中圖分類號(hào)S718.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào) 0517-6611（2025）12-0081-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.12.019

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Analysis of Distribution Characteristics and Prediction of Prospective Suitable Areas of Styrax dasyanthus XUMeng-han，WANGHong-chao，XUXiaogangetal（Co-iovationCenterforSustainableForestryinSouthen China/ColeofLife Sciences，Nanjing Forestry University，Nanjing，Jiangsu 210037）

AbstractBasedon145recordsofmodedistributionand18climaticandenvironmentalfactorsthemethodofknife-cutingwasusedfor studyngthestrbutiaprosptiedptieoftxdatserkdaardevatioipecaali atesimilaritysufc，aslarityrablealysissellsulsohaspatialstribuiopaofdaptiebatepandsto“Nort-outh”directionandtecentroidhasamovetrendfromtedsubtropicstothenorthsubtropis.Underthefutureliatic condions，tpaurediitilljtlstsofstusdeucr grationoftheadaptiearea.TemodemduandigadapiezonsofSdsantsareainlyoverteostregiosofJiangsuui Jiangxi，ZejngndHuaninindteprospeieateeaiosveposiiepactsoesuialofdsytuf medium and high suitable area may expand.

KeywordsStyraxdasyanthus Perk.;Distribution characteristics;Prospectiveadaptivezone;Maximumentropy;Styracaceae

垂珠花（StyraxdasyanthusPerk.）為安息香科（Styracace-ae）安息香屬（StyraxL.）喬木[1，具有很高的藥用經(jīng)濟(jì)價(jià)值，葉可入藥，其味甘、苦，性微寒，主治咳嗽，肺燥，可止咳潤(rùn)肺[2]；作為江蘇地區(qū)本土珍貴植物，也是民歌《好一朵茉莉花》的植物載體[3]；其樹形優(yōu)美，花繁葉茂且芬芳，于初夏盛開，適宜作康養(yǎng)療愈植物栽培[4]，具有很高的生態(tài)價(jià)值。垂珠花主要分布于丘陵、山地、溪邊雜木林中[5]，在我國(guó)多地均有其野外分布記錄。然而，針對(duì)我國(guó)垂珠花的資源調(diào)查研究報(bào)道不多，對(duì)其資源分布特征，未來適生區(qū)變化及可引種馴化區(qū)域研究鮮見報(bào)道。筆者應(yīng)用Maxent模型模擬預(yù)測(cè)垂珠花的潛在適生區(qū)，結(jié)合ArcGIS系統(tǒng)進(jìn)行可視化處理[6-7]，旨在深入探究垂珠花的分布特征，預(yù)測(cè)其在不同氣候情景下的潛在適生區(qū)，進(jìn)而有效地為其野生資源保護(hù)和引種馴化提供理論依據(jù)。

1研究方法

1.1分布數(shù)據(jù)采集 垂珠花的分布點(diǎn)（圖1）主要通過中國(guó)國(guó)家標(biāo)本資源平臺(tái)（http：//www.nsii.org.cn/）、中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館（https：//www.cvh.ac.cn）全球生物多樣性信息網(wǎng)絡(luò)（https：//www.gbif.org）以及課題組收集的垂珠花地理信息數(shù)據(jù)，參考王璐等8的數(shù)據(jù)處理方法，得到地理信息145條。

1.2 研究方法

1.2.1環(huán)境變量的篩選與處理。使用36個(gè)生態(tài)因子，其中地形因子從DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)（http：//www.gscloud.cn/）提取得來。土壤數(shù)據(jù)來自世界糧農(nóng)組織土壤圖和世界土壤數(shù)據(jù)庫V1.2 （http//www. fao. org/soils-portal/soil-survey/soil-maps-and-database/harmonized-world-soil-database-V12-en）（HWSD）。生物氣候變量（Bio1＼～Bio19）來源于世界氣候數(shù)據(jù)庫World-clim（https：//www.worldclim.org/），選擇空間分辨率為2.5min ，其中未來氣候數(shù)據(jù)為CMIP6的BCC-CSM2-MR模式[9]下共享社會(huì)經(jīng)濟(jì)路徑（Socio-economicpathways，SSPs）[10]中的SSP126及SSP585，將其轉(zhuǎn)化為ASCII格式用于后期研究。

為減少環(huán)境因子對(duì)模型預(yù)測(cè)精度的影響，需要進(jìn)行相關(guān)性分析。參考郭曉旭等[12]的方法，用于建模的變量有年均溫（Bio1）月平均晝夜溫差（Bio2）、溫度季節(jié)性變動(dòng)系數(shù)（Bio4）等共18個(gè)變量（表1）。1.2.2Maxent預(yù)測(cè)結(jié)果可視化。參考張晨星等[13的模型設(shè)置及等級(jí)劃分方法，結(jié)合對(duì)物種分布點(diǎn)發(fā)生程度的描述，將垂珠花潛在適生區(qū)按生境適應(yīng)指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)：非適生區(qū)[0，0.20），低度適生區(qū)[0.20，0.40），一般適生區(qū)[0.40，0.60），中度適生區(qū)[0.60，0.80）以及高度適生區(qū)[0.80，1.00]。1.2.3模型準(zhǔn)確度分析。采用刀切法（Jackknife）對(duì)估值樣本精度進(jìn)行比較[14]，使用受試者工作特征曲線（ROC）[15]對(duì)Maxent模型預(yù)測(cè)結(jié)果精度檢驗(yàn)，AUC值表示模擬精度：AUClt;0.6 （失敗）； 0.6?AUClt;0.7 （較差）； 0.7?AUClt;0.8 （一般）;（204號(hào) 0.8?AUClt;0.9 （好）； 0.9?AUClt;1.0 （非常好）[16]

注：基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2023）2762的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

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圖1垂珠花分布點(diǎn)

1.2.4空間格局變化及時(shí)空演變分析。用（0，1）矩陣表達(dá)垂珠花不同社會(huì)共享經(jīng)濟(jì)路徑的空間格局變化，重新定義4種適生區(qū)類型：非適生區(qū)、保留適生區(qū)、新增適生區(qū)、喪失適生區(qū)。

利用“SDMtoolbox v2.5 ”工具[將垂珠花適生區(qū)濃縮成一個(gè)矢量點(diǎn)來反映遷移趨勢(shì)，利用“Spatial statisticstools”分析地理要素空間分布特征[18]，二者可視化可反映出該物種時(shí)空演變過程。

1.2.5多元環(huán)境相似度面和最不相似變量分析。采用多元環(huán)境相似度面（MESS）判斷適生區(qū)環(huán)境變化的程度，相對(duì)于每個(gè)變量相似度最小值即為最不相似變量。該操作在命令窗口運(yùn)行density.tools.Novel工具實(shí)現(xiàn)[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1模型預(yù)測(cè)結(jié)果精度檢驗(yàn)利用ROC曲線分析法對(duì)垂珠花地理分布的Maxent模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，數(shù)值為10次重復(fù)建模的均值。靈敏度（1-遺漏率）測(cè)試樣本遺漏率和預(yù)測(cè)遺漏率基本吻合（圖2），這表明模型構(gòu)建的效果很好，數(shù)據(jù)之間不存在空間自相關(guān)[20]。數(shù)據(jù)集的ROC曲線遠(yuǎn)離隨機(jī)預(yù)測(cè)模型曲線（圖3），且多次重復(fù)運(yùn)行的平均AUC值為 0.925±0.016 ，明顯高于隨機(jī)預(yù)測(cè)模型的AUC值（O.5），表明該預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性很高，能較好地預(yù)測(cè)垂珠花在我國(guó)的潛在分布。

2.2影響垂珠花分布的主要環(huán)境變量預(yù)測(cè)結(jié)果顯示（圖4），最冷季度平均氣溫（Biol1;mean temperatureof coldestquarter）最干月降水量（Biol4;precipitationofdriestmonth）、最干季度降水量（Biol7;precipitationof driestquarter）及最冷月最低氣溫（Bio6;min temperature of coldestmonth）對(duì)于預(yù)測(cè)垂珠花的地理分布有著重要影響，正規(guī)化訓(xùn)練增益值大于1.3，這4個(gè)變量的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá) 80.6% （表2）；而表層含沙量（T_SAND;topsoilsandfraction）影響較小，正規(guī)化訓(xùn)練增益值不超過0.2。綜上所述，最冷月最低氣溫（Bio6）最冷季度平均氣溫（Bio11）最干季度降水量（Bio17）、最干月降水量（Bio14）是影響垂珠花分布的主導(dǎo)環(huán)境變量。

2.3垂珠花在我國(guó)的適生分布區(qū)垂珠花在全國(guó)適生區(qū)總面積達(dá)到215.50萬 km² ，占國(guó)土面積的 22.45% 。其中，高度適生區(qū)面積為32.26萬 km² ，主要分布于江西、浙江大部分地區(qū)以及江蘇、安徽、湖北部分地區(qū)；中度適生區(qū)面積為43.09萬 km² ，主要分布于湖南省大部分地區(qū)；一般適生區(qū)面積為65.22萬 km²"，沿著中高適生區(qū)向周圍擴(kuò)展，主要分布于貴州、重慶、湖北、河南、江蘇等省大部分地區(qū)；低度適生區(qū)的面積為74.93萬 km²"，主要分布于云南、廣東、福建等省大部分地區(qū)，以及河南中部、山東南部、陜西南部、四川東北部等地區(qū)（圖5）。

結(jié)合圖1可發(fā)現(xiàn)，依據(jù)海拔高度，垂珠花主要分布在我國(guó)南嶺以北的第1階梯及第2階梯邊緣，即 100～1700m ；在氣候上，垂珠花主要分布在 400mm 降水量線以南，東南部降水量充沛[21]，適合其生存，而適生區(qū)與垂珠花的實(shí)際分布區(qū)高度重合，這表明該預(yù)測(cè)結(jié)果較可靠。

2.4垂珠花在我國(guó)的潛在適生區(qū)與當(dāng)前氣候相比，未來氣候情景下垂珠花的中高度適生區(qū)域總體呈現(xiàn)擴(kuò)展趨勢(shì)（圖6、7）。SSP126氣候（2041—2060年）情景下，垂珠花潛在適生區(qū)總面積為209.75萬 km² ，占國(guó)土總面積的 21.85% ，較當(dāng)前減少了 2.67% ，中度適生區(qū)面積明顯增加，增幅為 22.11% ：高度、一般、低度適生區(qū)面積均有減少，減幅分別為 14.11% ！6.01%.8.20% ，但總體變化不大。SSP585氣候情景下，垂珠花潛在適生區(qū)總面積為218.80萬 km² ，占國(guó)土面積的22.79% ，較當(dāng)前增加了 1.51% ，中、高度適生區(qū)面積增幅為23.43% .54.74% ；低度、一般適生區(qū)面積減少幅度分別為14.73% 20.53% （圖7）。

垂珠花作為二層林植物，基本分布于亞熱帶氣候地區(qū)[22]，而在未來分布中發(fā)現(xiàn)中國(guó)臺(tái)灣也出現(xiàn)了高度適生區(qū)域，這可能是由于中國(guó)臺(tái)灣是中山地貌，地形的因素造成其環(huán)境逐漸適宜其定居。綜合2種不同氣候情景（SSP126、SSP585）來看，在未來垂珠花的中高度適生區(qū)面積會(huì)進(jìn)一步增加，而輕度、一般適生區(qū)面積將減少，SSP585氣候情景下增幅較大，這說明垂珠花對(duì)人類活動(dòng)的巨大影響諸如高度工業(yè)化進(jìn)程、化石燃料為基礎(chǔ)及高等輻射強(qiáng)度的路徑響應(yīng)更加敏感[23]

2.5垂珠花潛在適生區(qū)空間格局變化SSP126氣候情景下，垂珠花的適生區(qū)面積向東北及南方地區(qū)擴(kuò)張了 243465km² ，注：基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2024）0650的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

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Fig.6Potential distributionof suitable growing areas for Styrax dasyanthus in China under future climate scenarios

西南及南方地區(qū)縮減了 321583km² ，凈收縮 78118km² （表3），其中，遼寧、山東等區(qū)域有明顯的擴(kuò)張，山西、陜西、西藏、廣東、臺(tái)灣等地有小幅度擴(kuò)張；而在云南、廣東、福建、海南等地出現(xiàn)適生區(qū)縮減的現(xiàn)象（圖8）。SSP585氣候情景下，垂珠花適生區(qū)面積縮減了266 192km² ，擴(kuò)張了 311128km² ，凈增加44936km² （表3），在遼寧、山東、山西、廣東、臺(tái)灣、西藏、四川等地有擴(kuò)張趨勢(shì)；在云南、廣東、福建、海南等地的高海拔地區(qū)中適生區(qū)面積出現(xiàn)減少（圖8）。

由于未來水熱條件變化特別是降水帶北抬的趨勢(shì)[24]在西藏、新疆等高海拔地區(qū)也逐漸出現(xiàn)適宜的垂珠花適生環(huán)境，而云南北部出現(xiàn)較為明顯的收縮現(xiàn)象。鑒于未來全球氣候變暖，原有生境不再適合垂珠花生存。

2.6氣候變化下垂珠花適生區(qū)時(shí)空演變預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，當(dāng)代垂珠花適生區(qū)質(zhì)心在湖南常德地區(qū)，SSP126氣候情景下遷移到湖南安鄉(xiāng)縣，SSP585氣候情景下遷移到湖北省公安縣（圖9），從南嶺的北坡向東北部遷移，分別遷移了99.0354、116.5954km，SSP585氣候情景下移動(dòng)距離更大，表明隨著輻射強(qiáng)度增強(qiáng)遷移距離增加[25]，物種整體有向高緯度水熱條件較好的方向遷移的趨勢(shì)[26]。

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Fig.8Changes inspatial paternof potentialsuitable growthareas for Styrax dasyanthus under future climatechange scenarios

表3當(dāng)前至2041—2060年2種氣候模式下垂珠花適生區(qū)面積變化

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的參數(shù)變化見表4。從旋轉(zhuǎn)角度及長(zhǎng)短軸長(zhǎng)度來看（圖10），當(dāng)代氣候下適生區(qū)總體呈西南一東北分布格局，未來氣候下適生區(qū)的橢圓旋轉(zhuǎn)角比當(dāng)代有不同程度的減小，說明其分布格局呈正北一正南偏移；長(zhǎng)軸均呈增加趨勢(shì)，表明未來垂珠花適生區(qū)沿西南一東北聚集程度增強(qiáng)[27]，2種模擬算法均指向垂珠花共同遷徙趨勢(shì)。

2.7多元相似度面與最不相似變量分析未來2種氣候情景下，垂珠花145個(gè)現(xiàn)代分布點(diǎn)的平均多元相似度分別為3.36、2.19，多元相似度為負(fù)值點(diǎn)比例為 6.9%.7.6% ，由此表明，SSP585氣候情景下氣候異常程度較SSP126高。

注：基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2024）0650的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

由圖11可知，自西向東天山山脈一昆侖山脈一秦嶺—太行山脈一大興安嶺一長(zhǎng)白山脈周圍區(qū)域的多元相似度值高，表明這些地區(qū)氣候異常值較低[28]；而垂珠花的中高適生區(qū)如湖南、湖北、江西等區(qū)域多元相似度值基本在0＼～10，表明秦嶺以南的北亞熱帶及中亞熱帶氣候水熱條件波動(dòng)較大。

注：基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2024）0650的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

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Fig.10Multiple similarity surface （MESS）of Styrax dasyanthus in future climate change scenarios

注：基于標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2024）0650的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無修改。

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Fig.11Most dissimilar variable （MoD） of Styrax dasyanthus in future climate change scenarios

垂珠花最不相似變量分析表明（圖11），SSP126氣候情景下，主要最不相似變量為最冷月最低氣溫（Bio6）、最濕季度平均氣溫（Bio8）最暖季度平均氣溫（Bio10）、最濕月降水量（Bio13）、海拔（ELEV）；SSP585氣候情景下，主要最不相似變量為最濕季度平均氣溫（Bio8）、最暖季度平均氣溫（Bio10）最濕月降水量（Bio13）、最干月降水量（Bio14）、最暖季度降水量（Bio18）。綜合分析2種氣候變化情景發(fā)現(xiàn)，溫度因素占據(jù)適生區(qū)的絕大部分面積，降水因素次之，而地形與土壤因素占比很低。由此可知，溫度、降水、地形等因素共同制約垂珠花地理分布范圍，未來驅(qū)動(dòng)垂珠花適生區(qū)遷移的關(guān)鍵因子可能是溫度。

3討論與結(jié)論

3.1主導(dǎo)氣候因子對(duì)垂珠花分布特征影響現(xiàn)代適生區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果與采集分布點(diǎn)重合度極高，符合垂珠花在我國(guó)的分布現(xiàn)狀。從結(jié)果分析看，湖南、江西、浙江、安徽、江蘇等地區(qū)為垂珠花的中高度適生區(qū)域，該結(jié)果支持黃淑美[29]提出的安息香科以我國(guó)秦嶺和長(zhǎng)江以南至南嶺以北種類最豐富的分布理論。

主導(dǎo)氣候因子為最冷月最低氣溫（Bio6）、最冷季度平均氣溫（Bio11）最干月降水量（Bio14）、最干季度降水量（Bio17）。綜合來看，水熱條件制約著垂珠花在我國(guó)的分布，相比較而言，降水條件對(duì)其影響更為顯著。這與郭曉旭等[12]對(duì)同屬的芬芳安息香（S.odoratissimus Champ.）研究結(jié)果一致，也說明垂珠花是喜濕潤(rùn)氣候樹種，其生長(zhǎng)對(duì)水熱要求較高，進(jìn)一步證實(shí)安息香科植物是熱帶起源[30]，這可能與安息香科植物在天然生境下大多分布于溪流邊，其果實(shí)或種子通過水力傳播的特性有關(guān)。

3.2垂珠花未來適生區(qū)預(yù)測(cè)未來2種氣候情景下，垂珠花的中高度適生區(qū)總面積存在擴(kuò)張；而低度、一般適生區(qū)面積存在小幅減少現(xiàn)象，說明未來氣候變化對(duì)垂珠花的分布區(qū)擴(kuò)張有著積極影響，低度適生區(qū)可視為垂珠花的生態(tài)敏感脆弱區(qū)，為其生存提供預(yù)警作用，同時(shí)也對(duì)安息香屬其他珍稀植物栽培利用提供借鑒。觀測(cè)垂珠花現(xiàn)代及未來氣候情景下的標(biāo)準(zhǔn)差橢圓及質(zhì)心后發(fā)現(xiàn)，其標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分布格局向“正南一正北”方向偏移，質(zhì)心存在從中亞熱帶往北亞熱帶遷移的趨勢(shì)。多元相似度面與最不相似變量分析表明，溫度變化是驅(qū)動(dòng)垂珠花適生區(qū)未來遷移的關(guān)鍵因子。

可以推測(cè)，隨著氣候水熱條件變化，未來華北地區(qū)可能逐漸演變成為適合垂珠花定居的生境。因而，在未來適生區(qū)域內(nèi)提前對(duì)其進(jìn)行引種馴化試驗(yàn)研究，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化做先導(dǎo)準(zhǔn)備，并將適宜度高的地區(qū)作為重點(diǎn)種植區(qū)。對(duì)于氣候變化的敏感區(qū)域[31]，則預(yù)見其適生區(qū)的擴(kuò)張與收縮，也可提前做好垂珠花種質(zhì)資源的保護(hù)工作。

基于相關(guān)軟件對(duì)垂珠花分布區(qū)變化分析后可以看出，我國(guó)降水線有北移的趨勢(shì)，氣溫也逐漸升高，使得適宜垂珠花生存的區(qū)域擴(kuò)大。該研究基本預(yù)測(cè)了垂珠花在我國(guó)的潛在地理分布格局，為垂珠花植物資源保護(hù)與利用提供理論基礎(chǔ)及前期指引。

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