定西市黨參生態適宜性區劃研究△

陳博，王莉，韋翡翡，趙文龍，朱田田，晉玲，2*

1.甘肅中醫藥大學 藥學院，甘肅 蘭州 730000；2.中(藏)藥資源研究所，甘肅 蘭州 730000

黨參為桔梗科植物黨參Codonopsispilosula(Franch.)Nannf.、素花黨參C.pilosulaNannf. var.modesta(Nannf.) L.T.Shen和川黨參C.tangshenOliv.的干燥根，性平，味甘，無毒，具有補中益氣、和胃生津、祛痰止咳等功效，可用于治療脾虛食少便溏、四肢無力、心悸、氣短等[1]。隨著中醫藥事業的發展，黨參藥材市場需求量不斷增加，保證黨參藥材品質亟待解決[2]。選擇適宜生長地區進行人工栽培是保證黨參藥材品質的有效途徑。

定西市地理位置優越、氣候適宜，是甘肅乃至全國重要的中藥材種植、加工和倉儲的區域。其中黨參產業發展歷史悠久，是我國優質黨參的主要產區之一，有“ 中國黨參之鄉”的美譽，定西生產的黨參占國內市場的50% 左右。因此，選擇定西市黨參的適宜生長地區研究，更能保證黨參藥材質量的安全有效。

Maxent模型用于預測生物物種潛在分布的研究已非常廣泛，其通過尋找最大熵 (即最接近均勻值) 來估計物種分布[3-5]。地理信息系統(GIS)用生態學原理并結合數據分析物種的潛在分布進行預測并展示成果[6]。Maxent模型結合GIS空間分析技術在預測物種潛在分布中可以發揮更大優勢[7-10]。本研究基于黨參分布信息及環境因子數據，采用Maxent模型預測黨參生態適宜分布區，并利用GIS技術將其表現出來，以期為黨參的人工栽培選地提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 黨參分布信息

通過自采，收集黨參的分布信息，共收集1373份黨參分布信息。儲存物種名、分布地區的經緯度信息，并制成Maxent模型要求的.csv格式。

1.2 黨參生長分布預測

1.2.1生態因子數據 生態因子數據來源于“中藥資源空間信息網格數據庫”，包含溫度、植被、降雨等類型，選取適應黨參生長的所有生態因子數據。

1.2.2Maxent模型參數設置 將黨參采集信息轉換為.csv 格式，導入Maxent軟件，綜合55個生態因子。設置具體參數，隨機測試比例25%，最大迭代次數106，設置響應面曲線為ROC 評價曲線和刀切法(jackknife) 檢驗權重，其他參數為軟件默認值[11]。

1.2.3模型預測評價 采用曲線下面積(AUC)值評價預測結果的精度，若AUC>0.9，則模型精密度良好。

1.2.4生態因子的篩選 導入1373份黨參的采集信息和55個生態因子，進行迭代運算。每次篩選出貢獻因子為0的生態因子，舍棄；繼續迭代，直至貢獻因子沒有0出現，得到對黨參生長有貢獻的所有因子。

1.3 中藥黨參在定西的生態適宜性區劃分析

將Maxent導出的結果轉換為柵格數據，導入GIS，進行疊加和地圖制作，得到正態分布參數μ、δ，得到[0，μ-δ]為不適宜區，[μ-δ，μ]為次適宜區，[μ，1]為適宜區，通過GIS繪制黨參的生態適宜性區劃圖[12]。

2 結果與分析

2.1 模型精確度評價

在Maxent模型運算中是通過開啟刀切法來反映不同生態因子在影響黨參生長適宜度中所占的權重。以ROC曲線下面積為衡量準確度指標，范圍在0～1，模型判斷力越強，AUC數值越大。黨參ROC曲線訓練數據集AUC= 0.965，測試數據集AUC=0.965，均大于0.9、小于1，表明Maxent模型對于預測黨參在定西市的潛在分布準確度和可信度都很高[13-15]。得到的定西市黨參刀切結果見圖1，黨參訓練集的ROC曲線圖見圖2。

圖1 定西市黨參刀切圖

圖2 黨參訓練集的ROC曲線圖

2.2 主生態因子的選擇

篩選55個生態因子，其中15個對黨參生態適宜性有貢獻率，9個為影響黨參適宜性的主要生態因子，貢獻率總和為97.767 9%；主生態因子適宜值見表1。

表1 黨參主生態因子的貢獻率及適宜值

2.3 中藥黨參在定西市的生態適宜性區劃

臨洮中、東部，安定南部，渭源大部，隴西中、西部，漳縣大部，岷縣中部為黨參的適宜區；臨洮西部、安定大部、隴西東南部、漳縣東南邊緣、岷縣西部和東部為黨參次適宜區；安定區北部、臨洮西北部和東北部、通渭東南部、渭源南部、漳縣西北部、岷縣西南部和東南部的邊緣地帶為不適宜區。定西市黨參生態適宜區分布鎮，見表2。

3 結論

本研究收集了1373份黨參的分布信息，利用GIS 技術和Maxent 模型對黨參在定西市的生態適宜區進行預測，預測結果中AUC均大于0.9，表明預測結果和可信度準確。

表2 黨參在定西市各縣生態適宜性分布區

綜合分析黨參的主生態因子，對黨參生長影響排序為海拔(41.077 8%)>4月份降水(22.558 7%)>植被類型(11.581 8%)>年平均溫度(8.812 5%)>最干季節均溫(4.590 3%)>最冷月最低溫(2.726 8%)>7月份降水(2.589 7%)>溫度季節性變化標準差(1.974 1%)>降雨量變異系數(1.856 2%)。結果可知，黨參喜1750～3400 m海拔高度，溫和涼爽天氣，與已知的黨參生境吻合，同時4月份是植物萌發的時期，7月份為結果的時期，較多降水量更有助于黨參生長。安定區北部、臨洮西北部和東北部、通渭東南部、渭源南部、漳縣西北部、岷縣西南部和東南部的邊緣地帶為黨參生長不適宜區，主要是因為該地區多為高山，溝壑較多，加上降雨量較少共同導致該地區不利于黨參生長，與已知地理考證相吻合。

本研究對定西市黨參生態適宜性進行區劃，為黨參種植區域的選擇和資源的合理規劃提供參考和依據。