基于地理信息系統的何首烏地理分布及分布區的生境特征研究

陳 亞，江 濱，曾元兒（廣州中醫藥大學，廣州市 510405）

何首烏Polygonum multiflorum Thunb.為蓼科多年生纏繞藤本植物，其塊根為常用的大宗中藥材，具有補肝腎、益精血、強筋骨、烏須發、養心安神、養血活絡之功效，可用于治療血虛心悸不安、躁動不寧、貧血自汗以及血虛不養筋脈引起的四肢痿軟疼痛、風濕痹痛等證[1]。現代醫學表明，何首烏具有增強免疫力和抗氧化、延緩大腦衰老以及提高DNA修復功能等功效[2]。除藥用外，何首烏還廣泛用于保健食品和化妝品生產。何首烏在全國分布廣泛，但近年來，對野生何首烏掠奪性采挖現象非常嚴重，導致何首烏野生資源急劇下降。因此，必須保護現有何首烏野生資源，同時開展人工栽培技術研究和進行規模人工種植。目前，有關何首烏的化學成分和藥理作用的研究較多，但對何首烏生長的生態環境特征研究相對較少。本文擬借助地理信息系統（GIS）技術，分析何首烏在中國境內的地理分布及分布區的生態環境特征，以為何首烏資源的保護和人工栽培提供參考。

1 資料與方法

1.1 何首烏分布區數據收集

何首烏的地理分布資料主要來源于中國數字植物標本館（CVH，http：//www.cvh.org.cn/）等的何首烏標本資料，以及書籍和公開發表的論文等，包括《中國中藥資源》、《中國植物志》等，在Excel表格中輸入及處理，建立何首烏分布區數據庫。

1.2 空間數據收集

1∶400萬中國國界與省界圖、1∶400萬中國縣級行政界線圖由國家測繪局繪制，由國家基礎地理信息中心提供。1∶400萬中國土壤數據集、植被數據集、地貌數據集由中國科學院地理科學與資源研究所制作出版，分別根據中科院南京土壤研究所1978年出版的中國土壤圖、中科院植物研究所1979年出版的中國植被圖、中國科學院地理研究所1994年出版的中國地貌圖數字化而來，采用ALBERS投影，為ESRI格式的shapefile文件。

何首烏分布區的氣象數據主要來源于中國縣情大全、中國氣象科學數據共享服務網等提供的數據。

1.3 分析方法

1.3.1 應用ArcGIS9.3分析軟件以1∶400萬中國縣級行政界線圖為底圖，以何首烏分布縣、市名或行政代碼等關鍵字段鏈接何首烏分布區數據庫，通過屬性選擇獲得何首烏分布區的縣界多邊形電子地圖。

1.3.2 ArcGIS9.3軟件中同時加載何首烏分布區的縣界多邊形電子地圖和中國土壤類型數據集，進行多邊形疊加分析。交集操作是得到兩個圖層的交集部分，并且原圖層的所有屬性將同時在得到的新的圖層上顯示出來[3]。疊加完成后，根據新圖層的屬性表可以查詢原圖層的屬性信息。因此，通過多邊形疊加后，可得到何首烏分布區土壤分布類型及各種土壤類型所占面積，計算每種土壤類型在何首烏分布區的構成比例。用同樣的方法可得到何首烏分布區的地貌類型、植被類型及每種類型在何首烏分布區的構成比例。

1.3.3 采用統計學中的頻數分布統計研究何首烏分布區的氣候特征。

2 結果與分析

2.1 何首烏的地理分布

何首烏分布范圍較廣，在黃河以南、長江南北各省區均有分布。何首烏資源分布在東經98.50°～121.21°，北緯21.44°～34.40°，東西橫跨23個經度，南北跨越13個緯度。在我國的西南、華中、華南、華東等地區廣泛分布，包括我國的四川、云南、貴州、重慶、廣東、廣西、江蘇、安徽、江蘇、湖北、湖南、河南、江西、陜西、甘肅等省市均有記載分布。經筆者統計，何首烏資源的主要分布區涉及到我國的204個縣市，見圖1中的黑色部分。

圖1 何首烏地理分布圖Fig 1 Geographic distribution map of P.multiflorum

2.2 何首烏分布區的生態環境分析

2.2.1 何首烏資源分布區的氣候條件分析 根據何首烏分布區的氣象資料進行統計分析，總結出何首烏分布區縣市的年平均氣溫、光照和降水條件。在自然界，所有物種的生長發育都離不開一定的溫度條件，溫度影響著物種的地理分布[4]。何首烏資源分布區的年平均氣溫的平均值為16.6℃，年平均氣溫跨度從3.1℃到22℃不等，在13～22℃的頻數較大，經統計，有90%的分布縣市的年平均氣溫在此范圍內。光照對物種的發育生長和形態構成有重要作用，年均日照時數是衡量光照的一個重要參數。何首烏分布區的年均日照時數的平均值為1 708.3 h，年均日照時數在1 100～2 300 h的頻數較大，有85%的分布縣市的年均日照時數在此范圍內。年均日照時數低于1 000 h的地區主要集中在四川，如寶興、天全、樂山等地區。降水是植物生長發育期間的主要水分來源，何首烏分布區的年均降水量的平均值為1 222.3 mm，有77%的分布縣市年均降水量在800～1 600 mm的范圍內，處于濕潤氣候區內。

2.2.2 何首烏資源分布區的地形地貌研究 地形、地貌對中藥資源雖不產生直接影響，但能制約光照、溫度、水分等自然因子，所以對藥用植物或藥用動物的生存起著重要作用。地形的變化可引起氣候及其他因子的變化，從而影響中藥資源的種類與分布[4]。何首烏資源分布區有32.48%的面積處于1 000 m以下的低海拔地區，有33.51%的面積處于1 000～2 000 m的中海拔地區，總體來看有66%的面積處于2000 m以下的中低海拔地區。何首烏資源分布區的地貌類型有山地、黃土梁峁、臺塬臺地、平原、沖積扇平原和低河漫灘等類型，有89%的面積為山地，有6%的面積為平原，而黃土梁峁、臺塬臺地、平原、沖積扇平原和低河漫灘占總面積的5%。

2.2.3 何首烏資源分布區的土壤類型研究 土壤是藥用植物固著的基礎，又是供應植物營養成分的源泉。何首烏資源分布區的土壤類型主要有紅壤、黃壤、黃棕壤、赤紅壤、棕壤、石灰（巖）土，占分布區總面積的80%，其中以紅壤和黃壤為主，分別占總面積的24.83%和19.42%。

2.2.4 何首烏資源分布區的植被類型研究 何首烏資源在亞熱帶、熱帶酸性土分布區的植被類型主要有常綠、落葉闊葉灌叢、矮林和草甸，占何首烏分布區總面積的20.11%，亞熱帶、熱帶石灰巖分布區則為多種藤本的常綠、落葉灌叢、矮林等，占何首烏分布區總面積的9.04%，溫帶、亞熱帶落葉灌叢、矮林，占何首烏分布區總面積的7.48%。

3 討論

何首烏在我國廣泛分布，適應性強，絕大多數分布縣、市處于濕潤氣候區內，屬于亞熱帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季低溫少雨，生態環境復雜。何首烏在我國的地理分布范圍為東經98.50°～121.21°、北緯21.44°～34.40°，在西南、華中、華南、華東等地區廣泛分布，有90%的分布縣市的年平均氣溫在13～22℃；有85%的分布縣市的年均日照時數在1100～2300 h；有77%的分布縣市年均降水量在800～1600 mm。可見，何首烏分布區溫暖濕潤，光照和降水量充足。何首烏分布區66%的面積處于2 000 m以下的中低海拔地區，以山地為主。土壤類型以紅壤和黃壤為主，占分布區總面積的44%。植被類型以灌叢、矮林為主。因此，在進行何首烏人工栽培的時候，應該考慮選在中低海拔的山地、溫暖濕潤的地區作為引種馴化、規范化種植基地，并且選擇紅壤或黃壤進行種植。

地理信息系統（GIS）是以采集、貯藏、管理、顯示、分析和應用整個或部分地球表面與空間和地理分布有關的數據的計算機系統。近年來，GIS在測繪與地圖制圖、資源管理、城鄉規劃、災害預測、土地調查與環境管理、國防、宏觀決策等領域得到了廣泛應用[3]。GIS為資源動態監測提供了非常有力的手段，它的特點是將空間特征和屬性特征緊密聯系起來，結合各種地理分布模型，進行區域分析評價并能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果[5]。GIS提供的一系列的空間統計分析功能，如疊置分析、緩沖區分析等，可以對資源信息進行處理和分析，挖掘出新的有用的信息和結論。中藥資源具有明顯的地域性，是在一定的氣候、地貌、土壤和植被等自然條件綜合作用下長期形成的結果。本文采用GIS技術對何首烏資源生境特征進行分析，其結果與文獻[6]“何首烏喜溫暖潮濕氣候，忌干燥和積水，以選上層深厚、疏松肥沃、排水良好、腐殖質豐富的砂質壤土栽培為宜，粘土不宜種植。生長在海拔200～3 000 m山谷灌叢、山坡林下、溝邊石隙”基本相符。證明了本文分析結果的可靠性。采用GIS技術對中藥資源生境特征進行分析，與傳統方法比較，可以節約資金和人力，并可提高分析的準確性，可以在中藥資源研究中推廣應用。

[1] 中國中醫藥管理局《中華本草》編委會.中華本草（第2冊）[M].上海：上海科學技術出版社，1999：671-678.

[2] 黃詩前.何首烏醇提物的分離純化及活性研究[J].中國藥房，2009，20（30）：2 352.

[3] 湯國安，楊 昕.ArcGIS地理信息系統空間分析實驗教程[M].北京：科學出版社，2006：26-30.

[4] 中國藥材公司.中國中藥資源[M].北京：科學出版社，1995：3-4.

[5] 陳士林，張本剛，楊 智，等.全國中藥資源普查方案設計[J].中國中藥雜志，2005，30（16）：1 229.

[6] 于憲遠.何首烏的生長特性和栽培要點[J].上海蔬菜，2009，2：46.