基于GIS技术的福建省柳叶白前资源适宜性空间分布研究(1)
【摘要】本研究以福建省为例，结合柳叶白前生长的环境因子，选取适宜柳叶白前生长的生态环境指标，利用地理信息系统(GIS)中的空间分析方法对柳叶白前资源的适宜性空间分布进行研究，并用野外实地调查和入户调研数据进行验证。结果表明：福建省柳叶白前资源主要分布在南平市、龙岩市、宁德市、三明市和漳州市，全省适宜区面积为752680Km2，占福建省土地总面积的620%，其中建阳市、永定县、蒲城县、建瓯市、霞浦县、明溪县、福鼎市、平和县等地区的适宜区面积均占到各县面积的10%以上。基于GIS技术分析的结果和野外实地调査结果相符，说明利用空间分析方法划分柳叶白前资源的适宜性分布区域是可行的，可为全面调查柳叶白前资源的分布与保护以及合理开发利用柳叶白前资源提供科学依据。
【关键词】柳叶白前；GIS；适宜性；空间分布
【中图分类号】R9312【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2016)19-0125-07
柳叶白前为萝摩科鹅绒藤属植物柳叶白前(Cynanchum Stauntonii D.C.)的根及根茎，是中国药典收载的中药白前正品之一[1]，为常用中药，具有降气、消痰、止咳之功效，用于治疗肺气壅实、咳嗽多痰、胸满喘急等症。福建省历来是柳叶白前的主产地之一，其资源较为丰富，蕴藏量大。多有野生，少有栽培。近几年来随着其开发利用的不断扩展，市场需求剧增，柳叶白前野生资源受到掠夺式采挖，且人们的社会活动又加剧野外环境的恶化，使野生柳叶白前的生长范围进一步缩小，资源蕴藏量骤降，造成原料药材供应紧张。为了缓解柳叶白前资源不足的现状，不少地方纷纷开始对柳叶白前进行引种栽培。但是由于对其适宜的生态环境不清楚而盲目引种栽培和扩大种植，导致了栽培柳叶白前生态适宜性差，产量较低，质地柔软、色白、味淡，与野生的质脆、色黄、味微甜有一定差异。因此，进行野生柳叶白前资源生态适宜性的研究对科学引种、合理种植及资源的可持续开发利用等都具有重要的现实意义。且前人对柳叶白前的研究主要集中于化学成分和药效方面[2-5]，而基于GIS技术对柳叶白前资源进行适宜性空间分布的研究尚未见报道。
本研究以福建省为例，在理论分析与野外GPS实地调查采样的基础上，选取适宜柳叶白前生长的生态环境指标，以福建省的高程数据、土壤数据、植被数据为后台数据，基于地理信息系统(GIS)的空间分析功能，从空间的角度定量化分析了柳叶白前生长的适宜性分布，并利用野外实地调查与入户调研进行验证，可以为保护和合理开发利用柳叶白前资源提供科学依据。同时，可以选择与其生长环境相似的区域，发展规模化人工种植，为柳叶白前的生产和发展做出贡献。
1研究区概况
福建省位于中国东南沿海，地处东经115°50′～120°44′，北纬23°31′～28°19′，全省土地面积为1214万Km2，约占全国土地总面积的13%。全省地势西北高，东南低，断面略呈马鞍形，横境内山地丘陵面积占土地总面积的90%以上，素有“八山一水一分田”之说。闽西和闽中两大山带大体平行，闽西大山带以武夷山脉为主体，斜贯在闽、赣两省之间，长约530Km，平均海拔1000m。气候区域差异较大，闽东南沿海地区属南亚热带气候，闽东北、闽北和闽西属中亚热带气候，年平均气温17～21℃，平均降雨量1400～2000mm，是中国雨量最丰富的省份之一。该省具有明显的土壤垂直地带性分布规律，土壤类型有黄壤、赤红壤、红壤、石质土、紫色土、石灰(岩)土、新积土、风沙土、潮土、山地草甸土、滨海盐土、酸性硫酸盐土、水稻土等13个土类，26个亚类。植被类型有针叶林、针阔混交林、阔叶林、灌丛、草丛、沼泽、栽培植被等。
2材料与方法
21数据来源及处理本研究的主要数据包括：①高程数据(DEM)空间分辨率为90m×90m，植被数据为1∶100万福建省植被图，土壤数据为1∶400万福建省数字化土壤图，行政边界数据为1∶400万福建省行政区划数据，上述数据均来源于地球系统科学数据共享平台。②手持GPS野外实地调查采集数据，利用ArcGIS 101软件实现空间数据分析。
22研究方法本研究拟采用GPS与GIS技术相结合的研究方法，具体包括：①查阅福建省相关文献记载及中药资源普查资料[6-7]，对建阳市、光泽县、松溪县、蒲城县、上杭县、泰宁县、明溪县、仙游县、柘荣县分别进行调查。在每个县选取2～4个有柳叶白前生长的样地(2m×2m)，并记录样地的经纬度、海拔、坡度坡向、土壤类型、植被类型及样地出现的柳叶白前的株数。同时，观察植株地上、地下部分的形态特征和生长状况。②物种资源的分布受到气候、地形地貌、土壤、植被和水文等因素的影响。本研究将文献资料与野外调査信息相结合确定适宜柳叶白前生长的生态环境因子，根据各因子的影响程度及数据的来源与准确性，选择海拔高度、土壤类型、植被类型3个因子作为柳叶白前资源适宜性划分依据的指标。③空间分析法：首先利用ArcGIS 101软件的空间分析工具对各个环境因子进行分析，得出每个环境因子的适宜性空间分布图，然后将各单因素分布图层进行叠加，综合得出柳叶白前资源在福建省的适宜性空间分布图，再将福建省的行政边界图叠加到适宜性空间分布图上，提取县级的柳叶白前资源适宜性分布面积。④进行野外实地调查与ArcGIS 101软件分析所得结果验证。
3结果分析
31柳叶白前资源适宜性的单因素空间分析
311柳叶白前资源适宜性的地形因素分析根据相关文献资料记载，柳叶白前资源分布具有明显的区域性和地带性，一般分布在海拔230～800m之间。而通过野外样地调査信息汇总(见表1)分析得出，福建省柳叶白前资源主要分布在海拔200～800m范围内。其中柳叶白前资源最适宜的海拔为200～550m，在这区域柳叶白前资源分布集中且生长良好。在海拔550～800m范围内也适宜柳叶白前资源生长，但分布明显减少且长势比较弱，这一区域为柳叶白前分布的次适宜区。而在海拔低于200m或者高于800m区域，基本无柳叶白前资源分布，为不适宜区。利用ArcGIS 10 1软件的空间分析工具，依据已获取的福建省DEM 数据图，将柳叶白前资源的适宜性空间分布按海拔高度划分为3个区域，见图1。, http://www.100md.com(林燕华范世明徐蔚胡娟)
【关键词】柳叶白前；GIS；适宜性；空间分布
【中图分类号】R9312【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517(2016)19-0125-07
柳叶白前为萝摩科鹅绒藤属植物柳叶白前(Cynanchum Stauntonii D.C.)的根及根茎，是中国药典收载的中药白前正品之一[1]，为常用中药，具有降气、消痰、止咳之功效，用于治疗肺气壅实、咳嗽多痰、胸满喘急等症。福建省历来是柳叶白前的主产地之一，其资源较为丰富，蕴藏量大。多有野生，少有栽培。近几年来随着其开发利用的不断扩展，市场需求剧增，柳叶白前野生资源受到掠夺式采挖，且人们的社会活动又加剧野外环境的恶化，使野生柳叶白前的生长范围进一步缩小，资源蕴藏量骤降，造成原料药材供应紧张。为了缓解柳叶白前资源不足的现状，不少地方纷纷开始对柳叶白前进行引种栽培。但是由于对其适宜的生态环境不清楚而盲目引种栽培和扩大种植，导致了栽培柳叶白前生态适宜性差，产量较低，质地柔软、色白、味淡，与野生的质脆、色黄、味微甜有一定差异。因此，进行野生柳叶白前资源生态适宜性的研究对科学引种、合理种植及资源的可持续开发利用等都具有重要的现实意义。且前人对柳叶白前的研究主要集中于化学成分和药效方面[2-5]，而基于GIS技术对柳叶白前资源进行适宜性空间分布的研究尚未见报道。
本研究以福建省为例，在理论分析与野外GPS实地调查采样的基础上，选取适宜柳叶白前生长的生态环境指标，以福建省的高程数据、土壤数据、植被数据为后台数据，基于地理信息系统(GIS)的空间分析功能，从空间的角度定量化分析了柳叶白前生长的适宜性分布，并利用野外实地调查与入户调研进行验证，可以为保护和合理开发利用柳叶白前资源提供科学依据。同时，可以选择与其生长环境相似的区域，发展规模化人工种植，为柳叶白前的生产和发展做出贡献。
1研究区概况
福建省位于中国东南沿海，地处东经115°50′～120°44′，北纬23°31′～28°19′，全省土地面积为1214万Km2，约占全国土地总面积的13%。全省地势西北高，东南低，断面略呈马鞍形，横境内山地丘陵面积占土地总面积的90%以上，素有“八山一水一分田”之说。闽西和闽中两大山带大体平行，闽西大山带以武夷山脉为主体，斜贯在闽、赣两省之间，长约530Km，平均海拔1000m。气候区域差异较大，闽东南沿海地区属南亚热带气候，闽东北、闽北和闽西属中亚热带气候，年平均气温17～21℃，平均降雨量1400～2000mm，是中国雨量最丰富的省份之一。该省具有明显的土壤垂直地带性分布规律，土壤类型有黄壤、赤红壤、红壤、石质土、紫色土、石灰(岩)土、新积土、风沙土、潮土、山地草甸土、滨海盐土、酸性硫酸盐土、水稻土等13个土类，26个亚类。植被类型有针叶林、针阔混交林、阔叶林、灌丛、草丛、沼泽、栽培植被等。
2材料与方法
21数据来源及处理本研究的主要数据包括：①高程数据(DEM)空间分辨率为90m×90m，植被数据为1∶100万福建省植被图，土壤数据为1∶400万福建省数字化土壤图，行政边界数据为1∶400万福建省行政区划数据，上述数据均来源于地球系统科学数据共享平台。②手持GPS野外实地调查采集数据，利用ArcGIS 101软件实现空间数据分析。
22研究方法本研究拟采用GPS与GIS技术相结合的研究方法，具体包括：①查阅福建省相关文献记载及中药资源普查资料[6-7]，对建阳市、光泽县、松溪县、蒲城县、上杭县、泰宁县、明溪县、仙游县、柘荣县分别进行调查。在每个县选取2～4个有柳叶白前生长的样地(2m×2m)，并记录样地的经纬度、海拔、坡度坡向、土壤类型、植被类型及样地出现的柳叶白前的株数。同时，观察植株地上、地下部分的形态特征和生长状况。②物种资源的分布受到气候、地形地貌、土壤、植被和水文等因素的影响。本研究将文献资料与野外调査信息相结合确定适宜柳叶白前生长的生态环境因子，根据各因子的影响程度及数据的来源与准确性，选择海拔高度、土壤类型、植被类型3个因子作为柳叶白前资源适宜性划分依据的指标。③空间分析法：首先利用ArcGIS 101软件的空间分析工具对各个环境因子进行分析，得出每个环境因子的适宜性空间分布图，然后将各单因素分布图层进行叠加，综合得出柳叶白前资源在福建省的适宜性空间分布图，再将福建省的行政边界图叠加到适宜性空间分布图上，提取县级的柳叶白前资源适宜性分布面积。④进行野外实地调查与ArcGIS 101软件分析所得结果验证。
3结果分析
31柳叶白前资源适宜性的单因素空间分析
311柳叶白前资源适宜性的地形因素分析根据相关文献资料记载，柳叶白前资源分布具有明显的区域性和地带性，一般分布在海拔230～800m之间。而通过野外样地调査信息汇总(见表1)分析得出，福建省柳叶白前资源主要分布在海拔200～800m范围内。其中柳叶白前资源最适宜的海拔为200～550m，在这区域柳叶白前资源分布集中且生长良好。在海拔550～800m范围内也适宜柳叶白前资源生长，但分布明显减少且长势比较弱，这一区域为柳叶白前分布的次适宜区。而在海拔低于200m或者高于800m区域，基本无柳叶白前资源分布，为不适宜区。利用ArcGIS 10 1软件的空间分析工具，依据已获取的福建省DEM 数据图，将柳叶白前资源的适宜性空间分布按海拔高度划分为3个区域，见图1。, http://www.100md.com(林燕华范世明徐蔚胡娟)