陳冰瑞,鄒 慧,孟祥紅,王鈴茜,郝秀麗,康 勛,王 臣,張欣欣,*

1 哈爾濱師范大學生命科學與技術學院,黑龍江省野生道地藥材種質資源研究中心,哈爾濱 150025 2 東北師范大學生命科學學院,長春 130024 3 黑龍江省中醫(yī)藥管理局,野生藥材資源保護中心,哈爾濱 150000 4 黑龍江省森林植物園,哈爾濱 150036

植物的分布和生長與環(huán)境條件關系密切。研究物種分布與環(huán)境的關系,找出影響其分布的主要環(huán)境因子,確定適生區(qū)的分布格局,分析未來氣候條件下適生區(qū)的變遷,已成為生態(tài)學、保護生態(tài)學、全球變化生物學和生物地理學的研究熱點之一[1—2]。在大尺度空間上,物種分布格局主要受非生物環(huán)境因素(如氣候、土壤條件等)的影響,其中,氣候是決定植物地理分布格局的最主要因素[3—4]。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第五次評估報告表明,到21世紀末,全球地表平均氣溫將會升高0.3—4.8℃,降水格局會有明顯變化[5]。氣候變化是21世紀全球生物多樣性面臨的最主要威脅因素之一[6]。氣候變化可能會導致物種未來地理分布格局的改變、加劇生物多樣性的減少和種質資源的流失,甚至加快物種的滅絕速度[7]。因此,開展氣候變化下物種適生區(qū)分布格局與變遷的研究,弄清物種未來地理分布格局的特征及變化趨勢,對物種的保護和資源的可持續(xù)利用具有至關重要的作用。

柴胡作為常用清虛熱藥材,在我國已有兩千多年的使用歷史,含有皂苷、黃酮、香豆素、木脂素、揮發(fā)油等多種化學成分,具有抗病毒、抗腫瘤、抗氧化等作用[8]。自古柴胡入藥的種類較多,來源也比較復雜。2020版《中國藥典》規(guī)定柴胡為傘形科植物柴胡(BupleurumchinenseDC.)和狹葉柴胡(BupleurumscorzonerifoliumWilld.)的干燥根,按性狀不同分別習稱“北柴胡”和“南柴胡”[9]。近些年來,隨著國內外市場需求量日益增加,柴胡價格不斷上漲,引發(fā)了對野生柴胡和狹葉柴胡的超量采挖,資源瀕臨枯竭,黑龍江、內蒙古、山東等省份對兩種柴胡已制定了省級保護制度。目前,栽培品種成為當今商品柴胡的主要來源之一[10]。人工種植極大程度上緩解了柴胡藥材的供給需求,但其有效成分的含量受種質、環(huán)境因子等影響較大,導致質量穩(wěn)定性差[11—12]。當前關于兩種柴胡的研究主要集中在化學成分、藥理作用、質量評價與栽培技術等方面[13—15],對全國兩種柴胡的適生區(qū)分布格局及其對氣候變化響應的研究鮮有報道。

物種分布模型(Species Distribution Model, SDM)是研究物種與環(huán)境因子相關關系的重要工具之一,其中最大熵模型(MaxEnt)因對小樣本、少量偏差數(shù)據(jù)耐受性高等優(yōu)點而被廣泛應用于道地藥材生境適宜性劃分[16]、氣候變化對物種分布的影響[17—18]、瀕危物種管理與保護等研究[19],并表現(xiàn)出較高的預測能力。本研究以柴胡和狹葉柴胡為研究對象,運用最大熵模型預測當代、未來2050年和2070年兩個物種的適生區(qū)分布格局,分析影響其分布的主導環(huán)境因子,揭示全球氣候變化背景下柴胡與狹葉柴胡適生區(qū)分布格局的變化和遷移趨勢,旨在為今后柴胡和狹葉柴胡的野生資源保護、優(yōu)良種質資源保存與利用以及產區(qū)布局提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 地理位置數(shù)據(jù)

柴胡與狹葉柴胡的地理位置數(shù)據(jù)來源于黑龍江省野生道地藥材種質資源研究中心前期的種質資源調查、第四次中藥資源普查、全球生物多樣性信息平臺(http://www.gbif.org)、中國國家標本資源平臺(http://www.nsii.org.cn)和中國數(shù)字植物標本館(http://www.cvh.org.cn)等。將收集到地理位置數(shù)據(jù)加載入ArcGIS10.5軟件中,剔除重復、無效及人工栽培的數(shù)據(jù)。為降低地理位置數(shù)據(jù)間的空間自相關性并與環(huán)境數(shù)據(jù)空間范圍保持一致,對存在于同一個柵格空間范圍內的兩個位置數(shù)據(jù)只保留其中一個,最終柴胡與狹葉柴胡用于建模的地理位置數(shù)量分別為260與121。

1.2 環(huán)境數(shù)據(jù)來源與篩選

本文選用地形(高程)、土壤與氣候三類共36個環(huán)境因子進行研究。地形數(shù)據(jù)(高程數(shù)據(jù))和19個氣候數(shù)據(jù)來源于WorldClim(http://www.worldclim.org)。16個表層土壤數(shù)據(jù)來源于世界土壤數(shù)據(jù)庫(http://www.fao.org),包括表層土壤沙含量(T-Sand)、表層土壤可交換鈉鹽(T-ESP)等。未來氣候數(shù)據(jù)選擇CCSM4模式,該模型對氣候變量的模擬和預測準確性較高[20]。選取2050和2070年代表全球較低排放情景和高排放情景的RCP4.5和RCP8.5兩種二氧化碳典型濃度路徑[21],共涉及4種未來氣候情景組合方式,分別為：RCP4.5—2050、RCP4.5—2070、RCP8.5—2050、RCP8.5—2070。環(huán)境數(shù)據(jù)空間分辨率為30″,運用ArcGIS10.5軟件與全國地理信息資源目錄服務系統(tǒng)網站(https://www.webmap.cn)提供的2021版1∶100萬中國行政區(qū)劃圖數(shù)據(jù)將各環(huán)境因子數(shù)據(jù)進行裁剪。

環(huán)境因子間的高相關性容易使MaxEnt模型產生過度擬合,因此需對所選擇的環(huán)境因子進行篩選[22]。利用MaxEnt3.4.4對所選擇的36個環(huán)境因子進行10次運算,建立初始模型。根據(jù)10次運算的平均結果,剔除貢獻率小于1%的環(huán)境因子,并對各因子進行Spearman秩相關性分析,對相關性系數(shù)絕對值≥0.8的兩個變量依據(jù)初始模型運算的結果,保留貢獻率較大的環(huán)境因子。篩選后用于兩個物種建模的環(huán)境因子如表1所示。

1.3 模型的構建與評估

分別將兩物種的分布數(shù)據(jù)與各時期環(huán)境因子數(shù)據(jù)導入MaxEnt模型中,設置75%的分布數(shù)據(jù)為訓練集,剩余的25%作為測試集,Bootstrap重復運算10次,其余參數(shù)選擇默認。選擇刀切法(Jackknife)確定各環(huán)境因子對物種分布的貢獻率,同時運用該方法檢驗各環(huán)境因子對兩物種分布的影響,得到影響兩物種分布的主導環(huán)境因子。使用接受者操作特性(receiver operating characteristic,ROC)曲線下面積(area under curve,AUC)對模型預測結果進行檢驗,其值越接近1,表明模型精確性越高。AUC值的評價標準為0.5—0.6(不及格),0.6—0.7(較差),0.7—0.8(一般),0.8—0.9(良好),0.9—1.0(優(yōu)秀)。為了保持時間序列上模型的可比性,除氣候因子外,土壤因子與地形因子在未來分布模擬中保持不變[23]。

1.4 適生區(qū)劃分與空間格局變化的模擬

物種的真實分布狀態(tài)包括存在和不存在,將連續(xù)型的預測結果轉換成“適生區(qū)”和“非適生區(qū)”(即存在與不存在)的布爾值(Boolean value)形式時,選擇合適的閾值十分關鍵[20]。大量研究表明靈敏度—特異度和最大化的閾值劃分方法要優(yōu)于其他閾值的劃分方法[24]。本研究將靈敏度—特異度之和最大時所對應的概率值P作為閾值,物種存在概率p≥P作為適生區(qū),物種存在概率p

表1 篩選后環(huán)境因子

2 結果

2.1 模型運算結果評估

基于260個柴胡、121個狹葉柴胡地理位置數(shù)據(jù)與各自所選環(huán)境因子經MaxEnt3.4.4軟件運算10次后所得平均訓練AUC值分別為0.931與0.932(表2),達到優(yōu)秀水平。4種未來氣候情景預測結果的平均訓練AUC值均在0.9以上,說明MaxEnt模型運算結果具有很高的精確度和可信度。

表2 當前和未來4種氣候情景下的受試者工作特征曲線下面積(AUC)

2.2 影響地理分布格局的主導環(huán)境因子

Jackknife測試了36個環(huán)境因子對模型預測結果的貢獻率,對兩個物種分布格局貢獻較大的5個環(huán)境因子(累積貢獻率>80%)如表3所示。其中,最濕月份降水量(32.4%)對柴胡地理分布貢獻率最大,最干季度平均溫度(20.5%)、海拔(18.7%)次之,表明這三個環(huán)境因子對柴胡地理分布格局起主導作用；對狹葉柴胡地理分布格局起主導作用的三個環(huán)境因子分別為：最濕月份降水量(26.8%),溫度季節(jié)性變化標準差(24.9%)、海拔(17.6%)。一般認為,當存在概率大于0.5時,對應的環(huán)境因子數(shù)值適宜物種的生長[23]。根據(jù)主導環(huán)境因子響應曲線(圖1),適宜柴胡生存的最濕月份降水量的范圍為99.41—213.36mm,最干季度平均溫度的范圍為-8.91—4.78℃,海拔的范圍為105.00—2500.57m；適宜狹葉柴胡生存的最濕月份降水量的范圍為75.95—189.17mm；溫度季節(jié)性變化標準差的范圍為1137.14—1731.32；海拔的范圍為100.00—1659.40m。

表3 影響兩種柴胡適宜區(qū)分布格局的主要環(huán)境因子

圖1 主導環(huán)境因子的響應曲線Fig.1 Response curve of dominant environmental factors

2.3 當前氣候條件下柴胡和狹葉柴胡適生區(qū)分布格局

在當前氣候條件下,柴胡適生區(qū)主要集中在我國中部和東北部地區(qū),呈帶狀分布(圖2),總面積約為147.55×104km2,約占我國國土面積的15.37%。高、中、低適生區(qū)面積分別約為34.96×104km2、34.09×104km2和78.50×104km2(表4)。中、高度適生區(qū)主要分布在陜西南部、山西東部、甘肅東南部、山東中部、河北中西部等我國半濕潤和濕潤區(qū)；狹葉柴胡適生區(qū)廣泛分布于我國北部地區(qū)(圖2),總面積約為180.34×104km2,約占我國國土面積的18.78%。高、中、低適生區(qū)面積分別約為35.39×104km2、69.67×104km2和75.28×104km2(表4)。中、高度適生區(qū)主要分布在黑龍江西部和東部、內蒙古中部和東北部、河北北部、陜西中部等我國半干旱及半濕潤區(qū)。模型預測結果與兩種柴胡的地理位置基本一致,進一步表明模型預測結果準確性較高。當前,柴胡和狹葉柴胡中、高度適生區(qū)面積之和分別約占國土面積的7.16%和10.90%,由此可見,兩種柴胡適生范圍較小且集中。

2.4 未來氣候情景下柴胡和狹葉柴胡適生區(qū)動態(tài)變化

2.4.1柴胡適生區(qū)分布格局變化

2050年兩種氣候情景(RCP4.5和RCP8.5)下,柴胡適生區(qū)總體呈現(xiàn)下降趨勢,下降面積分別約為4.11×104km2和0.83×104km2,各占當前適生區(qū)總面積的2.79%和0.56%(表4)。各等級適生區(qū)面積變化表現(xiàn)為：隨著碳排放濃度的增加,高度適生區(qū)面積呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢,在RCP8.5情景下比當前增加了3.88×104km2；中度適生區(qū)面積則持續(xù)增加,增加速率逐漸加快；而低度適生區(qū)面積呈現(xiàn)出縮減的趨勢,縮減速率逐漸加大(表4)。柴胡適生區(qū)擴張較為集中地區(qū)為內蒙古東部和東北部、黑龍江西北部、吉林西北部、河北西北部、山西北部,遼寧、山東、重慶、新疆、西藏、甘肅等地也有少量增加。適生區(qū)縮減較為集中的地區(qū)為黑龍江中西部、吉林中部、甘肅東南部、四川北部和東南部、湖北東北部、河南西北部等地,遼寧、西藏、青海、貴州、浙江等也呈斑塊狀縮減(圖3)。

2070年兩種氣候情景(RCP4.5和RCP8.5)下,柴胡適生區(qū)總體呈現(xiàn)增長趨勢,增加面積分別約為1.21×104km2和45.07×104km2,分別占當前適生區(qū)總面積的0.82%和30.55%(表4)。各等級適生區(qū)面積變化表現(xiàn)為：隨著碳排放濃度的增加,高度適生區(qū)面積呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢,在RCP8.5情景下比當前增加了21.22×104km2；中度適生區(qū)面積與低度適生區(qū)面積則持續(xù)增加,增加速率逐漸加大(表4)。2070年柴胡適生區(qū)的擴張和縮減的趨勢與2050年較為相似,差別在于：在RCP8.5情景下,2070年柴胡適生區(qū)面積在黑龍江西北部和東南部及吉林中東部擴張顯著,而在黑龍江中西部與吉林中部地區(qū)適生區(qū)面積的縮減趨勢明顯減弱(圖3)。

表4 不同氣候情景下兩種柴胡各等級適生區(qū)分布面積與變化

圖3 不同氣候情境下柴胡適生區(qū)分布格局的變化Fig.3 Spatial shifts for B.chinense under different climatic scenarios

總體上,柴胡在2050年適生區(qū)面積變化處于較為穩(wěn)定狀態(tài),而2070年適生區(qū)面積則顯著增加,在RCP8.5情景下變化最為明顯,表明柴胡對高濃度碳排放場景更為敏感。與當前氣候條件相比,未來氣候背景下柴胡的適生區(qū)分布格局呈現(xiàn)出“北擴”與“南縮”的變化趨勢,并隨著溫室效應的加劇,“北擴”趨勢更加顯著。

2.4.2狹葉柴胡適生區(qū)分布格局變化

2050年兩種氣候情景(RCP4.5和RCP8.5)下,狹葉柴胡適生區(qū)總體呈現(xiàn)增加趨勢,增加面積分別約為27.39×104km2和35.55×104km,各占當前適生區(qū)面積的15.19%和19.71%(表4)。各等級適生區(qū)面積變化表現(xiàn)為：隨著碳排放濃度的增加,中、高度適生區(qū)面積呈增加趨勢,增加速率急劇加快；而低度適生區(qū)面積呈減小趨勢(表4)。狹葉柴胡適生區(qū)擴張較為集中地區(qū)為黑龍江西北部、內蒙古中部、新疆西北部、甘肅東部、湖北西北部,寧夏、山西、陜西,遼寧、山東等地也有零星增加。適生區(qū)縮減較為集中的地區(qū)為甘肅東南部、湖北西南部等地,黑龍江、西藏、青海、貴州等也呈斑塊狀縮減(圖4)。

2070年兩種氣候情景(RCP4.5和RCP8.5)下,狹葉柴胡適生區(qū)總體呈現(xiàn)增加趨勢,增加面積分別約為11.48×104km2和38.77×104km2,分別占當前適生區(qū)面積的6.37%和21.50%(表4)。各等級適生區(qū)面積變化表現(xiàn)為：隨著碳排放濃度的增加,中、高度適生區(qū)面積呈增加趨勢；而低度適生區(qū)面積則呈現(xiàn)出減小的趨勢(表4)。2070年狹葉柴胡適生區(qū)的擴張和縮減與2050年的差別在于：隨著碳排放濃度的增加,黑龍江中西部與吉林中部地區(qū)適生區(qū)面積的縮減趨勢明顯下降,而甘肅中部、湖南中部適生區(qū)面積擴張較大(圖4)。

狹葉柴胡在未來氣候背景下適生區(qū)面積也呈現(xiàn)增加的趨勢,同時在RCP8.5情景下適生區(qū)增長范圍更大,表明其對高濃度排放場景更為敏感。與當前氣候條件相比,未來氣候背景下狹葉柴胡的適生區(qū)分布格局呈現(xiàn)“西擴”與“東縮”的變化趨勢,北部和南部的適生區(qū)則呈斑塊狀縮減。

圖4 不同氣候情境下狹葉柴胡適生區(qū)分布格局的變化Fig.4 Spatial shift for B. scorzonerifolium under different climatic scenarios

2.4.3不同氣候情景下兩種柴胡適生區(qū)分布質心的遷移

當前,柴胡適生區(qū)分布質心位于保定市東北部,坐標為39.1°N,115.7°E。在RCP4.5氣候情景下,2050年柴胡分布質心向東北方向遷移至北京市西部,坐標為40.3°N,116.0°E；2070年繼續(xù)沿東北方向遷移至北京市西北部,坐標為40.4°N,116.1°E。在RCP8.5氣候情景下,2050年柴胡分布質心向東北方向遷移至北京市西南部,坐標為39.7°N,116.0°E；2070年沿東北方向遷移至承德市東北部,坐標為41.5°N,117.8°E。由此可以看出,在未來氣候背景下,柴胡適生區(qū)分布質心向東北方向的高緯度地區(qū)遷移(圖5)。

狹葉柴胡當前適生區(qū)分布質心位于赤峰市東南部,坐標為42.9°N,119.2°E。在RCP4.5氣候情景下,2050年狹葉柴胡分布質心向西遷移至赤峰市西部,坐標為43.3°N,116.8°E；2070年向東北方向遷移至赤峰市西北部,坐標為43.6°N,117.7°E。在RCP8.5氣候情景下,2050年狹葉柴胡分布質心向西南方向遷移至赤峰市西南部,坐標為42.8°N,117.3°E；2070年向西北方向遷移至赤峰市西部,坐標為42.9°N,116.9°E。由此可以看出,狹葉柴胡在不同氣候情景下其分布質心遷移方向存在一定差異,在RCP4.5—2070情景下有向東北方向回遷的趨勢,但總體呈現(xiàn)向西部高海拔區(qū)域遷移(圖5)。

圖5 不同氣候情景下兩種柴胡適生區(qū)質心位置Fig.5 Centroid position of two species of Bupleurum under different climate change scenarios

3 討論

本研究基于MaxEnt模型并結合ArcGIS空間分析技術,對當前和未來2個時期柴胡與狹葉柴胡的適生區(qū)分布格局的動態(tài)變化進行了預測比較,AUC精度評價顯示模擬結果準確可靠,能夠很好地用于兩種柴胡地理分布的預測研究。預測結果與前人的調查結果及兩種柴胡當前在我國的實際分布高度吻合[11]。

3.1 環(huán)境因子對兩種柴胡適生區(qū)分布的制約

綜合Jackknife檢驗結果顯示氣候因素(降雨、溫度)是影響兩種柴胡分布的主導環(huán)境因素,地形因素次之。各環(huán)境因子對柴胡與狹葉柴胡存在概率的影響呈現(xiàn)出先促進后抑制的趨勢,說明環(huán)境因子對兩種柴胡存在著一定的負向影響。對于柴胡而言,最干季度平均溫度的適宜區(qū)間為-8.91—4.78℃,達到約0.68℃以上時,柴胡存在概率呈現(xiàn)下降趨勢；最濕月份降水量的適宜區(qū)間為99.41—213.36mm,約142.5mm時最適宜其生存。相關研究[28—30]指出柴胡抗寒性較強,冬季最低氣溫低至-41℃的情況下也能正常自然越冬,其優(yōu)質產地的降雨量臨界值表現(xiàn)為早春≥30mm,夏秋≤215mm,這與本研究結果高度一致；限制狹葉柴胡地理分布的最濕月份降水量和溫度季節(jié)性變化標準差適宜范圍為75.95—189.17mm和1137.14—1731.32,表明狹葉柴胡適宜生存在氣候較為干燥,季節(jié)間溫度變化較大的生境中,這與前人研究指出狹葉柴胡生于我國偏北地帶的環(huán)境特點相一致[31]。適宜柴胡與狹葉柴胡分布的海拔數(shù)值區(qū)間分別為105.00—2500.57m、100.00—1659.40m,這與《中國植物志》[32]中的記載基本一致。本研究考慮了土壤因子對兩種柴胡分布格局的影響,但研究結果顯示用于柴胡和狹葉柴胡建模的土壤因子的總貢獻率均低于10%,可見土壤因子對兩種柴胡的分布格局具有一定的影響,但與氣候因子相比,其限制作用較小,此結論符合柴胡屬植物具有適應性廣、抗不良環(huán)境及對土壤的選擇不嚴格的地理分布特點[31]。兩種柴胡的適生區(qū)分布范圍除了受氣候和地形因子影響外,生物間的相互作用、人類活動等因素也會干擾其生存,應用時還需結合當?shù)氐膶嶋H情況。目前,尚未有能夠將所有影響因子整合到一個模型中來模擬物種潛在分布的技術[33],因此本研究有效地反應了兩種柴胡的適生區(qū)分布與環(huán)境因子的關系,對其種群保護與人工繁育仍然具有重要指導意義。

3.2 未來氣候背景下兩種柴胡適生區(qū)分布格局的變化

全球氣候變暖可導致物種的地理分布動態(tài)變化及適生區(qū)范圍的改變[31]。與當前氣候條件相比,柴胡在2050年總適生區(qū)面積呈現(xiàn)小幅度縮減,但整體變化趨于穩(wěn)定,而2070年總適生區(qū)面積則增長幅度較大。2070年RCP4.5情景下總適生區(qū)面積擴張緩慢,僅增長了0.82%,而RCP8.5情景下總適生區(qū)面積擴張幅度較大,增長了30.55%,增加區(qū)域主要位于內蒙古東部和東北部、黑龍江西北部、吉林西北部、河北西北部、山西北部。柴胡適應性強、耐旱,但其在較長的發(fā)芽周期中水分是否充足是影響柴胡發(fā)芽的關鍵因素[29]。高濃度排放情景下較高的降水量能降低或者解決降水因子對物種分布的限制,使適生區(qū)得以擴張。在低濃度排放情景下增加的降水量不能降低或解決降水因子對物種分布的限制,反而會隨著全球變暖導致可供物種吸收的有效水減少[34—35]。因此柴胡在2050年總適生區(qū)縮減的原因可能是因溫度升高導致的環(huán)境過度干旱而造成的,但隨著年份的增長,降雨量逐漸積累使得部分地區(qū)變得適合柴胡生存。柴胡適生區(qū)分布格局呈現(xiàn)為“北擴”與“南縮”的變化趨勢,質心向東北方向的高緯度地區(qū)遷移,其原因可能是未來我國西南地區(qū)與甘肅等秦嶺地區(qū)的氣溫增幅明顯、降水量減少,同時東北地區(qū)中西部將相對干旱,而其余地區(qū)則會相對變濕潤所導致的[36—37]；在未來氣候背景下,狹葉柴胡的適生區(qū)顯著擴張,增加區(qū)域主要位于黑龍江西北部、內蒙古中部、新疆西北部、甘肅東部、湖北西北部,適生區(qū)分布格局呈現(xiàn)“西擴”與“東縮”的變化趨勢,質心向西部方向的高海拔地區(qū)遷移。狹葉柴胡廣泛分布于我國北部半濕潤及半干旱地區(qū)。未來,東北地區(qū)中部和南部降水的增加幅度更大[37],半濕潤及半干旱的環(huán)境可能因此而減少。相比之下,西北干旱半干旱的部分高海拔地區(qū)可能隨著溫度的升高和降雨量的增加而形成半濕潤環(huán)境,因此隨著全球氣候的變暖,高海拔地區(qū)可能成為狹葉柴胡理想生境。值得注意的是,本研究結果顯示柴胡在2050年總適生區(qū)呈現(xiàn)縮減趨勢,2070年則呈現(xiàn)增長趨勢,說明在相同濃度的碳排放場景下物種適生區(qū)在不同年份間可能會有不同的變化趨勢。因此,單一年份預測的結果可能會影響物種保護、繁育等管理方案的制定,建議采用多時間多氣候模式對物種未來分布進行模擬,保證預測結果的準確性與合理性。

未來全球溫度的持續(xù)升高和降水格局及降水強度的變化,將導致很多植物有向高緯度和高海拔地區(qū)遷移的趨勢[38],本研究結論與之一致。到2050年,在中等氣候變暖的情況下,將有15%—37%的物種“瀕臨滅絕”[35]。本研究結果顯示,兩種柴胡適生區(qū)面積在未來氣候條件下總體呈現(xiàn)出增加趨勢,表明未來可能會出現(xiàn)適宜兩種柴胡生長的新區(qū)域,同時也意味著柴胡與狹葉柴胡不會面臨因氣候變化所導致的滅絕風險,但柴胡在氣候變暖初期會發(fā)生適生區(qū)面積的小幅度縮減,需注意對其進行及時、有效的保護。兩種柴胡未來分別有向高緯度和高海拔地區(qū)遷移的趨勢,因此,在建立物種保護區(qū)和人工栽培時,除考慮當前高度適生區(qū)外,還需根據(jù)未來氣候變化對適生區(qū)的影響來制定合理的保護管理方案和規(guī)劃最佳的種植區(qū)域。

4 結論

MaxEnt模型檢驗AUC值均在0.9以上,預測結果具有很高的精確度和可信度。當前,柴胡適生區(qū)主要集中在我國中部和東北部地區(qū),狹葉柴胡適生區(qū)則廣泛分布于北部地區(qū)。影響兩種柴胡分布的主導環(huán)境因素為氣候與地形,其中最濕月份降水量、最干季度平均溫度以及海拔對柴胡的適生區(qū)分布格局起著主導作用；限制狹葉柴胡適生區(qū)分布的環(huán)境因子為最濕月份降水量、溫度季節(jié)性變化標準差和海拔。在未來氣候背景下,兩種柴胡的適生區(qū)面積總體呈現(xiàn)增加趨勢。柴胡適生區(qū)向北方高緯度地區(qū)遷移,分布格局呈現(xiàn)“北擴”與“南縮”的變化趨勢；狹葉柴胡適生區(qū)向西部高海拔地區(qū)遷移,分布格局呈現(xiàn)“西擴”與“東縮”的變化趨勢。因此可根據(jù)上述預測結果,有效開展兩種柴胡的野生種質資源保護和撫育,促進其種群的恢復。同時,作為我國常用藥材,兩種柴胡在我國各適生區(qū)的引種栽培將緩解野生資源供應量萎縮與市場需求量增加的不平衡。除傳統(tǒng)產區(qū)外,可根據(jù)影響其分布的主導環(huán)境因子和未來適生區(qū)變化趨勢合理規(guī)劃選址范圍,提高品質和產量,推動柴胡產業(yè)發(fā)展。