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Research on geographic distribution and potential distribution of Mucuna birdwoodiana

白花油麻藤的地理分布及适生区预测



全 文 :广 西 植 物 Guihaia 32(1):27-32                                2012 年 1 月  
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2012.01.008
白花油麻藤的地理分布及适生区预测
张蓝月,叶向斌*,刘 念,赵 华
(仲恺农业工程学院 园艺园林学院,广州510225)
摘 要:白花油麻藤是豆科黧豆属大型木质藤本植物。运用Diva-Gis软件,结合海拔高度图层和植被图层绘
制了白花油麻藤的地理分布图,分析了白花油麻藤的分布规律和生境特性;以Maxent模型作为物种适生性预
测模型,温度和降水作为预测的环境因子,预测了白花油麻藤在中国的适生区。结果表明:白花油麻藤在中国
27.5°N以南中低海拔10~1 200m有分布,如山坡、路旁、沟谷、溪边及林下灌丛;喜温暖湿润气候,广东为白
花油麻藤分布最为密集的地区。白花油麻藤的分布与植被类型和海拔有着密切的关系,分布区的植被类型为
亚热带常绿阔叶林和热带季雨林,随着植被分布密度的降低和海拔的升高白花油麻藤的分布范围和分布密度
呈逐渐缩小的趋势。白花油麻藤在中国的潜在分布区为粤、桂、闽、港、澳、滇、琼、赣、川、黔、藏、湘、浙等省区
及交界处,其种质资源的保存及其利用应考虑其潜在分布区。
关键词:Diva-Gis软件;白花油麻藤;地理分布;潜在分布;Maxent模型
中图分类号:Q948.2  文献标识码:A  文章编号:1000-3142(2012)01-0027-06
* Research on geographic distribution and potential
distribution of Mucuna birdwoodiana
ZHANG Lan-Yue,YE Xiang-Bin*,LIU Nian,ZHAO Hua
(College of Horticulture and Landscape Architecture,Zhongkai University
of Agriculture and Engineering,Guangzhou 510225,China)
Abstract:Mucuna birdwoodianain the genus mucuna,is large woody vine.In this paper,the geographic distribution
maps of M.birdwoodiana were drawn,and its distribution regularities and habitat characteristics were also analyzed
by virtue of Diva-Gis software on altitude layer and vegetation layer.The natural potential distribution regions of M.
birdwoodianain China were estimated based on the Maxent model as prediction model,temperature and precipitation
as environment variables.The results showed that Mucuna birdwoodiana was distributed from low to medium alti-
tude of south China below 27.5°N,such as mountain slope,wayside,cleugh,stream and underbrush.M.birdwoodi-
ana,preferring to warmth humid climate,was enriched in Guangdong Province.The geographical distribution of M.
birdwoodiana was closely related to vegetation type and altitude.The vegetation types of distribution region were
mainly subtropical evergreen broadleaved forest and tropical seasonal rain forest.The distribution region and the dis-
tribution density tend to decrease with the reducing vegetation distribution density and the increasing altitude.Poten-
tial distribution estimation indicated that M.birdwoodiana may distribute in Guangdong,Guangxi,Fujian,Hongkong,
Macao,Yunnan,Hainan,Jiangxi,Sichuan,Guizhou,Xinjiang,Zhejiang and their junctions.It suggested that the pre-
serve and utilization of germplasm resource should be considered to the potential distribution region.
Key words:Diva-Gis;Mucuna birdwoodiana;geographic distribution;potential distribution;Maxent model
* 收稿日期:2011-06-28  修回日期:2011-10-06
基金项目:广东省科技计划项目(2010B020305013)[Supported by the Scientific Program of Guangdong Province(2010B020305013)]
作者简介:张蓝月(1986-),女,四川泸县人,在读硕士,研究方向为植物配置和园林规划设计,(E-mail)lybluemoon@163.com。
*通讯作者(Author for correspondence,E-mail:yxb_128@163.com)
  白花油麻藤(Mucuna birdwoodiana)为豆科
(Leguminosae)黧豆属(Mucuna)常绿、大型木质缠
绕藤本植物,又名禾雀花、大兰布麻(广西)、鸡血藤
(广西)、血枫藤(广东)(李树刚等,1995)、白花黎豆
(福建植物志编写组,1982;贵州植物志编委会,
1982)等,主要分布在亚洲热带和亚热带。白花油麻
藤花序呈簇串状,直接长在藤蔓上,花形酷似禾雀。
花瓣呈淡绿色,每年4~6月开花(吴德邻,2003)。
鲜禾雀花味道甘甜可口,可作佐肴的时菜,还可伴肉
类煮汤,煎炒均美味可口(蒋厚泉,2009);茎皮供编
织;茎可药用,有强筋骨、通经络、补血之功效;种子
含淀粉,有毒生物碱,不能食用(王景祥,1992;张宏
伟等,2005);具有生长快速、管理粗放、花朵外型奇
特等特点,在园林绿化中,其绿化效率高、管理简单,
是大型棚架、绿廊、墙面垂直绿化、护坡等优良材料
(卢琼等,2009)。
物种的分布格局作为物种重要的空间特征,对
研究物种的起源、散布及演化有着重要的意义。分
布区图成为生物地理学家和分类学家表达思想最经
常使用的“语言”,被用来推测分类群的起源、散布、
分化等规律(张文驹等,2003)。Diva-Gis软件作为
研究生物多样性的地理信息系统(GIS)软件,它将
物种的分布信息导入地理信息系统对物种分布区进
行研究,绘制物种分布图,对物种多样性分布格局进
行分析,指导物种资源的利用和保护。物种分布信
息结合GIS技术已经广泛应用于物种分布格局的
研究,如对新西兰入侵蚂蚁潜在地理分布研究
(Ward,2007),对台湾油桐种质资源的多样性和分
布分析(Sunil等,2009),预测昆士兰果实蝇潜在地
理分布区并绘制物种分布图(饶玉燕,2009),预测甘
蔗蚜 虫的潜在地理分布区 域 (Ganeshaiah 等,
2003),分析印度黑绿豆豆荚特点的多样性(Abra-
ham等,2010)。随着Gis等技术的发展,物种分布
区的形状、连续性等特征将被系统研究和高度关注
(张文驹等,2003)。
Maxent软件利用最大熵原理预测物种的地理
分布。Maxent根据物种现实分布点和现实分布地
区的环境变量运算得出预测模型,再利用此模型模
拟目标物种在目标地区的可能分布情况(Philips,
2006)。Maxent已广泛应用于物种潜在分布区预测
研究,如对加拿大一枝黄花在中国的潜在分布区预
测研究(雷军成等,2010),预测玉米霜霉病在中国的
适生区研究 (赵文娟等,2009),利用三种模型
CLIMEX、GARP、Maxent预测薇甘菊在我国的潜
在分布区并评价了三种模型的预测结果,研究表明
Maxent的预测效果最好(钟艮平,2008)。本文基于
白花油麻藤的地理分布信息并结合 Diva-Gis软件
对白花油麻藤在我国的分布区域和分布规律进行研
究,利用 Maxent软件预测其在中国的潜在分布区。
以期对白花油麻藤种质资源的保存和开发利用进行
系统分析。
1 材料与方法
1.1资料来源
1.1.1软件介绍 Diva-Gis7.3软件可从网站上免
费下载使用(http://www.diva-Gis.org/)。所用的
Maxent软件为3.3.3版,在http://www.cs.prin-
ceton.edu/-schapire/maxent/网站上注册后可免费
下载使用。
1.1.2分布数据的收集与处理 物种分布信息通过
查阅标本记录和文献信息,确定白花油麻藤现已知
的分布点。通过中国数字植物标本馆(CVH;ht-
tp://www.cvh.org.cn/)提取来自庐山植物园标本
馆(LBG)、华南植物园标本馆(IBSC)、广西植物研
究所标本馆(IBK)、西双版纳热带植物园标本馆
(HITBC)、昆明植物研究所标本馆(KUN)、中科院
武汉植物园标本馆(HIB)、西北农林科技大学标本
馆(WUK)、中国科学院植物研究所标本馆(PE)、中
山大学生命科学学院植物标本室(SYS)等9所标本
馆162份白花油麻藤标本信息;查阅美国密苏里植
物园(http://www.mobot.org/)标本馆13份,香
港植物标本室 (http://www.hkherbarium.net/
Herbarium/S_frame.htm)1份,白花油麻藤标本信
息共176份白花油麻藤标本信息;查阅《中国植物
志》、《福建植物志》、《贵州植物志》、《广东植物志》、
《浙江植物志》、《云南植物志》(李树刚等,1995;福建
植物志编写组,1982;贵州植物志编委会,1982;吴德
邻,2003;王景祥,1992;中国科学院昆明植物研究
所,2006)等地方植物志以及与白花油麻藤相关的文
献确定白花油麻藤的分布点。
分布地点的经纬度根据中国数字植物标本馆记
录信息,并根据中国数字植物标本馆的新旧地名数
据库查询系统(http://www.cvh.org.cn/jiudim-
ing/list.asp),并结合Google earth卫星图定位。海
拔分布信息来自标本记录信息及各植物志记录相
82 广 西 植 物                  32卷
表1 本研究所使用的19个环境因子
Table 1 19environment factors in this study
名称
Nomen-
clature
描述
Description
Bio1 年均温Annual mean temperature
Bio2 平均周温度变化范围 Mean diurnal temperature range
Bio3 平均年温度变化范围 Mean annual temperature range
Bio4 极端最高温 Maximum temperature of the warmest month
Bio5 极端最低温 Minimum temperature of the coldest month
Bio6 等温性Isothermality
Bio7 温度季节性变化Temperature seasonality
Bio8 最湿季平均温度 Mean temperature of wettest quarter
Bio9 最干季平均温度 Mean temperature of driest quarter
Bio10 最热季平均温度 Mean temperature of warmest quarter
Bio11 最冷季平均温度 Mean temperature of coldest quarter
Bio12 年降雨量Annual precipitation
Bio13 最湿月降雨量Precipitation of wettest month
Bio14 最干月降雨量Precipitation of driest month
Bio15 降雨量的季节性变化Precipitation seasonality
Bio16 最干季降雨量Precipitation of the driest quarter
Bio17 最湿季降雨量Precipitation of wettest quarter
Bio18 最热季降雨量Precipitation of warmest quarter
Bio19 最冷季降雨量Precipitation of coldest quarter
关研究资料。
1.1.3环境数据的采集 本研究所使用的环境因子
均来自Diva-Gis网站(http://www.diva-Gis.org/
climate.htm),使用的环境因子选择与温度和降雨
量相关的19个对物种分布有重要影响的生物气候变
量。如表1所示,下载的数据为clm格式,需经过Di-
va-Gis软件转化为asci格式在 Maxent软件中使用。
1.1.4地图数据的来源 研究所使用的矢量地图来
源于从Diva-Gis网站提供的链接(http://www.di-
va-Gis.org/gdata)上下载的中国行政区划图、海拔
高度图和植被类型图。
2 结果与分析
2.1地理分布分析
2.1.1地理分布图绘制 在参阅标本记录和文献记
载信息收集的基础上,分别以内河图层、海拔高度图
层和植被图层作为底图,用Diva-Gis软件绘制白花
油麻藤的地理分布图,每个分布点至少有一份标本
采集或是在文献中有过确切记载,资料收集用 Mi-
crosoft Excle2003软件处理,图形文件用 Photo-
shop软件处理。
2.1.2物种分布区模拟 用中国行政区划图、海拔
高度图和植被类型图作为底图,将收集到的白花油
麻藤分布信息导入Diva-Gis软件中,生成白花油麻
图1 白花油麻藤地理分布图
Fig.1 Geographical distribution map of Mucuna birdwoodiana
921期           张蓝月等:白花油麻藤的地理分布及适生区预测
图2 白花油麻藤分布地植被类型图
Fig.2 Vegetation type map of the distribution zone of Mucuna birdwoodiana
图3 白花油麻藤在我国的适生等级分布图
Fig.3 Suitability grapes map of Mucuna birdwoodianain China
03 广 西 植 物                  32卷
藤植物的分布图。
2.1.3物种潜在自然分布预测 将物种分布数据在
Excel软件中转化为csv格式文件,把环境数据导入
Maxent软件中。预测结果为asci格式的文件,利
用Diva-Gis由asci 格式转化为grd格式。由于
Maxent模型预测结果给出的是物种在待预测地区
的适生性概率p,取值范围在0~1之间,为了得到
白花油麻藤的适生等级,需要利用Diva-Gis里的功
能选择合适的阈值进行适生等级划分。该研究中选
择了10个等级划分分析,根据白花油麻藤在我国各
地区的分布分析,并查阅相关研究资料,通过选定合
适的阈值划分适生等级。白花油麻藤在我国分布集
中的地区为广东、广西、福建三个省的适生性概率几
乎都在0.45以上,其他有白花油麻藤分布的地区的
适生性概率也基本在0.25以上,适生性概率在
0.05以下的地区无白花油麻藤分布记录。最终设
定:P<0.05为不适生区;0.05≤P<0.25为低度适
生区;0.25≤P<0.45为中度适生区;P≥0.45为高
度适生区。
2.2分布分析
2.2.1地理分布 白花油麻藤的地理分布采用Di-
va-Gis软件分析(图1)。图1显示,白花油麻藤集
中分布在我国广东、广西和福建三省区,其中广东是
白花油麻藤分布最集中的地区,还分布在四川、云
南、江西、湖南、香港、浙江、贵州、海南等省区。根据
海拔图层分析表明白花油麻藤在中国27.5°N以南
中低海拔10~1 200m地区分布。标本记录和群落
调查显示白花油麻藤在浙江产于平阳、苍南(王景
祥,1992),海拔10~20m;在福建分布在漳州、南
靖、平和、龙岩、福安、南平、崇安等地(福建植物志编
写组,1982),海拔在50~1 000m之间;广东的连
山、从化、清远、惠州、惠东、惠阳、河源、大埔、蕉岭、
饶平、陆丰、增城、博罗、东莞、深圳、肇庆、新会、罗
定、信宜、阳春、茂名、和平等地有分布,海拔在200
~1 100m之间;香港分布在乌蛟岛、大屿山、大帽
山等地区,海拔在50~600m;广西在那坡、田林、乐
业、罗城、环江、天峨(吴德邻等,1996)、金秀、都安、
来宾、柳州、大苗山、玉林、凌云、昭平、横县、北流等
地有分布,海拔600~1 200m;四川分布在朝华县
海拔300m左右;贵州分布在从江(翠里大山)(贵
州植物志编委会,1982)海拔300~600m;云南分布
在富宁、镇康、元江,海拔450~1 100m(中国科学
院昆明植物研究所,2006)。
分布地植被类型采用 Diva-Gis软件分析(图
2)。图2表明,白花油麻藤分布在我国的两个植被
区:亚热带常绿阔叶林区和热带季雨林区;四个植被
亚区:东部常绿阔叶林亚区、西部常绿阔叶林亚区、
东部热带季雨林亚区、西部热带季雨林亚区;五个植
被地带:含常绿阔叶树的落叶阔叶林地带、常绿阔叶
林地带、硬叶常绿阔叶林地带、季雨林型常绿阔叶林
地带、季雨林地带。分布地主要气候类型为:亚热带
季风气候、亚热带季风湿润性气候,气候特点是夏季
高温多雨,冬季温和湿润(即少雨);热带季风气候,
气候特点是全年高温,降水分旱雨两季。白花油麻
藤的分布区域出现在疏林、灌丛及其它自然植被的
镶嵌区中。生境多为山地阳处、山腰、山谷、山坡、路
旁、沟谷溪边及林下阴湿处,多攀援在乔、灌木上生
长,其茎粗而分枝多、攀援性强有绞杀现象,生长状
态为散生、野生,喜肥沃土壤。
2.2.2自然潜在分布预测 该研究是预测白花油麻
藤的自然潜在分布区,不考虑气候变化对白花油麻
藤潜在分布区的影响,白花油麻藤在中国的潜在分
布区预测结果采用 Maxent软件分析(图3)。图3
显示,适生等级在中度以上的区域主要位于20°~
26°N,105°~119°E之间的广东、广西、福建、云南
全省大部分区域,江西、浙江、贵州、四川、湖南南部,
另外在海南省北部、雷州半岛南部、香港也存在部
分适生等级较高的区域。白花油麻藤在27.5°N以
南中低海拔地区适生,而在27.5°N以北地区及海
拔较高地区不适生。研究结果表明,白花油麻藤的
地理分布与植被类型和海拔有着密切的关系。白花
油麻藤的地理分布与海拔的关系表现为:由东到西,
随着海拔的升高,分布范围逐渐缩小。白花油麻藤
与植被分布的关系表现为:随着植被分布区域的变
化,植被分布密度的降低,白花油麻藤的分布范围和
分布密度呈逐渐缩小的趋势。分析白花油麻藤的潜
在分布区表明:分析研究说明白花油麻藤不耐严寒,
在我国的温暖、湿润气候区生长良好且具有扩大分
布的趋势。
3 讨论与建议
白花油麻藤分布格局研究结果表明,白花油麻
藤的分布受植被和海拔等因素影响。因此我们在保
护开发的过程中要注意其分布规律和生境特性,为
其引种驯化、筛选与开发利用研究提供前期指导和
131期           张蓝月等:白花油麻藤的地理分布及适生区预测
理论基础,减少其开发利用的盲目性造成种质资源
的浪费和破坏。白花油麻藤的潜在分布区预测结果
表明白花油麻藤可用于广东、广西、福建、云南、贵
州、四川、湖南、江西、浙江、香港、澳门、海南等地区
的园林绿化中,其生长状态和表现良好。
白花油麻藤作为优良的野生藤本植物可拓展绿
化空间和提高绿化整体水平,值得大力推广。绿化
用途广泛:可作堡坎、陡坡、岩壁等隐蔽掩体绿化;高
速公路护坡绿化;在园林中可整形成不同形状的景
观灌木;可作大型棚架、绿廊、墙垣等攀援绿化;但作
为多用途的园林植物还未在城市园林中广泛应用,
它作为我国特产的珍稀植物绿化应用知识普及程度
不够,许多园林设计师对它的特性了解不足,且它对
种植技术有一定要求,研究发现禾雀花为攀援植物,
向上攀爬的本领极强,能像巨蟒般盘绕在大树上,茎
长可达30m以上,但无吸盘、不定根、卷须等攀附
器官,要借用支撑物进行引导支撑。通常结合覆盖
要求与景观效果,采用人工搭设支架的方式构筑支
撑物。所以在园林绿化中可根据其特点在分布区和
潜在分布区开发利用,以期发挥其最大优势,弥补我
国园林应用中藤本植物种类较少,垂直绿化植物景
观单调的不足。
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