周繼曾，張 焜，3，張藍(lán)月，冼啟秋，孫鵬珍，杜志云*

(1.廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院天然藥物與綠色化學(xué)研究所，廣東廣州 510006；2.廣東省藥食同源天然資源綜合利用工程中心，廣東廣州 510006；3.五邑大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東江門 529020)

益智(AlpiniaoxyphyllaMiq.)，別名益智仁、益智子，為姜科(Zingiberaceae)山姜屬(AlpiniaRoxb.)多年生常綠草本植物。它被譽(yù)為我國(guó)四大南藥之一，也是原國(guó)家衛(wèi)計(jì)委公布的藥食同源品種之一，具有抗癌、強(qiáng)心、舒張血管、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、抗過敏、抗衰老、抗氧化、提高免疫力和保護(hù)神經(jīng)等藥理活性，用于治療腎虛遺尿、小便頻數(shù)、遺精白濁、脾寒泄瀉、腹中冷痛、口多唾涎等疾病[1]，其主要活性成分為倍半萜類，其次為黃酮類、二芳基庚烷類化合物[2]。在我國(guó)，主要分布在海南、廣東、廣西等地，多生于具有一定蔭蔽條件的山腳下、河溝邊和坡度較小的山林地帶。

物種的分布區(qū)域是物種重要的空間特征，與物種滅絕、生態(tài)入侵、生態(tài)位幅度密切相關(guān)，對(duì)研究物種的起源、散布和演化有著重要的意義[3]。環(huán)境因素、生物因素、物種的擴(kuò)散能力及物種適應(yīng)新環(huán)境的能力都是影響物種地理分布的因素。DIVA-GIS軟件作為研究生物多樣性的地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件，它將物種的分布信息導(dǎo)入地理信息系統(tǒng)對(duì)物種分布區(qū)進(jìn)行研究，繪制物種分布圖，分析物種多樣性分布格局，為物種資源的可持續(xù)利用和合理保護(hù)提供理論依據(jù)。物種分布信息結(jié)合GIS技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于物種分布格局的研究[4-6]。MaxEnt模型利用最大熵原理通過已知物種分布地區(qū)和多種環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)物種的地理分布，其在物種潛在分布區(qū)預(yù)測(cè)研究中已得到廣泛應(yīng)用[7-9]。筆者基于益智的地理分布信息，采用DIVA-GIS軟件對(duì)益智在我國(guó)的分布區(qū)域和分布規(guī)律進(jìn)行研究，利用MaxEnt軟件預(yù)測(cè)其在我國(guó)的潛在分布區(qū)[10]，為益智的種植栽培、合理保護(hù)和開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1數(shù)據(jù)收集

1.1.1物種分布信息。查閱標(biāo)本記錄和文獻(xiàn)信息，確定益智目前已知的分布點(diǎn)。通過國(guó)家標(biāo)本平臺(tái)(NSII；http：//www.nsii.org.cn)和中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館(CVH；http：//www.cvh.ac.cn/)提取來自中國(guó)科學(xué)院植物研究所標(biāo)本館(PE)、中國(guó)科學(xué)院華南植物園標(biāo)本館(IBSC)、廣西植物研究所標(biāo)本館(IBK)、重慶市藥物種植研究所標(biāo)本館(IMC)、廣西藥用植物園植物標(biāo)本室植物標(biāo)本館(GXMG)、福建省亞熱帶植物研究所植物分類標(biāo)本室(FJSI)、廈門大學(xué)生物生命科學(xué)學(xué)院植物標(biāo)本室(AU)、中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所標(biāo)本館(KUN)、廣西中醫(yī)藥研究院植物標(biāo)本館(GXMI)、南京大學(xué)生物系植物標(biāo)本室(N)、中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院森林植物標(biāo)本(CSFI)、中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園植物標(biāo)本館(HITBC)、上海辰山植物標(biāo)本館(CSH)、廣東省韓山師范學(xué)院生命科學(xué)與食品科技學(xué)院植物標(biāo)本室(CZH)、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所云南分所標(biāo)本館(IMDY)、中山大學(xué)標(biāo)本館(SYS)、成都中醫(yī)藥大學(xué)(CDUTCM)、重慶南川藥用植物栽培研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)標(biāo)本館(CAU)、南京大學(xué)植物標(biāo)本室(NJU)、江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所共21所標(biāo)本館250份益智標(biāo)本信息；查閱密蘇里植物園標(biāo)本館(http：//www.tropicos.org)5份，共收集255份益智標(biāo)本信息；查閱《中國(guó)植物志》《海南植物志》《廣東植物志》《廣西植物志》《云南植物志》《貴州植物志》《植物志》等地方植物志以及益智相關(guān)的文獻(xiàn)確定其分布點(diǎn)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)本平臺(tái)和中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館所記錄的信息，以及中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館的新舊地名數(shù)據(jù)庫(kù)查詢系統(tǒng)(http：//www.cvh.ac.cn/jiudiming/list.asp)，利用Google Earth衛(wèi)星圖定位獲得分布地點(diǎn)的經(jīng)緯度。

1.1.2地圖數(shù)據(jù)。該研究所使用的地圖均來源于DIVA-GIS網(wǎng)站提供的鏈接(http：//www.diva-gis.org/gdata)上下載的中國(guó)行政區(qū)劃圖、海拔圖和植被類型圖。

1.1.3氣候數(shù)據(jù)。該研究所使用的環(huán)境因子均來自DIVA-GIS網(wǎng)站(http：//www.diva-gis.org/climate)，使用的環(huán)境因子選擇與溫度和降雨量相關(guān)的19個(gè)對(duì)物種分布有重要影響的生物氣候變量，分別是年均溫(BIO1)、平均月溫差(BIO2)、平均年溫差(BIO3)、溫度季節(jié)變化方差(BIO4)、最熱月溫度(BIO5)、最冷月溫度(BIO6)、年均溫差(BIO7)、雨季均溫(BIO8)、干季均溫(BIO9)、暖季均溫(BIO10)、冷季均溫(BIO11)、年降雨量(BIO12)、最濕月降雨量(BIO13)、最干月降雨量(BIO14)、季降雨量變異系數(shù)(BIO15)、雨季降雨量(BIO16)、干季降雨量(BIO17)、暖季降雨量(BIO18)、冷季降雨量(BIO19)，采用的空間分辨率為2.5 min。下載的數(shù)據(jù)為clm格式，需經(jīng)過DIVA-GIS軟件轉(zhuǎn)化為ascii格式在Maxent軟件中使用。

1.2地理分布分析

1.2.1地理分布圖繪制。根據(jù)收集到的標(biāo)本記錄和文獻(xiàn)記載信息，用DIVA-GIS軟件繪制益智的地理分布圖，分別以海拔圖層和植被圖層作為底圖，每個(gè)分布點(diǎn)至少有1份標(biāo)本采集的地理分布圖。用Microsoft Excle 2007軟件收集分布點(diǎn)的經(jīng)緯度，用Photoshop軟件處理圖形文件。

1.2.2豐富度統(tǒng)計(jì)。豐富度以分布地點(diǎn)為參數(shù)，并以一個(gè)地點(diǎn)代表一個(gè)益智群落的存在，在1°×1°的網(wǎng)格內(nèi)統(tǒng)計(jì)益智群落的次數(shù)；分5個(gè)等級(jí)，便于觀察益智的集中分布點(diǎn)，分別為深綠色(標(biāo)本數(shù)為1～13)、綠色(標(biāo)本數(shù)為14～25)、黃色(標(biāo)本數(shù)為26～38)、橙色(標(biāo)本數(shù)為39～50)、紅色(標(biāo)本數(shù)為51～63)。

1.2.3物種分布區(qū)模擬。以中國(guó)省份行政圖、海拔圖和植被類型圖作為底圖，將收集到的益智分布信息導(dǎo)入DIVA-GIS軟件中，生成益智的地理分布圖。

1.2.4物種潛在分布區(qū)預(yù)測(cè)。將從MaxEnt得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入DIVA-GIS軟件，根據(jù)適生性概率P，益智在我國(guó)分布集中的地區(qū)為海南、廣東、廣西3個(gè)省(自治區(qū))的適生性概率在0.45以上，其他有益智分布的地區(qū)適生性概率也在0.25以上，適生性概率在0.05以下的地區(qū)無益智分布記錄。最終設(shè)定：P<0.05為不適生區(qū)；0.05≤P<0.25為低度適生區(qū)；0.25≤P<0.45為中度適生區(qū)；P≥0.45為高度適生區(qū)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1地理分布與豐富度統(tǒng)計(jì)采用DIVA-GIS軟件分析益智的地理分布，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖1)，益智主要分布在海南、重慶、廣東和廣西，其中海南是益智分布最集中的地區(qū)，在湖南、貴州、云南、四川等地也有分布。結(jié)合海拔圖層的分析(圖1)表明，益智大部分在我國(guó)30° N以南中低海拔10～1 200 m地區(qū)分布，小部分在中高海拔1 500～2 000 m地區(qū)分布。標(biāo)本記錄和群落調(diào)查顯示，益智在海南產(chǎn)于崖州、林高、樂會(huì)、儋州、陵水、昌江、三亞等地，海拔400～900 m的山區(qū)有大量栽培；重慶分布在金佛山、南川等地，海拔500～900 m；廣東的高州、從化、廣州、陽春、徐聞、湛江、樂興、潮州等地均有分布，海拔200～900 m；廣西分布在南寧、東興、陸川、紹平、上思、欽州、睦邊、龍州等地區(qū)，海拔在72～400 m；湖南分布在芷江縣海拔400 m左右；云南分布在西雙版納、景洪市等地，海拔在800～1 200 m；四川分布在涼山州海拔2 000 m左右。

圖1 益智地理分布Fig.1 Geographical distribution of Alpinia oxyphylla

標(biāo)本信息顯示(圖1)，在255份標(biāo)本記錄中有93份來自海南，其中有14份于1973—2012年采自萬寧南林農(nóng)場(chǎng)，16份于1933—1984年采自崖州，11份于1935—2012年采自保亭七仙嶺，8份于1969—2012年采自陵水捉公社小南坪藥場(chǎng)，10份于1988—2009年采自三亞甘什嶺，5份于1927年采自林高，6份于1954年采自樂會(huì)南太圾塘，6份于1986—2012年采自昌江壩王嶺，8份于1933年采自澄邁田村大王嶺，4份于1936年采自白沙圓門洞附近，3份于1973年采自屯昌烏坡公社附近，2份于1928—2012年采自儋州蓮花山。來自重慶的標(biāo)本有53份為1994年采自金佛山，廣東的標(biāo)本有56份來自高州、從化、廣州、陽春、徐聞、湛江、樂興、潮州等地，廣西的標(biāo)本有33份來自南寧、東興、陸川、紹平、上思、欽州、睦邊、龍州等地區(qū)。其余分布地區(qū)為云南11份，湖南4份，四川3份，貴州2份。益智的分布點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表明，海南分布點(diǎn)最多，其次為廣東、重慶、廣西。

2.2分布地植被類型分析根據(jù)15種土地覆蓋類型，結(jié)合DIVA-GIS軟件分析益智分布地植被類型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖2)，益智分布在我國(guó)的2個(gè)植被區(qū)(亞熱帶常綠闊葉林區(qū)和熱帶季雨林區(qū))、4個(gè)植被亞區(qū)(東部常綠闊葉林亞區(qū)、西部常綠闊葉林亞區(qū)、東部熱帶季雨林亞區(qū)和西部熱帶季雨林亞區(qū))、5個(gè)植被地帶(含常綠闊葉樹的落葉闊葉林地帶、常綠闊葉林地帶、硬葉常綠闊葉林地帶、季雨林型常綠闊葉林地帶、季雨林地帶)。益智的分布區(qū)域出現(xiàn)在疏林、灌叢及其他自然植被的鑲嵌區(qū)中。生境多為山腳、山地陽處、山腰、山谷、山坡、路旁、溝谷溪邊及林下陰濕處等有適當(dāng)蔭蔽且肥沃、濕潤(rùn)的土壤[11]，生長(zhǎng)狀態(tài)為散生、野生。

2.3自然潛在分布預(yù)測(cè)該研究為了預(yù)測(cè)益智的自然潛在分布區(qū)，不考慮氣候變化對(duì)益智潛在分布區(qū)的影響，采用MaxEnt軟件分析益智在我國(guó)的潛在分布區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果(圖3)。圖3顯示，適生等級(jí)在中度以上的區(qū)域主要在我國(guó)東南部

圖2 益智分布地植被類型Fig.2 Vegetation type of the distribution zone of Alpinia oxyphylla

圖3 益智在我國(guó)適生等級(jí)分布Fig.3 Suitability grade distribution of Alpinia oxyphylla in China

(18°～32°N、102°～121°E)的海南、廣東、廣西、重慶大部分區(qū)域；同時(shí)，適生等級(jí)較高的區(qū)域出現(xiàn)在江西、福建、浙江的東南部；而在我國(guó)西北地區(qū)大部分為不適生地區(qū)。研究結(jié)果表明，益智的地理分布及豐富度與植被類型和海拔關(guān)系密切。海拔的升高會(huì)使分布范圍逐漸縮小和豐富度逐漸降低。植被類型的變化與植被分布密度降低使得分布范圍和豐富度都有降低的趨勢(shì)。分析益智的潛在分布區(qū)發(fā)現(xiàn)，益智適合在我國(guó)溫暖濕潤(rùn)氣候區(qū)生長(zhǎng)并有逐漸擴(kuò)大分布的趨勢(shì)，不適合我國(guó)西北地區(qū)寒冷干燥的環(huán)境。

3 結(jié)論與討論

該研究使用DIVA-GIS軟件繪制益智地理分布圖和分布地植被類型圖，結(jié)合MaxEnt模型預(yù)測(cè)出益智在我國(guó)的適生區(qū)。結(jié)果表明，益智地理分布主要受到植被和海拔等因素的影響。預(yù)測(cè)益智的潛在分布區(qū)為海南、廣東、廣西、重慶、福建、湖南、江西、浙江、四川、云南等地區(qū)的山區(qū)和園林中，具有良好的生長(zhǎng)狀態(tài)。該研究結(jié)果將為益智的種植栽培、合理保護(hù)和開發(fā)利用以及可持續(xù)發(fā)展提供一定的前期指導(dǎo)和參考依據(jù)，減少由于盲目開發(fā)所造成的種質(zhì)資源的浪費(fèi)和破壞。

益智為姜科山姜屬多年生常綠草本植物，是我國(guó)四大南藥之一，具有較好的藥用價(jià)值。益智在我國(guó)的低中海拔地區(qū)野生資源豐富，而這些區(qū)域易受人類活動(dòng)的影響，導(dǎo)致近年來遭受到較為嚴(yán)重的破壞。相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)益智的保護(hù)力度，對(duì)其保護(hù)以就地保護(hù)為主。此外，其潛在的適生區(qū)也應(yīng)引起重視，減少對(duì)益智潛在適生區(qū)生境的人為破壞，只有通過保護(hù)益智未來潛在分布區(qū)的生境，才能為益智提供長(zhǎng)期生存的條件。遷地保護(hù)可作為就地保護(hù)的一種重要補(bǔ)充，發(fā)展益智的遷地保育和扦插技術(shù)對(duì)益智的保護(hù)有重要意義。

[1] 國(guó)家藥典委員會(huì)．中華人民共和國(guó)藥典：一部[S]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015：291．

[2] 張俊清，王勇，陳峰，等.益智的化學(xué)成分與藥理作用研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2013，25(2)：280-287.

[3] 張文駒，陳家寬.物種分布區(qū)研究進(jìn)展[J].生物多樣性，2003，11(5)：364-369.

[4] 朱弘，尤祿祥，李涌福，等.浙閩櫻桃地理分布模擬及氣候限制因子分析[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2017，25(4)：315-322.

[5] 羅志萍，潘緒斌，王聰，等.基于MaxEnt和DIVA-GIS的白蠟枯梢病菌在中國(guó)的潛在適生區(qū)分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015(10)：83-87.

[6] 張興旺，李垚，方炎明.麻櫟在中國(guó)的地理分布及潛在分布區(qū)預(yù)測(cè)[J].西北植物學(xué)報(bào)，2014，34(8)：1685-1692.

[7] 盧輝，鐘義海，徐雪蓮，等.基于MaxEnt模型的對(duì)粒材小蠹的適生性分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2013，34(11)：2239-2245.

[8] 孫敬松，周廣勝.利用最大熵法(MaxEnt)模擬中國(guó)冬小麥分布區(qū)的年代際動(dòng)態(tài)變化[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2012，33(4)：481-487.

[9] 王娟娟，曹博，白成科，等.基于MaxEnt和ArcGIS預(yù)測(cè)川貝母潛在分布及適宜性評(píng)價(jià)[J].植物研究，2014(5)：642-649.

[10] 張藍(lán)月，葉向斌，劉念，等.白花油麻藤的地理分布及適生區(qū)預(yù)測(cè)[J].廣西植物，2012，32(1)：27-32.

[11] 黃國(guó)琦.益智豐產(chǎn)栽培技術(shù)[J].廣東林業(yè)科技，2013，29(2)：74-76.