未來氣候變化對屏邊三七地理分布的影響評價

中圖分類號：S-9 文獻標志碼：A 文章編號：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。屏邊三七生長在林下灌叢中，對生長環境要求嚴格，地理分布范圍相對較小。2012年，國家林業和草原局組織開展第二次全國重點保護野生植物資源調查，以2018年12月31日為截止點匯總數據，調查結果顯示野外未發現的物種有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2021年發布的《國家重點保護野生植物名錄》中的二級保護對象。屏邊三七對溫度、降水等氣候條件具有十分嚴格的要求，氣候條件變化影響著其在野外的生長分布。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，限制著相關產業的發展。

歷史氣候信息、物種自然生長記錄信息、物種生態學生物學信息是重要的基礎數據，利用好這些數據是農林業智慧化的重要體現。物種地理分布模型能分析物種可能的分布區，是了解物種潛在分布區的重要工具，是保護野外物種和促進相關產業發展的重要參考。最大熵模型是基于最大熵原理的物種分布預測工具，具有使用限制條件少、操作簡單、分析效果好等優點，在珍惜瀕危物種保護和外來入侵物種防控研究上發揮了重要作用[3-]。

根據海關統計數據在線查詢平臺（http：//stats.cus-toms.gov.cn/的信息，2020年至2024年，我國出口三七（商品編碼為12119012）分別為6.52千萬元、5.54千萬元、4.25千萬元、3.11千萬元、3.36千萬元。我國三七的栽培歷史可以追溯到明代，近年來，在國家和當地政策扶持下，我國人工栽培的三七產業取得了長足發展，但是根據出口數據可見三七出口貨值并不理想。三七產業發展受多種因素影響，其中，物種資源、種植規模和質量是重要影響因素[7]。屏邊三七是三七的一種，是重要的生物資源，既要保護好又要利用好，本研究基于歷史氣候數據和屏邊三七物種分布數據，利用最大熵模型，分析氣候變化對屏邊三七地理適生范圍的影響，為相關物種保護和產業發展規劃提供參考。

1材料與方法

1.1 屏邊三七分布點

在Global Biodiversity Information Facility（GBIF，https：//www.gbif.org）網站，檢索\"Panax stipuleanatus”，獲得其生長分布點數據共46條。經過數據清洗和相近位置去重后，保留19個具有代表性的屏邊三七全球分布點數據進行地理分布氣候影響評價。

1.2生物氣候變量數據

在WorldClim（https：//www.worldclim.org）網站，下載全球歷史氣候數據和未來氣候數據，空間分辨率為5minutes。其中，歷史氣候數據為來源于1970至2000年間的19個（Bio1—Bio19）生物氣候變量；未來氣候數據為北京氣候中心氣候系統模式（BCC-CSM2-MR）中2021至2040年和2041至2060年氣候預測值的平均值，未來共享社會經濟路徑（SharedSocio-economicPathways，SSPs）分別選擇sspl26（代表可持續發展路徑）、ssp245（代表中間路徑）、ssp585（代表高排放路徑）。

在19個生物氣候變量中，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據集，且在空間分布上表現出相鄰像元間存在非正常的不連續現象。為減少19個生物氣候變量中冗余信息對分析結果的影響，首先剔除上述4個變量，然后對分布點提取其他氣候數值后做相關性分析，選擇各生物氣候變量間相關性系數絕對值小于0.8的變量進行模擬分析。經篩選，最終選擇的生物氣候變量共7個（表1）。

表1篩選后的生物氣候變量

1.3 軟件與參數

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）。運行時，軟件參數選擇 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，其他為默認值。

2 結果與分析

2.1 屏邊三七分布區分析模型評估

對MaxEnt軟件輸出的屏邊三七分布區分析模型進行評估。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為優秀）。根據上述評估指標的結果，可知本研究中使用的屏邊三七分布點和分析模型適用于屏邊三七分布區分析評估，且分析模擬結果可信度高。

2.2 屏邊三七分布區模擬分析

經過10次分析模擬，得到ASC格式的分布平均值結果文件。在專業地理信息軟件ArcGIS軟件中，利用Jenks優化分類法對屏邊三七現在的分布區進行4種類型的劃分，分別劃分為高度適生區、中度適生區、低度適生區和非適生區，最終，形成屏邊三七現在的不同程度適生區模擬分布情況。

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

2.3 屏邊三七未來分布區分布變化

在ssp126、ssp245、ssp585三種未來共享社會經濟路徑的條件下，基于2021至2040年和2041至2060年氣候預測值的平均值，模擬屏邊三七不同分布區分布，按照屏邊三七現在不同分布區相同的劃分標準，對未來適生區的不同類型進行劃分，同時統計比較屏邊三七未來高度適生區面積變化。

由表2可知，2021至2040年，根據氣候變化模擬分析，在3種不同社會經濟路徑的條件下，屏邊三七未來高度適生區面積整體有增加的趨勢，以 ssp245 中間路徑發展時面積增加最多，面積增加 38.7% 。隨著時間的延長，2041—2060年，根據氣候變化模擬分析，在3種不同社會經濟路徑的條件下，屏邊三七未來高度適生區面積變化趨勢嚴重分化。其中， ssp126 路徑條件下的高度適生區面積保持相對穩定， ssp245 路徑條件下的高度適生區面積在增加后下降，ssp585路徑條件下的高度適生區面積在穩定后增加。

表2屏邊三七未來高度適生區面積變化

2.4 屏邊三七分布的氣候條件

最大熵模型軟件對屏邊三七現在分布區模擬分析結果顯示（表3），7個生物氣候變量對分布區模擬的貢獻率不同，前4個貢獻最大的生物氣候變量累計貢獻率為 78.7% ，為屏邊三七分布區模擬主要影響因素，其中，貢獻最大的為年平均氣溫，其次為年平均降水量，貢獻率超過 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率

由主要氣候變量模擬分析響應曲線可知（圖2），主要氣候變量的最佳值分別為Bio1： 16.6‰ ，Bio12：1782.6mm ，Bio7： 19.3‰ ，Bio3：42.5，即運用最大熵模型對屏邊三七的分布進行模擬分析，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，理論上最適合屏邊三七分布。

3討論

3.1氣候變化對屏邊三七分布的影響

利用最大熵模型軟件，對歷史氣候信息和物種自然生長記錄信息進行模擬，模型模擬效果較好，能完成屏邊三七目前、未來的分布區范圍的分析。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，在相關研究的基礎上，完善了理論上最適合氣候條件。屏邊三七未來分布區受氣候影響，不同時期和不同條件的影響不同。短期內氣候變化對屏邊三七高度適生區面積影響相對有限，長期影響顯著并產生不同的后果。在排放增加的趨勢下，不同時期屏邊三七高度適生區面積變化趨勢不同，其具體原因值得進一步研究。根據推測，其原因可能是：在全球范圍內，氣候對各地影響趨勢不同，促進分布和抑制分布的情況受影響不同；其適生區除受氣候影響外，其他條件（如海拔、日照時長等）對適生區面積具有綜合影響。從長期角度看氣候變化對我國屏邊三七分布區影響，如果在現有氣候條件變化不大的條件下，未來屏邊三七的分布區范圍基本保持現有狀態，略有擴大；如果在排放增加，根據排放增加程度大小，氣候對屏邊三七的分布范圍影響根據當地海拔等因素促進或抑制。

圖2主要生物氣候變量的模擬響應曲線

3.2氣候變化條件下屏邊三七產業發展應對建議

屏邊三七是一種瀕危的中藥材，氣候變化影響其分布范圍，但是保護野生分布植株和引種栽培并不矛盾，在科學指導下能相互促進。建議制定長遠的生境保護政策，保護原有生態系統不被破壞；根據氣候變化，調整不同時期適生區保護范圍；針對現存野生種群，開展就地保護，設立保護區；利用人工育種或繁殖等技術，增加野外種群數量和規模；做好種質資源保護，開展引種栽培，扶持相關產業發展。

3.3 屏邊三七分布區模擬分析結果的局限性

最大熵模型模擬分析精度較高，但其軟件參數設置沒有具體或統一的評價標準，不同物種最適參數的選擇方法需要深入研究。物種分布的數量和代表性對最大熵模型的模擬分析結果影響較大，隨著未來分布點數量和范圍的變化，其模擬的分布區地理范圍也隨之發生變化。氣候變化影響物種分布，物種本身也在適應氣候變化，現有模型很難模擬物種適應相關氣候變化后的分布情況。

4結論

本研究基于最大熵模型揭示了氣候變化對瀕危物種屏邊三七地理分布的影響。當前高度適生區集中分布于中國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。未來氣候情景下適生區呈現動態變化，適度增溫短期內可能促進適生區擴展，但長期極端氣候變化將加劇棲息地破碎化風險。建議需優先保護云南南部核心野生種群，優化人工栽培布局，加強氣候變化-物種響應機制的長期監測，為瀕危物種保護與藥用資源可持續利用提供科學依據

參考文獻：

[1]線小云，李葵秀，李滿橋，等.人參屬藥用植物種質資源研究進展[J].中草藥，2025，56（1）：360-373.

[2]孟美霖，張佳睿，吳卓庭，等.氣象服務對撫松縣人參種植業的指導作用[J].種子科技，2024，42（23）：134-136.

[3]王曉帆，段雨萱，金露露，等.基于優化的最大熵模型預測中國高山櫟組植物的歷史、現狀與未來分布變化[J].生態學報，2023，43（16）：6590-6604.

[4]張勞模，羅鵬，龐麗峰，等.運用最大熵模型和隨機森林模型對東北紅松分布的模擬[J].東北林業大學學報，2020，48（3）：60-66.

[5]GUO Y，ZHANG S，RENL，et al.Prediction ofChinesesuitable habitats of Panax notoginseng under climate changebased on MaxEnt and chemometric methods [J].ScientificReports，2024，14（1）：16434.