全 文 ：用 GIS技术研究中国簇毛黄耆亚属(豆科:黄耆属)
的地理分布式样
张明理
(中国科学院植物研究所 , 北京 100093)
摘要:　用 GIS 技术设计和绘制了豆科黄耆属(Astragalus L.)簇毛黄耆亚属在中国的地理分布图。以种类和县级分
布为基本构图单元。分布图形均呈斑块状。分布式样揭示出这个亚属是一个集中分布在横断山和喜马拉雅 ,适应
于高寒山地的特化类群。根据地理分布直观图及有关统计分析 , 认为横断山是这个亚属的分布中心 、分化中心和
特有中心。分布式样和直观图还揭示出一些种之间 、组之间有趣的替代现象。
关键词:　GIS;制图;簇毛黄耆亚属;地理分布
中图分类号:Q948.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:0577-7496(2000)08-0849-06
Studies on Geographical Distribution Pattern of the Subgenus Pogonophace
(Fabaceae:Astragalus)in China Using GIS Technique
ZHANG Ming_Li
(Institute of Botany , The Chinese Academy of Sciences , Beijing 100093 , China)
Abstract:　The geographical distribution maps of the subgenus Pogonophace(Fabaceae:Astragalus)in Chi-
na were designed and drawn using GIS cartographic technique.The species of the subgenus and county of Chi-
na were treated as the basic composition units in the GIS cartographic technique.Most of the distribution maps
were shown in spots.The distribution pattern of the subgenus illustrates that it is a peculiar group to adapt the
cold alpine environment and distribute mainly in Hengduan Mountains and Himalayas.According to the geo-
graphical distribution maps and some statistic analyses , Hengduan Mountains region is suggested to be the dis-
tribution center , differentiation center and endemic center of the subgenus.Some vicariance traces at levels of
the species or sections are very interesting among the distribution patterns of the subgenus and shown clearly in
the maps.
Key words:　GIS;cartography;subgenus Pogonophace;geographical distribution
　　黄耆属(Astragalus L.)(广义)是豆科最大的
属 ,也被认为是被子植物最大的属[ 1] 。有 11亚属 ,
约2 000余种[ 2] ,主要分布在北半球的温带地区 ,有
3个多样性中心 ,即伊朗 —土耳其 、喜马拉雅山和美
国西部大盆地[ 1] 。簇毛黄耆亚属是一类适应于高寒
山地的植物 ,以柱头具簇毛与其他类群相区别 ,据作
者[ 3]的初步研究 ,约 48种(含 8变种),隶属于 8组 ,
除两组(sect.Coluteocarpus Boiss.和 sect.Falcinellus
Bunge)约 7种 3变种分布在印度 、巴基斯坦西部 、阿
富汗外 ,其余组在我国都有分布 ,而且集中分布在横
断山区及喜马拉雅山 ,是体现黄耆属喜马拉雅多样
性中心的骨干类群。
地理信息系统(GIS)目前已发展成为强有力的 、
广泛应用的地理分析手段和工具 ,但在植物区系地
理研究中应用很少 ,目前国内外仅有零星报道[ 4] 。
植物地理分布制图是植物地理分布研究的基本环节
和程序[ 5 ,6] 。以往都是根据植物分布的大体位置 ,
用描点法或大体勾描出一个范围示意 。本文利用计
算机GIS快速 、准确 、规范制图等特点 ,绘制簇毛黄
耆亚属种类分布图 ,在此基础上进行地理分布式样
的分析和研究。
1　材料和方法
1.1　分类群
簇毛黄耆亚属的分类工作主要始于俄国人
Bunge[ 7 ,8] , 其 后 有 Baker[ 9] , Simpson[ 10] , Peter_
收稿日期:1999-09-24　接受日期:2000-01-24
基金项目:国家自然科学基金(39870054)、重点(39930020)和重大项目(39893360)。Foundation items:The Key Project and Major Project of the National
Natural Science Foundation of China(39870054 , 39930020, 39893360).
植　物　学　报　2000 , 42(8):849-854 　 　 　 　 　 　 　
Acta Botanica Sinica
Stibal[ 11] ,Ali[ 12]等的工作。20世纪 70年代中国科学
院组织青藏高原综合考察 ,进行标本采集 、积累 ,大
大促进了簇毛黄耆亚属的分类 , 《中国植物志》[ 13] 、
《西藏植物志》[ 14] 、《横断山区维管植物》[ 15]等相继
完成。傅坤俊[ 13] 对种下等级的处理 ,如组的排列 ,
主要以果实形态 ,如两侧压扁或腹背压扁 ,膨胀或不
膨胀 ,具囊状 ,我们认为是较为合理的。因辽西黄耆
(A.sciadophorus Franch.)、川西黄耆(A.craibianus
Simps.)未见可靠的标本 , 故暂不涉及其分布 。因
此 ,根据文献 、标本等研究 ,对国产种类的处理列于
附录 。
1.2　分布
作者在查阅 、鉴定和记录国内各大植物标本馆 ,
包括中国科学院植物研究所标本馆(PE)、昆明植物
研究所标本馆(KUN)、西北植物研究研究所标本馆
(WUG)、成都生物研究所标本馆(CDBI)、沈阳应用
生态研究所标本馆(IFP)、四川大学标本馆(SZ),东
北林业大学标本馆(NEFI)和西藏高原生物研究所标
本馆(XZ)的标本的基础上 ,参考了一些植物志 ,如
《中国植物志》、《西藏植物志》 、《横断山区维管植
物》 ,结合对云南 、四川和西藏的野外考察和采集 ,对
种类的分布详细到县级。
标本记录的植物分布一般都到县一级 ,显示县
的位置比 GPS 用经纬度定出的分布位置显然是粗
放了 ,同时考虑西藏 、新疆等省的县行政面积较大 ,
县级分布标图也显得粗放了些。但是以往的标本绝
大多数记录到县一级 ,而且绝大多数情况下显示县
的位置比一般点图法精确 ,因此 ,在中国地图上处理
植物地理分布以县级作分布单元是比较合适的 。
1.3　GIS绘图
用ARC/ INFO ver.7.1.1对中国行政区域进行
数字化 ,得到一个比例尺为 1∶400 万的地理底图。
对每种植物分布数据按文本文件格式进行编辑 。用
桌面 ArcView ver.3.0a 建立中国地理地图与分布数
据之间库结构的关联 ,对每种植物作图 ,然后对图形
编辑 、打印。由于对种类的分布以县级为单元 ,因此
分布图均呈斑块状 。在作图时应用了图形的叠加功
能 ,能非常方便地使两种或多种植物放在一张图上 ,
从而得到一些组的分布 ,如 sect.Bibracteola 27种的
分布。也可以利用图形的统计功能对种分布的县的
数目进行统计 。ArcView ver.3.0a 还提供了丰富的
图例 ,如图的各种线条 、着色等可供选择。
对中国簇毛黄耆亚属 、组 、种类的分布制图见图
1 ～ 6。
图 1.　簇毛黄耆亚属在中国的分布 ,以及组和种的数目(种数/组数)。
Fig.1.　The distribution of Pogonophace in China , and the numbers of the sections and species(species numbers/ section number).
1 , Northeast China plain;2 , Loess Plateau-North China mountain;3 , Nei Mongo_Monglia steppe_desert;4 , Xinjiang Tianshan_Songaria_
Altai;5 , HengduanMountain;6 , Tangut;7 , Xizang plateau;8 , East Himalaya;9 , West Himalaya.
850　 植　物　学　报　　Acta Botanica Sinica 42 卷
图 2.　组 sect.Robusti 的分布。
Fig.2.　 The distribution of sect.Robusti.
图 3.　组 sect.Phyllolobium 和组 sect.Pogonophace 的分布。
Fig.3.　The distributions of sect.Phyllolobium and sect.Pogonophace.
2　结果和讨论
图1 ～ 6提供了在中国分布的簇毛黄耆亚属 、组
和种类分布的直观 、清晰的图形表达。图形中有关
分类群的分布区域部分 ,由它们各自分布的所有县
准确的区域位置拼合组成。以下讨论以这些图形为
基础。
8 期 张明理等:用 GIS 技术研究中国簇毛黄耆亚属(豆科:黄耆属)的地理分布式样 851　
图 4.　组 sect.Bibracteola 的分布。
Fig.4.　The distribution of sect.Bibracteola (include 23 species).
图 5.　组 sect.Trichostylus的分布。
Fig.5.　The distribution of sect.Trichostylus.
　　簇毛黄耆亚属 ,根据研究[ 3] ,是一个亚洲山链上
分布的类群 ,除了在巴基斯坦西部 、阿富汗以及沿喜
马拉雅个别种延伸至印度 、尼泊尔 、不丹 、锡金外 ,在
我国境内的分布基本上反映了这个亚属的大致轮
廓。根据中国自然地理综合区划所划分我国的三大
组成部分 ,即东部季风区 、西北干旱区和青藏高寒
区[ 16] ,图 1所示的簇毛黄耆亚属植物分布在青藏高
寒区和西北干旱区 ,而集中分布在青藏高寒区 ,除了
3种分布在我国东北 、华北 、西北外 ,其余种类集中
分布在横断山区 、青藏高原和喜马拉雅 。按照吴征
镒[ 17]的中国区系区划方案 ,结合本亚属分布 ,我们
大体上以下列9 个分布型统计本亚属内组 、种的分
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布(种数/组数),并且标记在图 1中。
1)东北平原分布 1/1;2)黄土高原 —华北山地
分布 1/1;3)蒙古草原—荒漠分布 2/2;4)新疆天山
—准噶尔_阿尔泰分布 1/1;5)横断山分布 24/3;6)
唐古特分布 3/3;7)西藏高原分布 5/2;8)东喜马拉
雅分布 7/1;9)西喜马拉雅分布 6/3。
从种类密度分析 ,横断山分布区 24 种 ,除 A.
complanatus var.eutrichus 和A.enneaphyllus之外 ,其
余均为 sect.Bibracteola的种类(图 4),因此横断山
形成亚属的密度中心和分布中心。这些种类中有许
多是狭域种 ,不仅具有复杂多变的性状变异 ,适应于
高海拔分布的相对退化或演化的性状 ,又有如 A.
complanatus var.eutrichus 具有较多的原始类群特
征[ 3] ,它们代表不同进化程度的类群 ,并且涉及 3组
的分布 ,因此可称为多样性中心或分化中心[ 6] 。可
见 ,在属内组和种级水平上分析 ,横断山是分布中心
和分化中心。
东喜马拉雅山也有7种 。这7种全部属于 sect.
Bibracteola ,并且与横断山 、西藏高原共有或特有 。
因此 , 可以看作是横断山种类的辐射。在 sect.
Bibracteola中 ,甘青黄耆(A.tanguticus)是一个相对
较为广布的种 ,它分布在甘肃南部 、青海南部 、四川
西部和西藏东部 ,因此 ,使 sect.Bibracteola 不仅分布
在横断山 ,亦辐射到唐古特 、东喜马拉雅山。
簇毛黄耆亚属由于主要分布在高海拔地带 ,形
成了明显的特有现象 。几乎没有广布种和间断分
布 ,在横断山还形成许多狭域种。一些种类都局限
于其相应的分布区和生态环境适应 , 如 A.com-
planatus 为东北平原—华北山地 —黄土高原特有分
布(图 3), A.hoantchy 是以阿拉善为中心的蒙古草
原 —荒漠分布(图 2), A.dshimensis为天山 —准噶尔
—阿尔泰特有分布(图 2), A.tribulifolius 为藏北高
原和西喜马拉雅山分布(图 3)。特有种最丰富的地
区仍然是横断山区 ,有 24种之多 ,其中尤以川西南
—滇西北分布最为集中 ,发育最为丰富。因此 ,横断
山区 ,特别是川西南—滇西北是簇毛黄耆亚属的特
有中心 。
　　前已述及 ,由于簇毛黄耆亚属的分布沿亚洲的
山链 ,以及这类植物特殊的寒化 、旱化生态适应 ,使
组内 、种内出现一些有趣的替代现象。例如 ,由图 3
可看出 ,沿东北平原—华北山地 —黄土高原分布的
A.complanatus和到达横断山的A.complanatus var.
eutrichus的替代 ,由图 2可见 ,沿阿拉善 A.hoantchy
和天山 —准噶尔 —阿尔泰 A.dshimensis的替代 。这
一亚属的特有性很强 ,在种间的替代也许不如在组
间的替代更为广泛 ,从我国东北到西南 , sect.Phyl-
lolobium(图 3)与 sect.Bibracteola(图 4)荚果背扁到
膨胀 ,植株由大型到矮化 、平铺而呈替代现象。沿喜
图 6.　组 sect.Sesbanella 的分布。
Fig.6.　The distribution of sect.Sesbanella.
8 期 张明理等:用 GIS 技术研究中国簇毛黄耆亚属(豆科:黄耆属)的地理分布式样 853　
马拉雅从东到西 sect.Trichostylus (图 5)、sect.Ses-
banella (图 6)到克什米尔 、印度西部和巴基斯坦分
布的 sect.Coluteocarpus ,则由多年生到一年生 ,荚果
由圆柱 、扁圆 、卵圆到半月形 、镰形 ,从中生性种类到
干旱性种类。如果把这个亚属种类全部综合在一起
分析 ,并且结合实验分类证据和系统发育关系 ,则可
能解释替代现象的内在关系 ,我们拟采用有关实验
手段和分支系统学等方法进行分析 ,并逐步报道有
关研究结果。
比起以往的植物地理分布作图 ,用 GIS 制图技
术体现了准确 、快速 、方便 、规范等优点 。当然 ,这仅
仅是GIS 强大功能的一小部分 ,更深入的地理分布
式样分析 ,可以继续籍助GIS 制图技术和工具 。
致谢:　承蒙导师周以良教授悉心指导;导师吴征镒
院士仔细修改了博士论文并提出宝贵的指导性修改
意见;王文采院士 、汤彦承研究员 、王荷生研究员 、陈
家宽教授 、祖元刚教授 、聂绍荃教授 、黄普华教授 、徐
炳声教授 、李锡文研究员等对论文提出了宝贵意见;
傅德志研究员 、刘高焕研究员在 GIS 计算机工作中
给予了极大帮助 ,谨此一并致谢。
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附录:
国产簇毛黄耆亚属分类群及系统(6组 33 种 5变种)
Appendix:The taxa and classification system of the subgenus
Pogonophace in China(33 species and 5 varieties belong to 6 sec-
tions)
1.sect.Robusti(Pet._Stib.)K.T.Fu
Astragalus hoantchy Franch., A.dshimensis Gontsch.
2.sect.Phyllolobium (Fisch.)Bunge
A.complanatus Bunge , A. complanatus Bunge var.eu-
trichus Hand._Mazz.
3.sect.Pogonophace
A.tribulifolius Benth.ex Bunge
4.sect.Bibracteola Simps.
A.comptodontus Franch., A.comptodontus Franch.var.
lichangensis(Simps.)K.T.Fu , A.flavovirens K.T.Fu , A.
angustifoliolatus K.T.Fu , A.albido_flavus K.T.Fu , A.
dolichochaete Diels , A.camptodontoides Simps., A.tehchingensis
Cheng f.ex K.T.Fu , A.pastorius Tsai et Yu , A.pastorius Tsai
et Yu var.linearibralteatus K.T.Fu , A.prattii Simps., A.san-
bilingensis Tsai et Yu , A.siccaneus P.C.Li , A.donianus D.C.,
A.lasaensis Ni et P.C.Li , A.tanguticus Batalin , A.tingriensis
Ni et P.C.Li , A.balfourianus Simps., A.turgidocarpus K.T.
Fu , A.milingensis Ni et P.C.Li , A.milingensis Ni et P.C.Li
var.heydeoides K.T.Fu , A.prodigiosus K.T.Fu , A.prodigio-
sus K.T.Fu var.paucijugusK.T.Fu , A.yatungensisNi et P.C.
Li , A.monanthus K.T.Fu , A.lineariaurifer P.C.Li , A.linien-
sis Ni et P.C.Li
5.sect.Trichostylus Baker.
A.heydei Baker , A.hendersonii Baker , A.enneaphyllus P.
C.Li
6.sect.Sesbanella Bunge
A.falconeri Bunge , A.hoffmeisteri(Klotzch)Ali , A.tsa-
taensis Ni et P.C.Li.
(责任编辑:崔金钟)
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