都江堰市藥用植物資源調查分析及道地藥材分布預測

馬曉娜,張傲來,楊舒婷,駱娟,白曉霖,譚凱峰,白潔

(四川大學生命科學學院,四川 成都 610065)

中藥在我國具有悠久的歷史,藥用植物資源是中藥材資源的重要組成部分。距離全國第三次中藥資源普查已過30余年,隨著人們對藥用植物資源的開發、加工與利用,陸續暴露了若干問題,對藥用植物資源普查不僅關系到生態平衡,還關系到中藥材種植和中藥產業的可持續發展。

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、活血等功效。石菖蒲生長周期短、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,具有極大的經濟效益[1]。因此作為都江堰市新晉道地藥材,對石菖蒲進行未來的適宜栽培區預測將助推當地中醫藥產業發展多樣性。以第四次全國中藥資源普查為契機通過對都江堰市藥用植物資源調查,對石菖蒲的栽培分布格局進行預測分析,為因合理制定都江堰中藥產業發展規劃提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

都江堰市地處成都平原和川西北高原的自然過渡區域,是川西平原植被和龍門山植被兩大植物區系的交匯地區,被譽為“生物基因庫”,其地勢西北高,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濕潤氣候區,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 外業調查及物種鑒定

野外調查以《全國中藥資源普查技術規范制定》為準則,采用樣線、樣方調查法為主,覆蓋了都江堰80%以上的國土面積。依據秦仁昌中國蕨類植物分類系統(1978)、鄭萬鈞裸子植物分類系統(1978)、恩格勒被子植物門系統進行分類[3],植物瀕危等級參考中國珍稀瀕危植物信息系統(1964年12版)、世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄。

1.3 環境因子數據處理

經度、緯度、坡度數據來自 “植物野外調查軟件” GPS定位;生物氣候與氣溫降水數據來自全球氣候數據庫更新的第2版[4];將分布點數據和主要環境變量導入MaxEnt,以刀切法測定各環境因子對模型構建的貢獻度,以20%為測試集,以80%為訓練集,設置迭代次數為1×104[5],并采用受試者工作特征曲線分析驗證模型的準確性。

2 結果及分析

2.1 植物科屬分布分析

經鑒定,共計822種(含79變種) ,隸屬139科431屬。被子植物在此次資源調查結果中所占比例最大,其中雙子葉植物占比82.12%,涵蓋104科348屬675種,其中數量大于20種的優勢科為菊科(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計

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,其中無距淫羊藿及峨眉含笑為中國特有,白及在當地部分地區作為藥用經濟作物進行種植;易危種5種,其中麗江槭(Acerforrestii)、八角蓮(Dysosmaversipellis)以及峨眉附地菜(Trigonotisomeiensis)為中國特有種;近危種9種。此外,還有17種未列入IUCN名錄但屬于國家重點保護的植物例如珙桐(Davidiainvolucrata)為我國特有的單屬植物和孑遺植物,屬于國家一級保護植物,同樣應引起重視加強保護。

2.3 影響石菖蒲分布的環境因子及未來適宜栽培區預測分析

根據實地走訪中采集的16個石菖蒲分布位點,利用MaxEnt進行分析得到AUC值為0.921說明模型準確,可用于預測。用刀切法對環境因子重要性進行了檢驗(圖1),結果發現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%;溫度季節性變化標準差(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SSP245(中碳排放量模式)下,石菖蒲在都江堰市的分布區適宜性整體降低,適宜栽培區由目前的龍溪虹口保護區附近向地勢平緩、降水量較高的東南部遷移。(圖2)。

圖1 環境變量重要值的刀切法檢驗

a.當前分布區;b.2021～2040分布區

表2 主要環境變量的貢獻率

3 討論

3.1 都江堰市藥用植物資源現狀

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,只有極少數植物具有成熟的栽培技術規范及標準[6]。因此,都江堰野生藥用植物利用率較低,中藥的產業化發展有較大的提升空間。對調查中的受威脅物種,應加強對其生境以及種質資源的保護,同時聯合科研機構對其致危原因、遺傳資源保存和評價等進行研究[7],以確保生物多樣性的保護與我國中藥產業的可持續發展。

3.2 石菖蒲栽培適宜性分析及展望

對于新晉道地藥材石菖蒲的栽培分布,坡度對其影響最大,多分布在坡度較緩和的谷底、密林中,可在“三木”種植區大規模開展林下種植。其次為溫度季節性變化,石菖蒲雖有一定的耐寒特性,但海拔過高則季節性溫差大,易導致葉子枯黃而死亡[8],因此海拔過高不適宜種植。石菖蒲的適宜分布區降水量分布在800 ～1 050 mm,降水過多會導致土壤透氣性差進而根部腐爛,因此栽培選址時除了選擇降水適中的區域外還應注意種植基地排水系統的建立[9]。在未來中碳排放量的背景下,石菖蒲整體適宜性降低,這說明在未來應控制碳排放,保證石菖蒲的正常生長。其未來適宜栽培區向東南方向遷移,應提前做好基地選址,可系統編制配套種植技術與栽培體系[10],確保石菖蒲種植產業可持續發展。