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[摘要] 根据贵州省艾纳香栽培种植的气象指标，根据贵州省各县主要气象站点54年（1960—2014年）的气象统计资料，建立艾纳香可种植区域气候因子与海拔高度的回归模型。综合考虑气候及坡度、海拔高度等要素，利用GIS的空间分析功能，确定艾纳香的可种植区域。运用RS的图像分类技术，完成贵州省土地利用现状图，将贵州省不适宜艾纳香种植的地块屏蔽，最终将艾纳香种植气候区划划分为最适宜区、适宜区和次适宜区3个等级。研究结果表明艾纳香可种植区域主要分布在、黔南和黔西南。最适宜种植气候区的面积共计76.98 km²，适宜种植气候区的面积共计156.04 km²，次适宜种植气候区的面积共计235.43 km²。

[关键词] 艾纳香； 气候区划； GIS； RS

[Abstract] According to the meteorological index of the growth of Blumea balsamifera， and by using the climate and geographic date recorded in the main meteorological stations for 54 years（1960-2014） in Guizhou province， the authors established a regression model between climate division factors and geographic information for the possible planting area. Considering integrated various factors including climate factor， gradient and elevation， based on GIS technology， ascertain the planting area of B. balsamifera. Combined with the land use condition of Guizhou province based on RS， analyzed the distribution rule of the synthesis index， climatic divisions of B. balsamifera in Guizhou were divided into 3 areas （the most suitable， suitable， sub-suitable） objectively. There are 3 areas can plant B. balsamifera （the southwest， the south and the north）. The most suitable climate area has 76.98 km²， the suitable climate area has 156.04 km²， and the sub-suitable climate area has 235.43 km².

[Key words] Blumea balsamifera； climatic division； GIS； RS

doi：10.4268/cjcmm20161708

艾纳香Blumea balsamifera （L.）DC.，又名冰片艾、大艾、大风艾等，为菊科艾纳香属多年生木质草本植物^[1]，是热带和亚热带植物，喜温暖、向阳环境，耐旱不耐寒，我国艾纳香主要分布于贵州、广西、云南等地。艾纳香根、嫩枝、叶皆可入药，具有祛风消肿、活血散瘀的功效，可治疗感冒、产后痛风、风湿性关节炎、痛经；外用可治疗跌打损伤、湿疹、皮炎、疮疖痛肿^[2]。据其他学者研究，艾纳香还具有抗氧化、抗癌和抗病毒的作用^[3]。艾纳香作为传统中药材，有着良好的药用价值和市场价值，发展前景看好。

贵州省地处云贵高原东斜坡，位于东经103°36′—109°35′，北纬24°37′—29°13′，是典型的喀斯特地貌高原山区省份，地形复杂，海拔高低悬殊大，水热资源丰富，光、热、水同季，冬无严寒，夏无酷暑，具有南亚热带、中亚热带、北亚热带和暖温带多种气候类型^[4]。其中贵州的南北盘江、红水河、赤水河、清水江流域的中低山河谷大部分在海拔800 m以下，属南亚热带和中亚热带气候。该区热量充足，气候炎热，降雨充沛，较适合亚热带作物的生产^[5]。早在1938年前后，贵州罗甸、望谟两县就有种植艾纳香及提取艾粉的传统，20世纪50年代，罗甸县建立了全国第一家艾片加工厂^[6]。近年来，由于市场对天然冰片的需求日益旺盛，贵州优势苗药艾纳香的开发和利用受到了广泛重视，同时，艾纳香也是喀斯特石漠化山区治理的良好经济作物。因此，在贵州低热河谷流域发展艾纳香种植具有较大的潜力。

目前，“3S”等空间分析技术已引入到中药学领域，并在中药材产地适应性分析方面得到广泛应用^[7]。孙洪兵等^[8]基于“3S”技术对羌活的生长适应性进行了分析和评价。张小波等^[9]应用GIS和GPS技术对贵州省头花蓼的生态适应性等级进行了划分。本研究通过应用GIS和RS技术和方法，为贵州特色苗药艾纳香的种植规划和种植产业的可持续发展提供科学依据。

1 材料

1.1 地理与气象数据 地理信息资料来源于贵州省基础地理信息数据库，主要包括：贵州省行政边界、贵州省等高线（1∶5 000）、贵州省铁路交通图、贵州省公路交通图和贵州省水系等地理信息资料。土地利用类型分类以2014年7月份的贵州省ETM遥感图像（分辨率30 m）为依据，贵州省第2次土地调查数据作为验证补充。采用的气象及台站背景资料为贵州省气象局提供的各县主要气象站点1960—2014年多年的气象统计资料，台站信息资料从气象观测报表记录中读取。

1.2 气候区划指标 根据贵州艾纳香的栽培特性，热量条件是制约贵州地区种植艾纳香的关键因素。在贵州省部分地区种植艾纳香成功经验的基础上，根据艾纳香种植区域多年气象气候资料的记录和积累，结合资料收集、专家咨询和归纳分析，选择热量指标作为贵州省艾纳香种植气候区划的区划因子。主要指标包括年平均气温、最冷月月平均温、最冷月平均最低气温、≥10 ℃活动积温和日均气温≤0 ℃最长连续时数。本研究针对艾纳香种植对生态气候条件的要求，参考贵州省艾纳香种植的相关研究成果，并结合贵州省部分地区艾纳香栽培的实际情况和气象气候资料，建立了划分艾纳香适宜种植区的生态气候区划指标体系（表1）。

1.3 地形和地类限制因子 贵州省地形地貌复杂，要因地制宜地发展艾纳香种植。为充分利用现有土地资源和保护生态环境的前提下，可种植区域要求坡度<25°，可利用的土地类型包括农田和可开垦的灌草地。森林、河流、湖泊、峡谷、坡度>25°的山地、裸露的岩石等划分为不可种植区。

2 方法

2.1 气象方程的建立 贵州处于低纬度山区，地势西高东低，中部高，南北低，由西向东形成一个大梯坡，由西、中部向南、北形成2个斜坡带^[10]。由于地势高差悬殊，贵州立体气候明显，尤其是在水平距离不大，但坡度较陡的贵州中低山河谷地区，立体气候特征更加明显。贵州各地多年平均热量指标与海拔高度密切相关，由于受大气环流影响，贵州各地热量指标与海拔相关程度又有区别，表现出有规律的分布特征。在咨询专家和数据收集的基础上，根据贵州多年的气象资料和艾纳香栽培对热量条件的要求，将贵州省可种植艾纳香区域分为以下5组。

黔西南组：紫云、镇宁、关岭、晴隆、罗甸、望谟、册亨、安龙、兴义、兴仁。黔南组：平塘、都匀、丹寨、独山、荔波、三都。黔东南组：三穗、天柱、锦屏、剑河、台江、凯里、福泉、麻江、雷山、黎平、从江。黔北组：赤水、习水、仁怀、遵义、桐梓、道真、正安、绥阳、务川、湄潭、凤冈。黔东北组：印江、石阡、思南、德江、沿河。

运用SPSS统计软件，以贵州省各地区气象站台1960—2014年的气象统计资料为基础，进行回归分析曲线模型估计。应用的模型主要有：线性模型，倒数曲线模型，对数曲线模型，二次项曲线模型，幂函数曲线模型，三次项曲线模型，S曲线模型，复合曲线模型， Logistic曲线模型，指数曲线模型和增长曲线模型。筛选出显著性最强，判定系数最高的热量指标与海拔相关的气象方程。对各组气象方程进行统计运算，经相关检验均达到极显著水平（表2～6）。

2.2 种植区域的确定 根据艾纳香种植气候区划指标，利用相关气象方程可以推算出各组区域的满足各气象指标值所对应的海拔高度，各气候指标所对应海拔高度以下区域的交集，即是可种植艾纳香的气候适宜区域。根据矢量化的贵州省等高线（1∶5 000），生成贵州省DEM模型。利用GIS的空间分析功能确定出贵州省适合种植艾纳香的县市如下：罗甸、册亨、望谟、关岭、晴隆、镇宁、贞丰、兴仁、安龙、赤水、荔波、三都。共计12个县市，涉及到黔南、黔西南和黔北3组区域。

2.3 区划专题图制作 运用ArcGIS的表面创建功能，根据贵州省DEM栅格数据。在ArcGIS三维分析工具的帮助下，提取贵州省的坡度变率和地形海拔变率2个指标的栅格图层。得到贵州省海拔分级图（图1）和贵州省坡度分级图（图2）。

贵州省遥感影像采用美国陆地资源卫星的ETM遥感图像（分辨率为30 m），选用ETM+的4，3，2波段进行标准假彩色合成。在RS和GIS软件的支持下，对遥感影像进行配准精校正、合并和裁剪 [11]，运用去霾处理、直方图均衡化、直方图匹配等图像处理手段增强图像的显示效果（图3）。结合野外定点调查、贵州省植被分布图和贵州省第二次土地调查数据，进行室内人机交互的图像辨读解译分析和监督分类。在初步分类图上进行聚类和去除分析，得到贵州省土地利用状况分布空间数据，经验证分类准确率达到95%以上，最终得到贵州省土地利用现状图（图4，土地利用类型分为：灌草地、耕地、裸岩地、林地、建筑用地和水体）。

运用ArcGIS的裁剪和提取功能，综合气象指标、地形、土地利用类型等限制因子，以ArcMAP为平台，各地区艾纳香可种植区域与坡度、土地利用现状信息等指标进行空间分类叠加，经栅格数据的逻辑运算，剔除不可种植艾纳香的地形和地类因子，得出各组地区艾纳香的最适宜种植气候区、适宜种植气候区和次适宜种植气候区，最后给不同区域赋予不同的颜色，通过栅格数据合并^[12]，得到贵州省艾纳香种植气候适宜性区域。最终输出贵州省艾纳香种植气候区划专题图（图5）。

3 结果与分析

贵州从南到北纵跨4个纬度，艾纳香在贵州的气候适应性不完全是纬向分布，充分反映了山地地形因素的影响。图5可见，艾纳香可种植区域集中在海拔比较低的中低山河谷地区，包括、红水河流域、北盘江流域和南盘江流域。以保护环境和开发可行性为前提，可种植艾纳香的土地利用类型选择灌草地和耕地。通过ArcGIS的查询功能得到艾纳香可种植区域的面积。具体分析如下：①最适宜种植气候区。贵州省艾纳香最适宜种植气候区面积共计76.98 km²，主要分布于贵州省南部边沿的低热河谷海拔200～400 m的区域。具体分布区域为罗甸县的龙坪镇、茂井镇和八总乡沿坝王河一带；望谟县的桑朗镇，沿桑朗河一带；庶香乡沿红水河一带；贞丰县的白层镇、鲁容乡和望谟县的复兴镇沿北盘江一线区域；镇宁县的打帮乡和关岭县的板贵乡沿打帮河区域；册亨县坡脚乡南部河谷地区，以上区域是艾纳香在贵州省的最适宜种植区。②适宜种植气候区。贵州省艾纳香适宜种植气候区面积共计156.04 km²。主要分布在罗甸、望谟、册亨、关岭、镇宁、晴隆、贞丰、兴仁和安龙9个县沿红水河谷、南盘江河谷和北盘江河谷地带海拔在400～600 m的区域。③次适宜种植气候区。贵州省艾纳香次适宜种植气候区面积共计235.43 km²。包括赤水市大同镇、白云乡和复兴镇海拔200～300 m的地区；荔波县瑶山乡和朝阳镇沿樟江一线海拔350～550 m的地区，以及三都县城周边海拔在350～550 m的区域。

4 讨论

该区划以GIS和RS为地理信息空间技术支持，应用回归分析曲线模型估计，把气候区划因子反演到海拔高度指标，直观地反映出气候区划因子随海拔高度的立体变化特征。将贵州省艾纳香种植气候生态适应性较好的地区划分为最适宜种植气候区、适宜种植气候区和次适宜种植气候区，为贵州省艾纳香种植选址和产业发展提供了科学依据。

胡蕖等^[13]采用主分量分析方法与样本的最有聚类分析方法相结合，划分出贵州省艾纳香适宜生长区域。刘朝英等^[14]通过建立罗甸县海拔变化的气象指标回归方程，通过地理信息分析，划分出罗甸县的艾纳香种植适宜区，但是两者的艾纳香区划区域较笼统。本研究在充分考虑气候区划指标的前提下，结合贵州省土地利用类型现状，将不适宜艾纳香栽培的地块屏蔽，较为客观地划分了贵州省艾纳香种植的气候生态适宜区域，保证了艾纳香种植区域土地的可开发利用性，更加贴近实际，可操作性更强。本研究应用地理信息数据精度较高，可精确到乡（镇）一级行政区域，同时所有地理信息的栅格数据精度均为25 m×25 m，可精确计算出可种植艾纳香的区域面积，本研究区划结果与以往传统的农业区划相比更加精细。

本研究主要选择5个气候因子作为区划的指标因子，对于品种、土壤肥力状况、栽培技术措施等因素考虑较少，有待在今后的研究中，不断补充、修正和完善。

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[责任编辑 吕冬梅]