基于德兴市中药材种植统计数据的时空挖掘分析△

史婷婷，张小波*，陈瑜，王慧，覃明，李梦，郭兰萍

1.中国中医科学院 中药资源中心 道地药材品质保障与资源持续利用全国重点实验室，北京 100700；2.德兴市中医药产业发展服务中心，江西 上饶 334200；3.德兴市中医研究院试验培训基地，江西 上饶 334200

近年来，中医药越来越受到世界医药界的认可，中药材资源的开发利用正成为我国经济发展的新增长点[1]。为了支持对中药材资源的进一步开发，国家出台了一系列涵盖种质资源保护、良种繁育、中药材种植养殖基地建设、中药材生产管理、中药材采收加工等多个方面的中药材种植相关扶持政策[2-5]，中药材种植产业迎来了历史性的发展机遇。但是，目前中药材种植面积过大还是不足，中药材的供给和再生量是否满足中药工业增长需求、能否支持中医药事业健康持续发展等系列问题的回答，都需要中药材生产统计数据作为支撑[6]，因此，对中药材种植空间格局和分异机制的研究亟待加强。充分挖掘中药材统计数据、理解中药材种植结构的时空特征，对中药材产业的发展及宏观政策的制定具有重要意义。

本研究以江西省德兴市为研究区，利用该地区中药材统计数据与土地利用数据，将乡镇尺度上的研究推进至格网水平，弥补了统计数据来源的面板单一性与缺失性，提供研究空间和时间相结合的中药材种植特征分析方法，通过多源数据对德兴市中药材种植空间分异特征及机制进行分析，为建立全国中药材生产统计调查制度提供参考。

1 研究区概况

德兴市位于江西省东北部，上饶市北部，江西、浙江、安徽三省交界处，乐安河中上游，地处N28°38′25″～29°17′43″，E117°22′49″～118°06′15″[7]，东邻浙江省开化县，东南毗玉山县、广信区，南连横峰县、弋阳县，西接乐平市，北接婺源县；市域东西直线距离约50 km，南北直线距离约70 km，总面积2101 km2[8]。该地区属中亚热带湿润季风区，具有气候温暖、雨量充沛、光照充足、四季分明、昼夜温差大、无霜期较长等山区小气候特点；年平均气温17.8 ℃，极端最高气温40.0 ℃，极端最低气温-9.4 ℃；降水充沛，年平均降水量1 981.7 mm；日照充足，年平均日照1 625.1 h，年平均无霜期279 d[9]，适宜多种药用植物生长[10]。

2 方法

2.1 数据获取

土地利用数据和中药材统计数据包括2021 年各乡镇按品种进行统计的中药材种植面积数据及2018—2021 年德兴市按品种进行统计的中药材种植总面积、总产量和总产值数据。

2.2 空间自相关分析

利用地理信息系统（GIS）空间分析技术和相关性分析对德兴市中药材种植统计数据进行挖掘分析。空间自相关分析可以对中药材种植面积的空间格局进行分析。空间自相关模型是进行空间分析的基本地理学方法之一[11]，主要包括全局和局部2 种空间自相关分析方法。本研究利用全局空间自相关分析中药材种植面积的空间格局。其中，莫兰指数（Moran′sI）是最常见的用于测算空间自相关的指标，是衡量变量在同一个区域内的观测值之间潜在相互依赖性的一个重要研究指标。按公式（1）计算Moran′sI[12]。

式中，n表示区域内的空间单元数；S0表示各空间权重矩阵之和；wij表示空间单元的空间权重矩阵；xi、xj分别表示不同空间要素单元的观测值；表示各观测值的均值。对于全局Moran′sI，可以用标准化统计量（Z）来检验空间自相关的显著性水平。Z值的计算公式为[12]。

全局空间自相关分析能够从空间角度识别种植面积的属性值是否存在集聚特征，但这只能用于特征检验，不能具体表达聚集区位置[13]。

3 结果

3.1 各乡镇面积空间分布特征

将德兴市乡镇中药材种植面积按照以下方式分为5个等级，分别为不足1000亩（1亩≈666.67 m2）、[1000，5000）亩、[5000，10 000）亩、[10 000，15 000）亩、15 000 亩以上。其中，种植面积在15 000 亩以上的乡镇为张村乡、黄柏乡和花桥镇；种植面积在[10 000，15 000）亩的乡镇为绕二镇、香屯街道和新岗山镇；种植面积不足1000 亩的乡镇为新营街道和银城街道。

3.2 各乡镇中药材种植种类空间分析

2021 年德兴市各乡镇种植中药材种类数分为5个等级，分别为[0，2）种、[2，5）种、[5，10）种、[10，15）种、15种以上。其中，种植品种数最多的是张村乡，达到22 种；海口镇、绕二镇、花桥镇、新岗山镇、李宅乡、万村乡种植品种数为[10，15）；种植品种数较少的是新营街道和银城街道。

3.3 各乡镇主产药材面积对比分析

德兴市种植面积＞10 000 亩的药材有覆盆子、葛、黄精和枳壳。对各乡镇主产药材种植面积进行对比分析发现，覆盆子种植面积最大，在14 个乡镇中，只有泗州镇、新营街道和银城街道没有种植，种植面积最大的是新岗山镇，其次是绕二镇和李宅乡；种植面积排第2位的是葛，有9个乡镇种植，种植面积排前三的乡镇依次是泗州镇、黄柏乡和张村乡；种植面积排第3位的是黄精，有11个乡镇种植，种植面积较大的乡镇是香屯街道、绕二镇和花桥镇。

从主产药材种植面积对比分析看（图1），不同乡镇中药材种植结构差异很大，泗州镇和新岗山镇都只突出种植某一种优势药材，而黄柏乡和张村乡兼种各种主产药材，种植面积比较均衡。

图1 德兴市各乡镇主产药材种植面积

对4 种主产药材种植面积进行空间自相关分析，其中只有覆盆子种植面积呈正空间自相关，且在5%显著水平下其种植面积空间分布呈聚集现象；黄精、葛和枳壳种植面积的空间分布是随机的，空间自相关性较弱（图2）。

图2 德兴市主产药材种植面积空间自相关结果

3.4 德兴市中药材种植面积与土地利用类型面积

将德兴市各乡镇中药材种植面积、种类数据和各土地利用类型数据进行标准化处理并进行对比分析，结果见图3。德兴市中药材种植面积最大的是张村乡，其次是黄柏乡，土地利用类型以耕地和草地为主。种植中药材品种数最多的是张村乡，土地利用类型是耕地和林地；其次是海口镇，土地利用类型除水体外以林地为主；绕二镇土地利用类型以林地和耕地为主。

图3 德兴市各乡镇中药材种植面积、种类与各土地利用类型面积的关系

将各乡镇主产药材种植面积与各土地利用类型面积数据进行标准化处理并进行对比分析发现（图4），覆盆子种植面积较大的4 个乡镇（新岗山镇、绕二镇、李宅乡和昄大乡）土地利用类型都以林地为绝对优势，这和覆盆子生于海拔500～2000 m山地杂木林边、灌丛或荒野的生境习性相符。葛种植面积较大的泗州镇、黄柏乡和张村乡土地利用的主要类型各不相同，其中泗州镇除人工建筑以外，以耕地为主；黄柏乡以耕地和草地为主；张村乡以耕地为主，这说明葛对环境要求不高，适应性较强。黄精种植面积较大的3 个乡镇中，香屯街道除了人工建筑外，以耕地为主；绕二镇以林地为主；花桥镇除了人工建筑外是以林地为主，这与黄精生长于海拔800～2800 m 的林下、灌丛或山坡阴处，适宜生长环境为凉爽、潮湿、蔽阴的生境特征相符。枳壳种植面积较大的3 个乡镇为黄柏乡、花桥镇和香屯街道，其主要土地利用类型是耕地和林地。

图4 德兴市各乡镇主产药材种植面积与土地利用类型面积

根据实际调查发现，德兴市覆盆子的栽培方式主要是林地纯种或套种，葛的栽培方式主要是耕地纯种或套种、林地套种，黄精和枳壳的栽培方式主要是林地套种。这与主产药材面积、各土地利用类型面积的分析结果相吻合。

综上所述，中药材种植面积和品种数都较多的乡镇土地利用类型主要以耕地和林地为主，主产药材种植面积较大的乡镇土地利用类型也以耕地和林地为主，这与主产药材的生境特征有密切关系，同时与德兴市中药材种植的实际情况相一致。

3.5 2018—2021年德兴市中药材种植特征分析

对2018—2021 年德兴市中药材种植面积、总产量和总产值进行对比分析发现，这3 个指标呈现逐年递增的趋势（表1），增幅分别为58.6%、117.34%、247.92%。

表1 2018—2021年德兴市中药材产业主要经济指标

对2018—2021 年覆盆子、葛、黄精和枳壳种植总面积、总产量及总产值3 个指标进行对比分析，结果见表2。结果表明，从总面积指标看，4 种主产药材2018—2021 年均呈现逐年增加趋势，2021 年种植面积从大到小依次为覆盆子、葛、黄精、枳壳；从总产量指标看，4 种主产药材2018—2021 年同样呈现逐年增加趋势，2021 年总产量从大到小依次是葛、黄精、枳壳、覆盆子；从总产值指标看，葛和枳壳2018—2021 年呈逐年递增趋势，但黄精呈先增后减再增、覆盆子呈现先减后增的趋势，2021 年总产值从大到小依次为枳壳、覆盆子、葛、黄精。总体来讲，近年来覆盆子的种植面积大、产量小，但产值较大；葛的种植面积、产量都较大，但产值一般；枳壳的种植面积较小但产值较大；黄精的种植面积较大，但产量和产值都较小。

表2 2018—2021年德兴市主产药材种植总面积、总产量和总产值

4 讨论

本研究以德兴市为研究区，利用德兴市中药材统计数据与土地利用数据结合，在乡镇研究尺度上，提供研究空间和时间相结合的中药材种植特征分析方法，得出以下结论：1）德兴市各乡镇中药材种植面积和种植品种数在空间上差异很大，具体来说，张村乡在种植总面积和种植品种数方面都居首位；海口镇虽然种植品种多，但是种植总面积并不大；而黄柏乡种植面积大，但是种植品种数不多；花桥镇种植面积和种植品种数都居中。2）从主产药材种植面积对比分析看，不同乡镇中药材种植结构差异很大，泗州镇和新岗山镇都只突出种植某一种优势药材，而黄柏乡和张村乡各种主产药材都兼种，面积比较均衡。通过分析各乡镇土地利用类型数据发现，中药材种植面积和品种数都较多的乡镇土地利用类型主要是以耕地和林地为主；主产药材种植面积较大的乡镇，其土地利用类型也都是以耕地和林地为主，这与主产药材的生境特征有密切关系，同时与德兴市中药材种植的实际情况相一致。3）从德兴市各乡镇主产药材种植面积与土地利用类型面积的关系分析可知，由于新岗山镇、绕二镇、李宅乡和昄大乡在地理空间上是相邻关系，且这4 个乡镇的土地利用类型都是以与覆盆子生境特征极为相符的林地为主，因此覆盆子种植面积在空间上会呈现聚集现象；而黄精、葛和枳壳种植面积较大的乡镇相互之间在空间上不存在相邻关系，并且这些乡镇的土地利用类型各不相同，因此黄精、葛和枳壳的种植面积在空间上呈现随机分布的现象。4）2018—2021 年德兴市中药材种植总面积、总产量和总产值都是呈现逐年递增的趋势；4 年来覆盆子的种植面积大、产量小，但产值较大；葛的种植面积、产量是都很大，但产值一般；枳壳的种植面积较小但产值较大；黄精的种植面积较大，但产量和产值都较小。从这4 种主产药材的平均亩产数据和单价分析发现，覆盆子的平均亩产最少，但是单价最高；其他3 种药材的平均亩产差别不大，单价从高到低依次是黄精、枳壳、葛。这与4 种主产药材的统计数据结果一致。

在调查及数据分析的过程中发现，德兴市中药资源丰富及政府大力发展中药材产业是近年来德兴市中药材产业发展迅猛的主要原因，具体分析如下：1）资源丰富，环境适宜。德兴地处亚热带温润季风区，是典型的山区城市，森林覆盖率达76.2%，是江西省“传统道地药材”主产区之一，有“野外就是药房，深山就是药库”的美誉[14]。据第四次全国中药资源普查数据显示，德兴药用植物1927 种，占全国已发现药用植物总数的1/5；药食同源医药植物66种，超过全国药食同源医药植物的1/3。德兴药用植物资源丰富，其中铁皮石斛、覆盆子、七叶一枝花、三叶青、两面针等20 余种濒危珍稀野生中药材都有一定数量的种群繁衍。德兴市先后成功申报了德兴掌叶覆盆子、德兴铁皮石斛、德兴葛、德兴红花油茶4 个国家农产品地理标志产品，成功创建了中国掌叶覆盆子之乡、中国红花油茶之乡。作为典型的山城，德兴市气候温和、降水丰富、植被茂盛、森林广布，蕴藏丰富的野生中药资源使该地区中医药产业繁荣发展。2）政府引导，政策扶持。为将资源优势变成产业优势、生态优势变成经济优势，德兴市审时度势，明确提出“建设健康德兴，打造中医药振兴发展‘江西样板’的领头羊”战略规划，成立了德兴市振兴中医药工作委员会，设立中医药事业发展专项基金，成立中医药服务中心，建立政府主导、部门参与、市场运作的中医药发展机制，出台了《关于加快推进中医药发展的实施意见》《德兴市振兴中医药“十三五”规划》《德兴市扶持中药材种植实施方案（试行）》等文件[15-17]，明确了振兴中医药的方向。这些政策的出台，有力地促进了中药材种植业蓬勃发展，2022 年该市新增中药材种植面积1.3万亩。