基于空间分析法研究四川道地药材资源适宜性区划*——以赶黄草为例

西南医科大学 袁红，刘冰姿，龚佑芳，伍景洪，张鸿杰，李瑾

中药材产业是建设健康中国的物质基础和发展战略资源。健康、可持续的中药种植对加快中药产业发展、增加药农收入具有重要意义。中药资源作为一种自然资源，其分布具有显著的地理特征，如海拔、气温、降水、日照、土壤等，这些因素会直接影响中药资源的质量。

随着计算机技术的广泛应用，利用计算机分析和获取信息，支持空间决策，挖掘大数据已经成为一个热门研究领域。空间分析方法主要是将目标范围内的空间数据和属性数据结合起来进行具体的计算和分析。

国家政策大力支持中药发展，促进中药产业化，特别是种植道地药材。有必要将中药资源与环境数据和空间数据相结合，通过分析、直观和具体的表达，挖掘药材资源的数据相关性，解决现有数据无法应用的困境[1]。

四川被称为“没有四川就没有处方，没有蜀就没有药”。独特的地理结构造就了四川丰富多样的药材资源，四川是中国著名的中药产地之一。四川独特的医药资源为中医药产业的发展奠定了资源基础和条件。根据第三次全国中药资源普查，四川省拥有全国中医药资源5000余种，其中常用中药400余种，名、主药材49种，是中国最大的中药产地之一①。

四川道地药材适宜性区划的建立是中药资源产业规划的基础。药材资源功能区划分析系统的设计与实现对药材的自动化和科学研究具有重要意义。

一、中药种植业发展现状

长期以来，我国中药的商品来源主要依靠野生药材资源。从20世纪50年代起，中国开始逐步发展中药的种植和育种。30%的栽培和栽培药材占药材供应的绝大多数。

常见药材按地域分类，主要有川药、广药、云药、桂药、怀药、浙药、冠药、北药、华南药、西北药和藏药。根据第三次全国中药材资源普查结果，四川省共有药材4354种，占全国的33.99%[2]；药材储量居全国首位。药农种植收入1140元/人，已成为全省增加农业农民收入的重要措施。到2020年，四川省已建立37种药材标准化种植科技示范区，制定了乌头、丹参等四川乡土药材标准化生产技术规程20种，其中14种已颁布为四川省地方标准[3]。

二、中药产业存在的主要问题

（一）药材种植技术低，规模化程度低

据统计，我国中药良种培育率不足10%。目前，药材资源的培育主要是“自养自用”。药材规模化栽培程度低，药材育种、种植、管理、初加工等环节仍需人工操作。

（二）药材种植管理松散，标准化程度低

目前，四川省药材种植基地分散，地理位置偏远，药材种植形式单一，管理松散。到2020年，严格按照GAP标准实施的标准化种植基地的生产面积不足10%。由于农药、化肥的使用频频超标，导致药材质量得不到保证。

（三）供需矛盾突出，市场化程度低

中药材种植企业处于“小规模、低水平、弱加工”状态。大多数企业只销售原料药或中药饮片。中药材产业链尚未形成，产业化程度低，特色产品不丰富，自然资源优势尚未转化为经济优势。市场需求与农业产出的合作模式不完善，经常存在供需矛盾。

三、药材资源适宜性区划分析

中药材种植是中药产业链的第一环。该基地生态环境良好，运行高效，质量安全可追溯，通过企业基地合作发展特色药材，支撑了中药种植产业建设的成功。只有正确认识和把握中药种植业的现状和潜在的关键问题，才能找到有效措施，把握发展方向，确保中药产业快速稳定发展。

中药质量与地理环境因素密切相关，如海拔、温度、降水量、日照时数、土壤微量元素含量等。这些生境因素不能直接反映在中药中，但它们决定了中药的质量和功效。在理论研究方面，我国对药材的空间分布与调查、药材的开发利用与保护、药材资源区划等方面进行了广泛的研究。然而，目前缺乏对药材适宜性的分析和研究，对区域药材种植的空间规划和功能定位也鲜有涉及。

本文在使用GIS工具的基础上，结合空间分析方法[4]，利用ArcGIS和四川省EDM影像数据，绘制了泸州市三维地形图和泸州市降水、气温栅格图。根据泸州地区的环境因素，结合当地药用资源的分布和种植条件，确定了药用资源的功能区划。利用大数据技术分析四川药材资源，指导药材种植选址。

（一）数据来源

该项目从全国中药资源普查和全国中药统计摘录中收集药材数据，并从中科图新获得四川省1250万DEM数据（SRTM）。截止时间为2020年12月31日。

（二）数据处理

对整理后的药材数据进行如下处理：一是选择“正品药材”，如乌头、骨碎补等；二是清除区域属性不明确的药材；三是选择各地、市、州具有代表性的药材；四是将同一种药材在不同地区分开。经处理后，整理出四川省37种正品药材，涉及13个城市和地区（表1）。已分类的道地药材资源被标记为可开发资源，并纳入四川道地药材资源数据库。为了展示其空间位置，四川道地药材资源的坐标精确到产地所在区域；使用百度地图，提取当地坐标的经纬度，将其制作成excel文本，在GIS中导入转换，并将其空间位置显示为地图中的“点”，为进一步的交点分析做准备。

表1 四川省道地药材资源

以上分析是通过选择泸州的道地药材川赶黄草进行的：泸州地处云贵高原与四川盆地的交界处，野生药物资源储量丰富。自古以来，中药材种植历史悠久，有中药材资源1144种，药用植物174科，中药材种植面积20万亩。其中，玉石斛、赶黄草、白芨等重要中药材资源栽培历史悠久，产量高，品质好。以赶黄草为例。它的学名是拔根蔬菜。是古林县名副其实的药材。据研究，川赶黄草的主要有效成分为黄酮类化合物、没食子酸、槲皮素、谷甾醇和多种抗氧化成分。其药理作用主要是保护肝脏、促进胆囊和黄变、抗氧化和抑菌。具有清热解毒、黄湿、活血化瘀、利水消肿的功效[5]。

（三）数据分析方法

近年来，空间分析方法作为一种空间信息技术，在中药种植的应用研究中发展迅速。空间分析可以收集、存储、检索、分析、模拟和显示地理空间数据[4]。该方法能较好地解决药材资源的适宜性分析问题。

1.技术路线

利用arcmap107数据库系统，分别建立了四川省地形数据库、泸州市地形数据库、降水数据库和温度数据库。使用弧图处理四个点的数据。将泸州行政区划、道地药材种植、道地药材分布、气温、降水等要素叠加，直观反映道地药材资源的空间分布和地理种植面积。

2.进行缓冲区分析

缓冲区分析是一种分析方法，用于确定空间邻近性或不同地理元素的邻近性[6]。缓冲区半径采用邻近距离法确定，以泸州行政区划、泸州地形、温度和降水为分析对象，以中药材资源为影响对象，即相邻对象。以下分析模型如下：

Fi=f0（1-ri）

ri=di/d0；（0≤ri≤1）

式中：Fi为主体对周围环境的影响程度；F0是主题的范围索引；ri表示距离；di是从周围环境到主体的距离；d0是主体与周围环境之间的最大距离[7]。

通过对上述分析模型的计算和修正，确定以3km为缓冲半径，建立道地药材种植缓冲区。

3.生态因子叠加分析

①提取适当的标高

在ArcGIS软件中，根据赶黄草的适宜生长条件，使用工具箱工具提取适合种植的最大范围。据统计，赶黄草主要生长在海拔600-1600m的山区，最适宜的地区是海拔1000-1500m的地区。为了保证研究成果的准确性，将高程范围控制在600-1600m范围内，并从研究区的DEM数字高程模型中提取符合该范围的高程。结果如图1所示。

图1 合适的立面图

②在适当温度下提取

收集泸州市近五年的温度网格图像，结合赶黄草生长的适宜性要求，提取赶黄草适宜的平均温度范围。相关资料表明，赶黄草适宜的年平均气温为18℃，无霜期在300天以上。

③适当沉淀的提取

根据相关资料和实际情况，赶黄草主要生长在温暖湿润的中低山区，年降水量为700-800毫米。结合降水量，提取年降水量的适宜面积，提取方法同上。

④赶黄草提取适宜区域分布范围

对道地药材适宜性的研究是多种生态环境相互作用的结果，需要对上述结果进行叠加和分析。首先，依次叠加提取的高层；然后，利用空间分析方法提取赶黄草适宜面积；最后进行视觉表达。泸州适宜种植赶黄草的地点为古林县和合江县，海拔600-1000米，年平均气温17-20℃，降雨量700-1000毫米。见图2。

图2 赶黄草适宜种植3D模型

四、结论

本研究利用地理信息系统（GIS）技术和空间分析方法，分析了道地药材的特征及生长过程中温度、海拔和降水因素的影响，并通过软件得出了泸州道地药材的适宜分布范围。最后，将研究结果与第三次全国中药资源普查中赶黄草的分布范围进行了比较。这项研究与普查结果完全一致。结果表明，利用空间分析方法指导中药资源的适宜性区划、分布和种植是科学可行的。

注释

①四川省中药产业发展规划(2018-2025)