内蒙古自治区中（蒙）药材种植统计数据挖掘分析△

赵泽源，吕国帅，王凌飞，陈元，魏欣欣，毕雅琼，李旻辉，2，，，，7*

1.包头医学院，内蒙古 包头 014040；2.内蒙古民族大学，内蒙古 通辽 028000；3.奈曼旗药材研究发展中心，内蒙古 通辽 028300；4.内蒙古医科大学，内蒙古 呼和浩特 010110；5.内蒙古大学，内蒙古 呼和浩特 010021；6.内蒙古自治区中蒙医药研究院，内蒙古 呼和浩特 010010；7.内蒙古自治区中医医院，内蒙古 呼和浩特 010020

中（蒙）药材作为中国独特的健康资源、潜力巨大的经济资源、具有原创优势的科技资源、优秀的文化资源和重要的生态资源，在经济社会发展中发挥着重要作用[1]。国家实施的一系列政策有效促进了中（蒙）药材产业的发展，《“健康中国2030”规划纲要》的实施将中医药发展上升为国家战略，《中药材保护和发展规划（2015—2020 年）》《中医药发展战略规划纲要（2016—2030 年）》《中药材产业扶贫行动计划（2017—2020 年）》等政策在不同层面和不同角度为中（蒙）药材产业的发展提供了保障和支持[2]。随着生活水平的提高，人们的疾病预防意识逐渐增强，对中（蒙）药材的需求也逐渐加大[3]。目前，国内关于中（蒙）药材产业的研究主要侧重于整个中药产业的竞争力问题[4]，而对中（蒙）药材生产分析的研究较少。因此，充分挖掘中（蒙）药材种植统计数据，对将来其能否满足市场需求起着至关重要的作用。

本研究以内蒙古自治区为研究区域，对2021 年各旗县按品种进行统计的中（蒙）药材种植面积数据进行空间分析，并以奈曼旗为重点旗县，对其中（蒙）药材种植情况进行分析。本研究为内蒙古自治区中（蒙）药材种植及发展提供理论依据。

1 材料

1.1 研究区域概况

内蒙古自治区处于中国北部，地域辽阔，东西跨度1700 km，全区面积118.3 万km2，共涵盖12 个地级行政单位。由于内蒙古自治区地处蒙古高原及其周沿地带，海拔多在1000 m 以上，除东北部几个地区属于寒温带大陆性季风气候外，其余地区均属于大陆性季风气候。内蒙古自治区具有冬季寒冷、夏季温热、昼夜温差大、日照充足（平均年日照2 720.6 h）、降水变化不均、无霜期较短等特征。综合历史、气候等因素，内蒙古自治区适合多种药用植物生长。

1.2 数据获取

通过对第四次全国中药资源普查中动态监测站调查、其他相关组织机构统计、实地调查，以及种植户问询等方式，得到2021 年内蒙古自治区各旗县按品种进行统计的中（蒙）药材种植面积数据。内蒙古自治区2020 年土地利用遥感监测数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心。

2 方法

2.1 空间自相关分析

空间自相关性是反映一个区域单元上某种地理现象或某一属性值与邻近区域单元上同一现象或属性值的相关性大小的重要指标，是空间域中的值聚集程度的一种度量[5]。全局空间自相关分析是对属性值在整个空间区域的描述，能够反映邻近区域的属性之间的相互联系程度，侧重对空间属性的某一特征空间分布情况及趋势状态进行分析[6]。本研究拟运用全局空间自相关对内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积的空间格局进行分析。其中，莫兰指数（Moran'sI）是最常见的用于测算空间自相关的指标，是衡量变量在同一个区域内的观测值之间潜在的相互依赖性的一个重要研究指标。按公式（1）计算Moran'sI[7]。

式中n是研究区域内分布的地理单元总数，x为观测变量属性值，为观测变量属性值平均值，wij是空间权重。

对于Moran'sI指数，标准化统计量（Z）可以用来检验n个区域是否存在空间自相关关系，按公式（2）计算Z[7]。

式中E（I）是Moran'sI的期望值，E(I)=（n是地理单元总数）；VAR（I）为方差，即为变异系数。

Moran'sI的取值范围是[-1,1]，当0＜Moran'sI＜1，Z＞1.96且显著时，代表内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积在空间分布上具有正相关性，呈空间聚集分布的形式；当-1＜Moran'sI＜0、Z＞1.96且显著时，代表种植面积在空间分布上具有负相关性，呈空间离散分布的形式；当Moran'sI=0，-1.65＜Z＜1.65代表种植面积在空间分布上不具有相关性，呈空间随机分布的形式[8]。

2.2 地理探测器

地理探测器是研究地理现象空间分异性，并揭示其背后驱动因素的一种统计学方法[9]，其由4 部分组成，分别是因子探测、交互作用探测、风险探测与生态探测[10]。本研究使用因子探测器计算出各个环境因子的q值，用来定量分析内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积的空间分异性，按公式（3）计算q值[10]。

式中h=1，2，…，L，为自变量X（环境因子）和因变量Y[内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积]的分层或分区；Nh和N分别为层h和全区的单元数，和σ2分别为层h和全区Y值的方差，q的值域为[0,1]，q值越大代表X对Y的解释力越强，反之则越弱。

3 结果

3.1 2021年各旗县面积空间分布特征

由表1可知，种植面积最大的旗县为阿拉善左旗（49.83万亩，1亩≈666.67 m2），种植面积最小的旗县为科尔沁区（0.000 1亩）。把内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积分为6 个等级，分别为≤2 万亩、（2 万，4万]亩、（4 万，6 万]亩、（6 万，8 万]亩、（8 万，10 万]亩、10万亩以上。其中种植面积在10 万亩以上的主要分布在阿拉善左旗、阿拉善右旗、喀喇沁旗、鄂托克前旗；种植面积（8万，10万]亩的主要分布在阿鲁科尔沁旗；种植面积（6万，8万]亩的主要分布在杭锦旗、陈巴尔虎旗、磴口县、奈曼旗，其余旗县均未超过6万亩。

表1 内蒙古自治区各旗县中（蒙）药材种植面积 万亩

3.2 2021 年各旗县中（蒙）药材种植种类空间分析

2021 年内蒙古自治区各旗县种植中（蒙）药材种类（表2）分为6 个等级，分别为1～3、4～6、7～9、10～12、13～15 种及15 种以上。其中种植种类最多的是莫力达瓦达斡尔族自治旗，种植数量为21种；其次是科尔沁右翼前旗和奈曼旗，种植数量为13～15 种；敖汉旗、太仆寺旗、陈巴尔虎旗、鄂温克族自治旗种植数量为10～12 种；其余旗县种植种类均未超过10种。

表2 内蒙古自治区各旗县中（蒙）药材种植数量种

3.3 2021年各旗县主产药材面积对比分析

内蒙古自治区主产药材即种植面积＞10 万亩的有肉苁蓉、黄芪、桔梗、甘草、牛膝、麻黄，其中肉苁蓉、黄芪、桔梗、甘草、牛膝为多年生草本，麻黄为草本状灌木。对各旗县主产药材种植面积进行对比分析，结果见表3。通过对比发现，肉苁蓉种植面积最大，在65 个旗县中，只有阿拉善左旗、阿拉善右旗、磴口县、阿巴嘎旗4 个旗县种植，其中面积最大的是阿拉善左旗，其次是阿拉善右旗、磴口县、阿巴嘎旗。种植面积处于第2 位的是黄芪，有27 个旗县种植，其中面积最大的是阿鲁科尔沁旗，其次是固阳县和武川县。桔梗和甘草种植面积相对接近，分别处于第3 位和第4 位，其中桔梗有10 个旗县种植，面积最大的是喀喇沁旗；甘草有14 个旗县种植，其中面积最大的是杭锦旗，其次是磴口县、乌审旗。种植面积处于第5 位的是牛膝，有4 个旗县种植，面积最大的是喀喇沁旗，其次是元宝山区。种植面积相对较小的是麻黄，仅在鄂托克前旗和达拉特旗种植，面积最大的是鄂托克前旗。

表3 内蒙古自治区各旗县主产药材种植面积对比 万亩

从主产药材种植面积对比分析看，不同旗县中（蒙）药材种植结构差异很大，有很多旗县只突出种植某一种主产药材甚至未种植主产药材，少数旗县种植2～3 种主产药材，所有主产药材均兼种的旗县尚未存在。

使用ArcGIS 10.8 软件对6 种主产药材种植面积进行空间自相关分析，结果见图1。由图1 可知，6种主产药材中，肉苁蓉、甘草在空间分布上具有正相关性，呈聚集分布特征且高度显著。黄芪、桔梗、牛膝、麻黄在空间分布上呈随机分布特征。

图1 内蒙古自治区主产药材种植面积空间自相关结果

使用ArcGIS 10.8 软件对6 种主产药材种植面积进行热点分析，使用自然断点法对热点分析结果进行分级，自然断点法是地图制图中一种常用的聚类方法，该方法的分类结果将最小化组内差异，最大化组间差异，这种方法可以较好地保持数据的统计学特性。热点分析结果分级为5 类：冷点地区、次冷点地区、温点地区、次热点地区、热点地区。肉苁蓉的热点地区有2 个：阿拉善左旗、阿拉善右旗；黄芪的热点地区有8 个：固阳县、西乌珠穆沁旗、扎鲁特旗、巴林左旗、巴林右旗、翁牛特旗、阿鲁科尔沁旗、开鲁县；桔梗的热点地区有2 个：喀喇沁旗、宁城县；甘草的热点地区有3 个：磴口县、杭锦旗、乌审旗；牛膝的热点地区有3 个：喀喇沁旗、宁城县、元宝山区；麻黄的热点地区有2 个：鄂托克前旗、乌审旗。

使用ArcGIS 10.8 软件对6 种主产药材种植面积进行聚类和异常值分析，肉苁蓉位于高-高区域的有2 个：阿拉善左旗、阿拉善右旗；黄芪、桔梗、麻黄无处于高-高区域；甘草位于高-高区域的有3 个：磴口县、杭锦旗、乌审旗；牛膝位于高-高区域的有2个：喀喇沁旗、元宝山区。

3.4 内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积与环境因子、土地利用面积的关系分析

假设人为因素不会影响种植面积，把内蒙古自治区作为一个整体，使用因子探测器对Y与X（19个气候因子和1 个地理因子）之间的空间分异性进行分析，结果见表4。由表4 可知，bio15 的q值为0.726 753，是内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积空间分异最重要的控制因素，其次为bio1（q=0.243 176）和bio3（q=0.227 702）。

表4 因子探测器对种植面积和环境因子的分析结果

将各旗县中（蒙）药材种植面积和各土地利用数据进行标准化处理，结果见图2、图3，将两者进行对比分析。由图2、图3 可知，内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积最大的是阿拉善左旗，其次是阿拉善右旗，其土地利用类型是以未利用土地为主；种植面积居于第3 位的是喀喇沁旗，其土地利用类型是以耕地、林地和草地三者相对平均的形式存在；种植面积居于第4 位的是鄂托克前旗，其土地利用类型是以草地为主。

图2 内蒙古自治区各旗县中（蒙）药材种植面积对比

图3 内蒙古自治区各旗县土地利用类型面积对比

将各旗县主产药材种植面积（表3）与各旗县土地利用类型面积（图3）进行对比分析可知，肉苁蓉种植面积较大的3 个旗县为阿拉善左旗、阿拉善右旗和磴口县，其土地利用类型都是以未利用土地为主，这与肉苁蓉生于沙丘，海拔225～1150 m 的生境习性相符；黄芪种植面积最大的3 个旗县为阿鲁科尔沁旗、固阳县和武川县，其土地利用类型都是以草地和耕地为主，这与黄芪生于向阳草地及山坡上的生境习性相符；桔梗绝大多数种植在喀喇沁旗，其土地利用类型以耕地、林地和草地为主且面积相近，这说明桔梗对环境要求不高；甘草种植面积较大的3 个旗县为杭锦旗、磴口县和乌审旗，其中乌审旗和杭锦旗土地利用类型都以草地和未利用土地为主，磴口县土地利用类型以未利用土地为主，这与甘草生于干旱沙地、河岸砂质地、山坡草地及盐渍化土壤中的生境习性相符；牛膝在喀喇沁旗和元宝山区均有种植，其中喀喇沁旗土地利用类型是以耕地、林地和草地为主且面积相近，元宝山区土地利用类型是以耕地为主，这说明牛膝对环境要求不高；麻黄绝大多数种植在鄂托克前旗，其土地利用类型是以草地为主，这与麻黄适应性强，习见于山坡、平原、干燥荒地、河床及草原的生境习性相符。

3.5 内蒙古自治区特色道地中（蒙）药材种植情况

内蒙古自治区地处我国北部边疆，区域辽阔，所处地理位置和生态幅度变异较大，复杂多样的自然条件孕育了丰富的药用资源。内蒙古自治区中（蒙）药材主要种植品种有肉苁蓉、蒙古黄芪、甘草、北沙参、赤芍、苍术、麻黄等40 多个地产药材品种，大多数为多年生药材，其采收期较长。其重点特色中（蒙）药材的产量、种植面积、产值见表5。

表5 2021年内蒙古自治区重点特色中（蒙）药材的产量与种植面积

近年来，随着需求的不断增加，栽培面积也在不断增加。由表5可知，2021年内蒙古自治区麻黄、甘草、蒙古黄芪、牛膝、肉苁蓉的种植面积已经超过了10 万亩。与此同时，内蒙古自治区是麻黄分布中心，由于野生麻黄资源遭到严重破坏，为了更好发挥麻黄的经济、生态和社会效益，现内蒙古自治区人工栽培麻黄面积达10 万亩以上，产量达10 万t以上，缓解了野生资源匮乏的压力，发展前景较好。另外，阿拉善地区近几年大力发展肉苁蓉等道地药材的种植，不仅促进生态修复和荒漠化治理、推动绿色发展、实现可持续发展，而且对打造沿黄河生态屏障、推动沙区促进产业结构优化升级具有重要战略意义。由表5 可知，与其他大宗药材相比肉苁蓉种植面积较大，但年产量却较低，造成这一现象的主要原因可能是肉苁蓉的种植密度较小导致了产量低、产值低。同时，肉苁蓉作为1 种寄生植物，目前其接种成活率较低，这也可能是导致其产量相对较低的原因之一。导致其产业科学有效发展存在瓶颈，仍需要改革创新及政府、国家层面给予相应政策支持。同时，这一现象也导致了不同品种间价格存在较大差异，如牛膝与肉苁蓉。牛膝的产量高于肉苁蓉，但其价格相对较低，因此两者产值差距较小。

3.6 奈曼旗中（蒙）药材种植品种情况

奈曼旗是著名蒙医药学家占布拉道尔吉的故乡，历史悠久，同时具有独特的地理条件。据统计，奈曼旗中（蒙）药材种植品种位于内蒙古自治区各旗县前列，因此将奈曼旗作为试点，分析其中（蒙）药材品种的种植情况。

奈曼旗处于内蒙古自治区东部、科尔沁沙地南缘。奈曼旗属于温带大陆性季风气候，年平均气温6.0～6.5 ℃，平均年降水量为350 mm，光照充足，昼夜温差大，无霜期平均150 d。2021年，奈曼旗中（蒙）药材种植品种15 种，分别为苍术、赤芍、益母草、防风、甘草、黄芪、茺蔚子、桔梗、苦参、板蓝根、沙棘、桃仁、月见草、枸杞子、款冬花。

目前，奈曼旗中（蒙）药材种植面积发展到将近8 万亩，成为内蒙古自治区中（蒙）药材种植面积较大的旗县之一。由表6 可知，2021 年，种植面积较大的药材品种是桃仁，共有3 万余亩。奈曼旗种植的道地品种主要有沙棘、甘草、黄芪、苦参、防风。奈曼旗从2013 年开始栽培苦参，种植面积达1.5 万亩。奈曼旗也生长着丰富的野生苦参，苦参具有抗旱、抗寒、耐瘠薄的特性，是奈曼旗的道地药材。奈曼旗因地制宜，大面积种植豆科药用植物黄芪、甘草等中（蒙）药材，其品质优、有效成分含量高，近几年种植区域不断扩大。蒙古黄芪种植面积为0.6多万亩，甘草种植面积为0.7多万亩。防风以根入药，奈曼旗的山区和沙区生长着许多野生防风，目前奈曼旗防风的种植面积为0.5多万亩。

表6 2021年奈曼旗中（蒙）药材种植面积

4 结论与讨论

本研究以内蒙古自治区为研究区域，通过对2021 年内蒙古自治区各旗县按品种进行统计的中（蒙）药材种植面积数据进行分析，得出以下结论：1）内蒙古自治区各旗县中（蒙）药材种植面积和种植种类在空间上差异很大，阿拉善左旗种植面积较大，但种植种类仅有1 种；莫力达瓦达斡尔族自治旗种植种类高达21 种，但种植面积相对较小；奈曼旗种植面积和种植种类都居中，其中（蒙）药材种植面积居于前5 位的依次是桃仁、苦参、沙棘、甘草、黄芪；从主产药材种植面积对比分析来看，有很多旗县只突出种植某一种主产药材甚至未种植主产药材。2）从地理探测器结果可知，降水量季节性变化对中（蒙）药材种植面积影响最大，其次是年平均气温和等温性。从中（蒙）药材种植面积与土地利用面积的关系分析可知，中（蒙）药材种植与中（蒙）药材的生境特征有着密切关系。3）从重点特色中（蒙）药材的产量、种植面积、产值可知，肉苁蓉种植面积巨大，但产量与产值较低；麻黄种植面积相对较少，但产量与产值相对较高。导致肉苁蓉这一情况的原因可能是其种植密度较小，导致了其产量低、产量低，并且肉苁蓉为寄生植物，其寄主梭梭体内所累积的营养物质也可能是影响因素之一。

总体来看，近年来内蒙古自治区中（蒙）药材产业发展虽初见成效，但产业化生产受环境、市场、技术和经营体制的多重制约，道地药材的优势还没有充分发挥，存在龙头企业较少、推广经验不足、农户种植经验较缺乏、市场信息不对称等诸多问题。农民在种植中（蒙）药材时，多是“追高”式种植，即上年什么药材价高种什么，不考虑中（蒙）药材的区域性和道地性，盲目引种，造成了各县域产量差距较大及药材有效成分降低等诸多问题。同时，产业基础薄弱，研发投入严重不足。例如，虽然肉苁蓉种植面积较大，但成活率较低、种植密度较小等原因制约最终产量及产业的发展。因此，以主攻道地品种、质量提升、加工增值为重点，以稳步提升农牧民收入增长为目标，发挥地方资源优势，创响一批有信誉、有影响的中（蒙）药知名品牌，为实施健康中国战略和乡村振兴战略作出贡献。

中药材是中医药事业发展的物质基础，精确掌握中药材种植的分布、面积和产量等信息是中药种植结构调整的基础。传统人工填报统计方式进行中（蒙）药材空间分析和数据统计，需要由村一级别工作人员逐级上报，涉及区域较大，导致工作量大，且效率较低，同时存在时效性不强等问题，耗时耗力，满足不了现代化中药农业的发展趋势和进度[11]。近年来，遥感技术凭借其获取信息速度快、周期短、信息量大等优势被逐步应用在药用植物资源调查、适生性区划、蕴藏量估算等方面，呈现出良好的发展前景[12]。建议针对中（蒙）药材集中种植区域，利用遥感、无人机等相关领域的技术方法进行交叉学科研究，以县域为单元，对重点区域和重点中（蒙）药材进行专题调查和监测，提升中（蒙）药材种植面积统计数据的客观性、真实性和准确性[13]。