基于野生銀柴胡的產(chǎn)地適宜性分析△

馬偉寶，謝彩香，陳君，徐常青，虎娟，丁曉莉,彭勵*

(1.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京 100193)

·中藥農(nóng)業(yè)·

基于野生銀柴胡的產(chǎn)地適宜性分析△

馬偉寶1，謝彩香2，陳君2，徐常青2，虎娟1，丁曉莉1,彭勵1*

(1.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京 100193)

目的：利用中藥材產(chǎn)地適宜性地理信息分析系統(tǒng)(TCMGIS)對野生銀柴胡產(chǎn)地適宜性進行分析，為銀柴胡科學(xué)種植及區(qū)劃提供依據(jù)。方法：通過文獻查閱獲得野生銀柴胡分布記錄有效標本197份，應(yīng)用TCMGIS進行產(chǎn)地適宜性分析。結(jié)果：野生銀柴胡生態(tài)相似度100%的區(qū)域主要分布在15個省(市、區(qū))的463個縣(市)，適宜面積總計為786 437.37 km2，其中適宜種植面積最大的為內(nèi)蒙古自治區(qū)，其次為新疆維吾爾自治區(qū)。野生銀柴胡生態(tài)相似度95%～100%的區(qū)域主要分布在18個省(市、區(qū))的961個縣(市)，適宜面積總計為1 901 687.76 km2，其中適宜種植面積最大的是內(nèi)蒙古自治區(qū)，其次為新疆維吾爾自治區(qū)。野生銀柴胡生態(tài)相似度90%～95%的區(qū)域主要分布在19個省(市、區(qū))的642個縣(市)，適宜面積總計為1 414 635.68 km2，其中適宜種植面積最大的為西藏自治區(qū)，其次為青海省。結(jié)論：野生銀柴胡適宜分布區(qū)與文獻記錄吻合，可作為銀柴胡引種和科學(xué)區(qū)劃的重要依據(jù)。

銀柴胡；生態(tài)相似性；TCMGIS

銀柴胡為石竹科植物銀柴胡StellariadichotomaL.var.lanceolataBge的干燥根，具清虛熱、除疳熱之功效，用于陰虛發(fā)熱、骨蒸勞熱、小兒疳熱等癥[1]，為著名中成藥烏雞白鳳丸等的原料藥之一[2]。我國的野生銀柴胡主要集中分布于寧夏、內(nèi)蒙古和陜西等省(區(qū))的毗鄰地區(qū)[3-4]。近年來，隨著開發(fā)利用的不斷深入，國內(nèi)外需求量逐年增加。野生資源遭到了嚴重破壞，人工栽培成為藥材供應(yīng)的主要途徑，因此適宜種植區(qū)域的選擇顯得尤為重要。

中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)(TCMGIS)是以氣候因子數(shù)據(jù)庫、土壤數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫及第3次全國中藥資源普查數(shù)據(jù)庫為后臺支撐，對中藥材產(chǎn)地適宜性進行定量、空間化、多生態(tài)因子、多統(tǒng)計方法快速分析系統(tǒng)[5]。應(yīng)用中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)(TCMGIS)，以野生銀柴胡原產(chǎn)區(qū)最適宜生長環(huán)境因子為依據(jù)，對野生銀柴胡進行產(chǎn)地適宜性分析，為銀柴胡產(chǎn)地規(guī)劃與選擇提供理論依據(jù)。

1 材料

通過文獻查閱野生銀柴胡分布記錄，獲得野生銀柴胡有效標本記錄197份，主要分布于寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、青海、甘肅、新疆、北京、河北、西藏、黑龍江、遼寧、山西等12個省(市、區(qū))的51個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))，其中寧夏有效標本數(shù)14份，內(nèi)蒙古134份，陜西11份，青海5份，北京2份，新疆3份，河北10份，甘肅7份，西藏2份，黑龍江4份，遼寧1份，山西4份。這些標本及其記錄保存在內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)系(HIMC)50份，中國科學(xué)院植物研究所標本館(PE)42份，西北農(nóng)林科技大學(xué)植物標本館(WUK)25份。南京大學(xué)生物系植物標本室(N)20份，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所標本館(IFP)23份，中國科學(xué)院昆明植物研究所標本館(KUN)14份，中國科學(xué)院華南植物園標本館(IBSC)7份，中國科學(xué)院西北高原生物研究所青藏高原生物標本館(QTPMB)8份，南開大學(xué)生物系植物標本室(NKU)3份，中國科學(xué)院武漢植物園標本館(HIB)2份，江蘇省中國科學(xué)院植物研究所標本館(NAS)2份，四川大學(xué)生物系植物標本室(SZ)1份。

2 TCMGIS分析原理及方法

2.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

TCMGIS適宜性分析系統(tǒng)包括以下4個數(shù)據(jù)庫：①氣象數(shù)據(jù)庫，基于全國氣象站點30年地面氣象數(shù)據(jù)進行柵格數(shù)據(jù)計算(1km2) 及衍生數(shù)據(jù)，包括以下指標，活動積溫、年均日照時數(shù)、年均氣溫、年均濕度、年均降水量、一月平均溫、7月平均溫、最冷月和最熱月的極端氣溫；②土壤數(shù)據(jù)庫，土壤數(shù)據(jù)庫是按照第3次全國(1∶4000000)土壤普查至亞類所歸類的；③地理信息數(shù)據(jù)庫，國家1∶100萬的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，共77幅地形圖，所涉及的內(nèi)容包括政區(qū)、居民地、交通與管網(wǎng)、水系及附屬設(shè)施、地貌、地名、測量控制點等，數(shù)據(jù)以點、線、面的矢量形式存放于空間數(shù)據(jù)庫中；④中藥資源普查數(shù)據(jù)庫，為第三次中藥資源普查數(shù)據(jù)庫。

2.2分析原理

通過對引種地與原產(chǎn)地氣候與土壤相似度對比，從而確定不同級別的適宜產(chǎn)地。相似性分析采用基于單元網(wǎng)格的相似性聚類分析，即將空間劃分為有限數(shù)目可以進行聚類分析的正方形網(wǎng)格 (1km2)，每個網(wǎng)格相當于一個數(shù)據(jù)對象。

2.3分析流程

以野生銀柴胡原產(chǎn)地作為分析基點，首先獲取野生銀柴胡分布區(qū)氣候與土壤因子數(shù)據(jù)，然后進行柵格數(shù)據(jù)標準化處理和距離計算，從而確定活動積溫、日照、氣溫、降水量等9個氣候及土壤因子對目標值的距離，根據(jù)距離對各指標進行重分類，最后根據(jù)藥材對生態(tài)因子的要求確定其權(quán)重，得到一個綜合相似數(shù)SI，包括(SI=100%，95%≤SI<100%，90%≤SI<95%)。其中數(shù)據(jù)標準化處理采用絕對偏差均值標準化方法：Sf=1/n(|x1f-mf|+x2f-mf|+…+|xnf-mf|)。

3 野生銀柴胡生態(tài)因子值確定

根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫得到野生銀柴胡生長區(qū)的年平均氣溫為-2.4～11.9℃；七月最高氣溫31.1℃；一月最低氣溫-30.1℃；七月平均氣溫9.4～25.9℃；一月平均氣溫-25.2～-6.2℃；年均相對濕度40%～68.3%；年降雨量87～615mm；年日照時數(shù)2429～3217h/年；活動積溫0～4298℃；土壤類型為灰鈣土。

4 產(chǎn)地適宜性分析

4.1野生銀柴胡適宜產(chǎn)區(qū)

通過TCMGIS軟件分析得出野生銀柴胡生態(tài)適宜分布圖，由圖1所示，深綠色為野生銀柴胡生態(tài)相似度100%區(qū)域，綠色為野生銀柴胡生態(tài)相似度95～100%區(qū)域，藍色為野生銀柴胡生態(tài)相似度90～95%區(qū)域。

從圖1中可以看出，野生銀柴胡適宜區(qū)主要分布在秦嶺-淮河線以北、橫斷山脈以西、在華北平原的北部和遼東半島、山東半島的丘陵地帶。分布范圍的地貌類型多樣，以高原(青藏高原、黃土高原、內(nèi)蒙古高原)、山地(阿爾泰山、昆侖山、祁連山、秦嶺、大興安嶺等)為主。大面積分布范圍內(nèi)土壤類型主要以荒漠草原與高山草甸為主，土壤有機質(zhì)含量較低，生物種類較稀少。

圖1 野生銀柴胡生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)全國分布圖

4.2野生銀柴胡生態(tài)相似度100%區(qū)域

從圖1可以看出，野生銀柴胡生態(tài)相似度100%的區(qū)域主要分布在15個省(市、區(qū))的463個縣(市)，適宜面積總計為786 437.37km2，占所在縣(市)總面積的21.33%，其中適宜種植面積最大的為內(nèi)蒙古自治區(qū)，適宜面積達351 684.21km2，共計82個縣(市)，占所在縣(市)總面積的31.87%，其次為新疆維吾爾自治區(qū)，適宜面積達144 972.02km2，共計52個縣(市)，占所在縣(市)總面積的18.95%。這些分布區(qū)主要集中在大興安嶺、內(nèi)蒙古高原、天山山脈、阿爾泰山脈等地，其中天山山脈、阿爾泰山脈、內(nèi)蒙古高原位于第二階梯，大興安嶺位于第二階梯與第三階梯的過度地區(qū)。其中在內(nèi)蒙古中東部和東北地區(qū)最為集中，甘肅省中部、青海省東北部及新疆西北分布比較分散。

4.3野生銀柴胡生態(tài)相似度95%～100%區(qū)域

從圖1可以看出，野生銀柴胡生態(tài)相似度95%～100%的區(qū)域主要分布在18個省(市、區(qū))的961個縣(市)，適宜面積總計為1 901 687.76km2，占所在縣(市)總面積的27.53%，其中適宜種植面積最大的為內(nèi)蒙古自治區(qū)，適宜面積為346 975.54km2，占所在縣(市、區(qū))28.96%，共計81個縣(市)，其次為新疆維吾爾自治區(qū)，適宜面積為321 357.49km2，占所在縣(市、區(qū))18.74%，共計82個縣(市)。此生態(tài)相似度區(qū)域在我國分布最廣，地貌類型復(fù)雜，主要地型有青藏高原、橫斷山區(qū)、黃土高原、東北平原等地，在我國的三級階梯都有分布，主要集中的省份為青藏地區(qū)南部、四川省西北部、甘肅省、寧夏、山西等省份，這些分布區(qū)都呈東西帶狀分布。

4.4野生銀柴胡生態(tài)相似度90%～95%的區(qū)域

從圖1可以看出，野生銀柴胡生態(tài)相似度90%～95%的區(qū)域主要分布在19個省(市、區(qū))的642個縣(市)，適宜面積總計為1 414 635.68km2，占所在縣(市)總面積的28.15%，其中適宜種植面積最大的為西藏自治區(qū)，適宜面積為634 010.70km2，占所在縣(市、區(qū))55.52%，共計73個縣(市)，其次為青海省，適宜面積為313 637.29km2，占所在縣(市、區(qū))45.56%，共計37個縣(市)。此生態(tài)適宜區(qū)主要集中在第一階梯的青藏高原地區(qū)，其中陜西省、河南省及山東省也有部分分布。

5 分析結(jié)果討論

5.1基于TCMGIS分析結(jié)果的真實性

通過文獻查閱野生銀柴胡分布記錄，獲得野生銀柴胡有效標本記錄197份，主要分布于寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、青海、甘肅、新疆、北京、河北、西藏、黑龍江、遼寧、山西等12個省(市、區(qū))的51個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))。第三次全國中藥資源普查結(jié)果顯示，野生銀柴胡主要集中分布在寧夏、內(nèi)蒙古、陜西三省及其毗鄰地區(qū)[3-4]。TCMGIS分析結(jié)果和文獻查閱野生銀柴胡分布記錄及第三次全國中藥資源普查結(jié)果基本符合。且陳士林等[6]在《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃》一書中基于銀柴胡道地產(chǎn)區(qū)對銀柴胡生態(tài)適宜性進行分析，分析得出銀柴胡主要分布于內(nèi)蒙古、新疆、黑龍江、吉林、山西、河北、甘肅、遼寧等省(區(qū))。因基于對象選擇的不同，本文對野生銀柴胡產(chǎn)地適宜性分布區(qū)全部覆蓋陳士林等對“銀柴胡生態(tài)適宜性數(shù)值分析”的分析結(jié)果，且適宜性分布區(qū)明顯較廣。因此該系統(tǒng)對野生銀柴胡產(chǎn)地適宜性分析具有較高的科學(xué)性與可靠性。

5.2基于野生銀柴胡適宜區(qū)規(guī)劃及引種

我國地域遼闊，不同地域的氣候條件和土壤狀況均存在不同程度的差異，不同生態(tài)條件下生長出來的同種藥材，其藥材品質(zhì)差別很大[6]。只有與野生藥材原產(chǎn)區(qū)有較高生態(tài)相似性的區(qū)域，才有可能生產(chǎn)出具備相似品質(zhì)的藥材。由于長期以來藥材種植缺乏科學(xué)指導(dǎo)，藥材引種盲目性嚴重，藥材品質(zhì)無法保證，嚴重影響中藥療效的發(fā)揮和用藥安全，同時也損害了農(nóng)民的經(jīng)濟利益和種植藥材的積極性[7]。因此TCMGIS系統(tǒng)對藥材產(chǎn)地適宜性規(guī)劃具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。

TCMGIS系統(tǒng)對野生銀柴胡適宜區(qū)分析結(jié)果表明，野生銀柴胡適宜區(qū)主要分布在秦嶺-淮河線以北，橫斷山脈以西以及華北平原的北部和遼東半島、山東半島的丘陵地帶也有少量分布。分布區(qū)內(nèi)地貌類型多樣，以高原(青藏高原、黃土高原、內(nèi)蒙古高原)、山地(阿爾泰山、昆侖山、祁連山、秦嶺、大興安嶺等)為主。大面積土壤類型主要以荒漠草原與高山草甸為主，土壤有機質(zhì)含量較低，生物種類較稀少。根據(jù)野生銀柴胡生態(tài)相似度分析結(jié)果可見，銀柴胡的分布范圍很廣，其中北京、甘肅、河北、黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、寧夏、山西、陜西、四川、天津、西藏、新疆等地是銀柴胡最適宜產(chǎn)地，生態(tài)相似度100%區(qū)域。但是，上個世紀以來，由于土地開發(fā)利用、生態(tài)環(huán)境的變化和人為過度采挖，引起野生資源逐步匱乏，分布區(qū)的面積也在縮小，并且向西北地區(qū)寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅荒漠、半荒漠草原區(qū)遷移[3-4]。從銀柴胡的生物學(xué)特性看，銀柴胡生長適應(yīng)性廣、喜陽、耐瘠薄、耐干旱、不耐澇。在干旱少雨地區(qū)，通過根系的伸長生長獲得深層水分，這些特點與目前的分布狀況十分吻合。二十世紀八十年代，根據(jù)野生銀柴胡的分布特點，寧夏藥檢所邢世瑞等人[8-11]率先開展了野生銀柴胡的引種研究并獲得成功，推動了當?shù)劂y柴胡的人工種植和產(chǎn)地加工的發(fā)展，目前已成為全國人工種植面積最大產(chǎn)區(qū)，藥材質(zhì)量也得到同行業(yè)的認可。但是，銀柴胡屬小品種藥材，以其為原料的中成藥等產(chǎn)品比較少，一些有效的藥用成分尚未被認識和開發(fā)，盡管一些藥商向韓國、日本等地出口，但需求量仍有限。因此本文作者認為，盡管銀柴胡產(chǎn)地適宜區(qū)廣泛，但在引種時應(yīng)充分考慮市場的需求量，合理規(guī)劃，集中產(chǎn)區(qū)，避免盲目性；其次，人工種植銀柴胡可選擇降雨量在300～450mm左右，而且土壤排水好、沙質(zhì)土壤、土壤肥力不高，不太適宜農(nóng)作物種植的地區(qū)，建立規(guī)范化種植基地，實施規(guī)范化種植技術(shù)和加工技術(shù)，確保藥材品質(zhì)優(yōu)良；最后，加快銀柴胡深層次的研究和開發(fā)，提高綜合利用水平，使之創(chuàng)造更高的價值，為經(jīng)濟發(fā)展落后、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件不好的地區(qū)提供有效的增收途徑。

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[3] 邢世瑞，寧夏中藥資源[M].銀川：寧夏人民出版社，1987：43.

[4] 邢世瑞.寧夏中藥志[M].銀川：寧夏人民出版社，2006.

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ProducingAreaSuitabilityAnalysisofRadixStellariae

MA Weibao1，XIE Caixiang2，CHEN Jun2，XU Changqing2，HU Juan1，DING Xiaoli1，PENG li1*

(1.NingxiaUniversityCollegeofLifeScience，Yinchuan750021，China；2.TheChineseacademyofmedicalsciencesinstituteofmedicinalplant，Beijing100193,China)

Objective：The TCMGIS system was applied to analyze the producing area suitability of Radix Stellariae for providing scientific basis for the reasonable cultivation and regionalization of Radix Stellariae.Methods：Through literature review，193 valid samples were obtained from the distribution of Radix Stellariae and analyzed by TCMGIS system.Results：The regions of 100% ecology similarity for Radix Stellariae are mainly distributed in 463 counties (cities) of the 15 provinces (cities，districts)，suitable area for a total of 786 437.37 km2.The largest suitable planting area is the Inner Mongolia Autonomous Region，followed by Xinjiang Uygur Autonomous Region.The regions of 95%～100% ecology similarity are mainly in 18 provinces (cities，districts) 961 county (city)，suitable area for a total of 1 901 687.76 km2.The largest suitable planting area is the Inner Mongolia Autonomous Region，followed by Xinjiang Uygur Autonomous Region.The regions of 90%～95% ecology similarity are mainly distributed in 642 counties (cities) of the 19 provinces (cities，districts) the suitable area for a total of 1 414 635.68 km2.The largest suitable planting area is Tibet Autonomous Region followed by Qinghai Province.Conclusion：TCMGIS suitability analysis was consistent with literature records，authenticity and reliability，can be used as an important basis for the introduction，affore station and scientific regionalization of Radix Stellariae.

Rasix Stellariae；ecological similarity；TCMGIS

寧夏回族自治區(qū)重大專項(2015BY11103)

] 彭勵，教授，研究方向：藥用植物資源保護、評價與開發(fā)利用的研究；E-mail：pengli1124@163.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.5.018

2017-03-10)

*[