全 文 :第 36 卷第 10 期
2016年 5月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.36,No.10
May,2016
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学基金项目(81460579);中央本级重大增减支项目“名贵中药资源可持续利用能力建设”(2060302);贵州省研究生工作
站建设项目(黔教研合 JYSZ字[2014]016);施秉中药材产业科技合作专项计划项目(施中药科合专项(2014)第 6号)
收稿日期:2014⁃09⁃23; 网络出版日期:2015⁃09⁃28
∗通讯作者 Corresponding author.E⁃mail: taozhou88@ 163.com
DOI: 10.5846 / stxb201409231880
康传志,周涛,郭兰萍,黄璐琦,朱寿东,肖承鸿.全国栽培太子参生态适宜性区划分析.生态学报,2016,36(10):2934⁃2944.
Kang C Z, Zhou T, Guo L P, Huang L Q, Zhu S D, Xiao C H. Ecological suitability and regionalization of Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax ex Pax
et Hoffm. in China.Acta Ecologica Sinica,2016,36(10):2934⁃2944.
全国栽培太子参生态适宜性区划分析
康传志1,周 涛1,∗,郭兰萍2,黄璐琦2,朱寿东2,肖承鸿1
1 贵阳中医学院, 贵阳 550002
2 中国中医科学院中药资源中心, 道地药材国家重点实验室, 北京 100700
摘要:采用 ArcGIS地理信息系统软件的空间分析方法和 SPSS统计软件的统计分析方法,分析了全国太子参潜在适宜种植地理
分布、适宜生境及化学成分与环境因子的相关性。 结果显示:采用聚类分析从 46个样地中筛选出 34个多糖含量较高的样地。
所建模型经 ROC曲线验证,预测效果非常好(AUC > 0.9)。 最干月降水量(贡献率 68.4%)、土壤类型(9.7%)、最暖季平均温
(6.0%)、等温性(4.0%)是影响太子参种植分布最重要的环境因子,其最适宜生境范围为:最干月降水量 20—60mm;最暖季平
均温 21.5—30.5℃;等温性 18%—35%;土壤类型为不饱和薄层土、饱和粘磬土中的黄棕壤、黄壤、黄红壤。 相关性分析显示,多
糖和生境适宜度均与最湿季降水量、最暖季降水量、最暖季平均温、最干月降水量及年平均气温无显著相关性。 太子参最适宜
区主要分布在长江中下游区域,主要有贵州中部,重庆与湖南、湖北接壤处,河南南部,安徽西部,江苏中部,福建东北部以及浙
江北部和东南部区域。 因此,明确全国太子参潜在的适宜种植区可为太子参种植基地的选取和合理布局提供参考。
关键词:太子参;Maxent模型;多糖;环境因子;生态区划
Ecological suitability and regionalization of Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax
ex Pax et Hoffm. in China
KANG Chuanzhi1, ZHOU Tao1,∗, GUO Lanping2, HUANG Luqi2, ZHU Shoudong2, XIAO Chenghong1
1 Guiyang College of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China
2 State Key Laboratory of Dao⁃di herbs, National Resources Center for Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100700,
China
Abstract: In this study of the medicinal plant, Pseudostellaria heterophylla, we obtained the national ecological factors,
such as terrain factors, soil factors, and climatic factors, from Chinese medicine resources geospatial grid information
database. An additional 46 samples and their distribution information were obtained through field investigation. We used
cluster analysis to filter high polysaccharide contents in samples by using the ArcGIS and Maxent model for ecologically
suitable planting and growth of P. heterophylla. Correlation analysis of polysaccharides and five climatic factors (wet season,
warmest rain, warmest average temperature, driest month, and annual average temperature) were analyzed by SPSS. The
following results are presented in this study. We screened sample plots down from 46 to 34 based on polysaccharide content.
The models produced accurate forecasts, which were tested by the ROC curve (AUC > 0.9) . Driest month precipitation
(contribution rate, 68.4%), soil types (9.7%), warm⁃season average temperature (6.0%), and isothermality (4.0%)
were the most important ecological factors influencing the distribution of polysaccharides in cultivated P. heterophylla. When
comparing the three factors noted above (terrain, soil, and climatic), soil factors and climatic factors are more influential
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on the growth of cultivated P. heterophylla with respect to the distribution of polysaccharides. The environmental variables in
the areas with the highest potential for cultivation were as follows: the driest month ( between 20 and 60 mm of
precipitation), the warmest average temperature ( between 21.5 and 30.5°C), isothermality ( between 18% and 35%),
and soil types, such as Dystric Leptosols, Eutric Planosols, Chromic Luvisols, and Ferric Alisols. Correlation analysis
revealed that polysaccharides and habitat suitability do not have a significant correlation with the wet season rainfall,
warmest season precipitation, warm⁃season average temperature and precipitation, driest months, and annual mean
temperature. It can be inferred that the production of polysaccharides is not dominated by the climatic factors.
Regionalization analysis results showed that the most suitable areas for P. heterophylla planting are mainly distributed in the
provinces of the middle and lower reaches of the Yangtze River area. Specifically, these areas include central Guizhou,
which is bordered by Chongqing, Hunan, Hubei, southern Henan, western Anhui, central Jiangsu, northwestern Fujian,
and northern and southeastern Zhejiang. These areas are within the Dao⁃di area, and are the main agricultural production
areas. We used spatial analysis technology to select a suitable ecological area for P. heterophylla planting and provide
information about a reasonable layout for its cultivation using climate, soil, and terrain characteristics. Finally, because the
effects of polysaccharides and the positive supplementary effects of P. heterophylla roots are similar, we analyzed the content
of polysaccharides as an indicator of high quality P. heterophylla using samples from five main producing areas in the
country. We analyzed a wide range of material from a large sample size, and showed that reliable results can be obtained
from samples within the Dao⁃di area. We also used new analysis methods to analysis our results. In this paper, the data
covering ecological factors and degree of differentiation were highly accurate and offered more clarity than previous studies.
Moreover, this study expands on research methods pertaining to the ecological suitability of regions for P. heterophylla
cultivation and provides some new ideas and approaches on regional ecological zones and standardized cultivation of
medicinal plants. Further, we have detailed useful information that will aid other medicinal plant research, especially
endangered medicinal plant species.
Key Words: Pseudostellaria heterophylla(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm.; Maxent model; polysaccharide; ecological factor;
ecological regionalization
中药太子参 Pseudostellariae Radix具有益气健脾、生津润肺的功效。 野生资源主要分布在东北、华北、华中、
华东地区,如辽宁、内蒙古、河北、山东、安徽、江苏、河南、江西等省区[1]。 随着野生资源的稀缺,现今太子参在中
医临床配方、中成药、保健药品生产中所用药材均来自栽培资源。 目前全国比较大的太子参栽培产区有山东、安
徽、江苏、福建、贵州,其中以安徽宣城、福建柘荣、贵州施秉所产药材占据太子参药材商品市场的主流。
太子参因药性温和,可药食两用,向保健食品、化妆品发展的趋势也在加强。 以贵州为例,随着近五年来
太子参药材商品价格的不断攀升,十余个县市行政区拟以发展太子参药材种植作为推动地方经济发展的手段
之一。 而作者前期在分析太子参资源现状、生物学特性,探讨药材品质变化的因素中,发现太子参在生产种植
上缺乏合理布局,受人为主观因素影响较大,再加上太子参存在连作障碍,每年都面临重新选地和产区扩大等
问题。 而已有的研究报道显示,各地栽培太子参药材中的有些次生代谢产物含量差异显著[2]。 因此,依据药
材治疗功效,在明确品质特征基础上,选择合理的生产种植区域,方能有效保证太子参栽培药材的产量和
质量。
生态适宜性区划是基于中药资源和生态环境因子,对中药资源的空间分异规律进行的区域划分,可为中
药材科学选址和适宜性种植提供参考。 现代药理研究已证明,太子参多糖具有抗应激、抗疲劳、增强免疫力的
功效[3],这与太子参药材益气健脾、补气生津的功效是相一致的,而有学者研究发现不同栽培产区太子参药材
中的多糖含量差异并不明显[4],同时,还发现太子参药材外观越饱满的块根中多糖含量越高[5],符合市场对太子
参药材商品等级划分的要求,可作为太子参药材内外品质的评价指标。 鉴于目前太子参在生产布局方面存在的
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问题及生态适宜性区划研究方法的日渐成熟,本文以太子参药材目前的适宜产区为基础,运用 ArcGIS和 Maxent
模型,以气候因子、土壤因子、地形因子和植被类型数据为研究基础,筛选出太子参多糖含量较高的产区,进行生
态适宜性区划,实现既能保证太子参药材质量又能满足适宜种植生长的区划指导。
1 材料与方法
1.1 样品材料
2013年 7—8月太子参药材采收期,于山东、福建、安徽、江苏、贵州共 5 个太子参栽培地区进行实地采
样。 在福建采集样品 13份,江苏采集样品 3 份,安徽采集样品 10 份,贵州采集样品 16 份,山东采集样品 4
份,用于生态适宜区划分析的样品共计 46份。
1.2 环境因子数据选取
本研究所用环境因子数据库为《中药资源空间信息网格数据库》,由中国中医科学院中药资源中心道地
药材国家重点实验室提供。 各环境因子的选取主要是依据对太子参药材产量和质量有重要影响的环境因子。
太子参喜温暖湿润气候,怕高温,抗寒力强,忌强光,有低温发芽、越冬的特性,在-20 ℃也可安全越冬。
在选择区划因子时可选取极端温度如最暖季平均温、最冷季平均温等指标。 太子参喜阴湿环境,气候的湿润
度和光照强度也是影响太子参生长的重要因素[6]。 地形因子和土壤因子与太子参的生产种植息息相关,对
于科学选址具有重要意义[7⁃8]。 此外,王晓鹏等人研究发现太子参群落物种多样性与太子参的生态环境及其
生物学特性直接相关[9]。 故本文选取了温度、降水、日照等共 17个生态因子。
因此,本文综合考虑太子参适宜种植区域和药材质量,选取了气候因子、土壤因子、地形因子及植被类型
4个方面的环境因子数据用于全国太子参生态适宜性区划分析。 其中,气候因子数据是根据 1950—2000 年
间的气象观测数据插值而成(分辨率 1 km),包括气温、降水等共 16 个气候因子。 土壤因子数据根据第二次
全国土地调查提供的《1∶100万中华人民共和国土壤图》(1995 年编制)制成,土壤分类系统为 FAO⁃ 90,主要
包括土壤类型、土壤 pH 值、土壤含沙量、土壤含粘土量、土壤阳离子交换能力、土壤有效含水量等级、有机碳
含量。 地形因子数据包括高程、坡度、坡向,此外还有植被类型数据。
1.3 太子参多糖含量测定[4]
1.3.1 仪器与试剂
GBC Cintra 20紫外分光光度计(澳大利亚照生公司)。 无水葡萄糖标准品(中国药品生物制品检定所,批
号:110833—201205);浓硫酸、苯酚、乙醇均为分析纯。
1.3.2 对照品溶液制备
精密称取干燥至恒重的葡萄糖对照品 15.07mg 于 25mL 的量瓶中,用水定容,即得质量浓度为 602.8μg /
mL的对照品溶液。
1.3.3 供试品溶液的制备
取本品粗粉约 0.1g,精密称定,置 100mL圆底烧瓶中,加 80%乙醇 70mL,置水浴中加热回流 30min,趁热
滤过,将残渣及滤纸置烧瓶中,加水 80mL,置 90℃水浴中热浸 1h,趁热滤过,残渣用热水洗涤 3次,每次 5mL,
洗液并入滤液,放冷,转移至 100mL量瓶中,加水至刻度,摇匀,精密量取 20mL,转移至 50mL 量瓶中,加水至
刻度,摇匀,即得供试品溶液。
1.3.4 多糖的含量测定
精密量取上述对照品和供试品溶液各 2.0mL,分别置 25mL试管中,精密加入 4%苯酚溶液 1mL,混匀,迅
速滴加浓硫酸各 5mL,摇匀,放置室温。 于 487nm处测定,共测太子参样品 46份。
1.4 区划分析方法
本研究首先 46份采样地的多糖进行聚类分析,筛选得到多糖含量较高的产地,再对筛选到的采样地利用
空间信息分析技术(ArcGIS)对全国栽培太子参进行空间数据分析,并结合最大信息熵模型(Maxent)进行适
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生区域的模拟。
2 结果与分析
各采样地太子参经纬度及多糖含量信息见表 1。
表 1 不同采样地太子参样品信息
Table 1 Different samples of P. heterophylla information
编号
Number
产地
Origin
海拔 / m
Altitude
经度 / ( °)
Longitude
纬度 / ( °)
Latitude
多糖 / %
Polysaccharide
1 福建寿宁县武曲镇大韩村 92 119.5521 27.2567 31.06
2 福建寿宁县南洋镇韩头村 558 119.5730 27.3816 32.44
3 福建福安市潭头镇东昆村 55 119.6698 27.1846 33.11
4 福建福安市上白石镇财洪村 84 119.7018 27.2248 27.23
5 福建柘荣县楮坪乡彭家山村 635 119.7767 27.2468 27.49
6 福建柘荣县英山乡田头洋村 853 119.8198 27.2754 31.30
7 福建柘荣县东源乡岩潭村 683 119.9031 27.2032 30.13
8 福建柘荣县东源乡东岩村 1041 119.9288 27.1418 28.96
9 福建柘荣县宅中乡宅中村 556 119.8598 27.1223 33.44
10 福建霞浦县柏洋镇柏洋村 603 119.8689 27.0502 33.49
11 福建柘荣县乍洋乡洋头村 72 119.9722 27.2421 33.44
12 福建柘荣县乍洋乡石山村 417 120.0046 27.1874 28.30
13 福建福鼎市管阳镇管阳村 578 120.0356 27.2565 32.20
14 江苏镇江市丹徒区高资镇 10 119.3121 32.1681 33.42
15 江苏句容市方山茶场 142 119.2863 31.7178 30.18
16 江苏省句容市袁巷乡马埂村 55 119.2683 31.6809 32.44
17 安徽霍山县落儿岭镇古桥畈村 1 143 119.1887 31.3618 27.99
18 安徽霍山县落儿岭镇古桥畈村 2 26.85
19 安徽舒城县马河口镇杨家村 45 116.9111 31.3784 31.13
20 安徽舒城县孔集镇舒丰村 14 117.0169 31.4515 31.15
21 安徽六安市裕安区分路口镇莲花庵村 42 116.3838 31.7395 37.03
22 安徽广德县东亭乡阳岱山 102 119.5363 30.8157 27.66
23 安徽宣城市黄渡乡汤村 83 118.8000 30.8052 22.61
24 安徽宣城市向阳乡板桥村 1 50 118.7949 30.8637 27.51
25 安徽宣城市向阳乡板桥村 2 29.63
26 安徽广德县誓节镇花鼓村 50 119.2494 30.9200 32.63
27 贵州施秉县城关镇新红村 776 118.0884 26.9878 38.08
28 贵州黔西县锦星镇白泥村 1270 105.9230 26.9885 29.75
29 贵州玉屏县田坪镇长冲垅村 520 109.1167 27.4090 30.99
30 贵州施秉县牛大场镇石桥村 1076 108.0220 27.2158 35.22
31 贵州施秉县城关镇下翁哨村 778 108.1773 27.0689 39.41
32 贵州贵阳市清镇王庄乡罗田村 1252 106.2601 26.7667 33.20
33 贵州丹寨县扬武乡黑石头农场 860 107.8784 26.1817 30.63
34 贵州平塘县白龙乡龙兴村 780 107.2704 25.9278 35.30
35 贵州施秉县牛大场镇牛大场村 934 107.9253 27.1402 32.75
36 贵州贵阳市花溪区马铃乡 1078 106.5864 26.2742 29.08
37 贵州镇远县涌溪乡花滩村 649 108.3457 27.0058 28.04
38 贵州福泉市龙昌镇老落田 1016 107.4640 26.7735 29.94
39 贵州施秉县甘溪乡盐井村 1100 108.2400 27.0647 25.87
40 贵州余庆县白泥镇民同村 780 107.9029 27.2128 21.54
41 贵州施秉县甘溪乡高碑村 640 108.2214 27.0433 27.99
42 贵州黄平县一碗水乡水淹塘村 970 107.8918 27.1316 30.94
43 山东临沂市临沭县南古镇 56 118.5475 34.9143 32.20
44 山东临沂市罗庄区册山后村 66 118.3435 34.9210 32.15
45 山东临沂市沂南县葛沟镇居泉村 137 118.5727 35.3567 28.68
46 山东临沂市河东区重沟镇万家湖村 71 118.5049 34.9867 32.73
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图 1 太子参多糖含量聚类分析
Fig.1 Cluster analysis of polysaccharide content
2.1 基于多糖的太子参采样点筛选
聚类分析结果显示,当聚类距离为 5 时,46 个样地
的多糖含量聚为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4类,其中Ⅳ类的 23(安徽
宣城黄渡乡)和 40(贵州余庆)样地的多糖含量最低,可
筛掉这一类;Ⅲ类中的 21(安徽六安市)、27(贵州施秉
新红村)和 31(贵州施秉下翁哨村)样地的多糖含量最
高,可保留;其余两类样地又可分为①、②、③、④,依据
多糖含量高低,②这一类的多糖含量最高,而①和④的
多糖含量均在 31%左右,综合考虑到不同产区样地代
表性和多糖含量,故筛掉多糖含量低的③类中的 17(安
徽霍山县古桥畈村 1)、41(贵州施秉甘溪乡)等 10 个样
地,最后筛选得到的样地共计 34个(表 2)。 对 34 个产
地不同省区多糖比较可以看出(图 2),5 个省区的太子
参多糖含量差异不大,均在 31%—32%左右,且以贵州
省的多糖含量最高(32.94%),山东省的最低(31.44%)。
34个产地的太子参药材质量均差异性不大(5.91%),
可以看作全国太子参的代表性产区。 因此,将 34 个太
子参药材质量较好的采样点进行数据处理及格式转换,
用于太子参的生态适宜性区划分析。
2.2 环境因子指标的筛选
本研究共选取了 27个环境因子指标。 基于筛选得
到的 34 个采样点信息,通过 Maxent 模型第一次运算
后,得到各环境因子的贡献率(表 3)。 贡献率的大小代
表各环境因子对模型模拟结果的重要性。 从表 3 可以
看出,最干月降水量指标贡献率最大,达到 65.8%,这表
明干旱对太子参长势和质量影响较大。 贡献率大小进
行筛选,得到最干月降水量、土壤类型、年平均气温、坡
图 2 不同省区太子参多糖含量比较
Fig.2 Polysaccharide comparision in different provinces
向、等温性、最暖季降水量、植被类型、最暖季平均温、最
湿季降水量共 9个环境指标,用于下一步的数据分析。
将筛选得到的 9 个环境因子指标进行第二次模型
分析预测,得到全国太子参生态适宜性区划分析结果,
利用 ArcMap 中的自然区间分类法将模型计算得到的
生境适宜度进行聚类分析,分为最适宜区、适宜区和不
适宜区(图 3)。 由图中可知,绿色区域代表不适宜太子
参种植,红色区域则最适宜太子参种植。 因此,太子参
适宜种植区主要集中在东南部,其中最适宜区主要集中
在贵州省大部分,重庆与湖南、湖北接壤处,河南南部,
安徽西部,江苏中部,福建东北部以及浙江部分区域。
根据 Maxent模型分析,得到 9个环境因子对太子参分布影响的重要性(表 4),最干月降水量对太子参区划
的影响最大,贡献率达 68.4%,植被类型和最湿季降水量的贡献率最小,仅为 1.7%。 按照贡献率从大到小的顺序
以及贡献率差值大小,选取最干月降水量、土壤类型、最暖季平均温、等温性这 4个指标进一步分析研究。
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表 3 各环境因子贡献率大小
Table 3 Contribution rate of environmental factors
编号
Number
变量
Variable
贡献率 / %
Contribution rate
编号
Number
变量
Variable
贡献率 / %
Contribution rate
1 最干月降水量 65.8 15 最冷月最低温 0.4
2 土壤类型 9.9 16 土壤有效含水量等级 0.1
3 年平均气温 4.8 17 土壤含沙量 0.1
4 坡向 3.5 18 最冷季平均温 0
5 等温性 2.7 19 土壤有机碳含量 0
6 最暖季降水量 2.2 20 土壤阳离子交换能力 0
7 植被类型 1.9 21 昼夜温差月均值 0
8 最暖季平均温 1.9 22 最干季平均温 0
9 最湿季降水量 1.7 23 土壤含粘土量 0
10 最湿月降水量 1.3 24 最湿季平均温 0
11 最干月降水量 1.1 25 最暖月最高温 0
12 坡度 1.1 26 最冷季降水量 0
13 高程 0.7 27 土壤 pH 0
14 年均降水量 0.5
图 3 栽培太子参生态适宜种植区分布图
Fig.3 Ecological suitable planting regions of P. heterophylla
0492 生 态 学 报 36卷
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表 4 9个环境因子贡献率大小
Table 4 Contribution rate of 9 environmental factors
编号
Number
变量
Variable
贡献率 / %
Contribution rate
编号
Number
变量
Variable
贡献率 / %
Contribution rate
1 最干月降水量 68.4 6 年平均气温 2.9
2 土壤类型 9.7 7 最暖季降水量 2.4
3 最暖季平均温 6.0 8 植被类型 1.7
4 等温性 4.0 9 最湿季降水量 1.7
5 坡向 3.2
2.3 太子参适宜生境的筛选
通过 Maxent模型分析,得到不同环境因子对太子参存在概率的响应曲线,各环境因子对太子参栽培种植
的影响程度各不相同,其中纵坐标越大,代表环境因子范围越适宜太子参种植,存在的概率也就越大。 本研究
选取对太子参分布影响较大的最干月降水量、土壤类型、最暖季平均温、等温性 4个环境因子进行单一指标的
生境适宜度分析,筛选最佳适宜生境范围(图 4—图 7)。
图 4 最干月降水量响应曲线
Fig.4 Driest month precipitation response curve
图 5 土壤类型响应曲线
Fig.5 Soil response curve
图 6 最暖季平均温响应曲线
Fig.6 The warm⁃season average temperature response curve
图 7 等温性的响应曲线
Fig.7 Isothermal response curve
最干月降水量是决定太子参分布的重要影响因素,根据最干月降水量响应曲线,得到最干月降水量的最
适宜范围为 20—60mm。 依据相同方法对其他 6个环境因子进行分析,得到最适宜太子参生长的土壤类型代
码为 20(不饱和薄层土)、65(饱和粘磬土即黄棕壤)、74(深色淋溶土即黄壤)、126(黄红壤);最暖季平均温为
1492 10期 康传志 等:全国栽培太子参生态适宜性区划分析
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21.5—30.5°C;等温性为昼夜温差月均值与年均温变化范围的百分比,其值在 18%—35%。 通过上面环境因
子范围划分后,得到了太子参最适宜的生境条件,可在人工调控下指导种植。
图 8 Maxent模型模拟的 ROC变化曲线
Fig.8 The curve of ROC for Maxent model simulations
2.4 适宜性区划结果的评价分析
ROC 曲线分析方法在物种潜在分布模型的评价中
应用较为广泛[10]。 ROC曲线下的面积为 AUC 值,取值
在 0.5—1.0之间。 AUC值越大表示环境变量与预测的
物种地理分布模型之间的相关性越大,即模型的预测效
果越好。 一般,AUC值在 0.9—1.0 范围内,表示预测效
果极好;0.8—0.9 表示预测效果好,0.7—0.8 表示效果
一般,而 0.7以下的则模型预测的效果较差[11]。 由图 8
可知,训练集的 AUC 值为 0.993,测试集的 AUC 值为
0.975,说明本研究所得的栽培太子参生态适宜种植区
划分析结果是准确的,可为太子参的生产布局提供一定
的理论依据。
2.5 生境适宜度及环境因子与化学成分的相关性分析
通过区划分析及数据的提取,得到全国各采样点的
太子参生境适宜度。 结果显示,不同采样点太子参生境适宜度差异较大,其中安徽六安舒城县马河口镇杨家
村的样品生境适宜度最大,为 87.3114%,其多糖含量为 31.13%;江苏镇江丹徒高资镇的太子参样品生境适宜
度最小,仅为 7.9118%,但其多糖含量较高,达 33.42%。 通过 ArcMap提取了 34个采样点的最湿季降水量、最
暖季降水量、最暖季平均温、最干月降水量及年平均气温 5 个对太子参生长贡献率较大的连续型气候因子数
据。 相关分析结果显示,生境适宜度与 5个气候因子均无显著相关性(P>0.05),且多糖也与其他指标无显著
相关性(P>0.05)。 说明太子参多糖这一指标与环境因子的相关性不明显,不是环境主导型的化学成分指标。
3 讨论与结论
在生态适宜区划研究中,生态位理论的模型已有较多应用,其原理主要是利用已有的物种分布资料和生
态数据产生以生态位为基础的物种生态需求,探索物种已知分布区的环境特征与潜在分布区域的非随机关
系。 曹向峰等[12]采用 GARP、Maxent、ENFA、Bioclim 和 Domain5 个模型预测黄顶菊的潜在分布区,结果
Maxent模型的模拟精度最好。 同时,Maxent模型也是目前区划研究中应用较多的信息熵模型。 因此,本研究
选用Maxent模型对全国太子参进行生态适宜区划,由 ROC曲线得到的 AUC预测值均达到 0.9,验证该模型是
可靠、准确的,且结果具有较高的可信度。
通过对环境指标的优选并结合生产实际,得到太子参优生生长环境:最适宜的最干月降水量为 20—
60mm;土壤类型为不饱和薄层土(Dystric Leptosols)、饱和粘磬土即黄棕壤(Eutric Planosols)、深色淋溶土即黄
壤(Chromic Luvisols)、黄红壤(Ferric Alisols);最暖季平均温为 215—305mm最适宜太子参生长;等温性(昼夜
温差月均值与年均温变化范围的百分比)为 18%—35%。
传统的中药材市场是以外观品质作为定价依据,已有的研究表明多糖含量的高低可间接反映药材品质的
好坏[13⁃14]。 因此,基于太子参多糖指标进行生态适宜区划,在验证基于环境因子区划结果准确性的同时,可
达到既满足适宜种植生长又保证药材质量的目的。 从本文分析结果来看,太子参最适宜的种植区主要有:贵
州省黔东南州的雷山县、施秉县、黄平县、凯里市、麻江县、丹寨县,黔南州的福泉市、都匀市、龙里县、贵定县、
瓮安县、平塘县东部,贵阳市清镇市、修文县、息烽县、开阳县,毕节黔西县、金沙县,遵义市汇川区、红花岗区、
遵义县、仁怀市东南部、湄潭县、桐梓县中部,铜仁松桃县。 重庆市黔江区、酉阳县、彭水县。 四川省乐山市马
边县,眉山市乐寿县,成都市崇州市、双流县。 湖南省常德市石门县,张家界市桑植县,湘西州龙山县、花垣县。
2492 生 态 学 报 36卷
http: / / www.ecologica.cn
表
5
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因
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3492 10期 康传志 等:全国栽培太子参生态适宜性区划分析
http: / / www.ecologica.cn
河南省南阳市桐柏县,驻马店市泌阳县,信阳市平桥区、潢川县、固始县。 安徽省六安市,宣城市宣州区、广德
县、泾县,黄山市黄山区。 江苏省镇江市句容县,南京市江宁区,南通市海安县、如皋县,泰州市兴化县、泰兴
市、姜堰市,盐城市盐都区。 浙江省湖州市长兴县、安吉县,杭州市萧山区,绍兴市新昌县,台州市天台县。 福
建省宁德市福鼎市、福安市、寿宁县、柘荣县、霞浦县、蕉城区、屏南区,福州市晋安区、罗源县、连江县、闽侯县、
永泰县,南平市建瓯市、政和县、蒲城县,泉州市德化县,龙岩市连城县东部。 江西省赣州市崇义县,郴州市桂
东县中西部。 此外,山东临沂市和台湾桃园县、花莲县等地区也适宜种植。
中药材质量优劣不仅与生物因素有关,环境因素也是影响其品质好坏的重要方面。 药材的产地环境与药
材的质量和产量密切相关。 现今太子参的栽培主产区也是经过对环境的长期适应而逐渐形成的。 已有较多
关于中药材质量与环境的相关分析报道,均表明环境条件对于药材质量的重要性[15⁃17]。 生境适宜度的高低
可间接反映栽培太子参适宜生长种植的情况,已作为评价生态适宜区种植好坏的重要指标,对指导太子参的
科学选址具有重要意义。 相关性分析表明,生境适宜度和多糖含量与最湿季降水量、最暖季降水量、最暖季平
均温、最干月降水量及年平均气温等 5个环境因子相关性不明显,可推测出生境适宜度并不受单一因素影响,
而是多因素综合作用的结果,同时还可得出多糖并不是环境主导型的药效成分。 此外,寻找环境主导型的太
子参药材药效组分,对于合理区划生态布局、科学种植及尝试药材定向培育具有重要指导意义。
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