肉豆蔻全球產(chǎn)地適宜性分析＊

孟祥霄，汪 耀，2，袁亞男＊＊，李西文＊＊

（1. 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700；2. 蚌埠醫(yī)學(xué)院生物科學(xué)系 蚌埠 233000）

肉豆蔻全球產(chǎn)地適宜性分析＊

孟祥霄1，汪 耀1，2，袁亞男1＊＊，李西文1＊＊

（1. 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700；2. 蚌埠醫(yī)學(xué)院生物科學(xué)系 蚌埠 233000）

目的：本研究主要對中藥材肉豆蔻進(jìn)行全球產(chǎn)地適宜性分析，為其生產(chǎn)布局提供科學(xué)依據(jù)。方法：采用藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性信息系統(tǒng)（GMPGIS），以文獻(xiàn)記載道地產(chǎn)區(qū)、野生分布區(qū)及主產(chǎn)區(qū)的121個肉豆蔻采樣點(diǎn)氣候因子值和土壤類型為依據(jù)，通過生態(tài)相似性分析獲得肉豆蔻在全球范圍內(nèi)的最大生態(tài)相似度區(qū)域。結(jié)果：東南亞地區(qū)是肉豆蔻產(chǎn)地生態(tài)最適宜、面積最大的栽培地區(qū)，所占面積占全球最適栽培區(qū)的31.69%，巴西是肉豆蔻最適宜栽培面積最大的國家，占全球最適栽培區(qū)面積的24.45%。肉豆蔻在中國的最適栽培區(qū)主要分布于海南、臺灣、云南、西藏自治區(qū)等省區(qū)。該預(yù)測結(jié)果與文獻(xiàn)記載的全球栽培產(chǎn)區(qū)相吻合，驗(yàn)證了GMPGIS系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。結(jié)論：本研究為合理指導(dǎo)肉豆蔻全球范圍內(nèi)基地選址、引種擴(kuò)種與生產(chǎn)合理布局提供可靠依據(jù)，對高品質(zhì)肉豆蔻的科學(xué)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

肉豆蔻 GMPGIS 全球產(chǎn)地適宜性 生態(tài)

肉豆蔻Myristica fragrans Houtt.為肉豆蔻科肉豆蔻屬常綠喬木植物，為著名的香料和藥用植物。其干燥種仁入藥，具有溫中行氣、澀腸止瀉的功能?？芍翁摓a冷痢、脘腹冷痛、嘔吐等；外用可作寄生蟲驅(qū)除劑，治療風(fēng)濕痛等。此外，肉豆蔻還可作為重要的香料調(diào)味品、工業(yè)用油原料。宋代寇宗爽云：“肉豆蔻,善下氣,多服則泄氣,得中則和平其氣”[1]。元代的朱震亨在《本草衍義補(bǔ)遺》里補(bǔ)充道：“肉豆寇,溫中補(bǔ)脾,為丸。日華子稱其下氣,以其脾得補(bǔ)而善運(yùn)化,氣自下也,非若陳皮、香附子之泄瀉?！堆芰x》不詳其實(shí),慢亦因之,遂以為不可多服”[2]。肉豆蔻也是世界名貴的天然香料原料，可將成熟的種仁，假種皮和采收生長充實(shí)的葉片加工成優(yōu)質(zhì)天然香料[3]。

肉豆蔻原產(chǎn)于馬魯古群島中部，主要的栽培地位于班達(dá)島及其鄰近小島，因其生長條件有特殊限制，肉豆蔻很難移植，18世紀(jì)以前僅產(chǎn)于馬魯古群島[4]。在中國，“肉豆蔻”一詞至唐代以后才出現(xiàn)，唐代《本草拾遺》和《藥性論》等藥典中都有肉豆蔻詞條，《本草綱目》引《本草拾遺》曰：“肉豆蔻生胡國，胡名迦拘勒，大舶來即有，中國無之”[1]。但成書于魏晉南北朝時期的《雷公炮炙論》記載：“糯米作粉，使熱湯搜裹豆蔻，于煻灰中炮”[5]，其制法與《本草拾遺》記載肉豆蔻制法一致。同樣成書于魏晉南北朝時期的《齊民要術(shù)》中記載：“豆蔻，樹大如李”、“豆蔻，似杬樹”[6]，其中描述的豆蔻樹均與木本植物的肉豆蔻樹比較接近。綜合以上，可以推斷在魏晉南北朝時期，肉豆蔻就已傳入中國[7]。

肉豆蔻是常用的中藥材和著名的天然香料原料，經(jīng)濟(jì)效益較高，具有較大的市場發(fā)展前景。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們生活質(zhì)量的提高，其需求量也是逐年加增。福建、云南、廣東、海南等省先后開始引種，現(xiàn)僅海南省引種成功[8]。肉豆蔻種植的收益期長，需20多年才能進(jìn)入旺產(chǎn)期[9]。為進(jìn)一步擴(kuò)大肉豆蔻栽培面積，本文基于肉豆蔻現(xiàn)有資源分布的調(diào)查數(shù)據(jù)，應(yīng)用GMPGIS開展肉豆蔻全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析，能夠有效指導(dǎo)肉豆蔻引種擴(kuò)種。該研究對肉豆蔻資源擴(kuò)大化與其全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 試驗(yàn)方法與采樣點(diǎn)

1.1 分析軟件

本文采用的“藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性信息系統(tǒng)”（Geographic Information System for Global Medicinal Plants，GMPGIS）由中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所自主研發(fā)，依據(jù)藥用植物生長發(fā)育環(huán)境特點(diǎn)而建立的藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃系統(tǒng)。采用版本為GMPGIS V1.0。該系統(tǒng)的氣候數(shù)據(jù)庫主要來源于WorldClim全球氣候數(shù)據(jù)庫＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/和CliMond全球生物氣候?qū)W建模數(shù)據(jù)庫＊＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/；土壤數(shù)據(jù)庫主要來源于全球土壤數(shù)據(jù)庫＊＊＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/（Harmonized World Soil Database，HWSD）。利用該系統(tǒng)將各個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整合，并依此進(jìn)行藥用植物采樣點(diǎn)各個數(shù)據(jù)的提取與分析，從而獲得適合該藥用植物生長的主要?dú)夂蛞蜃娱撝岛屯寥李愋?；進(jìn)一步計算并分析得到全球范圍內(nèi)適宜于該種藥用植物生長的地域范圍，最終將分析結(jié)果以地圖的形式呈現(xiàn)。

1.2 試驗(yàn)方法設(shè)計

本次利用GMPGIS系統(tǒng)對肉豆蔻進(jìn)行全球產(chǎn)地適宜性的計算分析可分為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、相似性聚類分析、柵格重分類3個步驟。

1.2.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

1.2.2 相似性聚類分析

本次相似性聚類分析的類對象為每個空間柵格，每個柵格聚類條件為各不同生態(tài)因子經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)值。利用歐氏距離算法的改進(jìn)算法將柵格看成空間一點(diǎn)，按照距離因素將柵格進(jìn)行空間最小距離聚類處理。其具體采用的公式為：

1.2.3 柵格重分類

依據(jù)上一步聚類分析結(jié)果[Mindij，Maxdij]，將柵格重新分類。并依此分析找出生態(tài)相似度最大的生長區(qū)域。

1.3 采樣點(diǎn)選擇

印度尼西亞的馬魯古群島是肉豆蔻的原產(chǎn)區(qū)[8]，東南亞地區(qū)也是肉豆蔻的主產(chǎn)地。依據(jù)德國學(xué)者瑪依爾為引擴(kuò)種提出的農(nóng)業(yè)氣候相似性原理[10]，肉豆蔻能否大面積引種和擴(kuò)種栽培，除了肉豆蔻的生物學(xué)特性這一要素之外，還與原產(chǎn)地和引種地之間或引種地和擴(kuò)種栽培地之間的環(huán)境條件（特別是農(nóng)業(yè)氣候條件）聯(lián)系緊密[8]。故按照野生分布區(qū)、主產(chǎn)區(qū)和道地產(chǎn)區(qū)的原則進(jìn)行肉豆蔻采樣點(diǎn)的選取[11]。本文選取了中國海南省、印度尼西亞、緬甸、菲律賓、馬來西亞、印度等地區(qū)的共計121個采樣點(diǎn)。詳見圖1。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉豆蔻產(chǎn)地適宜性分析及生產(chǎn)布局

2.1.1 肉豆蔻生態(tài)因子值范圍

根據(jù)所選取的肉豆蔻采樣點(diǎn)來提取GMPGIS數(shù)據(jù)庫中的生態(tài)因子數(shù)據(jù)，獲得肉豆蔻采樣點(diǎn)的各個生態(tài)因子閾值，其主要栽培區(qū)域最熱季均溫為20.6-28.7℃，最冷季均溫為16.2-26.4℃，年均溫為20.2-27.5℃，年均降水量為1 451-4 279 mm，年均相對濕度為63.63%-78.13%，年均日照為145.12-169.36 W·m-2（表1）。以上數(shù)據(jù)顯示肉豆蔻生長在溫度方面，表現(xiàn)為喜溫暖；水分需求方面，表現(xiàn)出喜高濕、高降水的特點(diǎn)；在光照方面，表現(xiàn)為喜陽；土壤方面，適宜肉豆蔻生長的土壤類型主要為強(qiáng)淋溶土、暗色土、始成土鐵鋁土、薄層土、低活性淋溶土、黑土、變性土。

2.1.2 肉豆蔻全球生產(chǎn)布局

根據(jù)肉豆蔻主要生長區(qū)域的生態(tài)因子閾值，利用GMPGIS進(jìn)行計算分析，得到肉豆蔻全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖。

圖2可見，肉豆蔻全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布于赤道附近的熱帶地區(qū)，其中亞洲及南美洲分布面積較大，主要包括東南亞地區(qū)的印度尼西亞、緬甸、老撾、泰國、越南、菲律賓等國家，以及巴西、扎伊爾、玻利維亞、巴布亞新幾內(nèi)亞、哥倫比亞、委內(nèi)瑞拉、印度、秘魯?shù)葻釒У貐^(qū)。以上全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布情況與文獻(xiàn)記載的肉豆蔻原產(chǎn)地所處區(qū)域情況相類似[4]。

表2顯示全球最適宜栽種肉豆蔻的地區(qū)為東南亞地區(qū)，包括越南、老撾、柬埔寨、泰國、緬甸、馬來西亞、印度尼西亞、菲律賓等國家。其中最大生態(tài)相似度適宜產(chǎn)區(qū)面積為1 402 368 km2，占全球適宜栽培區(qū)域面積的31.69%。最適宜栽種肉豆蔻的潛在拓展國家為巴西，其最大生態(tài)相似度適宜產(chǎn)區(qū)面積為1 081 946.6 km2，占全球適宜栽培區(qū)域面積的24.45%。除此之外，還有扎伊爾、玻利維亞、巴布亞新幾內(nèi)亞、哥倫比亞、委內(nèi)瑞拉、秘魯、法屬圭那亞、馬達(dá)加斯加等國家，肉豆蔻的最大生態(tài)相似度適宜產(chǎn)區(qū)面積都在50 000 km2以上，潛在拓展價值較大。

圖1 肉豆蔻的全球采樣點(diǎn)

圖2 肉豆蔻全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖

表1 肉豆蔻主要生長區(qū)域生態(tài)因子值

由圖3可知，在中國，肉豆蔻最適栽培區(qū)面積排名前五的省區(qū)為海南、臺灣、云南、西藏、廣東。其中，最適栽培區(qū)域面積最大的為海南省，面積達(dá)到15 689 km2，占全中國最適宜栽培區(qū)域面積的50.65%。除此之外，臺灣、云南、西藏的最大生態(tài)相似度區(qū)域面積也都在3 000 km2以上。云南省距離肉豆蔻主產(chǎn)區(qū)海南相近，具有良好的區(qū)位優(yōu)勢，最適宜栽培區(qū)域面積較大，是肉豆蔻引種擴(kuò)種的理想省區(qū)。

2.1.3 中國肉豆蔻最適栽培區(qū)分析

目前，國內(nèi)研究人員已攻克在海南規(guī)?；N東南亞產(chǎn)肉豆蔻結(jié)實(shí)產(chǎn)果的技術(shù)難題[12]，取得了重大突破。但單靠海南規(guī)?；N植肉豆蔻難以解決國內(nèi)肉豆蔻長期依賴進(jìn)口的情況。因此，為獲得更多高水平肉豆蔻國內(nèi)適宜產(chǎn)區(qū)，本研究進(jìn)一步分析其位于中國的生態(tài)適宜性。

表2 全球肉豆蔻生態(tài)相似度最大區(qū)域面積國家排名/km2

如圖4所示，肉豆蔻在中國最適栽培區(qū)面積最大的縣（市）為勐臘縣，面積達(dá)到3 356 km2；排名第二的為瓊中黎族苗族自治縣，最適栽培區(qū)面積為3 067 km2；排名第三的為錯那縣，最適栽培區(qū)面積為2 989 km2。在最大生態(tài)相似度區(qū)域面積超過200 km2的地區(qū)中，位于海南省的市（縣）占了14個。可見，海南省可作為中國肉豆蔻的主產(chǎn)區(qū)，有很大的擴(kuò)種潛力。此外云南省的勐臘縣、西藏自治區(qū)的錯那縣，也是中國肉豆蔻引種的潛在地區(qū)，可作為肉豆蔻在中國引種的首選地域之一。

3 肉豆蔻品質(zhì)的生態(tài)學(xué)概述

肉豆蔻作為典型的熱帶植物，其生長環(huán)境要求嚴(yán)格。陳迪華等[13]對海南引種肉豆蔻與馬來西亞進(jìn)口肉豆蔻的種子與葉揮發(fā)油成分進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明進(jìn)口品與引種品在化學(xué)成分組成上大致相同，但各個成分的相對比例有明顯差異，這與不同地區(qū)氣候有關(guān)。譚業(yè)華等[8]根據(jù)中國引種成敗資料及各地多年引種概況，綜合確定溫度和降水是決定肉豆蔻正常生長、開花結(jié)果的主要?dú)夂蛞蜃?，將年平均氣溫、年平均降雨量、最冷月平均氣溫和?0℃積溫確定為擴(kuò)種肉豆蔻的氣候相似因子。黃立標(biāo)等[14]對雌雄植株葉揮發(fā)油含量年內(nèi)動態(tài)變化進(jìn)行研究，結(jié)果表明雌雄植株葉揮發(fā)油含量存在明顯差異，雌株的揮發(fā)油含量更高。

4 討論

圖3 中國肉豆蔻最大生態(tài)相似度區(qū)域分布及最大生態(tài)相似度區(qū)域面積

圖4 肉豆蔻最適栽培區(qū)市（縣）面積排名

本文利用GMPGIS系統(tǒng)對肉豆蔻進(jìn)行了全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分析，得到的肉豆蔻最大生態(tài)相似度適宜產(chǎn)區(qū)可對肉豆蔻的引種和擴(kuò)種提供理論指導(dǎo)。本文結(jié)果表明，在全球范圍內(nèi)，東南亞地區(qū)（包括越南、老撾、柬埔寨、泰國、緬甸、馬來西亞、印度尼西亞、菲律賓等國家）是肉豆蔻最適栽培區(qū)最為集中的區(qū)域，其中，印度尼西亞的最適宜栽培區(qū)域面積最大，這與文獻(xiàn)記載的肉豆蔻原產(chǎn)地區(qū)域相一致。全球范圍內(nèi)，巴西是肉豆蔻最適栽培的國家，占全球最適宜栽培區(qū)域面積的24.45%，也是最大的肉豆蔻潛在引種栽培國家。在中國范圍內(nèi)，最適宜肉豆蔻栽培區(qū)域主要集中在海南、云南、西藏、臺灣等?。▍^(qū)），海南省作為國內(nèi)肉豆蔻引種成功的區(qū)域，其最適宜栽培區(qū)域面積最大。云南省最靠近海南，最適宜栽培區(qū)域面積在5 000 km2以上，也有著非常大的引種潛力，可作為首選引種考慮地點(diǎn)。肉豆蔻是常用的藥用植物和香料調(diào)味品、食品的原材料，傳入中國后長期作為中藥品種使用，經(jīng)濟(jì)效益較高。由于肉豆蔻的全球需求量逐年提高，各地可根據(jù)本文結(jié)論中的最大生態(tài)相似度主要國家及地區(qū)，綜合考慮自然因素與社會因素，來進(jìn)行全球生產(chǎn)規(guī)劃與安排。對于國內(nèi)而言，也可根據(jù)此次研究結(jié)果進(jìn)行引種、擴(kuò)種的進(jìn)一步規(guī)劃。

1 明·李時珍.本草綱目.劉衡如、劉山水校注.北京:華夏出版社, 2011: 607, 876.

2 元·朱震亨.丹溪醫(yī)集.浙江省中醫(yī)藥研究院文獻(xiàn)研究所編校.北京:人民衛(wèi)生出版社, 2001: 59.

3 馮錦東,吉夢勃.肉豆蔻栽培技術(shù)及其利用.中國園藝文摘, 2010, 12: 180-181.

4 安東尼·里德,錢江. 1400-1650年貿(mào)易時代的東南亞.南洋資料譯叢, 2008(1): 50.

5 雷敩.雷公炮灸論.施仲安校注.南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社, 1985: 57.

6 賈思勰.齊民要術(shù)校釋.繆啟愉校釋.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社, 2009: 757.

7 熊仲卿.亞洲香料貿(mào)易與印尼馬魯古群島的社會文化變遷.中山大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版), 2015, 55(3): 151-160.

8 譚業(yè)華,陳珍.肉豆蔻在海南擴(kuò)種栽培的氣候適應(yīng)性分析.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 35(34): 11119-11120.

9 周亮,吳姍,黃自云.雨林奇觀熱帶芳香植物——肉豆蔻.園林, 2013, 23(7): 54-55.

10 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)氣象專業(yè).農(nóng)業(yè)氣象學(xué).北京:科學(xué)出版社,1982: 11-452.

11 陳士林,索風(fēng)梅,韓建萍,等.中國藥材生態(tài)適宜性分析及生產(chǎn)區(qū)劃.中草藥, 2007, 38(4): 481-487.

12 肖培根,陳士林,張本剛,等.中國藥用植物種質(zhì)資源遷地保護(hù)與利用.中國現(xiàn)代中藥, 2010, 12(6): 3-6.

13 陳迪華,常琪,馮錦東.海南島引種與馬來西亞進(jìn)口肉豆蔻(種子和葉)揮發(fā)油的比較研究.中藥通報, 1987, 12(10): 13-16,64.

14 黃立標(biāo),馮錦東,王德立,等.海南產(chǎn)肉豆蔻葉揮發(fā)油及其主要成分動態(tài)變化研究.中成藥, 2010, 32(12): 2126-2130.

Suitability Assessment on the Global Producing Areas ofMyristica fragransHoutt.

Meng Xiangxiao1, Wang Yao1,2, Yuan Yanan1, Li Xiwen1
(1. Institute of Chinese Materia Medica China Academy of Chinese Medical Sciencis, Beijing 100700, China;
2. Department of Life Sciences, Bengbu Medical College, Bengbu 233000, China)

This study aimed to evaluate the suitability of producing areas of M. fragrans Houtt., a Chinese medicine material, providing a scientific basis for its production. Geographic information system for global medicinal plants (GMPGIS) was adopted to compute the areas with the biggest regional ecological similarity in the world through ecological similarity analysis. The factor values and soil types from 121 sampling sites of M. fragrans Houtt., distributed in its indigenous, wild or current producing areas, were involved in the calculation by retrieving literaturals. As a results, it was found that Southeast Asia boasted for its largest optimum producing areas of M. fragrans Houtt. with the best suitability and the largest surface level of global optimum cultivating area accounting for 31.69% in the world. Brazil involved the a large suitable cultivating area of M. fragrans Houtt. accounting for 24.45% in the world. The optimum breeding areas of M. fragrans Houtt. in China were mainlydistributed in Hainan, Taiwan and Yunnan provinces, and the Tibet Autonomous Region. All the predictive outputs chimed with the global cultivating areas in the literaturals, validating the scientific performance of GMPGIS system. In conclusion, this study provided a reliable guidance for selecting bases of M. fragrans Houtt. worldwide, its introduction and planting, and the proper redistribution, which supplied technical support for the scientific breeding for a fine variety of M. fragrans Houtt..

Myristica fragrans Houtt., geographic information system for global medicinal plants, suitability of global producing area, ecology

10.11842/wst.2016.08.006

R282

A

（責(zé)任編輯：朱黎婷，責(zé)任譯審：朱黎婷）

2016-07-28

修回日期：2016-08-05

＊ 科學(xué)技術(shù)部國家科技計劃港澳臺合作專項(xiàng)（2015DFM30030）：中國國際貿(mào)易中安全性關(guān)鍵環(huán)節(jié)研究，負(fù)責(zé)人：陳士林；科學(xué)技術(shù)部重大新藥創(chuàng)制國家科技重大專項(xiàng)子課題（2014ZX09301308-007）：苗藥芪膠升白膠囊技術(shù)改造及再評價研究，負(fù)責(zé)人：李西文。

＊＊ 通訊作者：袁亞男，助理研究員，主要研究方向：分析化學(xué)；李西文，博士，副研究員，主要研究方向：中藥資源可持續(xù)利用。