基于药用植物锁阳产地适宜性分析

基于药用植物锁阳产地适宜性分析

锁阳是索阳科的一种特殊植物。它通常是属于肉桂枝科的白刺科。锁阳为中、藏、蒙、维药的常用药,具补肾、助阳、益精、润肠之功效。现代研究表明,锁阳在防癌、抗肿瘤、免疫调节、延缓衰老、防治心血管疾病、治疗白细胞减少等方面也有重要作用。在我国,锁阳为单科单属单种植物,野生锁阳集中分布于甘肃、新疆、内蒙古、青海、宁夏等西北地区,产于浑善达克沙地西部、毛乌素沙地西部、河西走廊沙地、腾格里沙漠等地,生长于荒漠草原、草原化荒漠与荒漠地带的河边、湖边且有白刺生长的盐碱地区。近年来由于开荒、采挖,锁阳药用资源不断减少,生态环境遭到破坏。为有效地保护野生资源、改良盐碱土壤、恢复生态,选择和确定锁阳最佳种植区以及生长发育的生态因子,科学合理地进行GAP基地选址,以保证锁阳药材的产量、质量和资源的可持续发展,具有非常重要的战略意义。《中药材产地适宜性分析地理信息系统》(TCMGIS-I)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基础,对中药材产地适宜性进行定量、空间化、多生态因子、多统计方法的快速分析系统。笔者采用TCMGIS-Ⅰ系统,选择新疆锁阳主产地和道地产地为中心采样点,提取适宜其生长的环境因子,分析锁阳产地适应性,为锁阳种植基地选择及区划提供科学参考。1生态适宜性评价模型的建立及验证以1km2的全国气候栅格数据(温度、湿度、年降水量、日照)、土壤数据库和1km2的地形栅格数据库为分析数据,依靠地理信息系统空间分析能力,以样品采样点为依据提取的生态因子范围值为分析基点,采用空间聚类算法得到新疆每1km2计算单元对目标值的相似系数,根据相似系数将适宜区划分为适宜区(相似度90%～100%)、次适宜区(80%～90%),分析出锁阳在新疆的生态适宜性产地及分布面积。2锁阳生长的生态特性锁阳具有抗旱、耐盐碱、抗寒的特性。新疆由于地处内陆腹地,是典型的大陆性气候,日照强烈;年降水量多在150mm以下,而蒸发量远超过降水量;多大风与尘暴,或为风蚀、或为沙积;土壤发育不良,缺乏有机质而富含盐分。与锁阳伴生的植物种类较少,植被稀疏。锁阳在-20℃左右可正常越冬,生长之处不积雪、不封冻。锁阳典型生境为荒漠地带的轻度盐渍化低地、湖盆边缘与荒漠河流沿岸地、山前洪积、冲积扇的扇缘带等地,土壤以灰漠土、棕漠土、风沙土为主。3采样点数据收集与生态因素确定3.1研究文献的初步确定通过实地采样、查阅标本以及文献确定锁阳的分布点。2008年实地考察新疆南疆的4个采样地点,翻阅并整理搜集中科院生态地理研究所标本馆(XJBI)、新疆农业大学标本馆(XJA)、石河子大学标本馆(SHI)、新疆大学标本馆(XJU)、自治区药物研究所标本馆(XTDJ)及新疆中药民族药研究所标本馆(XTNM)锁阳标本及其信息,查阅《中国植物志》、《新疆药用植物志》及锁阳相关的研究文献初步确定锁阳的分布。3.2生态因子的提取根据新疆锁阳地理分布及有关文献记载,选择新疆锁阳分布比较集中的南疆地区数个野生分布点作为系统分析的依据,以ArcGIS为平台,以新疆省、县和乡镇区划图为底图,从全国气候和土壤因子数据库中提取出新疆锁阳野外分布点的生态因子值(表1)。在采样点信息基础上,参照新疆锁阳产地的生态条件及其生物学特性,综合各因素,得出锁阳适应区生态因子值(表2)。4锁阳分布分布系统产地适宜性分析结果如图1所示,从图中可以看出,新疆锁阳适宜区(≥90%)有70个县市,占新疆全部县市的70.7%。适宜区总面积为198276km2,占新疆总面积的12.4%。锁阳呈不封闭的三环形分布,即塔克拉玛干、吐鲁番盆地、准噶尔盆地沙漠周边的县市均有锁阳分布。其中面积大于10000km2的有拜城县和巴里坤,面积为5000～10000km2的有温宿、和布克赛尔、吉木乃、阿克陶、乌恰、托里、福海、阿勒泰、哈密和富蕴10个县市,面积在1000～5000km2的有乌什、库车、拜城、阿合奇、乌鲁木齐、托克逊、昌吉、呼图壁、玛纳斯、沙湾、博乐、奇台、青河、裕民、额敏、塔城、布尔津、哈巴河、柯坪、和田、皮山、塔什库尔干、叶城、昭苏、和静、特克斯、木垒、策勒、且末、若羌和伊吾30个县市,面积小于1000km2的有米泉、阜康等28个县市。5锁阳分布的广泛性(1)锁阳在我国广泛分布于西北地区生态环境相对恶劣的荒漠盐碱地,其适应性强,生态幅宽,耐盐碱、干旱,能在风沙、严寒、酷暑的环境中生长。其寄主白刺属植物对环境的要求也很低,在新疆,适合锁阳生长发育的生存环境占有很大比例,应用TCMGIS-Ⅰ系统分析的结果也显示和验证了锁阳分布的广泛性,即锁阳几乎在全疆都有分布。(2)TCMGIS-I系统相比传统方法能快速生成锁阳适宜分布图并计算出分布区域面积,根据分析结果比对试验数据能优化筛选出适宜区,为锁阳的规范化种植、科学选址提供科学依据。但部分实地调查结果与系统计算出的面积有一定的偏差,故该系统有待进一步完善,影响数据偏差的其他因子诸如人为因