全 文 ：·研究论文·
基于 ＴＣＭＧＩＳⅠ的西洋参生态适宜性分析
陈士林１，周应群１，２，谢彩香１，赵润怀２，孙成忠３，魏建和１，刘召芹３，高微微１
（１．中国医学科学院 北京协和医学院 药用植物研究所，北京 １０００９４；
２．中国药材集团公司，北京 １０００９４；３．中国测绘科学研究院，北京 １０００３９）
［摘要］ 目的：通过分析西洋参在中国的适宜生长区域，为确定西洋参种植产区以及合理规划生产布局提供
科学依据。方法：以西洋参原产地美国威斯康星州为分析的基点，选取１月平均气温、７月平均气温、海拔、土壤、降
水量等影响西洋参生长发育的关键生态因子，采用《中药材产地适宜性分析地理信息系统》（ＴＣＭＧＩＳⅠ）对西洋参
在中国的生态适宜性进行分析。结果：中国的西洋参适宜生长的区域集中在东北和华北地区，陕西省也有部分的
适宜地区、但面积较小。系统分析的结果与西洋参长期引种后逐步形成的区域有很大的符合度。结论：中国西洋
参发展应主要以华北和东北为中心。ＴＣＭＧＩＳⅠ系统用于中药材引种及生产区划具有重要的价值。
［关键词］ ＴＣＭＧＩＳⅠ；产地适宜性；生态因子；西洋参
［中图分类号］Ｓ５６７ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００１５３０２（２００８）０７０７４１０５
［收稿日期］ ２００６０９２１
［基金项目］ 北京市科技项目（Ｙ０８０４００１００００９１）；国家科技支
撑计划（２００６ＢＡＩ０９Ｂ０２１）
［通讯作者］ 陈士林，Ｔｅｌ：（０１０）６２８９９７００，Ｅｍａｉｌ：ｓｌｃｈｅｎ＠
ｉｍｐｌａｄ．ａｃ．ｃｎ
中药材盲目引种不仅造成资源、人力、物力的浪
费，还削弱了药材的道地性，导致药材质量下降，影
响治疗效果。分析引种地与原产地气候、土壤条件
的相似性，并根据药材生长的限制因子确定全国范
围内的适宜产地，是有效指导药材引种、扩种，合理
规划生产布局的基本保证。长期以来，产地适宜性
分析停留在依靠传统经验和单个气候因子、单个产
地的基础上，效率低、准确性差。信息技术的应用使
中药材产地适宜性的定量研究和多因子综合分析得
以实现，作者曾采用点对点数值分析方法，以计算机
为辅助工具，对药材的适宜产地和区划进行研
究［１４］；近年来又尝试性地利用《生物适生地分析系
统》开展了柴胡、地黄等药材的适宜产地分析［５，６］。
随着地理信息系统（ＧＩＳ）的发展及气候资料数据库
的完善，为该领域的深入研究提供了基础。本课题
组以 ＧＩＳ为基本平台，开发了《中药材产地适宜性
分析地理信息系统》（ＴＣＭＧＩＳⅠ），并对三七、黄芪、
人参、川贝母等药用植物进行了初步分析，适宜区基
于珊格数据，可细化达到乡镇一级以下，有利于指导
药材生产布局［７１０］。
西洋参为五加科人参属植物 Ｐａｎａｘｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉ
ｕｍＬ．，原产美国和加拿大，２０世纪８０年代在我国
各地引种，经过２０多年的实践最后形成规模的只有
华北、东北产区，其他大部分地区并不成功，浪费了
大量资源。由于西洋参连作障碍一直未能解决，原
栽培地的恢复期在２０年以上，主产区和 ＧＡＰ基地
均面临着重新选地的问题，目前已严重限制了西洋
参的可持续发展。本研究利用ＴＣＭＧＩＳⅠ综合多个
生态因子分析我国西洋参的适宜种植地区，探讨西
洋参在全国的生态气候适宜性，以期为西洋参生产
的进一步发展提供科学参考。
１ 方法
１．１ 分析软件 ＴＣＭＧＩＳⅠ系统依托地理信息系
统平台开发而成，主要后台数据库包括国家１∶１００
万国家基础地理信息数据，１∶４００万的土壤数据库，
气候因子数据库是基于全国气象站点３０年（１９７１
年～２０００年）月地面气象数据，按国家认可的方法
计算所得的按月栅格数据（单元大小为１ｋｍ２）及衍
生数据，包括６个指标：平均温度，降水量，日照时
数，极端最低温度，极端最高温度，相对湿度，系统
在输入相关数据，赋予选择的指标不同权重后，经过
空间聚类分析，可生成矢量分析地图，计算出与原产
地不同相似度的区域面积。
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１．２ 分析方法 采用空间聚类算法，选择相关因
子，调用建立的各类数据库，分析出西洋参在全国的
生态适宜性产区分布及区域面积。西洋参的原产地
之一美国威斯康星州是西洋参的主要栽培产地，占
据着市场供应的绝大份额，以其作为分析的基点县
对于引种地块选择较为合适，其生长环境要求的气
候因子数据［１１］为，气温１月平均－１６～－４℃，７月
平均１６～２２℃；土壤暗棕壤；海拔３００～５００ｍ；降
水量９００～１２００ｍｍ。
采用加权绝对值距离法，公式如下：
ｄｉｊ＝∑
ｎ
ｋ＝１
｜ｘｉｋ－ｘｊｋ｜×ｗｋ
１月平均气温、７月平均气温、海拔、降水量、土
壤５个因子的权重均设为０２。
１．３ 结果分析 依据刘铁城主编《中国西洋
参》［１２］，结合其他相关研究，将本系统所得的结果与
实际的药材产地进行对比分析。
２ 结果与分析
２．１ 适宜区分布 根据上述目标值及分析方法，采
用 ＴＣＭＧＩＳ分析后得出的西洋参适宜产地分布图
（图１，２），图中深灰色部分为西洋参适宜生长区，浅
灰色为次适宜生长区，从图中可以看出，适宜地主要
分布在吉林、辽宁、黑龙江东北三省及华北地区，辽
宁的宽甸、新宾、清源等地、黑龙江的东宁、穆棱、宁
安，吉林的集安、通化、抚松等县适宜区面积较大，华
北地区如北京的密云、怀柔、延庆等，山东的莱芜、诸
城等地有部分次适宜地（表１）。
图１ 西洋参适宜地在全国位置图［审图号：ＧＳ（２００７）５３３号］
表１ 部分西洋参适宜区列表
地区
名称
所在地
县面积
／ｋｍ２
适宜区
面积／ｋｍ２
县内适宜
区比例／％
相似度
／％
通化 吉林 ３１５０９ １９６６７ ６２４ ＞９０
集安 吉林 ３５２２４ １８５１９ ５２６ ＞９０
抚松 吉林 ６７３７１ １６７２６ ２４８ ＞９０
宽甸 辽宁 ６５４６０ ３８３５１ ５８６ ＞９０
新宾 辽宁 ４７７９０ ３６３１５ ７６０ ＞９０
清原 辽宁 ４２７５６ ３３６６４ ７８７ ＞９０
东宁 黑龙江 ８３１２６ ２８６９４ ３４５ ＞９０
密云 北京 ２３３７６ ２２１６ ９５ ８０～９０
怀柔 北京 ２２６４７ １２８８ ５７ ８０～９０
穆棱 黑龙江 ７１６１９ ６２６０３ ８７４ ８０～９０
宁安 黑龙江 ８０１８５ ５４８２７ ６８４ ８０～９０
东宁 黑龙江 ８３１２６ ３４５８４ ４１６ ８０～９０
永吉 吉林 ５７１３６ ３６６８４ ６４２ ８０～９０
敦化 吉林 １３１２５２ ３５２０６ ２６８ ８０～９０
莱芜 山东 ２０９２１ ５６４９ ２７０ ８０～９０
沂源 山东 １７２４３ ５２２８ ３０３ ８０～９０
延庆 北京 ２１２８７ ４１２９ １９４ ７０～８０
２．２ 适宜产地与道地产区气候土壤的相似性 上
述适宜县与原产地的气候、土壤等因子的综合相似
系数分布，其中以东北三省与原产地气候土壤综合
条件最为相似，应作为优先发展的区域，其他区域则
相对次之（图３，４）。
２．３ 系统分析结果与文献数据的对比分析 为了
充分验证ＴＣＭＧＩＳⅠ系统针对西洋参产地适宜性分
析结果的可靠性，将应用系统对西洋参适宜产地分
析的结果与刘铁城关于中国西洋参分布结果［１２］进
行对比，发现分析出的结果与文献的结果比较类似，
东北、华北区在两幅图中均有体现，虽然天津、陕西
等省分布在适宜分析图中没有体现，但实际系统分
析结果表明，陕西某些地区如陇县，全县有一半以上
的土地可以考虑作为西洋参基地，只是相对其他省
份较小，而且未形成连片区域，难以在图中体现。
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图２ 西洋参在全国的适宜产地分析结果
图３ 不同相似系数的西洋参适宜县在全国位置图［审图号：ＧＳ（２００７）５３３号］
３ 讨论
３．１ 采用ＴＣＭＧＩＳⅠ系统分析生态适宜区较快捷
确定一个新的地区是否适宜于某种药材生产的发
展，最可靠和有效的方法就是通过较长时期的实地
引种试验研究，综合考察引种药材的生长状况、病虫
害发生情况、产量情况、药材外观品质和内在含量
等，要获得较可靠的结果还需要几个生长周期，需要
花费大量的人力和物力，正如西洋参引种一样，全国
都纷纷上马西洋参引种栽培，花了很多年才最终形
成现在的几大主产区，通过本系统分析则快捷地得
出了生产的适宜区，并计算出了适宜区的面积，表明
对于绝大部分南方省份，如江西，安徽、福建等地，与
原产地相似性的区域面积过小，从规模经济角度分
析，并不适合发展西洋参生产，陕西产区过于集中在
若干几个县，区域受到限制，只有华北和东北地区的
气候与原产地较为相似，且有较大面积，可以适当发
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图４ 西洋参适宜县相似系数分布图［审图号：ＧＳ（２００７）５３３号］
展，从图中可直观看出适宜区主要有３大块，东北三
省是其中最大块，另外辽宁、河北交界的建昌、抚宁、
绥中等县较为集中，山东的章丘、淄博、莱芜、济南等
地形成另一块较大区域，与实际情况较为符合。就
北京地区而言西洋参栽培应以密云和怀柔２县为中
心，延庆、昌平和平谷３县也有较大区域可考虑作为
待发展产区进行筛选，实际上北京西洋参也确实有
这样的发展趋势。
３．２ 系统分析结果可靠性高，对引种参考价值大
传统的区划或产地适宜性分析主要依靠人为经验，
可靠性差。ＴＣＭＧＩＳⅠ结合各种西洋参分布的限制
因子分析，以气候和土壤相似为基础建立适宜地分
析模型并实现计算机智能化，得出了西洋参与道地
产区各种相似程度的适宜产地的分布，实际位置及
适宜区面积大小，其结果与文献记载和实际结果有
很好的重叠性，表明了系统分析的可靠性与科学性，
限于时间，本研究只采用了１种算法，气候、土壤因
子也是平均赋予权重，随着今后对算法，各种影响因
子研究的进一步深入，结果的可靠性将得到进一步
提高，对引种参考价值更大。
［参考文献］
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化，２００６，８（３）：１１２．
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术———中医药现代化，２００６，８（３）：４７．
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［１２］ 刘铁城．中国西洋参［Ｍ］．北京：人民卫生出版社，１９９５：５．
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ＳｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＰａｎａｘｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍ’ｓｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ
ｂａｓｅｄｏｎＴＣＭＧＩＳⅠ
ＣＨＥＮＳｈｉｌｉｎ１，ＺＨＯＵＹｉｎｇｑｕｎ１，２，ＸＩＥＣａｉｘｉａｎｇ１，ＺＨＡＯＲｕｎｈｕａｉ２，ＳＵＮＣｈｅｎｇｚｈｏｎｇ３，ＷＥＩＪｉａｎｈｅ１，
ＬＩＵＺｈａｏｑｉｎ３，ＧＡＯＷｅｉｗｅｉ１
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃｉｎａｌＰｌａｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｏｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｅｇｅ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＣｈｉｎａＮａｔｉｏｎａｌＧｒｏｕｐＣｏｒｐ．ｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌ＆ＨｅｒｂａｌＭｅｄｉｃｉｎｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；
３．ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏｓｕｐｐｌｙｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｄａｔａｆｏｒｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｍｅｄｉｃｉｎａｌｐｌａｎｔｓ’ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅ
ｓｕｉｔａｂｌｅａｒｅａｆｏｒＰａｎａｘｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍ’ｇｒｏｗｔｈ．Ｍｅｔｈｏｄ：ＴＣＭＧＩＳⅠ（Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎ
ａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ）ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｏｆＰ．ｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍＷｉｓｃｏｎｓｉｎ
ｓｔａｔｅｏｆＵＳＡ，ｏｎｅｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｏｆｔｈｅｇｅｏａｕｔｈｅｎｔｉｃｃｒｕｄｅｄｒｕｇｓ，ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄａｎａｌｙｔｉｃａｌａｒｅａａｎｄｓｏｍｅ
ｋｅｙｆａｃｔｏｒｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｐｌａｎｔｇｒｏｗｔｈｓｕｃｈａｓａｖｅｒａｇｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｌｔｉｔｕｄｅ，ｓｏｉｌｔｙｐｅ，ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｒｅ
ｓｕｌｔ：ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅａｒｅａｆｏｒＰ．ｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍ’ｇｒｏｗｔｈｉｎＣｈｉｎａｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｕｓ．Ｉｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓｉｎ
ｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄｔｈｅｎｏｒｔｈｏｆＣｈｉｎａ，ａｎｄｐａｒｔｏｆＳｈａｎｘｉｐｒｏｖｉｎｃｅｉｓａｌｓｏｓｕｉｔａｂｌｅｂｕｔｔｈｅｆｉｅｌｄａｒｅａｉｓｓｍａｌ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐ
ｍｅｎｔｏｆＰ．ｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍｉｎＣｈｉｎａｓｈｏｕｌｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄｔｈｅｎｏｒｔｈｏｆＣｈｉｎａ．ＴｈｅＴＣＭＧＩＳⅠｉｓｖａｌｕａｂｌｅｔｏｔｈｅａｎａｌｙ
ｓｉｓｏｆｓｕｉｔａｂｌｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｄｉｃｉｎａｌｐｌａｎｔ．
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ＴＣＭＧＩＳⅠ；ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ；Ｐａｎａｘｑｕｉｎｑｕｅｆｏｌｉｕｍ ［责任编辑 张宁宁］
［收稿日期］ ２００７０１２７
［基金项目］ 河南省重点科技攻关项目（０６２３０３０７００，０５２４４２０００１）
［通讯作者］ 李明军，Ｔｅｌ：（０３７３）３３２８１８９，Ｅｍａｉｌ：ｌｉｍｉｎｇｊｕｎ２００２＠２６３．ｎｅｔ
培养基成分对怀牛膝愈伤组织诱导及
牛膝多糖含量的影响
李明军１，２，李 萍１，３，张晓丽１，赵喜亭１
（１．河南师范大学 生命科学学院，河南 新乡 ４５３００７；
２．华中农业大学 园艺植物生物学教育部重点实验室，湖北 武汉 ４３００７０；
３．佐今明药业集团，河南 新乡 ４５３０００）
［摘要］ 目的：研究培养基成分对怀牛膝愈伤组织诱导形成及牛膝多糖含量的影响。方法：以怀牛膝无菌苗
的叶片、茎段为材料，采用正交设计研究基本培养基，碳源，２，４二氯苯氧乙酸（２，４Ｄ）、６苄基腺嘌呤（６ＢＡ）、Ｎ苯
基Ｎ′噻二唑５脲（ＴＤＺ）、水解酪蛋白（ＣＨ）对愈伤组织诱导和多糖含量的影响。结果：诱导叶片愈伤组织形成的
适宜培养基为Ｂ５＋２ｍｇ·Ｌ
－１２，４Ｄ＋０５ｍｇ·Ｌ－１６－ＢＡ＋３０ｇ·Ｌ－１葡萄糖＋１ｇ·Ｌ－１ＣＨ，诱导茎段愈伤组织形
成的适宜培养基为Ｂ５＋２ｍｇ·Ｌ
－１２，４Ｄ＋１ｍｇ·Ｌ－１６ＢＡ＋３０ｇ·Ｌ－１葡萄糖 ＋０５ｇ·Ｌ－１ＣＨ；有利于叶片愈伤
组织中多糖含量提高的培养基是ＬＳ＋１ｍｇ·Ｌ－１６ＢＡ＋１ｍｇ·Ｌ－１ＴＤＺ＋３０ｇ·Ｌ－１蔗糖，有利于茎段愈伤组织中多
糖含量提高的培养基是ＬＳ＋１ｍｇ·Ｌ－１２，４Ｄ＋０５ｍｇ·Ｌ－１６ＢＡ＋１ｍｇ·Ｌ－１ＴＤＺ＋３０ｇ·Ｌ－１葡萄糖。结论：初步
建立了怀牛膝叶片、茎段诱导愈伤组织的适宜培养条件，为通过植物组织细胞培养途径生产牛膝多糖提供了依据。
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