildpopulationsosercal conservationchallenges.Thisstudyutilized19distributionrecordsfromtheGobalBiodiversityInformationFacility（GBIF）and bioclimaticvariablesfromWorldlimtosimulatecurrentandfutureshiftsinsuitablehabitatsforPanaxstipuleanatusunder climatechange scenariosusing the Maximum EntropyModel （MaxEnt）.The modeldemonstratedhigh predictiveaccuracy（AUC τ= （204 0.997）.Current highlysuitable habitats span approximately 133 409km² ，concentrated in southern Yunnan Province， China （e.g.， WenshanPrefectureandHonghePrefecture）andnorthern Vietnam.Futureprojectionsrevealeddivergenttrends：underthesp245 scenario（2021-2040）， suitable areas expanded by 38.7% ，whereas by 2041-2060，the ssp585 scenario projected a 14% decline insuitableareasunderss245butasignificantincreaseto11，851kmunderssp585.Keyclimaticdriversincludedmean annual temperature（Biol，contribution rate 26% ）and annual precipitation（Biol2，contribution rate 23.8% ），with optimal conditions identified as a mean temperature of ，annual precipitation of 1，782.6 mm， and annual temperature range of 19.3% ThestudhighlightsthesensitivityofPanaxstipuleanatushabitatstoclimatechange.Whilehighemisionscenarios（e.gsp585） mayexpandsuitableareasinthelongter，extremeclimaticshiftscouldexacerbatehabitatfragmentation.Targetedconservation strategies，includingabitatprotectionandoptimizedartficialcultivationareurgentlyeededtoensurebothspeciessurvivaland sustainableutilizationofmedicinalresources.Thesefindingsprovideascientificfoundationfortheconservationofendangered species and sustainable management of medicinal plants under global climate change.

Keywords： climate change; prediction； endangered species; environmental variable;suitable areas

屏邊三七（Panax stipuleanatusH.T.Tsai amp;K.M.Feng）又名野三七，是人參屬（PanaxLinn.）的多年生草本植物，具有散癡定痛等功效。屏邊三七生長(zhǎng)在林下灌叢中，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求嚴(yán)格，地理分布范圍相對(duì)較小。2012年，國(guó)家林業(yè)和草原局組織開(kāi)展第二次全國(guó)重點(diǎn)保護(hù)野生植物資源調(diào)查，以2018年12月31日為截止點(diǎn)匯總數(shù)據(jù)，調(diào)查結(jié)果顯示野外未發(fā)現(xiàn)的物種有3種，其中包括屏邊三七。屏邊三七作為人參屬的物種，是重要的生物資源，是我國(guó)2021年發(fā)布的《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》中的二級(jí)保護(hù)對(duì)象。屏邊三七對(duì)溫度、降水等氣候條件具有十分嚴(yán)格的要求，氣候條件變化影響著其在野外的生長(zhǎng)分布。屏邊三七苛刻的生存條件也是制約其引種栽培成功的因素之一，限制著相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

歷史氣候信息、物種自然生長(zhǎng)記錄信息、物種生態(tài)學(xué)生物學(xué)信息是重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用好這些數(shù)據(jù)是農(nóng)林業(yè)智慧化的重要體現(xiàn)。物種地理分布模型能分析物種可能的分布區(qū)，是了解物種潛在分布區(qū)的重要工具，是保護(hù)野外物種和促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要參考。最大熵模型是基于最大熵原理的物種分布預(yù)測(cè)工具，具有使用限制條件少、操作簡(jiǎn)單、分析效果好等優(yōu)點(diǎn)，在珍惜瀕危物種保護(hù)和外來(lái)入侵物種防控研究上發(fā)揮了重要作用[3-]。

根據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在線查詢平臺(tái)（http：//stats.cus-toms.gov.cn/的信息，2020年至2024年，我國(guó)出口三七（商品編碼為12119012）分別為6.52千萬(wàn)元、5.54千萬(wàn)元、4.25千萬(wàn)元、3.11千萬(wàn)元、3.36千萬(wàn)元。我國(guó)三七的栽培歷史可以追溯到明代，近年來(lái)，在國(guó)家和當(dāng)?shù)卣叻龀窒?，我?guó)人工栽培的三七產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但是根據(jù)出口數(shù)據(jù)可見(jiàn)三七出口貨值并不理想。三七產(chǎn)業(yè)發(fā)展受多種因素影響，其中，物種資源、種植規(guī)模和質(zhì)量是重要影響因素[7]。屏邊三七是三七的一種，是重要的生物資源，既要保護(hù)好又要利用好，本研究基于歷史氣候數(shù)據(jù)和屏邊三七物種分布數(shù)據(jù)，利用最大熵模型，分析氣候變化對(duì)屏邊三七地理適生范圍的影響，為相關(guān)物種保護(hù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供參考。

1材料與方法

1.1 屏邊三七分布點(diǎn)

在Global Biodiversity Information Facility（GBIF，https：//www.gbif.org）網(wǎng)站，檢索\"Panax stipuleanatus”，獲得其生長(zhǎng)分布點(diǎn)數(shù)據(jù)共46條。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)清洗和相近位置去重后，保留19個(gè)具有代表性的屏邊三七全球分布點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行地理分布?xì)夂蛴绊懺u(píng)價(jià)。

1.2生物氣候變量數(shù)據(jù)

在WorldClim（https：//www.worldclim.org）網(wǎng)站，下載全球歷史氣候數(shù)據(jù)和未來(lái)氣候數(shù)據(jù)，空間分辨率為5minutes。其中，歷史氣候數(shù)據(jù)為來(lái)源于1970至2000年間的19個(gè)（Bio1—Bio19）生物氣候變量；未來(lái)氣候數(shù)據(jù)為北京氣候中心氣候系統(tǒng)模式（BCC-CSM2-MR）中2021至2040年和2041至2060年氣候預(yù)測(cè)值的平均值，未來(lái)共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（SharedSocio-economicPathways，SSPs）分別選擇sspl26（代表可持續(xù)發(fā)展路徑）、ssp245（代表中間路徑）、ssp585（代表高排放路徑）。

在19個(gè)生物氣候變量中，生物氣候變量Bio8（最濕季度平均溫度）Bio9（最干季度平均溫度）Bio18（最熱季度降水）和Bio19（最冷季度降水），這4組變量將降水與溫度信息整合于同一數(shù)據(jù)集，且在空間分布上表現(xiàn)出相鄰像元間存在非正常的不連續(xù)現(xiàn)象。為減少19個(gè)生物氣候變量中冗余信息對(duì)分析結(jié)果的影響，首先剔除上述4個(gè)變量，然后對(duì)分布點(diǎn)提取其他氣候數(shù)值后做相關(guān)性分析，選擇各生物氣候變量間相關(guān)性系數(shù)絕對(duì)值小于0.8的變量進(jìn)行模擬分析。經(jīng)篩選，最終選擇的生物氣候變量共7個(gè)（表1）。

表1篩選后的生物氣候變量

1.3 軟件與參數(shù)

最大熵模型物種分布分析工具為MaximumEn-tropySpecies Distribution Modeling 軟件（MaxEnt，Version 3.4.4）。運(yùn)行時(shí)，軟件參數(shù)選擇 Create responsecurves、Do jackknife to measure variable importance、Random seed、Write plot data，Random test percentage為25，Replicates 為10，Replicated run type 選擇 Sub-sample，Maximumiterations為50oo，其他為默認(rèn)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 屏邊三七分布區(qū)分析模型評(píng)估

對(duì)MaxEnt軟件輸出的屏邊三七分布區(qū)分析模型進(jìn)行評(píng)估。由圖1可知，受試者工作特征曲線（receiv-eroperatingcharacteristiccurve，ROC曲線）中AUC平均值為0.997（AUC值：0.5～0.6為很差；0.6～0.7為較差； 0.7～0.8 為合格； 0.8～0.9 為良好；0.9～1.0為優(yōu)秀）。根據(jù)上述評(píng)估指標(biāo)的結(jié)果，可知本研究中使用的屏邊三七分布點(diǎn)和分析模型適用于屏邊三七分布區(qū)分析評(píng)估，且分析模擬結(jié)果可信度高。

2.2 屏邊三七分布區(qū)模擬分析

經(jīng)過(guò)10次分析模擬，得到ASC格式的分布平均值結(jié)果文件。在專業(yè)地理信息軟件ArcGIS軟件中，利用Jenks優(yōu)化分類法對(duì)屏邊三七現(xiàn)在的分布區(qū)進(jìn)行4種類型的劃分，分別劃分為高度適生區(qū)、中度適生區(qū)、低度適生區(qū)和非適生區(qū)，最終，形成屏邊三七現(xiàn)在的不同程度適生區(qū)模擬分布情況。

模擬分析結(jié)果顯示，在地理范圍上，屏邊三七適生區(qū)現(xiàn)在主要分布在北緯 15^° 至北緯 30^° 東經(jīng) 90^° 至110^° 之間。我國(guó)屏邊三七高度適生區(qū)集中分布在云南的文山壯族苗族自治州（簡(jiǎn)稱“文山州”的麻栗坡縣、西疇縣、馬關(guān)縣，紅河哈尼族彝族自治州（簡(jiǎn)稱“紅河州\"）的河口瑤族自治縣、屏邊苗族自治縣。國(guó)外，屏邊三七高度適生區(qū)主要分布在越南老街省和河江省，老撾東北部邊境等地區(qū)?？梢?jiàn)，屏邊三七具有潛在分布區(qū)集中、范圍狹窄的特點(diǎn)。

2.3 屏邊三七未來(lái)分布區(qū)分布變化

在ssp126、ssp245、ssp585三種未來(lái)共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑的條件下，基于2021至2040年和2041至2060年氣候預(yù)測(cè)值的平均值，模擬屏邊三七不同分布區(qū)分布，按照屏邊三七現(xiàn)在不同分布區(qū)相同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)未來(lái)適生區(qū)的不同類型進(jìn)行劃分，同時(shí)統(tǒng)計(jì)比較屏邊三七未來(lái)高度適生區(qū)面積變化。

由表2可知，2021至2040年，根據(jù)氣候變化模擬分析，在3種不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑的條件下，屏邊三七未來(lái)高度適生區(qū)面積整體有增加的趨勢(shì)，以 ssp245 中間路徑發(fā)展時(shí)面積增加最多，面積增加 38.7% 。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，2041—2060年，根據(jù)氣候變化模擬分析，在3種不同社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑的條件下，屏邊三七未來(lái)高度適生區(qū)面積變化趨勢(shì)嚴(yán)重分化。其中， ssp126 路徑條件下的高度適生區(qū)面積保持相對(duì)穩(wěn)定， ssp245 路徑條件下的高度適生區(qū)面積在增加后下降，ssp585路徑條件下的高度適生區(qū)面積在穩(wěn)定后增加。

表2屏邊三七未來(lái)高度適生區(qū)面積變化

2.4 屏邊三七分布的氣候條件

最大熵模型軟件對(duì)屏邊三七現(xiàn)在分布區(qū)模擬分析結(jié)果顯示（表3），7個(gè)生物氣候變量對(duì)分布區(qū)模擬的貢獻(xiàn)率不同，前4個(gè)貢獻(xiàn)最大的生物氣候變量累計(jì)貢獻(xiàn)率為 78.7% ，為屏邊三七分布區(qū)模擬主要影響因素，其中，貢獻(xiàn)最大的為年平均氣溫，其次為年平均降水量，貢獻(xiàn)率超過(guò) 10% 的還有年溫度范圍和晝夜溫差與年溫差比值。

表3不同生物氣候變量在屏邊三七模擬分析中的貢獻(xiàn)率

由主要?dú)夂蜃兞磕M分析響應(yīng)曲線可知（圖2），主要?dú)夂蜃兞康淖罴阎捣謩e為Bio1： 16.6‰ ，Bio12：1782.6mm ，Bio7： 19.3‰ ，Bio3：42.5，即運(yùn)用最大熵模型對(duì)屏邊三七的分布進(jìn)行模擬分析，年平均氣溫為16.6^°C ，年平均降水量為 1782.6mm ，年溫度范圍為19.3‰ ，晝夜溫差與年溫差比值為42.5時(shí)，理論上最適合屏邊三七分布。

3討論

3.1氣候變化對(duì)屏邊三七分布的影響

利用最大熵模型軟件，對(duì)歷史氣候信息和物種自然生長(zhǎng)記錄信息進(jìn)行模擬，模型模擬效果較好，能完成屏邊三七目前、未來(lái)的分布區(qū)范圍的分析。有研究表明，屏邊三七適宜分布的年平均溫度范圍為 15～ 20.6°C ，年平均降水量為 888～2161mm^[10] 。本研究分析獲得的屏邊三七分布的氣候條件，在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，完善了理論上最適合氣候條件。屏邊三七未來(lái)分布區(qū)受氣候影響，不同時(shí)期和不同條件的影響不同。短期內(nèi)氣候變化對(duì)屏邊三七高度適生區(qū)面積影響相對(duì)有限，長(zhǎng)期影響顯著并產(chǎn)生不同的后果。在排放增加的趨勢(shì)下，不同時(shí)期屏邊三七高度適生區(qū)面積變化趨勢(shì)不同，其具體原因值得進(jìn)一步研究。根據(jù)推測(cè)，其原因可能是：在全球范圍內(nèi)，氣候?qū)Ω鞯赜绊戁厔?shì)不同，促進(jìn)分布和抑制分布的情況受影響不同；其適生區(qū)除受氣候影響外，其他條件（如海拔、日照時(shí)長(zhǎng)等）對(duì)適生區(qū)面積具有綜合影響。從長(zhǎng)期角度看氣候變化對(duì)我國(guó)屏邊三七分布區(qū)影響，如果在現(xiàn)有氣候條件變化不大的條件下，未來(lái)屏邊三七的分布區(qū)范圍基本保持現(xiàn)有狀態(tài)，略有擴(kuò)大；如果在排放增加，根據(jù)排放增加程度大小，氣候?qū)ζ吝吶叩姆植挤秶绊懜鶕?jù)當(dāng)?shù)睾０蔚纫蛩卮龠M(jìn)或抑制。

圖2主要生物氣候變量的模擬響應(yīng)曲線

3.2氣候變化條件下屏邊三七產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)對(duì)建議

屏邊三七是一種瀕危的中藥材，氣候變化影響其分布范圍，但是保護(hù)野生分布植株和引種栽培并不矛盾，在科學(xué)指導(dǎo)下能相互促進(jìn)。建議制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的生境保護(hù)政策，保護(hù)原有生態(tài)系統(tǒng)不被破壞；根據(jù)氣候變化，調(diào)整不同時(shí)期適生區(qū)保護(hù)范圍；針對(duì)現(xiàn)存野生種群，開(kāi)展就地保護(hù)，設(shè)立保護(hù)區(qū)；利用人工育種或繁殖等技術(shù)，增加野外種群數(shù)量和規(guī)模；做好種質(zhì)資源保護(hù)，開(kāi)展引種栽培，扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.3 屏邊三七分布區(qū)模擬分析結(jié)果的局限性

最大熵模型模擬分析精度較高，但其軟件參數(shù)設(shè)置沒(méi)有具體或統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，不同物種最適參數(shù)的選擇方法需要深入研究。物種分布的數(shù)量和代表性對(duì)最大熵模型的模擬分析結(jié)果影響較大，隨著未來(lái)分布點(diǎn)數(shù)量和范圍的變化，其模擬的分布區(qū)地理范圍也隨之發(fā)生變化。氣候變化影響物種分布，物種本身也在適應(yīng)氣候變化，現(xiàn)有模型很難模擬物種適應(yīng)相關(guān)氣候變化后的分布情況。

4結(jié)論

本研究基于最大熵模型揭示了氣候變化對(duì)瀕危物種屏邊三七地理分布的影響。當(dāng)前高度適生區(qū)集中分布于中國(guó)云南南部及越南北部，其分布受年平均氣溫和年降水量主導(dǎo)。未來(lái)氣候情景下適生區(qū)呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，適度增溫短期內(nèi)可能促進(jìn)適生區(qū)擴(kuò)展，但長(zhǎng)期極端氣候變化將加劇棲息地破碎化風(fēng)險(xiǎn)。建議需優(yōu)先保護(hù)云南南部核心野生種群，優(yōu)化人工栽培布局，加強(qiáng)氣候變化-物種響應(yīng)機(jī)制的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，為瀕危物種保護(hù)與藥用資源可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)

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