基于GIS技術(shù)的五味子品質(zhì)區(qū)劃研究

肖井雷　張小波　劉玉翠　李夢　李波　單英俏　曲曉波

[摘要]為明確五味子優(yōu)質(zhì)藥材產(chǎn)區(qū)空間分布，通過走訪和實地調(diào)查，收集五味子藥材樣品和分布信息，基于五味子中4種木脂素類化學(xué)成分含量、生態(tài)環(huán)境因子和空間分布數(shù)據(jù)，利用GIS技術(shù)、最大信息熵模型、SPSS統(tǒng)計分析方法，進行五味子品質(zhì)區(qū)劃。結(jié)果顯示五味子主要分布于遼寧的東北部、吉林的東部、黑龍江的東部。五味子醇甲含量較高的地區(qū)在吉林東南和遼寧的東北部，五味子甲素含量較高的地區(qū)在吉林中部和河北東北部地區(qū)，五味子乙素含量較高的地區(qū)在吉林地區(qū)，五味子酯甲含量較高的地區(qū)在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。綜合考慮五味子中4種成分含量高低，五味子優(yōu)質(zhì)藥材集中分布在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。

[關(guān)鍵詞]五味子； 生態(tài)； 品質(zhì)； 區(qū)劃

[Abstract]This paper is aims to clarify the spatial distribution of high quality medicinal materials Schisandrae Chinensis Fructus Based on investigation and field investigation， the samples and distribution information of Schisandrae Chinensis Fructus were collected Based on the data of four kinds of lignin chemical constituents， ecological environment factors and spatial distribution data of Schisandrae Chinensis Fructus， using GIS technology， maximum information entropy model and SPSS statistical analysis method for regionalizing the quality of Schisandrae Chinensis Fructus The results showed that Schisandrae Chinensis Fructus was mainly distributed in the northeast of Liaoning， east of Jilin， east of Heilongjiang The content of schisandrin was higher in the samples from northeastern part of Jilin province and the northeastern part of Liaoning province， The content of deoxyschizandrin was higher in the samples from middle of Jilin province and northeastern Hebei province， where the content of schisandrin B was higher in the samples from Jilin area， The higher schisantherin A sample were from southeast of Jilin and northeast of Liaoning Considering the content of four components in Schisandrae Chinensis Fructus， the quality of Schisandrae Chinensis Fructus was concentrated in the southeast of Jilin and the northeastern part of Liaoning

[Key words]Schisandrae Chinensis Fructus； ecology； quality； zoning

五味子為木蘭科植物五味子Schisandra chinensis（Turcz） Baill的干燥成熟的果實，習(xí)稱“北五味子”[1]。我國東北部黑龍江、吉林和遼寧省為五味子的主產(chǎn)區(qū)，且區(qū)域內(nèi)所產(chǎn)五味子質(zhì)量最優(yōu)。隨著五味子市場需求量的不斷增加，五味子人工種植中片面追求產(chǎn)量，如何保證五味子藥用質(zhì)量是面臨的挑戰(zhàn)。本文在五味子主產(chǎn)區(qū)吉林、黑龍江和遼寧省實地調(diào)查采樣與質(zhì)量分析的基礎(chǔ)上，基于空間分析技術(shù)，利用最大信息熵模型和統(tǒng)計分析方法，研究五味子藥材品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，對其品質(zhì)進行等級劃分，以期為五味子生產(chǎn)布局和種植規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，并為人工規(guī)范化種植基地的選擇和優(yōu)質(zhì)原料收購區(qū)域的確定提供參考。

1材料與方法

11儀器與試藥

Agilent 1260高效液相色譜儀（美國安捷倫公司）、KQ100E型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、XFB500型粉碎機（上海將來實驗設(shè)備有限公司）、AL204型1/1萬電子天平（梅特勒托利多儀器上海有限公司）。五味子醇甲（批號110857201412）、五味子酯甲（批號111529201411）、五味子甲素（批號110764201312）、五味子乙素（批號110765201312）對照品，購自中國食品藥品檢定研究院，供含量測定用。乙腈、甲醇均為色譜純。

12藥材樣品和生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)

課題組于2014年到五味子產(chǎn)地實地調(diào)查獲取藥材樣品，并記錄藥材樣品采集地的經(jīng)緯度、海拔等位置信息。

本文所使用生態(tài)因子數(shù)據(jù)庫來源于“中藥資源空間信息格網(wǎng)數(shù)據(jù)庫”，包括對中藥資源分布有影響的氣候、土壤、地形和植被類型等55個指標(biāo)。endprint

2方法

214種木脂素類成分含量測定[34]

211色譜條件色譜柱為依利特ODSC18（46 mm×250 mm，5 μm），柱溫30 ℃。流動相為乙腈（A）水（B）梯度洗脫，0～17 min，50% A；17～25 min，50%～55% A；25～30 min，55%～75% A；30～35 min，75% A；35～40 min，75%～65% A；40～45 min，65%～50% A。流速10 mL·min-1。檢測波長217 nm，進樣量為10 μL。

212對照品溶液制備分別精密稱取五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素對照品適量，用甲醇溶解，配制成單一對照品貯備液。另精密吸取各單一對照品貯備液適量，配制成含五味子醇甲（0125 1 g·L-1）、五味子酯甲（0018 95 g·L-1）、五味子甲素（0025 8 g·L-1）、五味子乙素（0103 5 g·L-1）的混合對照品液。

213供試品溶液制備取不同五味子，粉碎，過3號篩，精密稱取約03 g，置25 mL量瓶中，加甲醇約20 mL，超聲處理（功率 250 W，頻率 20 Hz），取出，加甲醇至刻度，搖勻，濾過，取續(xù)濾液，即得。

214線性關(guān)系考察依次進樣混合對照品貯備液3，5，8，10，12，15，18 μL，測定。以峰面積對質(zhì)量濃度進行線性回歸。

215樣品測定分別吸取供試品溶液10 μL進入高效液相色譜儀，記錄峰面積，計算樣品中五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素的量。

22五味子分布區(qū)劃[2]

采用MaxEnt（333k）軟件，基于五味子樣品的位置信息，計算生境適宜度。應(yīng)用ArcGIS提取采樣點處的生境適宜度值，依據(jù)正態(tài)分布的參數(shù)μ，δ，最小值作為適宜生長和不適宜生長的分界線。正態(tài)分布中的μ+δ作為適宜區(qū)和最適宜區(qū)的分界線。即[0，Min）為不適宜區(qū)，[Min，μ+δ]為適宜區(qū)，（μ+δ，1]為最適宜區(qū)。

23五味子品質(zhì)區(qū)劃[5]

基于五味子藥材樣品的位置和4種木脂素類成分含量，使用克里金（Kriging）插值法，分別估算五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素和五味子乙素含量的空間分布。應(yīng)用ArcGIS圖層疊加功能，基于五味子分布區(qū)劃和每種成分的空間插值結(jié)果，去掉不適宜五味子分布的區(qū)域，分別估算五味子4種成分含量的空間分布情況；基于五味子分布區(qū)劃和4種成分的空間插值結(jié)果，綜合評價4種成分含量的總體空間分布情況。

3結(jié)果與分析

314種木脂素成分測定

通過實地調(diào)查，獲取45份五味子藥材樣品，分布信息見表1。

按21項下的色譜條件進行分析，結(jié)果顯示：五味子醇甲、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素分離度（R）良好，理論塔板數(shù)（n）高，具體見表2，圖1。五味子醇甲、酯甲、甲素和乙素測定的回歸方程可用，回歸方程、線性范圍及相關(guān)系數(shù)見表3。

按21項下的方法，對測得45份五味子藥材樣品中五味子醇甲、酯甲、甲素和乙素的含量，結(jié)果見表1。

32五味子分布區(qū)劃[613]

基于五味子采樣點位置信息和55個生態(tài)因子數(shù)據(jù)，應(yīng)用MaxEnt對影響五味子分布的因子進行篩選，結(jié)果顯示貢獻率排名前6位的生態(tài)因子為：11月降水、1月平均氣溫、8月降水、坡度、土壤類型、植被類型，累積貢獻率為787%，具體內(nèi)容見表4。

基于采樣點數(shù)據(jù)，采用最大信息熵模型計算生境適宜度，結(jié)果見圖2?；谑茉囌吖ぷ魈卣鳎≧OC）曲線，進行生境適宜度分析模型計算結(jié)果精度評價，其AUC為0978，表明基于該訓(xùn)練集的計算出的生境適宜度的準(zhǔn)確度很高[8]。五味子分布適宜度較高的區(qū)域在遼寧的東北部、吉林的東部、黑龍江的東部。

33五味子品質(zhì)區(qū)劃

基于五味子采樣點數(shù)據(jù)和五味子醇甲含量，應(yīng)用ArcGIS軟件的空間插值功能，估算五味子醇甲的空間分布情況，結(jié)果見圖3。由圖3可知，五味子醇甲含量較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。

基于五味子采樣點數(shù)據(jù)和五味子甲素含量，應(yīng)用ArcGIS軟件的空間插值功能，估算五味子甲素的空間分布情況，結(jié)果見圖4。由圖4可知，五味子甲素含量較高的分布區(qū)集中在吉林中部地區(qū)。

基于五味子采樣點數(shù)據(jù)和五味子乙素含量，應(yīng)用Arcgis軟件的空間插值功能，估算五味子乙素的空間分布情況，結(jié)果見圖5。由圖5可知，五味子乙素含量較高的分布區(qū)集中在吉林地區(qū)。

基于五味子采樣點數(shù)據(jù)和五味子酯甲含量，應(yīng)用Arcgis軟件的空間插值功能，估算五味子酯甲的空間分布情況，結(jié)果見圖6。由圖6可知，五味子酯甲含量較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。

基于五味子分布區(qū)劃和4種成分的空間插值結(jié)果，綜合評價4種成分含量高低的總體空間分布情況，結(jié)果見圖7。由圖7可知，五味子中4種成分含量加和后較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。

4結(jié)論

五味子主要分布于遼寧的東北部、吉林的東部、黑龍江的東部。五味子醇甲含量較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)，五味子甲素含量較高的分布區(qū)集中在吉林中部地區(qū)，五味子乙素含量較高的分布區(qū)集中在吉林地區(qū)，五味子酯甲含量較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。綜合考慮五味子中4種成分，含量較高的分布區(qū)集中在吉林東南和遼寧的東北部地區(qū)。

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[責(zé)任編輯呂冬梅]endprint