定西市党参生态适宜性区划研究△

陈博，王莉，韦翡翡，赵文龙，朱田田，晋玲，2*

1.甘肃中医药大学 药学院，甘肃 兰州 730000；2.中(藏)药资源研究所，甘肃 兰州 730000

党参为桔梗科植物党参Codonopsispilosula(Franch.)Nannf.、素花党参C.pilosulaNannf. var.modesta(Nannf.) L.T.Shen和川党参C.tangshenOliv.的干燥根，性平，味甘，无毒，具有补中益气、和胃生津、祛痰止咳等功效，可用于治疗脾虚食少便溏、四肢无力、心悸、气短等[1]。随着中医药事业的发展，党参药材市场需求量不断增加，保证党参药材品质亟待解决[2]。选择适宜生长地区进行人工栽培是保证党参药材品质的有效途径。

定西市地理位置优越、气候适宜，是甘肃乃至全国重要的中药材种植、加工和仓储的区域。其中党参产业发展历史悠久，是我国优质党参的主要产区之一，有“ 中国党参之乡”的美誉，定西生产的党参占国内市场的50% 左右。因此，选择定西市党参的适宜生长地区研究，更能保证党参药材质量的安全有效。

Maxent模型用于预测生物物种潜在分布的研究已非常广泛，其通过寻找最大熵 (即最接近均匀值) 来估计物种分布[3-5]。地理信息系统(GIS)用生态学原理并结合数据分析物种的潜在分布进行预测并展示成果[6]。Maxent模型结合GIS空间分析技术在预测物种潜在分布中可以发挥更大优势[7-10]。本研究基于党参分布信息及环境因子数据，采用Maxent模型预测党参生态适宜分布区，并利用GIS技术将其表现出来，以期为党参的人工栽培选地提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 党参分布信息

通过自采，收集党参的分布信息，共收集1373份党参分布信息。储存物种名、分布地区的经纬度信息，并制成Maxent模型要求的.csv格式。

1.2 党参生长分布预测

1.2.1生态因子数据 生态因子数据来源于“中药资源空间信息网格数据库”，包含温度、植被、降雨等类型，选取适应党参生长的所有生态因子数据。

1.2.2Maxent模型参数设置 将党参采集信息转换为.csv 格式，导入Maxent软件，综合55个生态因子。设置具体参数，随机测试比例25%，最大迭代次数106，设置响应面曲线为ROC 评价曲线和刀切法(jackknife) 检验权重，其他参数为软件默认值[11]。

1.2.3模型预测评价 采用曲线下面积(AUC)值评价预测结果的精度，若AUC>0.9，则模型精密度良好。

1.2.4生态因子的筛选 导入1373份党参的采集信息和55个生态因子，进行迭代运算。每次筛选出贡献因子为0的生态因子，舍弃；继续迭代，直至贡献因子没有0出现，得到对党参生长有贡献的所有因子。

1.3 中药党参在定西的生态适宜性区划分析

将Maxent导出的结果转换为栅格数据，导入GIS，进行叠加和地图制作，得到正态分布参数μ、δ，得到[0，μ-δ]为不适宜区，[μ-δ，μ]为次适宜区，[μ，1]为适宜区，通过GIS绘制党参的生态适宜性区划图[12]。

2 结果与分析

2.1 模型精确度评价

在Maxent模型运算中是通过开启刀切法来反映不同生态因子在影响党参生长适宜度中所占的权重。以ROC曲线下面积为衡量准确度指标，范围在0～1，模型判断力越强，AUC数值越大。党参ROC曲线训练数据集AUC= 0.965，测试数据集AUC=0.965，均大于0.9、小于1，表明Maxent模型对于预测党参在定西市的潜在分布准确度和可信度都很高[13-15]。得到的定西市党参刀切结果见图1，党参训练集的ROC曲线图见图2。

图1 定西市党参刀切图

图2 党参训练集的ROC曲线图

2.2 主生态因子的选择

筛选55个生态因子，其中15个对党参生态适宜性有贡献率，9个为影响党参适宜性的主要生态因子，贡献率总和为97.767 9%；主生态因子适宜值见表1。

表1 党参主生态因子的贡献率及适宜值

2.3 中药党参在定西市的生态适宜性区划

临洮中、东部，安定南部，渭源大部，陇西中、西部，漳县大部，岷县中部为党参的适宜区；临洮西部、安定大部、陇西东南部、漳县东南边缘、岷县西部和东部为党参次适宜区；安定区北部、临洮西北部和东北部、通渭东南部、渭源南部、漳县西北部、岷县西南部和东南部的边缘地带为不适宜区。定西市党参生态适宜区分布镇，见表2。

3 结论

本研究收集了1373份党参的分布信息，利用GIS 技术和Maxent 模型对党参在定西市的生态适宜区进行预测，预测结果中AUC均大于0.9，表明预测结果和可信度准确。

表2 党参在定西市各县生态适宜性分布区

综合分析党参的主生态因子，对党参生长影响排序为海拔(41.077 8%)>4月份降水(22.558 7%)>植被类型(11.581 8%)>年平均温度(8.812 5%)>最干季节均温(4.590 3%)>最冷月最低温(2.726 8%)>7月份降水(2.589 7%)>温度季节性变化标准差(1.974 1%)>降雨量变异系数(1.856 2%)。结果可知，党参喜1750～3400 m海拔高度，温和凉爽天气，与已知的党参生境吻合，同时4月份是植物萌发的时期，7月份为结果的时期，较多降水量更有助于党参生长。安定区北部、临洮西北部和东北部、通渭东南部、渭源南部、漳县西北部、岷县西南部和东南部的边缘地带为党参生长不适宜区，主要是因为该地区多为高山，沟壑较多，加上降雨量较少共同导致该地区不利于党参生长，与已知地理考证相吻合。

本研究对定西市党参生态适宜性进行区划，为党参种植区域的选择和资源的合理规划提供参考和依据。