全 文 ：基于 ＴＣＭＧＩＳⅠ的黄檗生态适宜性分析
索风梅，陈士林，张 昭，谢彩香
（中国医学科学院 中国协和医科大学 药用植物研究所，北京 １０００９４）
［摘要］ 目的：研究黄檗的生态适宜性，为引种扩种提供依据。方法：以黑龙江桃山县为道地县，运用 ＴＣＭ
ＧＩＳＩ，分析了黄檗在全国的适宜产地。结果：分析表明除黑龙江桃山县等为黄檗的传统产区外，全国共有黑龙江、
吉林、辽宁、内蒙古４个省份和自治区的１３１个县市为黄檗最适宜产区，最适宜产区面积总和为５６７９８９３ｋｍ２。
同时，还分析预测出内蒙古自治区的一些文献没有记载的适宜区域。结论：该分析方法具有快速、准确的优点，为
引种栽培提供了依据，同时分析结果也进一步验证了ＴＣＭＧＩＳⅠ系统的科学性和导向性。
［关键词］ ＴＣＭＧＩＳⅠ；产地适宜性；生态因子；黄檗
［中图分类号］Ｓ５６７ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００１５３０２（２００８）１３１５３６０４
［收稿日期］ ２００７０７２６
［基金项目］ 北京市教委共建项目（ＸＫ１００２３０４４８）
［通讯作者］ 张昭，Ｔｅｌ：（０１０）６２８９９７７３，Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ
ｚｈａｏ１９６２＠ｔｏｍ．ｃｏｍ
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，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、人参等药用植物进行了初步分析，适宜区基于栅
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。
黄檗 ＰｈｅｌｏｄｅｎｄｒｏｎａｍｕｒｅｎｓｅＲｕｐｒ．为芸香科的
阔叶乔木，东北亚特有种，主要分布在欧亚大陆东北
部北纬３５°～６０°，海拔２００～１１００ｍ的山区及半山
区，主产我国东北的长白山区，在黑龙江省大、小兴
安岭林区。河北、北京、内蒙古和山西部分地区也有
分布，由于黄檗具有重要的药用价值和材用价值，市
场需求量较大，野生资源遭到了极大的破坏。１９９９
年国家林业局、农业部颁布的《国家重点保护野生
植物名录》（第一批）中将黄檗列为国家二级保护树
种。此外，由于黄檗不但可作为药材，而且是东北三
大硬阔叶树种之一，木材砍伐量较大，也是造成资源
枯竭的原因之一。且由于其育苗条件要求较高，技
术难度大，移栽成活率低，生长缓慢，成材年限长，因
此在引种栽培上尚未大面积推广。１９９７年黑龙江
省曾对１９６０年栽培的几千株黄檗进行研究，发现生
长均不理想，树干不顺直，植株发育不良。目前资源
恢复的主要办法是进一步研究其生长发育规律，进
行大规模引种扩种和栽培时，但盲目引种、扩种会严
重削弱中药材道地性，导致药材质量大幅下降，因此
需要使用科学的理论和方法指导中药材产地的选
择，发展道地药材生产。
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～
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，以
及极端最低温度，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。
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，分析出黄檗在全国的生
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态适宜性产区分布及区域面积。由于黑龙江省为黄
檗的传统药材产区，且黄檗的 ＧＡＰ基地也建在该
省，因此经过比较，本研究确定黑龙江桃山县为分析
的基点县，其生长环境要求的气候因子数据为，气
温：１月平均温 －３０３～－１６３℃，７月平均温
１４１～２８１℃；土壤暗棕壤，海拔２２７～１４２９ｍ，降
水量６００～７００ｍｍ。
聚类分析前对数据进行标准化处理［１］。采用
绝对偏差均值标准化方法：
Ｓｆ＝
１
ｎ（χ１ｆ－ｍｆ｜＋｜χ２ｆ－ｍｆ｜＋…＋｜χｎｆ－ｍｆ｜）
其中：ｍｆ＝
１
ｎ（χｉｆ＋ｘ２ｆ＋…＋χｎｆ）
标准化值为：Ｚｉｆ＝
χｉｆ－ｍｆ
Ｓｆ
在聚类分析中采用统计距离中的明克夫斯基距
离作为衡量相似度的指标，其公式为：
ｄｉｊ＝∑
ｎ
ｋ＝１
｜χｉｋ－χｊｋ｜×ｗｋ
其中，Ｓｆ：绝对偏差均值；Ｍｆ：ｎ个数值的均值；
Ｚｉｆ：第ｉ个因子的标准化值；ｄｉｆ：明科夫斯基距离。
２ 结果与分析
２．１ 黄檗产地适宜区分布范围 根据 ＴＣＭＧＩＳⅠ
系统分析结果，可以看出，以黑龙江桃山林场做为基
点县，利用ＴＣＭＧＩＳⅠ分析，其结果显示，不同等级
相似区分布比较集中，主要是黑龙江、吉林、辽宁、内
蒙古４个省份和自治区，其中，最适宜区主要集中在
黑龙江省和吉林省。
黄檗的次适宜区分布范围较适宜区广泛，主要
位于内蒙古、辽宁、河北、黑龙江等１５个省市和自治
区（图１）。其中辽宁和河北分布面积较大。据文献
［２］记载，黄檗为北京市特有植物，同时又是中国珍
稀濒危保护植物（第１批：１９８４年），并指出见于密
云、平谷、延庆、怀柔、昌平、门头沟等地的中低山地
区。而本系统分析结果显示，在北京主要的适宜产
地为北京市、昌平、平谷、延庆、怀柔、密云（图２），与
文献［２］记载的分布基本一致，这也说明本系统分
析结果的科学性。
系统分析结果显示，黄檗在全国的最适宜产区
包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古４个省区的１３１个
县市，全国最适宜种植黄檗地区面积总和为 ５６７
９８９３平方公里（表１）。黄檗的最适宜产区中，黑
龙江省的最适宜县市最多，面积最大，共有包括五
图１ 黄檗在全国的适宜产地分布位置图
［审图号：ＧＳ９（２００７）５３３号］
图２ 黄檗在全国的最适宜产地分析
常县、海林县等一些传统的黄檗分布区在内的７７个
县市，最适宜种植面积达３３５４３３８ｋｍ２，其次为吉
林省，最适宜县市数３５个，面积为１０４５９４７ｋｍ２，
然后是内蒙古自治区，最适宜县市数虽然只有 １９
个，但最适宜面积却达到１２５３２３３ｋｍ２，超过吉林
省而位居第２，且多数为文献上没有记载的区域，为
珍稀濒危树种的引种扩种提供了新的依据，最后为
辽宁省，相对前３个省份，其适宜县市数和面积都
相对较少，但其中不乏一些黄檗的传统分布区，如新
宾满族自治县、清原满族自治县和西丰县等。
黄檗的次适宜区分布范围在内蒙古、辽宁、吉
林、河北、黑龙江较大，其中在辽宁省，适宜面积达到
８１８１１３９ｋｍ２，适宜县市数５４个，此外，河北省、黑
龙江省适宜县市数分别为 ３８，３０个，山西省虽然适
宜县市数达５１个，但适宜区面积较前几个省份，要
小得多，只有８７４９６７４ｋｍ２，在次适宜区中，分析出
一批比较新的适宜产地，如陕西、河南、甘肃等（图
３），对黄檗的引种和可持续利用有一定的指导作
用。
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表１ 黄檗最适宜产地分布情况统计 ｋｍ２
序
号
省区
名称
适宜产地
县市数
最适宜种
植区面积
最适宜产地
１ 黑龙江 ７７ ３３５４３３８ 东宁县、穆棱县、宁安县、五常县、绥芬河市、海林县、鸡西、密山、宾县等
２ 吉林 ３５ １０４５９４７ 集安市、通化市、长白朝鲜族自治县、浑江市、通化县、抚松县、安图县、和龙县、柳河县、梅河口市等
３ 内蒙古 １９ １２５３２３３ 阿鲁科尔沁旗、扎鲁特旗、科尔沁右翼中旗、霍林郭勒市、东乌珠穆沁旗、突泉县、科尔沁右翼前旗、
乌兰浩特市、扎兰屯市、扎赉特旗等
４ 辽宁 ６ ２６３７４６ 宽甸满族自治县、桓仁满族自治县、新宾满族自治县、清原满族自治县、西丰县、开原市
图３ 黄檗在全国的次适宜产地分析结果
２．２ 黄檗适宜产地和道地产区生态环境因子的相
似性分析 适宜县与黄檗道地产区黑龙江桃山县
的气候、土壤等因子的综合相似系数分布（图４）。
采用 ＴＣＭＧＩＳＩ系统分析得出的黄檗在全国适宜
分布区的面积 （相似系数 ＳＩ≥９０％）大概是次适
宜区（相似系数９０％ ＞ＳＩ≥８０％）的面积的２倍。
黄檗次适宜区的分布范围较大，而适宜区主要分
布在我国黑龙江省大、小兴安岭林区和吉林省的
山区和半山区，这与文献记载［３］的分布范围比较
相似。
图４ 不同相似系数的黄檗适宜县在全国的位置［审图号：ＧＳ９（２００７）５３３号］
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３ 讨论
与第３次全国中药资源普查关于黄檗分布结果
进行对比，发现本文系统分析的适宜产地覆盖了几
乎９０％以上的资源调查黄檗分布的区域，同时还得
出了一部分资源调查中没有记载的适宜产地，比如
山西、新疆、陕西等省区。而且据现有的文献记
载［４］，证明这些地方确有黄檗的分布；同时从生态
地理角度来看，这些区域将可能是发展黄檗生产的
新区域。系统分析的黄檗的适宜区位于《中国中药
区划》分区系统中的第１区（东北寒温带、中温带野
生、家生中药区）中，正好与第３次普查的区划结果
相类似。通过比较，使得 ＴＣＭＧＩＳＩ系统分析结果
的可靠性得到验证，同时，ＴＣＭＧＩＳＩ系统通过更加
科学的分析手段，预测了黄檗可能的分布区域，也为
下一步黄檗的资源普查范围的确定提供了较准确的
依据。
不恰当的“野生”变“家种”影响中药材的质量
和功效。药材并不同于水果、蔬菜，它的种植对生态
环境、气候、土壤等有着特殊的要求，有相当一部分
中药材野生变家种后，其内在的化学成分发生量或
质的改变，药用功效会大打折扣，因此，引种扩种不
能盲目而行，应用 ＴＣＭＧＩＳＩ分析结果，可以初步确
定药材的适宜产地，较为科学的指导引种扩种，本研
究通过对黄檗的产地适宜性分析，进一步验证了系
统分析结果的可靠性。
但是，ＴＣＭＧＩＳＩ系统也还有一些不足之处，如
气温、降水量、海拔等生态因子的权重均采用均值，
而对于不同的植物药材，可能其主导因子和限制因
子不太一样，因此其结果有一定的局限性，还需要进
一步验证和完善。
［参考文献］
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Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｕｉｔａｂｌｅａｒｅａｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆ
ＰｈｅｌｏｄｅｎｄｒｏｎａｍｕｒｅｎｓｅｂａｓｅｄｏｎＴＣＭＧＩＳⅠ
ＳＵＯＦｅｎｇｍｅｉ，ＣＨＥＮＳｈｉｌｉｎ，ＺＨＡＮＧＺｈａｏ，ＸＩＥＣａｉｘｉａｎｇ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃｉｎａｌＰｌａｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＰｅｋｉｎｇＵｎｉｏｎＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｅｇｅ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ ＴｈｅＴＣＭＧＩＳⅠ（ＳｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｇｅｏｇｒａｐｈｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅｍｅｄｉｃｉｎｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ
）ｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｏｆＰｈｅｌｏｄｅｎｄｒｏｎａｍｕｒｅｎｓｅｉｎＣｈｉｎａ．ＴａｏｓｈａｎｃｏｕｎｔｙｏｆＨｅｉ
ｌｏｎｇｊｉａｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｓｏｆｔｈｅｇｅｏａｕｔｈｅｎｔｉｃｃｒｕｄｅｄｒｕｇ，ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｂａｓａｌｐｌａｃｅ．Ｔｈｅｒｅ
ｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｂｅｓｉｄｅｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａｉｎＴａｏｓｈａｎｃｏｕｎｔｙｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ，１３１ｃｏｕｎｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｒｏｖｉｎｃｅｓｏｆＨｅｉ
ｌｏｎｇｊｉａｎｇ，Ｊｉｌｉｎ，ＬｉａｏｎｉｎｇａｎｄＩｎｎｅｒｍｏｎｇｏｌｉａａｒｅａｌｓｏａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅａｒｅａｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｃｏｓｏｉｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｍｅｄｉｃｉｎａｌｐｌａｎｔｓｎｅｅ
ｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｕｍａｒｅａａｒｅ５６７９８９．３ｍ２，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏｉｎｄｉｃａｔｅｓｏｍｅｃｏｎｄｉｇｎｒｅｇｉｏｎｓｉｎＩｎｎｅｒｍｏｎｇｏｌｉａｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓ
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［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ ＴＣＭＧＩＳⅠ；ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｒｅａ；Ｐｈｅｌｏｄｅｎｄｒｏｎａｍｕｒｅｎｓｅ
［责任编辑 吕冬梅］
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