基于野生银柴胡的产地适宜性分析△

马伟宝，谢彩香，陈君，徐常青，虎娟，丁晓莉,彭励*

(1.宁夏大学生命科学学院，宁夏 银川 750021；2.中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193)

·中药农业·

基于野生银柴胡的产地适宜性分析△

马伟宝1，谢彩香2，陈君2，徐常青2，虎娟1，丁晓莉1,彭励1*

(1.宁夏大学生命科学学院，宁夏 银川 750021；2.中国医学科学院药用植物研究所，北京 100193)

目的：利用中药材产地适宜性地理信息分析系统(TCMGIS)对野生银柴胡产地适宜性进行分析，为银柴胡科学种植及区划提供依据。方法：通过文献查阅获得野生银柴胡分布记录有效标本197份，应用TCMGIS进行产地适宜性分析。结果：野生银柴胡生态相似度100%的区域主要分布在15个省(市、区)的463个县(市)，适宜面积总计为786 437.37 km2，其中适宜种植面积最大的为内蒙古自治区，其次为新疆维吾尔自治区。野生银柴胡生态相似度95%～100%的区域主要分布在18个省(市、区)的961个县(市)，适宜面积总计为1 901 687.76 km2，其中适宜种植面积最大的是内蒙古自治区，其次为新疆维吾尔自治区。野生银柴胡生态相似度90%～95%的区域主要分布在19个省(市、区)的642个县(市)，适宜面积总计为1 414 635.68 km2，其中适宜种植面积最大的为西藏自治区，其次为青海省。结论：野生银柴胡适宜分布区与文献记录吻合，可作为银柴胡引种和科学区划的重要依据。

银柴胡；生态相似性；TCMGIS

银柴胡为石竹科植物银柴胡StellariadichotomaL.var.lanceolataBge的干燥根，具清虚热、除疳热之功效，用于阴虚发热、骨蒸劳热、小儿疳热等症[1]，为著名中成药乌鸡白凤丸等的原料药之一[2]。我国的野生银柴胡主要集中分布于宁夏、内蒙古和陕西等省(区)的毗邻地区[3-4]。近年来，随着开发利用的不断深入，国内外需求量逐年增加。野生资源遭到了严重破坏，人工栽培成为药材供应的主要途径，因此适宜种植区域的选择显得尤为重要。

中药材产地适宜性分析地理信息系统(TCMGIS)是以气候因子数据库、土壤数据库、基础地理信息数据库及第3次全国中药资源普查数据库为后台支撑，对中药材产地适宜性进行定量、空间化、多生态因子、多统计方法快速分析系统[5]。应用中药材产地适宜性分析地理信息系统(TCMGIS)，以野生银柴胡原产区最适宜生长环境因子为依据，对野生银柴胡进行产地适宜性分析，为银柴胡产地规划与选择提供理论依据。

1 材料

通过文献查阅野生银柴胡分布记录，获得野生银柴胡有效标本记录197份，主要分布于宁夏、内蒙古、陕西、青海、甘肃、新疆、北京、河北、西藏、黑龙江、辽宁、山西等12个省(市、区)的51个镇(乡)，其中宁夏有效标本数14份，内蒙古134份，陕西11份，青海5份，北京2份，新疆3份，河北10份，甘肃7份，西藏2份，黑龙江4份，辽宁1份，山西4份。这些标本及其记录保存在内蒙古大学生命科学学院生物学系(HIMC)50份，中国科学院植物研究所标本馆(PE)42份，西北农林科技大学植物标本馆(WUK)25份。南京大学生物系植物标本室(N)20份，中国科学院沈阳应用生态研究所标本馆(IFP)23份，中国科学院昆明植物研究所标本馆(KUN)14份，中国科学院华南植物园标本馆(IBSC)7份，中国科学院西北高原生物研究所青藏高原生物标本馆(QTPMB)8份，南开大学生物系植物标本室(NKU)3份，中国科学院武汉植物园标本馆(HIB)2份，江苏省中国科学院植物研究所标本馆(NAS)2份，四川大学生物系植物标本室(SZ)1份。

2 TCMGIS分析原理及方法

2.1系统数据库

TCMGIS适宜性分析系统包括以下4个数据库：①气象数据库，基于全国气象站点30年地面气象数据进行栅格数据计算(1km2) 及衍生数据，包括以下指标，活动积温、年均日照时数、年均气温、年均湿度、年均降水量、一月平均温、7月平均温、最冷月和最热月的极端气温；②土壤数据库，土壤数据库是按照第3次全国(1∶4000000)土壤普查至亚类所归类的；③地理信息数据库，国家1∶100万的基础地理信息数据，共77幅地形图，所涉及的内容包括政区、居民地、交通与管网、水系及附属设施、地貌、地名、测量控制点等，数据以点、线、面的矢量形式存放于空间数据库中；④中药资源普查数据库，为第三次中药资源普查数据库。

2.2分析原理

通过对引种地与原产地气候与土壤相似度对比，从而确定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 (1km2)，每个网格相当于一个数据对象。

2.3分析流程

以野生银柴胡原产地作为分析基点，首先获取野生银柴胡分布区气候与土壤因子数据，然后进行栅格数据标准化处理和距离计算，从而确定活动积温、日照、气温、降水量等9个气候及土壤因子对目标值的距离，根据距离对各指标进行重分类，最后根据药材对生态因子的要求确定其权重，得到一个综合相似数SI，包括(SI=100%，95%≤SI<100%，90%≤SI<95%)。其中数据标准化处理采用绝对偏差均值标准化方法：Sf=1/n(|x1f-mf|+x2f-mf|+…+|xnf-mf|)。

3 野生银柴胡生态因子值确定

根据系统数据库得到野生银柴胡生长区的年平均气温为-2.4～11.9℃；七月最高气温31.1℃；一月最低气温-30.1℃；七月平均气温9.4～25.9℃；一月平均气温-25.2～-6.2℃；年均相对湿度40%～68.3%；年降雨量87～615mm；年日照时数2429～3217h/年；活动积温0～4298℃；土壤类型为灰钙土。

4 产地适宜性分析

4.1野生银柴胡适宜产区

通过TCMGIS软件分析得出野生银柴胡生态适宜分布图，由图1所示，深绿色为野生银柴胡生态相似度100%区域，绿色为野生银柴胡生态相似度95～100%区域，蓝色为野生银柴胡生态相似度90～95%区域。

从图1中可以看出，野生银柴胡适宜区主要分布在秦岭-淮河线以北、横断山脉以西、在华北平原的北部和辽东半岛、山东半岛的丘陵地带。分布范围的地貌类型多样，以高原(青藏高原、黄土高原、内蒙古高原)、山地(阿尔泰山、昆仑山、祁连山、秦岭、大兴安岭等)为主。大面积分布范围内土壤类型主要以荒漠草原与高山草甸为主，土壤有机质含量较低，生物种类较稀少。

图1 野生银柴胡生态适宜产区全国分布图

4.2野生银柴胡生态相似度100%区域

从图1可以看出，野生银柴胡生态相似度100%的区域主要分布在15个省(市、区)的463个县(市)，适宜面积总计为786 437.37km2，占所在县(市)总面积的21.33%，其中适宜种植面积最大的为内蒙古自治区，适宜面积达351 684.21km2，共计82个县(市)，占所在县(市)总面积的31.87%，其次为新疆维吾尔自治区，适宜面积达144 972.02km2，共计52个县(市)，占所在县(市)总面积的18.95%。这些分布区主要集中在大兴安岭、内蒙古高原、天山山脉、阿尔泰山脉等地，其中天山山脉、阿尔泰山脉、内蒙古高原位于第二阶梯，大兴安岭位于第二阶梯与第三阶梯的过度地区。其中在内蒙古中东部和东北地区最为集中，甘肃省中部、青海省东北部及新疆西北分布比较分散。

4.3野生银柴胡生态相似度95%～100%区域

从图1可以看出，野生银柴胡生态相似度95%～100%的区域主要分布在18个省(市、区)的961个县(市)，适宜面积总计为1 901 687.76km2，占所在县(市)总面积的27.53%，其中适宜种植面积最大的为内蒙古自治区，适宜面积为346 975.54km2，占所在县(市、区)28.96%，共计81个县(市)，其次为新疆维吾尔自治区，适宜面积为321 357.49km2，占所在县(市、区)18.74%，共计82个县(市)。此生态相似度区域在我国分布最广，地貌类型复杂，主要地型有青藏高原、横断山区、黄土高原、东北平原等地，在我国的三级阶梯都有分布，主要集中的省份为青藏地区南部、四川省西北部、甘肃省、宁夏、山西等省份，这些分布区都呈东西带状分布。

4.4野生银柴胡生态相似度90%～95%的区域

从图1可以看出，野生银柴胡生态相似度90%～95%的区域主要分布在19个省(市、区)的642个县(市)，适宜面积总计为1 414 635.68km2，占所在县(市)总面积的28.15%，其中适宜种植面积最大的为西藏自治区，适宜面积为634 010.70km2，占所在县(市、区)55.52%，共计73个县(市)，其次为青海省，适宜面积为313 637.29km2，占所在县(市、区)45.56%，共计37个县(市)。此生态适宜区主要集中在第一阶梯的青藏高原地区，其中陕西省、河南省及山东省也有部分分布。

5 分析结果讨论

5.1基于TCMGIS分析结果的真实性

通过文献查阅野生银柴胡分布记录，获得野生银柴胡有效标本记录197份，主要分布于宁夏、内蒙古、陕西、青海、甘肃、新疆、北京、河北、西藏、黑龙江、辽宁、山西等12个省(市、区)的51个镇(乡)。第三次全国中药资源普查结果显示，野生银柴胡主要集中分布在宁夏、内蒙古、陕西三省及其毗邻地区[3-4]。TCMGIS分析结果和文献查阅野生银柴胡分布记录及第三次全国中药资源普查结果基本符合。且陈士林等[6]在《中国药材产地生态适宜性区划》一书中基于银柴胡道地产区对银柴胡生态适宜性进行分析，分析得出银柴胡主要分布于内蒙古、新疆、黑龙江、吉林、山西、河北、甘肃、辽宁等省(区)。因基于对象选择的不同，本文对野生银柴胡产地适宜性分布区全部覆盖陈士林等对“银柴胡生态适宜性数值分析”的分析结果，且适宜性分布区明显较广。因此该系统对野生银柴胡产地适宜性分析具有较高的科学性与可靠性。

5.2基于野生银柴胡适宜区规划及引种

我国地域辽阔，不同地域的气候条件和土壤状况均存在不同程度的差异，不同生态条件下生长出来的同种药材，其药材品质差别很大[6]。只有与野生药材原产区有较高生态相似性的区域，才有可能生产出具备相似品质的药材。由于长期以来药材种植缺乏科学指导，药材引种盲目性严重，药材品质无法保证，严重影响中药疗效的发挥和用药安全，同时也损害了农民的经济利益和种植药材的积极性[7]。因此TCMGIS系统对药材产地适宜性规划具有现实指导意义。

TCMGIS系统对野生银柴胡适宜区分析结果表明，野生银柴胡适宜区主要分布在秦岭-淮河线以北，横断山脉以西以及华北平原的北部和辽东半岛、山东半岛的丘陵地带也有少量分布。分布区内地貌类型多样，以高原(青藏高原、黄土高原、内蒙古高原)、山地(阿尔泰山、昆仑山、祁连山、秦岭、大兴安岭等)为主。大面积土壤类型主要以荒漠草原与高山草甸为主，土壤有机质含量较低，生物种类较稀少。根据野生银柴胡生态相似度分析结果可见，银柴胡的分布范围很广，其中北京、甘肃、河北、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、山西、陕西、四川、天津、西藏、新疆等地是银柴胡最适宜产地，生态相似度100%区域。但是，上个世纪以来，由于土地开发利用、生态环境的变化和人为过度采挖，引起野生资源逐步匮乏，分布区的面积也在缩小，并且向西北地区宁夏、内蒙古、陕西、甘肃荒漠、半荒漠草原区迁移[3-4]。从银柴胡的生物学特性看，银柴胡生长适应性广、喜阳、耐瘠薄、耐干旱、不耐涝。在干旱少雨地区，通过根系的伸长生长获得深层水分，这些特点与目前的分布状况十分吻合。二十世纪八十年代，根据野生银柴胡的分布特点，宁夏药检所邢世瑞等人[8-11]率先开展了野生银柴胡的引种研究并获得成功，推动了当地银柴胡的人工种植和产地加工的发展，目前已成为全国人工种植面积最大产区，药材质量也得到同行业的认可。但是，银柴胡属小品种药材，以其为原料的中成药等产品比较少，一些有效的药用成分尚未被认识和开发，尽管一些药商向韩国、日本等地出口，但需求量仍有限。因此本文作者认为，尽管银柴胡产地适宜区广泛，但在引种时应充分考虑市场的需求量，合理规划，集中产区，避免盲目性；其次，人工种植银柴胡可选择降雨量在300～450mm左右，而且土壤排水好、沙质土壤、土壤肥力不高，不太适宜农作物种植的地区，建立规范化种植基地，实施规范化种植技术和加工技术，确保药材品质优良；最后，加快银柴胡深层次的研究和开发，提高综合利用水平，使之创造更高的价值，为经济发展落后、农业生产条件不好的地区提供有效的增收途径。

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[S].北京：中国医药科技出版社，2010：297.

[2] 于凯强，焦连魁，任树勇，等.中药银柴胡的研究进展[J].中国现代中药，2015，17(11)：1223-1229.

[3] 邢世瑞，宁夏中药资源[M].银川：宁夏人民出版社，1987：43.

[4] 邢世瑞.宁夏中药志[M].银川：宁夏人民出版社，2006.

[5] 陈士林，魏建和，孙成忠，等.中药材产地适宜性分析地理信息系统的开发及蒙古黄芪产地适宜性研究[J].世界科学技术-中医现代化工，2006，8(3)：47-52.

[6] 陈士林等.中国药材产地生态适宜性区划[M].北京：科学出版社，2011.

[7] 陈士林.中药资源可持续利用导论[M].北京：中国医药科技出版社，2006.

[8] 邢世瑞.银柴胡栽培技术[M].银川：宁夏人民出版社，1991：158-192.

[9] 鲍瑞，韦红，邢世瑞.宁夏人工种植银柴胡不同区域适应性研究[J].农业科学研究，2006，27(3)：49-53.

[10] 李福厚.银柴胡栽培技术[J].吉林农业，2011(8)：120-121.

[11] 余复生，邢世瑞，刘景林，等.银柴胡生物学特性及其栽培技术[J].中国中药杂志，1992，17(12)：717-719.

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

宁夏回族自治区重大专项(2015BY11103)

] 彭励，教授，研究方向：药用植物资源保护、评价与开发利用的研究；E-mail：pengli1124@163.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.5.018

2017-03-10)

*[