基于TCMGIS的溪黄草生态适宜性研究

王珍，索凤梅，黄林芳*

（1.中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193；2.北京中医药大学中药学院，北京 100102）

基于TCMGIS的溪黄草生态适宜性研究

王珍1，2，索凤梅1，黄林芳1*

（1.中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193；2.北京中医药大学中药学院，北京 100102）

目的：对溪黄草产地适宜性进行分析，以期指导溪黄草区划和生产。方法：以溪黄草的主产地广东饶平为基点县，运用 《中药材产地适宜性分析地理信息系统》（TCMGIS）分析了溪黄草的全国适宜产地。结果：广东、广西、福建、海南等4个省区的164个县、市为溪黄草最适宜产区，为发展溪黄草生产，确定溪黄草区划，保证溪黄草品质提供科学指导。结论：广东、广西、福建、海南等4个省区的164个县适宜大面积推广种植溪黄草。

溪黄草；生态适应性；生态因子；TCMGIS

溪黄草为唇形科香茶菜属植物线纹香茶菜Rabdosia lophanthoides（Buch.-Ham.ex D.Don）H.Hara、狭基线纹香茶菜R.lophanthoidesvar.gerandianas（Bentham）H.Hara、细花线纹香茶菜R.lophanthoidesvargraciliftorus（Bentham）H.Hara和溪黄草R.serra（Maxim）Hara的干燥全草[1-2]。狭基线纹香茶菜和溪黄草为市场主要流通药材[3]。溪黄草味甘、苦，性凉，归肝、胆经，具有清热利湿、退黄祛湿、凉血散瘀之功效，用于急性黄疸性肝炎、急性胆囊炎、湿热泻痢、跌打瘀肿等症的治疗。溪黄草是民间习用草药，是 “消炎利胆片”、“复方胆通片”的原料药材之一，主要化学成分有萜类（熊果酸、2α-羟基熊果酸）、黄酮类（芦丁、槲皮素）、酚类、氨基酸和有机酸等[4]。其萜类成分具有抗菌、抗肿瘤、护肝等作用，黄酮类物质可抗癌、抗氧化、抗衰老。溪黄草多糖能清除羟自由基，抑菌[5]。

溪黄草在南方各省广泛使用，为保障其资源的可持续利用，有必要对溪黄草进行规模化引种栽培[6]，而产地适宜性研究是引种栽培的前提和基础。本项目组在国家主管部门的支持下，以GIS为基本平台，成功开发了 《中药材产地适宜性分析地理信息系统》（TCMGIS）[7]，并开展了锁阳、石柱参、柴胡、青蒿、附子等药材的适宜产地分析[8-12]。本研究运用TCMGIS系统分析了溪黄草的主流商品之一狭基线纹香茶菜的生态产地适宜性，为发展溪黄草生产、确定溪黄草区划、避免盲目引种，保证溪黄草品质提供科学指导。

1 TCMGIS原理与分析流程

1.1 TCMGIS的主要原理

系统后台数据库平台为SQLServer2000，GIS组件为 ArcEngine9.0。共用数据库包括：气象数据库——基于全国气象站点30年地面气象数据计算所得的按栅格数据（1km2）及衍生数据；土壤数据库——1∶4 000 000第3次全国土壤普查至亚类的土壤数据库；空间数据库——全国1∶1 000 000地图的矢量数据库。数据通过Arc GIS的空间数据引擎Arc SDE存放于数据库中，其他属性数据通过ADO.NET进行存取。适宜产地的基本分析原理为气候、土壤的相似，即根据引种地与原产地（道地产地）气候、土壤的相似程度，划分为不同级别的适宜产地。相似性分析采用基于单元网格的相似性聚类分析，即将空间划分为有限数目、可以进行聚类分析的正方形网格（1 km2），每个网格相当于一个数据对象，所用空间数据、气候土壤数据等存放在相应网格的属性表中，聚类以网格为单位进行。

1.2 TCMGIS主要分析流程

以药材的道地（主产地）作为分析基点，在此基础上确定影响药材分布的关键性生态地理因子。栅格数据聚类前必须对数据进行标准化处理。标准化后的数据进行距离计算。分别计算日照、气温、降水量、海拔等气候及土壤因子对目标值的距离（相似系数，SI，Similarity index），根据距离分别将各个指标进行重分类。也可以将气候、土壤因子等各个因子进行综合计算后得出一个综合相似系数SI，这需要根据每种药材对生态因子的要求确定权重。根据相似系数的大小将适宜区划分为最适宜区（SI≥95%），适宜区（SI≥90%）。

2 溪黄草生态学特性及分析方法

溪黄草集中分布在广东饶平地区，地处东经116°35′～117°11′、北纬 23°28′～24°14′，属海洋亚热带季风气候，分布区的年平均气温21.4℃，无霜期达349 d。

根据溪黄草的生态学特征，本文确定广东饶平为溪黄草的主产区及分析的基点，分析得出溪黄草生长环境要求的生态因子数据如下：

气温：1月平均气温9.9～13.6℃；7月平均气温24.7～28.3℃；

降雨量：1 734～1 787 mm；海拔：－45～575 m；年日照时数：1 809～1 979 h；

土壤：赤红壤、黄壤和水稻土。

聚类分析前对数据进行标准化处理。采用绝对偏差均值标准化方法：

3 溪黄草产地适宜性分析结果

3.1 溪黄草适宜产区的分布范围

根据上述目标值及分析方法[13]，采用TCMGIS分析后得出的溪黄草适宜生态分布图，见图1，颜色较深部分为相似度95%～100%的溪黄草最适宜地区，颜色较浅的部分为相似度90%～95%溪黄草适宜分布区。

图1 溪黄草在全国的适宜分布区分析结果

根据系统分析结果，溪黄草在全国的最适宜产区包含广东、广西、福建、海南等4个省区的164个县市，全国适宜种植溪黄草地区（相似系数：SI≥90%）面积总和为225 630.8 km2。各省区包含的适宜产地县市数及适宜面积情况见表1。

表1 溪黄草生态相似度90%～100%主要区域

从图1和表1可以看出，通过TCMGIS系统分析出的溪黄草的适宜产区主要是以广东为中心，向南最远能够延伸到海南，向东扩展到台湾部分地区，向北到福建东部。向西延伸到广西中部往南地区。以上分析结果说明，从生态地理条件的角度来看，溪黄草的栽培基地可以广东为中心向广西和福建方向扩展。而且在全国接近23万km2的适宜区范围内有选择地建设溪黄草道地药材基地能够满足其对气候土壤的基本要求。3.2相似系数大于95%以上的县市

图2所示，与广东饶平地区相比，溪黄草相似度为95%～100%区域有广东、广西、福建、海南等省（区），其中面积较大的区域包括广东省和广西壮族自治区，面积分别为80 212.79 km2和35 210.85 km2。广东包括丰顺、翁源、信宜等县（市），广西包括博白、灵山、梧州等县（市），分别占该省区面积的45%和15%。

图2 溪黄草适宜县市相似系数（95%～100%）分布图

4 结论与讨论

4.1 验证了TCMGIS系统的科学性

本研究以溪黄草为分析对象，通过采用TCMGIS系统，应用栅格数据（1 km2）的气候数据库，包括年平均气温、相对湿度、年降水量、年日照时数、极端最低温度、极端最高温度，1∶4 000 000万的土壤数据库。分析得出了溪黄草在全国的适宜分布区和次适宜分布区所包含的省区和县市，计算出了适宜分布区的面积，并给出了适宜区的分布图，TCMGIS系统提供了一种量化的评判药材产地适宜性的技术和方法，为中药材引种栽培提供了理论依据。

4.2 分析得到溪黄草生态适宜性数据

通过采用TCMGIS系统对溪黄草的产地适宜性进行分析，得出溪黄草在全国的最适宜分布区包含广东、广西、福建、海南等4个省区的164个县市为溪黄草适宜产区，适宜产区面积总和为22.58万km2。基于饶平为基点县，获得的最适生态数值如下：1月平均气温9.9～13.6℃；7月平均气温24.7～28.3℃；降雨量范围1 734～1 787 mm；海拔高度范围－45～575 m；年日照时数达到1 809～1 979 h；土壤类型包括赤红壤、黄壤和水稻土。溪黄草的最适宜区面积和适宜区面积大致相等。然而溪黄草产地适宜性数据只是基于生态环境相似性分析得出的，而溪黄草的栽培方法在很大程度上影响溪黄草的生产区选择，影响道地药材产地适宜性的因素有很多，还需要综合考虑，找出影响药材分布的主导因素。

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[13]陈士林，索凤梅，韩建萍，等.中国药材生态适宜性分析[J].中草药，2007，38（04）：481-487.

Ecological Suitablility Research of Herba Rabdosia serrae by TCMGIS

WANG Zhen1，2，SUO Feng-mei1，HUANG Lin-fang1
（1.Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Science，Peking Union Medical College，Beijing100193，China；2.Beijing University of ChineseMedicine，School of ChineseMateria Medica，Beijing100102，China）

Objective：To analyze the suitable producing area ofRabdosia lophanthoidesvar graciliftorus for regionalization of its production.Methods：Raoping county of Guangzhou province was regarded as the analytical basal place，basing on the database of ecological factors and spatial analysis methods in Georgraphic Information System for Traditional Chinese Medicine（TCMGIS）.Results：The result showed that the optimal district ofRabdosia

lophanthoidesvargraciliftorushave been determined to be located in 164 counties from Guangdong，Guangxi，Fujian，Hainan provinces.The aim of investigation was to get the appropriate producing areas of in China.And this would provide a scientific reference for the introduction and cultivation ofRabdosia lophanthoidesvar graciliftorus.Conclusion：The suitable producing area ofRabdosia lophanthoidesvar graciliftorus for large scale cultivation mainly located in Guangdong，Guangxi，Fujian and Hainan provinces.

Herba Rabdosia serrae；Ecological suitability；Ecological factors；TCMGIS

*黄林芳，Email：lfhuang＠implad.ac.cn

2011-04-18）