《Diversity》：Prediction and Planning of Planting for Ecologically Suitable Areas of Cistanche deserticola Using MaxEnt
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本研究旨在预测肉苁蓉(Cistanche deserticola)在中国的潜在适宜区，并为其种植布局与生产规划提供科学依据。基于MaxEnt算法和ArcGIS空间分析，研究人员分别针对两种寄主—寄生植物系统构建了两个独立的生态位模型，用以预测以梭梭(Halox
本研究旨在预测肉苁蓉(Cistanche deserticola)在中国的潜在适宜区，并为其种植布局与生产规划提供科学依据。基于MaxEnt算法和ArcGIS空间分析，研究人员分别针对两种寄主—寄生植物系统构建了两个独立的生态位模型，用以预测以梭梭(Haloxylon ammodendron)和四翅滨藜(Atriplex canescens)为寄主的肉苁蓉(C. deserticola)生态适宜区。梭梭—肉苁蓉系统的适宜区主要分布于新疆中北部、内蒙古中北部、甘肃中北部和宁夏；高、中、低适宜区面积分别占七省（新疆、内蒙古、甘肃、宁夏、青海、陕西、山西）总面积的20.74%、30.63%和30.92%。四翅滨藜—肉苁蓉系统的适宜区主要分布于新疆中西部、内蒙古中西部、甘肃中部、宁夏中北部、青海东北部和陕西西部，高、中、低适宜区面积分别占七省总面积的10.80%、24.73%和32.45%。响应曲线分析表明，年均降水量（最适范围约150–400 mm）和海拔（梭梭—肉苁蓉约150–2000 m，四翅滨藜—肉苁蓉约270–1000 m）是制约种植格局的关键因子；响应曲线呈单峰型，说明这些变量过低或过高均会降低生境适宜性。邻近湖泊或具备灌溉条件的地区，应优先选择年均降水量大于150 mm的样地进行种植。需要指出，预测区域是由分布记录与非生物预测因子之间的相关性推导出的环境适宜性，而非已确认的种植区域；在大规模种植前，仍需开展实地验证，并综合考虑生物因素（寄主可获得性）和人为因素（土地利用、管理）。该研究为肉苁蓉在不同地区的引种栽培和大规模种植规划提供了科学依据。
该论文发表于期刊《Diversity》。肉苁蓉(Cistanche deserticola, C. deserticola)是一种多年生寄生草本，为《中国药典》（2025年版）收载的常用贵重中药材，其产量和品质受寄主种类及产区环境影响显著。梭梭—肉苁蓉(Haloxylon ammodendron–C. deserticola)与四翅滨藜—肉苁蓉(Atriplex canescens–C. deserticola)是两类重要生产系统；四翅滨藜寄主因产量较高、活性成分含量较优而被广泛引种，但缺少标准化的生态适宜性评价，导致引种失败和栽培成本增加。以往研究多针对梭梭寄主系统，尚未见针对四翅滨藜—肉苁蓉系统的适宜区区划，也缺少同一框架下两种寄主系统的比较。因此，研究人员以中国西部和中部七省为研究范围，利用MaxEnt模型与ArcGIS开展两类寄主—寄生系统生态适宜区预测和种植规划研究，为寄主选择、区域引种和大规模栽培布局提供科学依据。
研究人员采用的主要技术方法如下：以野外调查、文献检索及GBIF/CVH数据库获取梭梭—肉苁蓉282条、四翅滨藜—肉苁蓉137条分布记录（仅保留有明确经纬度或县级定位的信息）；提取WorldClim的19个生物气候与地形因子、SRTM的3个地形因子以及HWSD的36个土壤因子，以七省可到达区域作为背景范围；通过Spearman相关性分析剔除|r|≥0.8的高共线性变量后，分别以18个和19个环境因子构建MaxEnt模型；采用10次重复的75%训练/25%检验交叉验证计算AUC评价模型；结合响应曲线、刀切法和置换重要性识别关键因子；最终用ArcGIS将预测适宜性划分为非适宜（0–0.1）、低适宜（0.1–0.2）、中适宜（0.2–0.4）和高适宜（0.4–1）四级，并进行面积统计与空间制图。
3.1 数学模型的可靠性较高
通过10次重复交叉验证，梭梭—肉苁蓉模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.945±0.007，四翅滨藜—肉苁蓉模型为0.930±0.02，均大于0.9，说明两个数学模型预测效果优秀，可进行后续分析。
3.2 基于环境因子筛选的模型构建
从58个初始环境因子中筛选后，梭梭—肉苁蓉模型最终保留12个气候因子、3个地形因子和3个土壤因子，其中bio-18（最暖季降水量）贡献率最高（40.1%），其次为su_sym90（14.1%）和elev（13.7%）。四翅滨藜—肉苁蓉模型最终保留14个气候因子、3个地形因子和2个土壤因子，其中elev贡献率最高（20.4%），其次为s_usda_tex_class（15.1%）、su_sym90（14.7%）和bio-14（最干月降水量，11.0%）。刀切法与置换重要性结果基本一致，表明降水量、海拔和土壤类型是影响两类寄主—肉苁蓉系统分布的重要环境因子；梭梭—肉苁蓉系统对最暖月最高温、最湿月降水、最暖季降水及最冷季降水的要求更高，因此人工栽培难度更大。
3.3 基于MaxEnt模型预测当代生态适宜区
梭梭—肉苁蓉的潜在生态适宜区主要分布于新疆中北部和西北部、内蒙古中北部、甘肃中北部和宁夏；高、中、低适宜区面积分别占七省总面积的20.74%、30.63%和30.92%，宁夏和新疆的适宜种植潜力最大，山西受限。四翅滨藜—肉苁蓉的潜在适宜区主要分布于新疆中西部、内蒙古中西部、甘肃中部、宁夏中北部、青海东北部和陕西西部；高、中、低适宜区面积分别占七省总面积的10.80%、24.73%和32.45%，其中宁夏、陕西和甘肃适宜种植潜力较大，山西虽然适宜区占比超过50%，但高、中适宜面积比例较小。
3.4 两种肉苁蓉系统环境因子相关性分析
对两种寄主—肉苁蓉系统分布点处的环境因子提取后进行Pearson相关分析和热图可视化，结果显示四翅滨藜—肉苁蓉的季节温度变化、年均温度较差等指标与降水因子间存在明显的正相关或负相关，海拔与最冷季均温、最冷季降水也表现出相关关系。研究人员强调，相关热图仅用于识别预测因子间的共线性和协同变化，并不用于推断物种—环境关系的生态最适值。
3.5 肉苁蓉适宜种植区空缺分析
梭梭—肉苁蓉最适生区主要位于新疆北部和内蒙古中部，与已有实际分布基本一致；最适生境对应的最暖季降水量约为5.05–131.05 mm，最冷季均温约?32.97–6.22 °C，海拔约?152.58–4663.94 m，年均降水量约26.51–346.98 mm，在最优点处适宜性得分约为0.66–0.83。四翅滨藜—肉苁蓉最适生区主要分布在新疆西部、内蒙古中部、宁夏大部分地区、甘肃北部和青海东部；其适宜生境对应较宽的海拔和最干月降水范围，在最优点处适宜性得分可达0.83–0.93。这些预测结果可用于识别环境适宜但尚无大规模种植的潜在种植区域。
3.6 肉苁蓉潜在分布预测
将两种寄主—肉苁蓉系统的潜在分布图叠加后发现，肉苁蓉最适宜栽培区集中于塔里木盆地、伊犁河流域、锡林浩特地区、黄河流域、宁夏回族自治区、甘肃黄河流域、陕西渭河流域和陕西无定河流域；这些区域年均降水量一般为200–400 mm且邻近水源。叠加后的总适宜范围并不等于两张预测图的简单相加，例如准噶尔盆地虽对梭梭—肉苁蓉具有较高适宜性，但对四翅滨藜—肉苁蓉和整体肉苁蓉的适宜性并不高。叠加图同时显示，宁夏南部、甘肃东南部、陕西北部和山西中部的高适宜区面积有所增加。
讨论部分总结指出，降水对肉苁蓉生长发育的影响强于其他因子，是限制其分布的关键因素；寄主生长习性的差异导致两种肉苁蓉系统的生态适宜区不同，实际生产中应根据区域水热条件因地制宜。梭梭—肉苁蓉现有主栽区主要位于新疆克拉玛依和内蒙古阿拉善盟，四翅滨藜—肉苁蓉试种区分布于新疆、内蒙古、宁夏、甘肃和青海等地的湖滨、山前平原和盆地边缘；预测图还识别出多个环境条件符合最适生长但尚无大规模栽培的潜在种植区。准噶尔盆地等区域因天山和阿尔泰山阻隔，降水较少，梭梭比四翅滨藜更耐旱，因而梭梭—肉苁蓉能够生长，四翅滨藜—肉苁蓉则需要湖泊供水或年降水量高于200 mm的区域。研究还发现四翅滨藜—肉苁蓉中松果菊苷和毛蕊花糖苷总量分别超出《中国药典》标准9倍和梭梭—肉苁蓉的4倍，并且河北沧州在400–600 mm降水条件下通过栽培管理和品种选择成功引种，说明降水限制可在一定程度上被栽培措施突破，但成本较高，不宜直接大规模推广。模型仅纳入非生物环境因子，未包含人类活动、寄主丰度和土地利用等因素；四翅滨藜—肉苁蓉记录样本较少，空间分辨率也可能掩盖局部微生境差异。未来应整合土地利用和人为活动图层、增加野外调查记录、采用高分辨率环境数据与动态气候情景，并开展长期田间移植验证。引入Marxan模型进行保护区区划并与MaxEnt结果相互验证，将有助于提高肉苁蓉资源保护的科学性和可行性。
翻译研究结论如下：梭梭—肉苁蓉的潜在栽培区主要位于新疆北部、内蒙古、宁夏和甘肃北部；四翅滨藜—肉苁蓉的生态适宜区则主要集中于上述七省的中央地带及青海东北部。海拔和降水是影响肉苁蓉生长的主导因子。邻近湖泊或具备灌溉设施的地区，应优先选择年均降水量超过150–200 mm的样地；若不具备这些条件，则应选择年均降水量不低于200 mm的地区。应避开因持续降雨而容易积水的低洼地块。因此，人工栽培选址应优先考虑种植区的海拔、降水量以及周边河流和湖泊的分布状况。该研究为肉苁蓉在不同产区的引种、规模化栽培、产量提升和资源保护提供了科学依据。
