藥用植物蒼術(shù)、銀杏的資源遙感監(jiān)測研究.pdf

1、遙感技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大范圍乃至全球范圍的資源調(diào)查與環(huán)境監(jiān)測。中藥資源的復(fù)雜性和多樣性使得利用遙感技術(shù)進(jìn)行中藥資源不同品種的調(diào)查具有不同的難度,對于栽培和大面積分布的野生藥用資源,調(diào)查相對容易,并且已有較多報道。為此,本課題主要針對較難調(diào)查的已是瀕危的江蘇茅山野生蒼術(shù)資源進(jìn)行遙感調(diào)查。同時,利用遙感的動態(tài)分析功能分析了銀杏的資源動態(tài)變化。
　　 蒼術(shù)為菊科植物蒼術(shù)Atractylodes lancea(Thunb.)DC.的干燥

2、根莖。蒼術(shù)在我國境內(nèi)廣泛分布。傳統(tǒng)認(rèn)為江蘇茅山地區(qū)的蒼術(shù)質(zhì)量最好,中醫(yī)稱之為道地藥材。但由于生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重,加之人為的掠奪性采挖,造成茅山蒼術(shù)瀕臨枯竭,當(dāng)?shù)厣n術(shù)歷史年收購量最高達(dá)到6000 kg,近年來幾乎沒有大宗商品收購。因此,了解茅山地區(qū)蒼術(shù)的分布和資源量情況,對于茅山蒼術(shù)的資源調(diào)查和品種保護(hù)具有重要意義。
　　 一、茅山地區(qū)蒼術(shù)的分布規(guī)律研究及因為分析
　　 研究區(qū)域為江蘇省茅山地區(qū),它位于江蘇南京附近。研究區(qū)域

3、左上角經(jīng)緯度為:119'14'05.31"E,31'55'04.33"N,右下角經(jīng)緯度為:119'24'05.9"E,31'39'46.69"N。研究區(qū)南北長26.79公里,東西長16.41公里,研究區(qū)面積約440平方公里。
　　 對茅山地區(qū)蒼術(shù)的分布情況進(jìn)行了實地調(diào)查,在40個50m*50m的樣地內(nèi)測定并記錄了蒼術(shù)資源量、經(jīng)緯度、坡度、坡向、光量子輻射量、溫度、濕度、植被分布情況、樣方周圍植被情況及伴生植物的優(yōu)勢種(短柄枹長勢

4、)等。進(jìn)行了蒼術(shù)生物量與海拔、坡度坡向、短柄枹長勢的相關(guān)分析和逐步回歸分析,結(jié)果顯示蒼術(shù)的生長與短柄枹的長勢、坡向和濕度密切相關(guān)。利用arcgis軟件對蒼術(shù)樣方進(jìn)行顯示,出圖結(jié)果顯示茅山蒼術(shù)從北到南分布逐漸增多,由東到西逐漸增多。北部分布零散,南部有部分連片分布。
　　 二、不同生境下茅山蒼術(shù)的種群構(gòu)件生物量分析
　　 在茅山有蒼術(shù)分布的區(qū)域建立50m*50m樣地,分析蒼術(shù)在喬木林,灌木林,灌木雜草混合林和雜草層中的分布

5、情況。野外調(diào)查研究并記錄了蒼術(shù)的株數(shù),株高,莖粗,葉片數(shù),蓋度值。割取樣方內(nèi)蒼術(shù)地上部分,分別裝入紙袋中,帶回實驗室,置烘箱中80℃烘至恒重,作為樣方內(nèi)地上部分蒼術(shù)的干重。計算株生物量,株生物量=樣方內(nèi)地上部分蒼術(shù)的干重/樣方內(nèi)蒼術(shù)株數(shù)。計算不同生境下樣方的蒼術(shù)株生物量,株高,莖粗,葉片數(shù),冠幅的最大值,最小值,平均值,標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)。通過分析顯示:蒼術(shù)在各項指標(biāo)的最大值和最小值以及平均值的變化是規(guī)律的,均表現(xiàn)為灌木叢中蒼術(shù)的株生物量

6、,株高,莖粗,葉片數(shù),冠幅最大,灌木雜草林次之,雜草第三,喬木林最差。
　　 三、茅山蒼術(shù)居群植物分布與環(huán)境關(guān)系的典范對應(yīng)分析
　　 為了分析蒼術(shù)生長與周圍物種的關(guān)系和蒼術(shù)居群與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,本課題在1m*1m的樣方內(nèi),調(diào)查研究了物種數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù),記錄了樣方的海拔高度、坡度、樣方內(nèi)所有物種的密度、高度和蓋度；測量了樣方內(nèi)的光量子輻射量、溫度和濕度等。通過計算重要值,以樣方內(nèi)植被的重要值為指標(biāo),研究蒼術(shù)與周圍物種的關(guān)系

7、和研究蒼術(shù)居群植物分布與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系。應(yīng)用國際標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)學(xué)軟件CANOCO4.5進(jìn)行數(shù)據(jù)運算,并對運算結(jié)果進(jìn)行作圖,經(jīng)CCA分析顯示:海拔和光量子輻射量是影響茅山蒼術(shù)居群植物分布的最主要的環(huán)境因子；短柄枹和蒼術(shù)有較相似的生態(tài)環(huán)境。
　　 四、茅山土壤中無機(jī)元素與蒼術(shù)生物量關(guān)系的分析
　　 為了分析蒼術(shù)生長與土壤的相關(guān)關(guān)系,用DX-600型離子色譜儀測定土壤濾液中陰陽離子Na+,NH4,K+,Mg2+,Ca2+,F-,

8、CL-,NO3-,NO3-,SO42-的含量；用法國JY-ULTTMA型ICP—AES光譜儀測定土壤中全Ca,全Cu,全Fe,全K,全Ni,全P,全Zn的含量；用法國JY-ULTTMA型ICP—AES光譜儀測定土壤濾液中有效Ca,有效Cu,有效Fe,有效K,有效Ni,有效P,有效Si,有效Zn的含量。分析結(jié)果顯示:蒼術(shù)生物量的大小和蒼術(shù)吸收土壤中有效Fe,有效K,有效Ni,有效P,有效Si和有效Zn等有效態(tài)養(yǎng)分的多少密切相關(guān)。蒼術(shù)生物量

9、受土壤中無機(jī)元素有效量的影響大于土壤中無機(jī)元素全量的影響。茅山蒼術(shù)分布樣方土壤中無機(jī)元素含量的平均變異系數(shù)為0.50,其中全P為1.4,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他元素。K、Ca、Cr、Cu、Zn較小,均小于0.3。
　　 五、茅山野生蒼術(shù)的資源遙感監(jiān)測
　　 通過大量的野外調(diào)查數(shù)據(jù)和本實驗窒多年對蒼術(shù)研究資料的分析,進(jìn)行了蒼術(shù)的資源遙感監(jiān)測,首先通過聚類分析確定了蒼術(shù)生物量的分級標(biāo)準(zhǔn):(Ⅰ類)>47.643:(Ⅱ類)28.977～47

10、.642,(Ⅲ類)15.949～28.976；(Ⅳ類)5.065～15.948,(V類)0～5.064。然后建立蒼術(shù)生物量與環(huán)境數(shù)據(jù)的相關(guān)模型,得到方程:
　　 Y=22.636+0.025X1-0.03X2—9.768X3+0.001X4-0.187X5—0.077X6
　　 Y=20.929-0.141X20+1.043X23—1.371X36
　　 其中,X1表示海拔,X2表示坡度,X3表示坡向,X4表示光

11、量子輻射量,X5表示溫度,X6表示濕度;X20代表有效K；X23代表有效Si；X36代表土壤含水量。
　　 對海拔,坡度,坡向,光量子輻射量,溫度,濕度,有效K,有效Si,土壤含水量的kriging插值結(jié)果進(jìn)行疊加。然后,對2006年4月2日的Landsat5的TM影像進(jìn)行預(yù)處理,提取蒼術(shù)信息,去除無蒼術(shù)分布區(qū)。
　　 疊加kriging插值結(jié)果與提取的蒼術(shù)遙感圖像,得到蒼術(shù)分布的區(qū)域,按照分級結(jié)果進(jìn)行計算,得到茅山地區(qū)

12、野生蒼術(shù)的資源量為42.5kg～80.5kg。進(jìn)行精度評價,分類結(jié)果的誤差矩陣像元總體精度為91.8％,資源量估算精度76.6％。
　　 六、基于道地產(chǎn)區(qū)生境特征提取的蒼術(shù)生產(chǎn)適宜性區(qū)劃研究
　　 為了克服以往中藥適宜性區(qū)劃存在的無主導(dǎo)因子篩選,各類因子不加權(quán),模型不修正,只考慮單一因素等問題,本課題將氣候適宜性區(qū)劃與土壤、群落特征結(jié)合起來,分析蒼術(shù)在氣候適宜性和生態(tài)適宜性區(qū)劃下的空間分布,建立了蒼術(shù)的生產(chǎn)適宜性區(qū)劃,更

13、為客觀和準(zhǔn)確的研究蒼術(shù)的分布情況。
　　 實驗結(jié)果表明蒼術(shù)的氣候適宜性呈現(xiàn)緯度地帶性變化,氣候條件從蒼術(shù)分布區(qū)的最南端向北逐步從最適宜、適宜、較適宜到不適宜過渡。基于氣候特征,生境特征和土壤特征下的蒼術(shù)生產(chǎn)適宜性區(qū)劃結(jié)果顯示:蒼術(shù)的最適宜區(qū)分布于長江流域中下游各省的交界部分,主要集中于與重慶接壤的四川、貴州、湖南、湖北和陜西的交界區(qū)及湖北、安徽、江蘇和浙江四省的交界區(qū)；適宜區(qū)分布于四川與云南交界的金沙江流域和陜西與湖北境內(nèi)的漢江

14、流域；較適宜區(qū)分布于云南與黑龍江一線的狹長區(qū)域。
　　 七、銀杏資源動態(tài)變化的遙感監(jiān)測
　　 選取了2001年4月,2005年1月、2006年7月三期的landsat5 TM遙感圖,利用RS和GIS的空間分析功能,分析2001年到2006年江蘇邳州市銀杏的動態(tài)變化。
　　 在2006年9月的野外實地調(diào)查數(shù)據(jù)的支持下,利用差值植被指數(shù)(DVI)為判別函數(shù),獲取銀杏在江蘇邳州市的空間分布及多年動態(tài)變化規(guī)律。分析結(jié)果顯