王全兰1,张辉1,张爱梅1,文凤娟1
１九寨沟县气象局， 四川九寨沟 623400
摘 要 利用九寨沟县国家站及区域自动气象观测站1980-2018年气象资料，根据刀党的生物学特性，开展生态气候区划研究，旨在为刀党合理规划种植及生态环境保护、减轻气象灾害和开展直通式特色气象服务提供技术支撑。以气温、降水、日照为主要指标，应用数理统计分析法、集优法、地理信息系统（GIS）空间分析方法对九寨沟刀党的气候生态适宜性及空间分布进行分析。结果表明: 九寨沟刀党适宜区主要分布在安乐乡、永丰乡、白河乡、郭元乡、永和乡、保华乡、马家乡、罗依乡等海拔在2000-2500米，坡度在15-20度的半阴半阳坡地区，较适宜区主要分布在陵江乡、玉瓦乡、黑河乡、漳扎镇、勿角乡等海拔在2500～2800米或1700～2000米的地区，不适宜区为海拔低于1700米及海拔高于2800m以上的地区。
关键词：九寨刀党；地理信息系统；空间分析；生态适宜性
0引言
党参为桔梗科植物党参 Codonopsis pilosula(Franch.) Nannf.、素花党参 C.pilosula Nannf. var. modesta(Nannf.)L.T.Shen或川党参C.tangshen Oliv.的干燥根[1-3]，不仅是我国传统常用中药材之一，在饮食保健方面也有广泛应用[4]， 现代药理学研究证实，党参对心血管系统、血液及造血功能、消化系统、机体免疫功能、延缓衰老等有一定的作用[5-6]。党参被收入四川省道地药材名录，在《四川省中药材产业发展规划（2018-2025）》中，将党参列为重点发展品种，计划种植面积要增长3倍，达到5万亩。九寨沟县是党参的传统栽培地区之一，九寨沟刀口坝主产素花党参[7-11]，当地俗称“刀党”，具有“狮子头”、“菊花心”等明显特征，因其条形好、品质上乘，大部分仅供出口，2010年就被批准为国家地理标志保护产品[12-13],保护范围为四川省九寨沟县安乐乡、永丰乡、保华乡、郭元乡、永和乡、罗依乡、马家乡、大录乡、玉瓦乡、陵江乡、黑河乡等乡镇所辖行政区域。
川西高原是党参（刀党）的适宜栽培区，影响刀党地理分布的气候因子，温度起主导作用，降水因子次之。九寨沟县地形复杂，环境条件的差异直接影响了各个种植区刀党的质量和产量。目前关于刀党的研究，主要集中于种植资源、栽培技术[14]、化学成分[15-16]、药理及临床应用方面[17-18]等，对其气候适宜性分析及区划方面的研究还未见报道。随着刀党产业发展，为了避免盲目扩大规模，及开展有针对性的九寨刀党气象服务，本文通过九寨沟刀党种植情况的常年观测结果与GIS技术相结合[19-25]，分析评价九寨沟县温度、水分、日照等的时空分布特点，进行刀党气候适宜性区划研究，旨在为刀党合理规划种植及生态环境保护、减轻气象灾害和开展直通式特色气象服务提供技术支撑，从而提高刀党的生产效益。
１ 研究地区与研究方法
1.1研究区概况
九寨沟县位于四川省阿坝藏族羌族自治州东北部，地处北纬32°53′～33°32′、东经103°27′～104°26′之间，东、北部与甘肃省文县、舟曲县、迭部县接壤，西、南部同四川省若尔盖县、松潘县、平武县交界。面积5290 km2，县内河谷纵横，地势西北高东南低，以高山为主，另有部分山原和平坝，地形呈阶次变化，海拔落差达3000m以上，地形复杂（图1）。
九寨沟县气候呈现“夏短冬长，冬干夏湿，雨热同季，冬不严寒，夏季温暖”的特点，无霜期长，春季寒潮连阴雪较少，夏伏旱较重。霜冻日多在11月至次年3月出现。年平均气温13.1℃，历年极端最高气温37.0℃，极端最低气温-10.4℃，年平均降水量550.8mm，年平均相对湿度64％，年平均无霜期221d，年平均日照时数1656.5h。主要气象灾害有寒潮、干旱、洪涝、冰雹、雷暴、秋绵雨等。
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1.2 资料来源
本研究所用1:25万的高程模型数据和1:10万行政区划边界数据由国家基础地理信息中心发布；1980-2018年气象资料来源于13个国家基本气象站（若尔盖、九寨沟、阿坝、马尔康、红原、茂县、松潘、理县、黑水、平武、文县、迭部县、舟曲县），全部通过质量控制（资料来源于四川省农业气象中心），2013-2018年九寨沟县各乡镇区域自动气象站气象资料及刀党种植资料（资料来源九寨沟县气象局）。
1.3 研究方法
1.3.1 集优法
选取与刀党生长发育和产量形成密切相关的降水，温度，日照作为研究指标，分别将这些指标值在地域上的分布范围插入地图中，再根据所在地区所占指标数目的多少，划分出不同适宜程度的种植区，指标数目越多，说明该地区的适宜度越高。
1.3.2空间分析法
结合九寨沟县地形、地貌、气候等特点，从众多影响因子中选取影响程度较高的年平均气温、年平均降水量、年平均日照时数3个指标作为刀党气候适宜性区划的主要依据，利用GIS空间分析模块［26-27］，计算每个指标所确定的刀党适宜性空间分布，再将各个指标在GIS平台上进行矢量叠加，即可得到适宜区、较适宜区和不适宜区的分布图。再将乡镇行政边界和主要河流叠加到适宜性分布图上，形成刀党的适宜性空间分布图。
1.3.3 气象因子空间化处理
将气候适宜性指标与气象观测站的经度、纬度和海拔高度进行回归分析，建立多元线性回归空间模型和残差计算，利用GIS技术进行残差内插订正。
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2 结果与分析
2.1刀党生态单因素适宜性
2.1.1 温度适宜性
在温度指标中，年平均气温是最具代表性和稳定性最好的因子，党参喜温和凉爽气候，各生育期适宜生长温度为：气温3.4-6.4℃时萌发出苗（3月下旬），生长阶段气温为11.6-17.1℃（5、6月），12.3-18.9℃开花结实（8、9月），秋季气温降至2.3-5.5℃（11月）开始采收种子和刀党，冬季气温低于-16℃时参根将受冻害。综合相关研究文献，确定九寨沟刀党年平均气温范围为5～11℃，适宜区年平均气温范围为6～10℃，次适宜区年平均气温范围为10～11℃或5～6℃,不适宜区年平均气温为小于5℃或大于11℃。
由图2可见，适宜区主要分布在安乐乡、永丰乡、永乐镇、白河乡、郭元乡、永和乡、罗依乡、保华乡、马家乡等海拔在2000-2500m，坡度在15-20°左右的半阴半阳地区，这些地区土层深厚，肥沃，热量条件充足，相对集中，种植面积大；次适宜区主要分布在郭元乡、双河乡、永乐镇、漳扎镇、罗依乡、玉瓦乡、大录乡、陵江乡、黑河乡、勿角乡、马家乡、草地乡等海拔在1700-2000米或2500-2800米的地区，这些地区冷热不均，较为零散种植面积较小；不适宜区主要分布在海拔高于2800米以上或低于1700米的河谷地区，低海拔地区高热高湿易引起参根腐烂；高海拔地区热量欠缺，不能为刀党生长提供足够的热量条件，不适于刀党的种植。
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2.1.2水分适宜性
刀党在其育苗期、生长期对水份的需求是不同的，刀党各生育期适宜生长相对湿度为：60-65%时萌发出苗（3月下旬），生长阶段相对湿度为50-70%（5-10月），秋、冬两季相对湿度较低，参根进入休眠。九寨沟县降水主要集中在5-10月，各月降水量为50～100mm，占全年降水量的86%，该时段正值刀党生长期，能充足满足其对水分的需求，保证良好的生长发育。九寨沟县各乡镇的年平均降水量范围为 510～590mm，综合相关研究文献，绘制刀党的年平均降水适应性区划图（图3），确定刀党的年平均降水量范围为 540～600mm，适宜区年平均降水量范围为540～560mm，次适宜区年平均降水量范围为560～600mm，不适宜区年平均降水量为大于600mm。从图3可以看出，适宜区主要集中在永和乡、永丰乡、安乐乡、保华乡、罗依乡、郭元乡、草地乡，这些乡镇处于九寨沟县东南面，降水较为充足，适宜刀党的生长发育；次适宜区主要分布在年降水量次之的勿角乡、马家乡、白河乡、陵江乡、黑河乡、玉瓦乡，这些地区的刀党生长较缓慢，参根相对偏小；不适宜区主要在大录乡、漳扎镇，这些地区海拔较高，年降水量偏少，不能为刀党生长提供足够的水份条件，其环境不适宜刀党的种植。
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2.1.3光照适宜性
刀党对光照的要求较严格，幼苗喜荫蔽，日平均光照3-4小时较适宜，大苗或成株喜光，日平均光照5～6H为宜。综合相关研究文献、年日照垂直反演结果绘制刀党年平均日照适应区划图（图4），确定九寨沟刀党年平均日照范围为1600～1900h，适宜区年平均日照范围为1600～1750h，次适宜区年平均日照范围为1750～1900h。年平均日照小于1600h，大于1900h均为不适宜区。由图4可见，九寨县年日照时数分布不均，适宜区主要分布在永和乡、白河乡、永丰乡、安乐乡、保华乡、马家乡、勿角乡、罗依乡的部分地区，这些地区处于九寨沟县东南面，日照充足，适宜刀党的生长发育；次适宜区主要分布在玉瓦乡、黑河乡、漳扎镇、陵江乡的部分地区，这些地区处于高半山，日照相对较少,不能充足提供刀党所需热量。
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2.2 九寨刀党综合适宜性区划
刀党生长对生态气候因子的选择较为严格，当有一个气候因子不适宜时刀党产量及品质都极低。归纳以上对气温、降水、日照的分析确定3个区划因子的指标分级（表1）。
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首先对以上数据进行分类计算，再迭加县界、乡镇界等要素，得到九寨沟刀党综合适宜性区划图，结果见图5。由图5可以看出，九寨沟县刀党种植区域较为分散，呈零星片状和块状，适宜区主要分布在海拔在2000-2500m的半阴半阳坡，坡度在15-20°左右的安乐乡、永丰乡、郭元乡、白河乡、永和乡、保华乡、马家乡、罗依乡等,这些地区气温适中，降水充足，光照条件好，种植区面积大刀党产量和品质最好。
较适宜区主要分布在陵江乡、玉瓦乡、黑河乡、漳扎镇、勿角乡等，这些地区大多受到年平均气温、降水或日照等气候因子中的一种或二到的制约，种植面积较小，参根品质较差；不适宜区主要分布在海拔低于1700m或海拔高于2800m的地区，主要包括在：大录乡、漳扎镇、草地乡、永乐镇等，这些地区大都因为热量条件较差，不适宜刀党的种植。
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3 结论与讨论
1、通过调查走访，绘制的九寨沟刀党综合适应性区划图与实际种植刀党区域基本相符。
2、九寨沟县种植刀党的地区主要受到热量条件限制，适宜区主要包括安乐乡、永丰乡、白河乡、永和乡、郭元乡、保华乡、马家乡、罗依乡等。
3、本文，在气温、降水量、日照等指标取值时主要通过参阅文献、部分实地调查、常年观测和对气候历史资料的分析来确定，指标和阈值还可进一步的细化。
参考文献
[1] 中国药典 [S]. 一部. 2010.
[2] 邹元锋, 曹朝生, 刘 江, 等.党参质量评价研究进展[J]. 中草药, 2010, 41(3): 附3-附 5.
[3] 王峥涛，徐国钧.中药党参的研究进展[J] .中草药，1992，23（2）：144
[4] 龚晋文. 党参系列保健产品开发可行性探析[J]. 山西职工医学院学报，2011, 21(3):56-57
作者简介：王全兰（1980.10），女，藏族，四川小金人，本科，高级工程师，从事气象综合观测工作。