基于GIS技術(shù)的藥用甘草適生環(huán)境及其影響因子的分析.pdf

1、甘草既是我國著名的大宗藥材，主要來源于甘草(G. uralensis Fisch)、脹果甘草(G.Inflata Batal．)和光果甘草(G.glabra Linn)，同時(shí)也是我國西部荒漠、半荒漠地區(qū)重要的固沙植物。為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)甘草，避免盲目引種造成的人力、物力、財(cái)力等資源的浪費(fèi)，就需要了解甘草資源的分布狀況，掌握影響甘草分布、產(chǎn)量、質(zhì)量的各類因子以及它們之間的相互關(guān)系，選擇最適宜的地區(qū)進(jìn)行種植，這是提高甘草質(zhì)量的根本保證。 G

2、IS技術(shù)的發(fā)展和成熟又為中藥資源的研究提供了先進(jìn)的手段。為此本論文收集了三種藥用甘草共計(jì)249個(gè)分布縣市的地理、氣象、土壤數(shù)據(jù)，借助先進(jìn)的GIS技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析了三種藥用甘草的地理空間分布和生態(tài)環(huán)境特征，并對眾多的環(huán)境變量進(jìn)行了因子分析，利用分析結(jié)果，在TCMGIS-Ⅰ系統(tǒng)上對三種藥用甘草以及“梁外甘草”進(jìn)行了適宜分布區(qū)及產(chǎn)地適宜性分析，最后還對野生甘草的甘草酸、總黃酮含量以及野生甘草儲量與環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行了回歸分析。 通過

3、本論文研究，了解了各藥用甘草對環(huán)境的不同要求以及環(huán)境對其分布的影響作用，找到了甘草潛在的發(fā)展區(qū)域，對甘草資源的可持續(xù)利用和開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。 分析研究結(jié)果如下： 1．基于GIS技術(shù)，利用ViewGIS平臺建立的藥用甘草資源地理信息數(shù)據(jù)庫，具有空間查詢與空間分析的功能，使表格數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)完美地結(jié)合在一起，既是對大量分散的藥用甘草資源數(shù)據(jù)、資料的規(guī)范化統(tǒng)一管理，也為下一步進(jìn)行藥用甘草地理空間分布以及影響因子的分析奠定

4、了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)，GIS技術(shù)的利用提高了資源信息管理水平，能挖掘出數(shù)據(jù)后面的信息，并實(shí)現(xiàn)了中藥資源信息、生態(tài)環(huán)境信息的可視化，便于決策分析。進(jìn)一步開發(fā)和完善可建成中藥資源地理信息數(shù)據(jù)庫，可用于所有中藥的資源分析。 2．利用G工S技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，圖文并茂地對藥用甘草的地理空間分布和生態(tài)環(huán)境特征進(jìn)行了總結(jié)描述，統(tǒng)計(jì)出三種藥用甘草的生態(tài)環(huán)境特征值。 ①地理環(huán)境特征：甘草的經(jīng)度范圍跨度最大，脹果甘草次之，光果甘草最小，緯度

5、范圍甘草與光果甘草基本一致，脹果甘草的緯度范圍小。三種藥用甘草絕大多數(shù)都分布在海拔1500m以下，并以1000～1500m分布居多。 ②氣候環(huán)境特征：脹果甘草分布區(qū)的積溫、無霜期、年均溫度等表示熱量條件的指標(biāo)，日照時(shí)數(shù)、太陽年總輻射量等表示光能條件的指標(biāo)，以及降水量、蒸發(fā)量表示地區(qū)干旱狀況的指標(biāo)都是最大、最高的，光果甘草居中，甘草相對較低。 ③土壤環(huán)境特征：甘草分布區(qū)的土壤類型最多，脹果甘草與光果甘草分布區(qū)的土壤類型相似

6、。三種藥用甘草分布區(qū)的土壤質(zhì)地基本一致，均為砂質(zhì)壤土、砂質(zhì)粘壤土或壤質(zhì)粘土。此外，脹果甘草分布區(qū)的土壤堿性相對較高。由此得知：脹果甘草對熱量、光照的要求最高，耐旱能力最強(qiáng)，光果甘草居中，甘草最弱。這些規(guī)律有助于我們了解甘草對環(huán)境的要求，為甘草適生地的選擇提供參考。 3．對3種藥用甘草生態(tài)環(huán)境的因子分析表明：甘草分布主要受“熱量因子”的控制，而脹果甘草和光果甘草的分布主要受“熱量和降水因子”的控制，而且通過貢獻(xiàn)率的大小決定了各個(gè)因

7、子對不同甘草分布的影響強(qiáng)弱程度。通過因子分析還得到各因子權(quán)重系數(shù)及因子得分，都為進(jìn)行3種藥用甘草的產(chǎn)地適宜性分析奠定了基礎(chǔ)。 4．通過對3種藥用甘草適宜分布區(qū)的分析表明，3種藥用甘草的適生范圍均大大擴(kuò)大，甘草的適宜分布區(qū)擴(kuò)大到涉及北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、山東、河南、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆等15個(gè)省市的696個(gè)縣市。脹果甘草的適宜分布區(qū)擴(kuò)大到新疆、甘肅、內(nèi)蒙古三省區(qū)的113個(gè)縣市。光果甘草的適宜分

8、布區(qū)擴(kuò)大到新疆、甘肅、內(nèi)蒙古三省區(qū)的111個(gè)縣市。擴(kuò)大的區(qū)域便是甘草潛在的發(fā)展區(qū)，這為甘草的引種栽培基地的選擇提供了參考依據(jù)。對“梁外甘草”產(chǎn)地的適宜性分析表明，不僅杭錦旗周邊的一些縣市旗生態(tài)環(huán)境與杭錦旗十分相似，內(nèi)蒙古的錫林郭勒盟和新疆的北疆、東疆也都有很多地區(qū)與杭錦旗的生態(tài)環(huán)境相似，這些地區(qū)都有可能成為“梁外甘草”新的發(fā)展基地。 5．利用多元線性回歸的方法分別分析了甘草酸含量、總黃酮含量與環(huán)境變量的關(guān)系，分別得到含量的線性回

9、歸方程。 甘草酸含量：y=-5.681+0.023x<,4>+0.008x<,12>-0.486x<,5>+0.011x<,6>+0.024x<,14>+0.094x<,9>總黃酮含量：y=-2.018+0.003x<,12>-0.126x<,5>+0.105x<,9>+0.011x<,4>+0.001x<,3>+0.011x<,1>①從甘草酸含量的回歸方程中得知無霜期長、七月平均溫度高、年太陽總輻射量大、降水量高、大風(fēng)日數(shù)多而

10、年均風(fēng)速低的地區(qū)，甘草中所含的甘草酸含量會相對較高。②從總黃酮含量的回歸模型中得知，降水量大、七月平均溫度高、無霜期長、經(jīng)度大，海拔高而年均風(fēng)速低的地區(qū)，總黃酮的含量會相對高些。③相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，甘草酸含量與總黃酮含量相關(guān)性十分顯著，且這兩類物質(zhì)大小變化的方向一致。比較甘草酸含量與總黃酮含量的回歸方程推斷，環(huán)境因子尤其是熱量、降水以及風(fēng)況，對甘草酸和總黃酮含量高低的影響大致是相同的，可能是造成甘草酸含量與總黃酮含量具有較強(qiáng)的相關(guān)性的原因

11、之一。 6．采用有序多項(xiàng)Logistic回歸分析方法，分析野生甘草儲量級別與環(huán)境變量關(guān)系。通過研究分析確定出與儲量存在顯著相關(guān)的環(huán)境變量是緯度、大風(fēng)日數(shù)、年均溫度、≥10℃積溫、降水量、甘草豐富度和縣域面積，并得到各級儲量級別的概率預(yù)測模型。 此模型與實(shí)際情況的總符合率為70.6％，但對低于1000噸的甘草儲量較低地區(qū)的正確識別率卻高達(dá)90.2％，這十分有助于我們在尋找甘草儲量資源豐富、高儲量的地域時(shí)，可較好地剔除甘草儲

12、量資源相對匱乏的地區(qū)。 本論文的特色和創(chuàng)新點(diǎn)是： (1) 利用GIS技術(shù)建立了甘草資源數(shù)據(jù)庫，可同時(shí)管理屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，即規(guī)范化統(tǒng)一管理甘草資源信息，提高了資源信息的管理水平，同時(shí)數(shù)據(jù)庫的空間查詢和空間分析功能又提高了數(shù)據(jù)資料的利用程度，實(shí)現(xiàn)了資源信息和環(huán)境信息的可視化。 (2)全面、深入、細(xì)致地研究3種藥用甘草的適生環(huán)境及影響因素，并用因子分析的方法確定了生態(tài)主導(dǎo)因子及權(quán)重系數(shù)，為甘草的適宜分布區(qū)分析及產(chǎn)地