藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究策略

沈 亮 孟祥霄 黃林芳 謝彩香 徐 江 湯 歡 李西文

(1 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京，100700；2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京，100193；3 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，儋州，571737)

專題——藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃研究

藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究策略

沈 亮1孟祥霄1黃林芳2謝彩香2徐 江1湯 歡3李西文1

(1 中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所，北京，100700；2 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所，北京，100193；3 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，儋州，571737)

“諸藥所生，皆有境界”。隨著世界范圍內(nèi)植物藥需求量的不斷增加，開展藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃對指導(dǎo)中藥材引種栽培具有重要意義。本研究結(jié)合中藥材栽培領(lǐng)域產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃的研究成果，對中藥材全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃的研究背景及發(fā)展歷史進(jìn)行了探討，對其研究方法及研究內(nèi)容進(jìn)行了概述，并在此基礎(chǔ)上對未來中藥材區(qū)劃發(fā)展方向與研究策略進(jìn)行了展望與分析。全球化、高品質(zhì)及精準(zhǔn)化的藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究可為中藥材在全球范圍內(nèi)的合理區(qū)劃和規(guī)范種植提供科學(xué)依據(jù)。

中藥材；生態(tài)適宜性；區(qū)劃；地理信息系統(tǒng)

中藥材質(zhì)量與其生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)?！侗静萁?jīng)集注》有言“諸藥所生，皆有境界”，《新修本草》載中藥材“離其土、則質(zhì)同而效異”[1]。不同產(chǎn)區(qū)的中藥材外觀性狀、有效成分及藥用功效等均存在較大差異[1-2]。中藥材品質(zhì)與當(dāng)?shù)貧夂?、土壤等生態(tài)因子密切相關(guān)，適宜的產(chǎn)地環(huán)境是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中藥材的重要因素[3]。經(jīng)過長期生產(chǎn)實(shí)踐形成的優(yōu)質(zhì)中藥材，如“梁外甘草、長白人參、岷縣當(dāng)歸、寧夏枸杞”等，均與其產(chǎn)地環(huán)境有著緊密聯(lián)系。目前，隨著人類回歸自然思潮的興起，中藥材在世界范圍內(nèi)的需求量正不斷增大，由于野生中藥資源有限，部分區(qū)域的野生藥材被大量采挖，導(dǎo)致大量中藥材資源趨于瀕危；加之很多中藥材存在連作障礙，使我國每年都面臨藥材產(chǎn)區(qū)擴(kuò)大和重新選地等諸多問題。實(shí)踐表明盲目引種、擴(kuò)種均會導(dǎo)致中藥材品質(zhì)嚴(yán)重下降，出現(xiàn)“方藥不靈”的囧地[4-5]。因此，開展中藥材生態(tài)適宜性區(qū)劃具有重要意義。開展中藥材生態(tài)適宜性區(qū)劃不僅能夠科學(xué)指導(dǎo)中藥材引種和規(guī)范化栽培選址，實(shí)現(xiàn)中藥材的合理種植，同時(shí)也可以為中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)[3]。筆者結(jié)合中藥材和農(nóng)業(yè)產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃的已有成果，針對中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究背景、方法等進(jìn)行了論述，重點(diǎn)討論了計(jì)算機(jī)與空間地理信息技術(shù)在中藥材生態(tài)適宜性研究中的應(yīng)用、優(yōu)勢和作用，并對中藥材生態(tài)適宜性區(qū)劃技術(shù)研究策略及未來發(fā)展前景進(jìn)行了分析與展望。

1 中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃技術(shù)研究進(jìn)展

中藥材區(qū)劃始于全國第二次中藥資源普查，隨著目前3S地理信息技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，使得中藥材產(chǎn)地區(qū)劃技術(shù)有了更有力的手段和技術(shù)支持，中藥材智能區(qū)劃已代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工區(qū)劃成為目前中藥材產(chǎn)區(qū)區(qū)劃發(fā)展的主要方向。按照發(fā)展歷程，中藥材產(chǎn)地區(qū)劃已經(jīng)從定性區(qū)劃轉(zhuǎn)到了定量區(qū)劃，從單一的生產(chǎn)實(shí)踐區(qū)劃發(fā)展到數(shù)值區(qū)劃以及多因素區(qū)劃，不同發(fā)展階段的中藥材區(qū)劃研究成果均有效促進(jìn)了各地區(qū)藥材的引種和擴(kuò)種[2]。從1960年的全國第一次中藥材資源普查到目前正在進(jìn)行的全國第四次中藥資源普查為止，有關(guān)中藥材產(chǎn)地區(qū)劃的報(bào)道較多，綜合以往研究成果，按照區(qū)劃方法，可將中藥材產(chǎn)地區(qū)劃發(fā)展歸納為傳統(tǒng)定性區(qū)劃、數(shù)值區(qū)劃、多因素綜合區(qū)劃及精確區(qū)劃等發(fā)展階段。見表1。

表1 中藥材產(chǎn)地區(qū)劃發(fā)展歷程

1.1 中藥材傳統(tǒng)定性區(qū)劃研究 定性區(qū)劃主要利用專家經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)藥材生物學(xué)特性及適宜生境特征，對中藥分布進(jìn)行定性描述。依據(jù)地域劃分，可分為全國性藥材區(qū)劃和地方性藥材區(qū)劃2類。全國性藥材區(qū)劃與中藥資源普查相關(guān)。我國于1960年及1966年分別進(jìn)行了第一次和第二次全國中藥材資源普查，并在全國范圍內(nèi)大力開展了常用中藥材種植及瀕危藥材的野生引種栽培工作[3]。由于缺少對藥材生產(chǎn)特性了解及生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)規(guī)劃，盲目引種使得各引種區(qū)藥材質(zhì)量難以滿足用藥需求。如“南藥北移”“北藥南移”過程中，東北人參在海南島長勢較好，但有效成分含量較低，難以達(dá)到國家用藥標(biāo)準(zhǔn)。因此，開展全國范圍內(nèi)的中藥材適宜種植規(guī)劃具有重要意義。我國1983—1987年進(jìn)行第3次全國中藥資源普查時(shí)，在借鑒農(nóng)業(yè)種植區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)上，首次提出了中藥區(qū)劃的原則、方法等內(nèi)容，建立了中國中藥區(qū)劃的綜合分區(qū)系統(tǒng)。依據(jù)自然環(huán)境及各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，將我國分為9個(gè)一級區(qū)和28個(gè)二級中藥區(qū)的中藥區(qū)劃格局。同時(shí)依據(jù)普查成果，結(jié)合藥材分布、生產(chǎn)及品質(zhì)特點(diǎn)，劃定了40種中藥材的適宜種植區(qū)[6]。此次中藥材區(qū)劃為后續(xù)全國范圍內(nèi)的中藥材生產(chǎn)布局提供了重要參考。地方性中藥區(qū)劃是指各省市縣根據(jù)本地區(qū)藥材生產(chǎn)特點(diǎn)和社會發(fā)展現(xiàn)狀制定的地方中藥材種植規(guī)劃。如我國藥材種植大省云南、四川、貴州等地均有當(dāng)?shù)氐闹兴幉姆N植規(guī)劃[7]。與盲目開展中藥材種植相比，中藥材傳統(tǒng)區(qū)劃為合理規(guī)劃種植地區(qū)，保證生產(chǎn)的藥材質(zhì)量提供了參考，但其缺點(diǎn)為影響中藥材生長的關(guān)鍵生態(tài)因子未能在產(chǎn)區(qū)區(qū)劃體現(xiàn)，且人為劃定的藥材適宜產(chǎn)區(qū)存在一定盲目性。

1.2 中藥材數(shù)值區(qū)劃研究 隨著數(shù)學(xué)方法和數(shù)值信息化技術(shù)的發(fā)展，中藥材適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃逐漸由傳統(tǒng)區(qū)劃向數(shù)值區(qū)劃轉(zhuǎn)變。中藥材數(shù)值區(qū)劃主要依據(jù)相似性聚類等數(shù)值分析法，得出與藥材現(xiàn)有產(chǎn)區(qū)生境相似的潛在適宜區(qū)域，有效彌補(bǔ)中藥材定性區(qū)劃的不足[5]。肖小河等[8]運(yùn)用歐氏距離系數(shù)法對10種川產(chǎn)藥材在四川盆地的分布情況進(jìn)行了生態(tài)適宜性分析，初步提出川產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藥材生態(tài)區(qū)劃的設(shè)想。肖小河等[9-10]在國產(chǎn)烏頭研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用公式法和聚類分析方法將國產(chǎn)烏頭屬劃為4個(gè)分布區(qū)，探討了各區(qū)地理、氣候和植被區(qū)系的特點(diǎn)，并且分析了該屬植物的分布規(guī)律，得出海拔上升有助于其適宜產(chǎn)區(qū)面積增加，并提出了烏頭生產(chǎn)的生態(tài)區(qū)劃策略。陳士林等[11]通過相似系數(shù)法對暗紫貝母分布的群落進(jìn)行了數(shù)值分類，為川貝母的野生撫育和藥材保護(hù)區(qū)建立提供了依據(jù)。陳士林等[12]根據(jù)中藥材生態(tài)分布特征，以組平均聚類法分析了全國中藥材區(qū)劃，并將全國藥材分為4個(gè)區(qū)和8個(gè)亞區(qū)，對各區(qū)域生態(tài)環(huán)境條件、植物區(qū)系和植被特征進(jìn)行了闡述。陳士林等[13]利用群落相似系數(shù)百分率法將川貝母野生撫育的適宜群落劃定為窄葉鮮卑花灌叢、理塘杜鵑灌叢、硬葉柳灌叢、金露梅+繡線菊灌叢、香柏灌叢、珠芽蓼+圓穗蓼草甸6種類型，研究結(jié)果有效指導(dǎo)了川貝母分布的區(qū)劃。尹國萍等[14]根據(jù)國產(chǎn)木藍(lán)屬80種植物的地理分布，運(yùn)用計(jì)算機(jī)以組平均法開展聚類分析數(shù)值研究，將我國木藍(lán)屬植物劃分為五個(gè)分布區(qū)，并探討了各區(qū)自然地理、氣候和植物區(qū)系分布規(guī)律。利用數(shù)值區(qū)劃可以較好地指導(dǎo)中藥材引種和產(chǎn)區(qū)規(guī)劃，然而數(shù)值區(qū)劃的不足之處在于未能全面系統(tǒng)考慮各環(huán)境因子對藥材產(chǎn)區(qū)分布的影響，如人類活動對藥材分布的影響等。

1.3 中藥材多因素區(qū)劃研究 隨著空間地理信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，中藥材產(chǎn)地區(qū)劃逐漸從數(shù)值區(qū)劃轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘁蛩鼐C合區(qū)劃。多因素主要包括藥材產(chǎn)區(qū)氣候因子、土壤類型、地形地貌、生物因子等因素[15-17]。與農(nóng)作物相比，影響中藥材分布及生產(chǎn)的環(huán)境因子較為復(fù)雜，如何考慮各種環(huán)境因子對藥材質(zhì)量的影響，得出最適宜藥材栽培的區(qū)域是中藥材多因素綜合區(qū)劃研究的基礎(chǔ)。中藥材多因素綜合區(qū)劃是指采用統(tǒng)計(jì)分析方法，依據(jù)中藥材分布規(guī)律和生長特點(diǎn)，得出藥材質(zhì)量和產(chǎn)量與生態(tài)因子的關(guān)系，構(gòu)建合適的預(yù)測模型，最終得到適宜中藥材生長的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)。李先恩等[18]開展了地黃生態(tài)適宜性分析，以河南武陟、溫縣氣候、土壤條件為基點(diǎn)，利用各樣點(diǎn)氣候資料數(shù)據(jù)計(jì)算各地與基點(diǎn)之間的“氣候相似距”，并以此作為等級劃分依據(jù)進(jìn)行分級，結(jié)果表明河南大部分地區(qū)、山東西南部及山西和河北部分地區(qū)適宜地黃栽培種植。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的普及以及GIS空間信息技術(shù)的發(fā)展，中藥材區(qū)劃在借鑒農(nóng)業(yè)GIS區(qū)劃研究基礎(chǔ)上，已經(jīng)可以在GIS平臺上將多種環(huán)境因子納入到藥材產(chǎn)區(qū)預(yù)測中，研究結(jié)果可以較好指導(dǎo)藥材種植[19]。遙感技術(shù)RS和全球定位系統(tǒng)GPS的出現(xiàn)，使中藥材適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃能夠進(jìn)行更為精準(zhǔn)信息化分析，為中藥材精準(zhǔn)產(chǎn)區(qū)區(qū)劃打下了基礎(chǔ)。陳士林等[20]利用3S(GIS+RS+GPS)技術(shù)，以生態(tài)環(huán)境相似理論為基礎(chǔ)，對人參栽培區(qū)域面積進(jìn)行調(diào)查，并建立人參資源遙感調(diào)查路線和方法，為中藥材產(chǎn)區(qū)調(diào)查提供了新的研究思路。

中藥材多因素全國區(qū)劃。在前人研究基礎(chǔ)上，陳士林、孫成忠等[5,21]基于3S技術(shù)于2006年開發(fā)了“中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜分析地理信息系統(tǒng)”(TCMGIS)。該系統(tǒng)首次引入了地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)GIS，并將地理信息學(xué)、氣象學(xué)、土壤學(xué)、中藥資源學(xué)、藥材栽培學(xué)等多個(gè)學(xué)科多因素的理論和分析方法進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合(表2)。該系統(tǒng)能夠科學(xué)、快速、精確地分析出與藥材道地產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境最相近的地區(qū)，解決了依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和單個(gè)藥材、單個(gè)氣候因子、單個(gè)產(chǎn)地分析而導(dǎo)致的低效、準(zhǔn)確性差等問題，在藥材產(chǎn)地適宜性評價(jià)過程中發(fā)揮著重要作用，完成了171種常用中藥材的產(chǎn)區(qū)適宜性分析，并且出版了《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃》[22]。為進(jìn)一步完善TCMGIS在產(chǎn)區(qū)預(yù)測中的分析方法，謝彩香等從數(shù)學(xué)定量層面研究探討了中藥材生態(tài)適宜性的生態(tài)因子和插值問題，對中藥區(qū)域分異規(guī)律、中藥區(qū)劃及道地藥材多因素綜合性定量分析進(jìn)行了探索，并且運(yùn)用到TCMGIS中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)定性方法的不足[23]。然而，該系統(tǒng)也存在一些不足，TCMGIS系統(tǒng)氣候因子來自1970～2000年30年的氣象數(shù)據(jù)，難以全面反映當(dāng)前生態(tài)環(huán)境情況；該系統(tǒng)部分藥材產(chǎn)區(qū)選點(diǎn)數(shù)量有限，導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果不能較好地代表其產(chǎn)區(qū)生境特征；該系統(tǒng)采用中值法進(jìn)行生態(tài)距離計(jì)算，不能充分體現(xiàn)中藥材適宜分布區(qū)域的極值范圍，預(yù)測的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)與實(shí)際生長區(qū)域有一定差異。

中藥材多因素全球區(qū)劃。陳士林、李西文等人對TCMGIS系統(tǒng)進(jìn)行了升級改進(jìn)，于2015年開發(fā)了“藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃信息系統(tǒng)”(global geographic information system for medicinal plant，GMPGIS)(表2)[1]。該系統(tǒng)環(huán)境因子數(shù)據(jù)來源于全球氣候數(shù)據(jù)庫WorldClim、全球生物氣候?qū)W建模數(shù)據(jù)庫CliMond、全球土壤數(shù)據(jù)庫HWSD和中藥材分布空間數(shù)據(jù)庫等國際數(shù)據(jù)庫[24-26]。與TCMGIS系統(tǒng)相比，GMPGIS系統(tǒng)氣候數(shù)據(jù)不僅包括當(dāng)前氣候數(shù)據(jù)，而且還包括未來100年及史前氣候數(shù)據(jù)，可以較好地對各藥材分布進(jìn)行預(yù)測；該系統(tǒng)藥材樣點(diǎn)來源于世界范圍內(nèi)著名的物種分布數(shù)據(jù)庫，可以較好地代表中藥材的實(shí)際分布；數(shù)據(jù)分析也采用了基于閾值的歐氏距離算法，預(yù)測產(chǎn)區(qū)基本覆蓋了藥材生產(chǎn)地區(qū)，同時(shí)該系統(tǒng)還可以預(yù)測全球中藥材引種栽培的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)。該系統(tǒng)的成功研發(fā)為中藥材全球范圍內(nèi)的引種栽培、保護(hù)撫育及規(guī)范化種植提供了科學(xué)依據(jù)。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功預(yù)測了207個(gè)常用多基源中藥材產(chǎn)區(qū)分布，并出版了《中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃》第二版[1]。隨著3S技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，不斷完善的GMPGIS技術(shù)將更好的應(yīng)用于中藥材區(qū)劃研究中。

表2 TCMGIS與GMPGIS比較分析

1.4 中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性精準(zhǔn)區(qū)劃 精準(zhǔn)區(qū)劃又稱精細(xì)區(qū)劃，它是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)藥用植物生長特性、不同地區(qū)生境特征以及藥材有效成分與環(huán)境因子關(guān)系等因子，通過產(chǎn)地區(qū)劃模型最大限度地優(yōu)化各因子與藥材質(zhì)量及產(chǎn)量的關(guān)系，得出藥用植物生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)的精準(zhǔn)區(qū)劃，以期獲得最大經(jīng)濟(jì)效益。目前，精準(zhǔn)區(qū)劃技術(shù)有高品質(zhì)藥材生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃和不同地域適宜種植的藥材區(qū)劃等內(nèi)容。高品質(zhì)藥材區(qū)劃的研究內(nèi)容主要包括高產(chǎn)量及高含量等因素。Huang等以青蒿素含量為考察因子，對我國不同地區(qū)黃花蒿進(jìn)行了生態(tài)適宜區(qū)劃，經(jīng)過模擬分析得出重慶東南部、貴州中部及北部以及湖南西北地區(qū)是黃花蒿的適宜生態(tài)產(chǎn)區(qū)，且得出青蒿素高含量適宜產(chǎn)區(qū)位于重慶武陵地區(qū)[27]。黃林芳等考察了中國產(chǎn)西洋參品質(zhì)變異及生態(tài)型，通過8種人參皂苷含量變化及TCMGIS產(chǎn)地區(qū)劃系統(tǒng)對中國引種的西洋參種內(nèi)變異進(jìn)行了分析，結(jié)果表明中國產(chǎn)西洋參分為人參皂苷Rb1-Re山海關(guān)外型和Rg2-Rd山海關(guān)內(nèi)型兩大化學(xué)生態(tài)型，該研究結(jié)果為高品質(zhì)西洋參精細(xì)區(qū)劃提供參考[28]。蔣舜媛等基于MaxEnt模型篩選出了影響川貝母生長的主導(dǎo)因子，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的插值方法生成了基于藥材品質(zhì)適宜性的空間分布數(shù)據(jù)，并成功預(yù)測了基于生物堿含量的高品質(zhì)川貝母生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)，其中最適區(qū)域主要分布在甘肅最南端、湖北西部、四川中部以及云南西北部地區(qū)[29]。李慧等依據(jù)新疆地區(qū)藥用植物地理分布和區(qū)域氣候，利用ArcGIS研究了新疆地區(qū)藥用植物地理分布模式和氣候特征，結(jié)果表明新疆天山山脈地區(qū)藥材種類豐富度最高，是新疆野生藥材的主要分布地區(qū)，同時(shí)得出適宜藥材種植的兩個(gè)主要區(qū)域伊犁塔城和喀什地區(qū)[30]。以上研究表明通過精準(zhǔn)區(qū)劃不僅可以高效指導(dǎo)藥材種植、得到高品質(zhì)藥材，獲得最大收益，而且可以有效降低藥材生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)，提高藥材種植成功率。精確區(qū)劃在未來時(shí)期將成為中藥材區(qū)劃的主要發(fā)展方向。

1.5 生態(tài)位模型在中藥材區(qū)劃中的應(yīng)用 生態(tài)位是各物種所處環(huán)境以及其在適宜生境下所忍受的生態(tài)環(huán)境因子幅度的總稱。生態(tài)位模型是通過已知物種分布數(shù)據(jù)并結(jié)合相關(guān)環(huán)境變量，根據(jù)相關(guān)運(yùn)算法則計(jì)算出該物種實(shí)際生態(tài)需求，進(jìn)而預(yù)測出該物種潛在生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)模型[31]。國外利用生態(tài)位技術(shù)結(jié)合氣候統(tǒng)計(jì)方法開發(fā)的基于GIS平臺的預(yù)測模型較多，如MaxEnt(最大熵模型)、CLIMEX(生物種群生長模型)、BIOCLIM(生物氣候數(shù)據(jù)模型)及GARP(遺傳算法模型)等。其中MaxEnt模型是一種基于最大熵理論提出的生態(tài)位模型，具有輸入樣點(diǎn)少，但仍能得到較好的預(yù)測結(jié)果優(yōu)點(diǎn)，而且操作簡單、運(yùn)算速度快，目前在動物和植物潛在分布預(yù)測中得到廣泛應(yīng)用[32-34]。通過MaxEnt自動化分析生成的ROC曲線，可以對預(yù)測結(jié)果的好壞進(jìn)行判斷，而且該模型還可以得出用于分析的環(huán)境因子貢獻(xiàn)度，研究結(jié)果可以較好地指導(dǎo)物種栽培[35]。但目前研究表明在樣本量較少(<90)且模型運(yùn)算參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置的情況下，得到的物種適宜產(chǎn)區(qū)結(jié)果差異較大[36]。CLIMEX是一種動態(tài)模擬預(yù)測模型，通過分析物種現(xiàn)有分布區(qū)的氣候參數(shù)預(yù)測其潛在分布區(qū)。該模型依據(jù)生長指數(shù)、脅迫指數(shù)和限制條件結(jié)合得到該物種的生態(tài)氣候指數(shù)，用于反映該物種最適宜的氣候條件。目前該模型主要用于預(yù)測外來入侵植物和農(nóng)業(yè)害蟲的適宜區(qū)域[37]。BIOCLIM是用于物種分布和預(yù)測的框架模型，該模型通過分析物種已知分布區(qū)及生長參數(shù)，得到其適宜生長的氣候參數(shù)，如待測地區(qū)的氣候變量在這個(gè)氣候參數(shù)內(nèi)，即可認(rèn)定為該物種的適宜區(qū)域。該模型自建立至今被廣泛用于預(yù)測物種分布和環(huán)境因子對物種分布的影響研究等領(lǐng)域[38]。GARP[39-40]是一種預(yù)設(shè)預(yù)測規(guī)則的遺傳算法，該模型依據(jù)已知分布數(shù)據(jù)以及其相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析總結(jié)出物種的生態(tài)位需求，進(jìn)行物種潛在分布的方法。該模型目前已經(jīng)在入侵動植物潛在分布區(qū)的分析中得到較好的應(yīng)用[41]。以上預(yù)測模型均以物種分布的生態(tài)相似性原理為基礎(chǔ)，依據(jù)現(xiàn)有物種分布的環(huán)境因子，預(yù)測其潛在適宜生長區(qū)域。研究表明各種預(yù)測模型均有其優(yōu)缺點(diǎn)，在未來中藥材生態(tài)適宜性產(chǎn)區(qū)預(yù)測中，綜合國內(nèi)外預(yù)測模型優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)分析，可為中藥材栽培選地提供科學(xué)指導(dǎo)。

2 中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性內(nèi)容研究進(jìn)展

中藥材區(qū)劃主要研究中藥材在地域系統(tǒng)上的空間分布規(guī)律，依據(jù)生態(tài)相似性理論對中藥材進(jìn)行科學(xué)區(qū)劃。開展中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃，能夠?yàn)樗幱弥参锏囊N栽培、保護(hù)撫育及規(guī)范化種植提供有效的科學(xué)依據(jù)。目前有關(guān)中藥材區(qū)劃研究較多，根據(jù)應(yīng)用目的可以分為中藥材功能型區(qū)劃和中藥材不同空間尺度生產(chǎn)區(qū)劃2類。

2.1 中藥材功能型生產(chǎn)區(qū)劃 由于中藥材種類眾多，各物種生理生態(tài)特征差異巨大，根據(jù)使用目的可將中藥材產(chǎn)地適宜性區(qū)劃分為生態(tài)適宜性區(qū)劃、生產(chǎn)適宜性區(qū)劃和高品質(zhì)藥材生態(tài)適宜性區(qū)劃3種類型。其中生態(tài)適宜性區(qū)劃主要依據(jù)藥材原產(chǎn)地、道地產(chǎn)區(qū)以及主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境因子特征，通過產(chǎn)地區(qū)劃模型分析，得到與原產(chǎn)地生態(tài)相似的潛在種植區(qū)域[26]。生態(tài)適宜性區(qū)劃的結(jié)果主要與藥材存活率、發(fā)病率等因子相關(guān)[42]。生態(tài)區(qū)劃中選取的因子主要是氣候因子、土壤因子、植被類型等。在TCMGIS系統(tǒng)中主要選取了溫度、降水、光照、濕度和土壤等10個(gè)主要?dú)夂蛞蜃?表2)進(jìn)行產(chǎn)區(qū)預(yù)測[43-44]。GMPGIS在系統(tǒng)優(yōu)化過程中，為避免因子共線性而造成預(yù)測結(jié)果過度擬合，通過數(shù)學(xué)分析先提取影響中藥材分布的主要因子，用主要影響因子進(jìn)行建模分析，從TCMGIS的10個(gè)因子降低到6個(gè)主要生態(tài)因子，減輕了分析所帶來的工作量，但預(yù)測結(jié)果仍然較好地得出了藥材的生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)[45-47]。生產(chǎn)適宜性區(qū)劃是在生態(tài)區(qū)劃的基礎(chǔ)上，綜合考慮了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、土壤污染情況、交通條件、水源及種植和加工技術(shù)等對藥材生產(chǎn)具有顯著影響的因子，得到可以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)地區(qū)劃[42]。生產(chǎn)區(qū)劃與次生代謝產(chǎn)物積累有關(guān)。為完善和提高中藥材的生產(chǎn)規(guī)劃，謝彩香等[48]以牛膝為例，依據(jù)TCMGIS系統(tǒng)，細(xì)化了適宜在天津種植牛膝的種植區(qū)域，主要分布在靜海縣、寧河區(qū)、寶坻縣等地。蔣舜媛等通過MaxEnt模型和插值方法成功預(yù)測了高品質(zhì)川貝母生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)，以生物堿作為評價(jià)指標(biāo)，其最適生態(tài)區(qū)域主要分布在甘肅最南端、湖北西部、四川中部以及云南西北部地區(qū)[29]。品質(zhì)生態(tài)適宜性區(qū)劃主要依據(jù)臨床應(yīng)用，依據(jù)中藥材生長特點(diǎn)預(yù)測高產(chǎn)量、高含量以及藥效好的種植區(qū)域。Huang等采用TCMGIS對我國黃花蒿生態(tài)區(qū)劃進(jìn)行分析，結(jié)果表明重慶及貴州部分地區(qū)是黃花蒿最適生態(tài)產(chǎn)區(qū)，且青蒿素高含量適宜種植產(chǎn)區(qū)位于重慶武陵地區(qū)[27]。賈光林等基于TCMGIS和UPLC法獲得了16個(gè)產(chǎn)地的人參生態(tài)因子和成分含量，通過因子分析和偏最小二乘回歸法得出吉林和遼寧是人參生長的最適區(qū)域，人參皂苷成分積累的最佳區(qū)域主要集中在長白山山脈地區(qū)[49]。謝彩香等人通過TCMGIS提取了人參生長所需的10個(gè)生態(tài)因子，以9種人參皂苷為考察指標(biāo)，利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析方法探討了影響人參皂苷積累的生態(tài)因子，得出了通過適當(dāng)?shù)蜏靥幚恚鍪┡?、鐵、氮肥等農(nóng)藝措施調(diào)控人參皂苷含量[50]。邵揚(yáng)等[51]采用MaxEnt預(yù)測模型，結(jié)合薄荷生態(tài)因子數(shù)據(jù)、地理分布數(shù)據(jù)及其不同產(chǎn)地?fù)]發(fā)油含量數(shù)據(jù)，建立了薄荷油與生態(tài)因子間的關(guān)系模型，得出了年均降水量是影響薄荷分布的主要生態(tài)因子；依據(jù)薄荷油作為高品質(zhì)藥材的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，得出江蘇東部及西南部、安徽中部等地區(qū)是薄荷品質(zhì)最佳地區(qū)。高品質(zhì)藥材生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃為開展優(yōu)質(zhì)藥材引種及栽培提供了科學(xué)依據(jù)。

2.2 中藥材不同空間尺度生產(chǎn)區(qū)劃 中藥材空間分布區(qū)劃主要包括中國藥材產(chǎn)地適宜性區(qū)劃和全球產(chǎn)地適宜性區(qū)劃。由于中藥材種類繁多，各藥材遺傳特性差異較大，開展不同基原中藥材空間分布區(qū)域區(qū)劃及差異性比較，有助于提高中藥材種植成功率及生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)藥材。GMPGIS研發(fā)成功前，大部分中藥材主要在國內(nèi)開展生態(tài)適宜性產(chǎn)地區(qū)劃，主要表現(xiàn)為全國中藥資源區(qū)劃、省級中藥資源區(qū)劃及縣級資源區(qū)劃[6-7,52]。如利用TCMGIS在全國范圍內(nèi)開展中藥材區(qū)劃的物種主要有人參、西洋參、三七、黃花蒿、大黃、黃芪等[27,43-44]；利用MaxEnt開展中藥材全國范圍內(nèi)的適宜產(chǎn)區(qū)預(yù)測的物種主要有蒼術(shù)、三七、黃連、甘草、豬苓等[34,53-56]。近年來，由于國內(nèi)勞動力成本上升、土壤農(nóng)藥重金屬污染及藥材連作障礙未能解決等諸多因素的產(chǎn)生，導(dǎo)致國內(nèi)可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)中藥材的土地面積逐漸減少，開展藥材全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃并進(jìn)行推廣種植逐漸成為中藥材種植產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢，也是滿足中藥材栽培國際化的需求。沈亮等[26]以GMPGIS為平臺，開展了人參全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃，除預(yù)測的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)外，得出歐洲南部及北美洲東部地區(qū)也是適宜人參生長的潛在地區(qū)，并在產(chǎn)地區(qū)劃基礎(chǔ)上制定了人參栽培選地規(guī)范，為人參全球范圍內(nèi)引種栽培提供指導(dǎo)。孟祥霄[57]以GMPGIS為平臺，開展了三七產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究，結(jié)果表明中國，美國、巴西、葡萄牙等國是三七全球范圍內(nèi)最適宜栽培的國家，其中中國適宜面積最大。此外，在全球范圍內(nèi)開展中藥材區(qū)劃物種還有北細(xì)辛、檀香、補(bǔ)骨脂、當(dāng)歸等[45-47]。中藥材全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃不僅可以指導(dǎo)中藥材合理規(guī)劃生產(chǎn)布局、引種繁育，保證中藥材原料供應(yīng)，也為中醫(yī)藥走出國門走向世界奠定了基礎(chǔ)。

3 討論與展望

隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，21世紀(jì)全球?qū)⑷孢M(jìn)入信息化時(shí)代。與較為發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃相比，中藥材栽培行業(yè)的區(qū)劃及種植研究仍處于較為落后的境地?，F(xiàn)階段依據(jù)快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)、空間信息技術(shù)及相關(guān)數(shù)學(xué)算法開展中藥材適宜產(chǎn)區(qū)規(guī)劃，升級改造產(chǎn)地區(qū)劃預(yù)測系統(tǒng)，完善中藥材產(chǎn)地區(qū)劃體系，可在中藥材宏觀種植調(diào)控中發(fā)揮重要作用。未來時(shí)期中藥材產(chǎn)地區(qū)劃的主要發(fā)展方向?yàn)楫a(chǎn)地區(qū)劃技術(shù)的完善及研究方向的拓展兩個(gè)主要領(lǐng)域。

3.1 中藥材全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃技術(shù)的逐步完善 中藥材產(chǎn)地區(qū)劃分析算法改進(jìn)中藥材產(chǎn)地區(qū)劃主要依據(jù)產(chǎn)地相似性原理，通過不同算法對物種的適宜產(chǎn)區(qū)進(jìn)行合理預(yù)測。目前國外應(yīng)用較為廣泛的產(chǎn)地相似性算法有MaxEnt、BIOCLIM及GARP等。這些區(qū)劃方法在物種分布、疾病傳播趨勢中均有較好的預(yù)測作用，但也存在諸多問題。MaxEnt模型是以最大熵理論為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于預(yù)測物種分布的模型，然而Morales等在已發(fā)表的244篇研究論文基礎(chǔ)上，得出在樣本量較小的情況下，利用MaxEnt在默認(rèn)設(shè)置和最優(yōu)區(qū)劃情況下得到產(chǎn)區(qū)預(yù)測圖結(jié)果差異較大，建議運(yùn)用MaxEnt進(jìn)行產(chǎn)區(qū)預(yù)測時(shí)需要慎重對模型進(jìn)行優(yōu)化處理，特別在樣本量較少的情況下，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況及其他產(chǎn)區(qū)模型進(jìn)行預(yù)測[36]。BIOCLIM通過分析與已知物種分布區(qū)域具有相似環(huán)境的地區(qū)，從而得到其最適生態(tài)區(qū)域，該模型主要用于分析已定殖的有害生物擴(kuò)散可能性，主要偏向于動物產(chǎn)區(qū)預(yù)測。GARP依據(jù)物種已知分布數(shù)據(jù)和物種生長所需環(huán)境數(shù)據(jù)，通過反復(fù)分析得出物種的生態(tài)需求，然后依據(jù)該方法進(jìn)行適宜產(chǎn)區(qū)預(yù)測，得到該物種潛在分布，該模型廣泛應(yīng)用于外來入侵物種潛在分布區(qū)的預(yù)測[40]。以上分析模型在不同領(lǐng)域有著較好預(yù)測作用，但未見依據(jù)藥用植物生長特性開發(fā)的產(chǎn)區(qū)預(yù)測模型。與國外模型相比，國內(nèi)針對藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃的研究不斷深入。陳士林等在2006年提出了基于均等權(quán)重算法、改進(jìn)的歐式距離法的TCMGIS中藥材產(chǎn)區(qū)區(qū)劃系統(tǒng)，在隨后幾年的產(chǎn)區(qū)預(yù)測中發(fā)揮重要作用。隨著科技發(fā)展及TCMGIS在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，陳士林等人2015年在TCMGIS的基礎(chǔ)上對產(chǎn)地區(qū)劃系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化，開發(fā)了第二代藥用植物產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃系統(tǒng)GMPGIS，其主要突破在于數(shù)據(jù)庫的升級與算法的改進(jìn)。該系統(tǒng)將TCMGIS數(shù)據(jù)庫由具有局限性的1970～2000中國氣候數(shù)據(jù)升級為更具實(shí)效性、動態(tài)性，范圍更廣的全球氣候數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到了提升，夯實(shí)了區(qū)劃的基礎(chǔ)。而在核心算法上，將基于生態(tài)因子均值的歐氏距離算法，優(yōu)化為基于生態(tài)因子閾值的歐氏距離改進(jìn)算法，這一改進(jìn)的理論基礎(chǔ)在于生態(tài)學(xué)中的謝爾福德耐性定律：生物對每一種生態(tài)因子都有其耐受上限和耐受下限(耐受范圍)，最適生長上限和最適生長下限(最適生長范圍)[58]，最適生長范圍并非最適生長上下限間的一點(diǎn)，而是上下限間的區(qū)間范圍。因此，GMPGIS依據(jù)主產(chǎn)區(qū)、道地產(chǎn)區(qū)、野生分布區(qū)提取得到的生態(tài)因子閾值即最適生長范圍。這一改進(jìn)在計(jì)算結(jié)果上有效的避免了因采樣點(diǎn)分布不平均，均值不具代表性導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際出現(xiàn)偏差的情況；也避免了采樣點(diǎn)區(qū)域不在最大生態(tài)相似度區(qū)域內(nèi)的錯(cuò)誤。目前該系統(tǒng)在藥用植物全球產(chǎn)區(qū)預(yù)測中發(fā)揮重要作用。隨著藥材產(chǎn)區(qū)預(yù)測模型算法的不斷改進(jìn)，未來藥用植物產(chǎn)區(qū)預(yù)測結(jié)果將更為精準(zhǔn)可靠。

中藥材生態(tài)適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃關(guān)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用為解析不同產(chǎn)區(qū)藥材的品質(zhì)差異，指導(dǎo)中藥材區(qū)劃及種植，相關(guān)數(shù)據(jù)分析技術(shù)成功運(yùn)用到了中藥材產(chǎn)區(qū)區(qū)劃中。從20世紀(jì)90年代應(yīng)用較為廣泛的聚類分析、相似系數(shù)百分率等技術(shù)到目前常見的相關(guān)分析、回歸分析、偏最小二乘法等方法，這些方法在環(huán)境因子與藥材質(zhì)量相關(guān)分析中發(fā)揮著重要作用。肖小河等[10]運(yùn)用聚類分析方法，將國產(chǎn)烏頭屬劃為4個(gè)分布區(qū)，同時(shí)探討了各區(qū)的地理、氣候和植物區(qū)系特點(diǎn)以及該屬植物的分布規(guī)律。陳士林等[13]利用群落相似系數(shù)百分率對川貝母分布的群落類型進(jìn)行了劃分。這些將道地藥材相關(guān)資料或信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理和分析，得到的結(jié)論可以較好的指導(dǎo)藥材生產(chǎn)。隨著技術(shù)進(jìn)步，一些先進(jìn)的偏最小二乘回歸法、冗余分析、逐步回歸分析等技術(shù)應(yīng)用到了藥材產(chǎn)區(qū)分析中。黃林芳等[17]通過偏最小二乘回歸法和冗余分析法分析了羌活藥材化學(xué)成分含量與生態(tài)因子間的相關(guān)性，結(jié)果表明海拔、日照時(shí)數(shù)、年降水量是影響羌活化學(xué)成分累積的主要因素，日照時(shí)數(shù)有利于羌活化學(xué)成分累積；在其適宜生長地區(qū)，隨著海拔升高，年降水量增加，其羌活醇的積累是不斷增加的，而異歐前胡素富集較慢。姚欣等[59]運(yùn)用相關(guān)分析和逐步回歸分析方法系統(tǒng)分析了氣候、土壤、地形等生態(tài)因子對牛蒡子品質(zhì)、有效成分等的影響，結(jié)果表明一月最低溫是影響牛蒡子千粒重的關(guān)鍵因子，土壤中Zn含量是影響牛蒡苷元含量的關(guān)鍵因子，同時(shí)也是影響牛蒡子重量百分比和粒數(shù)百分比的關(guān)鍵因子?？傊?，隨著中藥材數(shù)學(xué)分析方法的改進(jìn)，開展高品質(zhì)藥材與環(huán)境因子的相關(guān)分析，解析影響各藥用植物生長的關(guān)鍵因子，可以科學(xué)指導(dǎo)中藥材的生產(chǎn)及管理。

3.2 中藥材生態(tài)適宜性產(chǎn)區(qū)區(qū)劃發(fā)展方向 中藥材全球產(chǎn)區(qū)生態(tài)適宜性區(qū)劃。隨著中藥材需求量不斷增大，部分藥材品種已經(jīng)難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，加上連作障礙等原因，國內(nèi)的適宜土地不斷減少，在全球范圍內(nèi)開展中藥材種植是中醫(yī)藥發(fā)展的趨勢[2]。國務(wù)院近日印發(fā)的《中醫(yī)藥發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2016～2030年)》明確表示推動中藥醫(yī)全球化發(fā)展是未來中醫(yī)藥發(fā)展方向和工作重點(diǎn)之一。因此，在中醫(yī)藥迫切需要走出去的國家戰(zhàn)略發(fā)展中，開展中藥材全球化適宜產(chǎn)區(qū)預(yù)測具有重要意義。GMPGIS系統(tǒng)的成功研發(fā)有效推動了中藥材種植產(chǎn)業(yè)的全球化發(fā)展。中藥材中包括許多全球廣泛分布的藥用植物物種，如紅豆杉、銀杏、青蒿、藏紅花、瑪卡等，開展這些重要藥材的全球潛在種植產(chǎn)區(qū)分析和基地建設(shè)，是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。目前利用GMPGIS已經(jīng)對部分具有重要藥用價(jià)值的人參、三七、廣藿香、北細(xì)心等藥材進(jìn)行了產(chǎn)區(qū)預(yù)測，研究結(jié)果為該藥材在世界范圍內(nèi)的引種栽培提供了科學(xué)依據(jù)[26,45,57,60]。

高品質(zhì)藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃。高品質(zhì)藥材依據(jù)不同特點(diǎn)可分為高含量、高產(chǎn)量以及抗蟲、抗旱、抗?jié)硟?yōu)良抗逆特性等類型[3]。中藥材在栽培過程中形成的高品質(zhì)特性是多種因子綜合作用的結(jié)果，高品質(zhì)藥材與其原植物遺傳特性及其生長環(huán)境密切相關(guān)[61]。黃林芳等基于化學(xué)成分及分子特征對中藥材肉蓯蓉生態(tài)型進(jìn)行了研究，結(jié)果表明內(nèi)蒙古與新疆產(chǎn)的肉蓯蓉化學(xué)成分明顯不同，其中2′-乙酰毛蕊花糖苷可作為區(qū)分兩大產(chǎn)地肉蓯蓉的指標(biāo)成分；通過psbA-trnH序列比對分析發(fā)現(xiàn)，不同產(chǎn)地間序列位點(diǎn)存在差異，新疆產(chǎn)肉蓯蓉在191位點(diǎn)為G，內(nèi)蒙古產(chǎn)則為A；生態(tài)因子數(shù)據(jù)亦表明肉蓯蓉的兩大氣候地理分布格局，該研究結(jié)果為不同藥材開展不同功能型產(chǎn)區(qū)精細(xì)區(qū)劃提供了新思路[62]。為精準(zhǔn)指導(dǎo)中藥材種植，將不同基原及產(chǎn)地藥材特征性化學(xué)成分及特異遺傳分子標(biāo)記等引入藥材產(chǎn)區(qū)預(yù)測，可以較好的指導(dǎo)高品質(zhì)藥材種植。在藥材實(shí)際產(chǎn)地預(yù)測過程中，需要結(jié)合各藥材實(shí)際生長特性、土壤利用方式、社會經(jīng)濟(jì)條件等因素，通過預(yù)測模型進(jìn)行產(chǎn)區(qū)分析，從而科學(xué)指導(dǎo)藥材產(chǎn)區(qū)區(qū)劃。

“一帶一路”沿線中藥材適宜產(chǎn)區(qū)區(qū)劃?！耙粠б宦贰笔菍沤z綢之路的傳承和提升，也是我國對外交流的主要通道，現(xiàn)階段已將其上升到國家發(fā)展戰(zhàn)略，這是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)實(shí)施海外發(fā)展戰(zhàn)略、加快走出去的重要契機(jī)。古絲綢之路的歷史可以追溯到公元前150年前后張騫出使西域時(shí)期，在漫長的歷史進(jìn)程中，東西方的藥材、香料等不斷進(jìn)行著交換和引種栽培。如國內(nèi)常見的大蒜、胡椒、丁香、阿魏、番紅花、檀香等不僅融入了我國人民日常生活及中醫(yī)藥實(shí)踐之中，而且大多成為了不可替代的商品[63]。因此，“一帶一路”紐帶連接下的東西方不僅在地域環(huán)境上接近、人文互通，而且在疾病譜和用藥習(xí)慣上均較為相似。隨著國內(nèi)可利用的中藥材栽培土地減少和勞動力成本上升等問題日趨緊張，在“一帶一路”沿線國家開展中藥材原料生產(chǎn)是一個(gè)重要機(jī)遇。依據(jù)“一帶一路”沿線國家各區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征，開展不同區(qū)域的適生藥材區(qū)劃，不僅有利于中藥材種植產(chǎn)業(yè)的海外轉(zhuǎn)移，增加當(dāng)?shù)厝嗣袷杖?，也可保證中醫(yī)藥原料的持續(xù)供應(yīng)。因此，現(xiàn)階段基于GMPGIS等產(chǎn)地區(qū)劃技術(shù)開展藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃具有重要意義。

[1]陳士林.中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃(第二版)[M].北京，科學(xué)出版社，2017.

[2]謝彩香，宋經(jīng)元，韓建萍，等.中藥材道地性評價(jià)與區(qū)劃研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2016，18(6)：950-958.

[3]黃林芳，陳士林.中藥品質(zhì)生態(tài)學(xué)：一個(gè)新興交叉學(xué)科[J].中國實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2017，23(1)：1-11.

[4]陳士林，蘇鋼強(qiáng)，鄒健強(qiáng)，等.中國中藥資源可持續(xù)發(fā)展體系構(gòu)建[J].中國中藥雜志，2005，30(15)：1141-1146.

[5]陳士林，索鳳梅，韓建萍，等.中國藥材生態(tài)適宜性分析及生產(chǎn)區(qū)劃[J].中草藥，2007，38(4)：481-487.

[6]中國藥材公司.中國中藥區(qū)劃[M].北京：科學(xué)出版社，1995.

[7]冉懋雄，鄧煒.論貴州中藥資源區(qū)域分布與區(qū)劃[J].中國中藥雜志，1995，20(10)：579-581.

[8]肖小河，陳士林，陳善墉.川產(chǎn)道地藥材氣候分布格局的數(shù)值分析[J].中藥材，1991，14(6)：3-5.

[9]肖小河，陳士林，陳善墉.四川烏頭和附子氣候生態(tài)適宜性研究[J].資源開發(fā)與保護(hù)雜志，1990，6(3)：151-153.

[10]肖小河，陳士林，陳善墉.中國烏頭屬分布式樣的數(shù)值分析[J].植物學(xué)通報(bào)，1992，9(1)：46-49.

[11]陳士林，肖小河，陳善墉.川貝植被布格局的數(shù)值分析[J].資源開發(fā)與市場，1993，9(3)：198-201，220.

[12]陳士林，肖小河，王瑀.中國藥用植物的數(shù)值區(qū)劃[J].資源開發(fā)與市場，1994，10(1)：8-10.

[13]陳士林，賈敏如，王瑀，等.相似系數(shù)法在川貝母群落分類中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代中藥研究與實(shí)踐，2003，17(3)：9-12.

[14]尹國萍，陳士林，肖小河，等.中國木藍(lán)屬分布式樣的數(shù)值分析及資源利用[J].廣西植物，1992，12(1)：22-32.

[15]尚玉昌.普通生態(tài)學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2002.

[16]孟祥才，黃璐琦，陳士林，等.論中藥材栽培主產(chǎn)區(qū)的形成因素及栽培區(qū)劃[J].中國中藥雜志，2012，37(21)：3334-3339.

[17]黃林芳，李文濤，王珍，等.瀕危高原植物羌活化學(xué)成分與生態(tài)因子的相關(guān)性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(24)：7667-7678.

[18]李先恩，陳士林，魏淑秋，等.地黃適生地分析及等級劃分[J].中國中藥雜志，2006，31(4)：344-346.

[19]劉友兆，夏敏，楊建海.GIS支持的土壤適宜性評價(jià)專家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].土壤通報(bào)，2001，32(5)：193-196.

[20]陳士林，張本剛，張金勝，等.人參資源儲藏量調(diào)查中的遙感技術(shù)方法研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2005，7(4)：36-43，86.

[21]孫成忠，陳士林，魏建和，等.基于GIS技術(shù)的中藥材適宜性數(shù)值區(qū)劃劃分[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2009，11(1)：48-53，63.

[22]陳士林.中國藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)劃[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

[23]謝彩香，索風(fēng)梅，周應(yīng)群，等.基于地理信息系統(tǒng)的中藥材生態(tài)適宜性定量化研究[J].中國中藥雜志，2011，36(3)：379-382.

[24]Hijmans R J，Cameron S E，Parra J L，et al.Very high resolution interpolated climate surfaces for global land areas[J].International Journal of Climatology，2005，25(15)：1965-1978.

[25]Kriticos D J，Webber B L，Leriche A，et al.CliMond：global high resolution historical and future scenario climate surfaces for bioclimatic modelling [J].Methods Ecol Evol，2012，3(1)：53-64.

[26]沈亮，吳杰，李西文，等.人參全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析及農(nóng)田栽培選地規(guī)范[J].中國中藥雜志，2016，41(18)：3314-3322.

[27]Huang LF，Xie CX，Duan BZ，et al.Mapping the potential distribution of high artemisinin-yielding Artemisia annua L.(Qinghao) in China with a geographic information system[J].Chinese medicine，2010，5(1)：18.doi:10.1186/1749-8546-5-18.

[28]黃林芳，索風(fēng)梅，宋經(jīng)元，等.中國產(chǎn)西洋參品質(zhì)變異及生態(tài)型劃分[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，2013，48(4)：580-589.

[29]蔣舜媛，孫洪兵，秦紀(jì)洪，等.基于生長適宜性和品質(zhì)適宜性的川貝母功能型生產(chǎn)區(qū)劃研究[J].中國中藥雜志，2016，41(17)：3194-3201.

[30]李慧，王歡，宋經(jīng)元，等.新疆地區(qū)藥用植物地理分布模式和氣候特征研究[J].干旱區(qū)地理，2015，38(1)：36-42.

[31]Phillips S.J.，Dudik M.Modeling of species distributions with Maxent：New extensions and a comprehensive evaluation [J].Ecography，2008，31(2)：161-175.

[32]Matyukhina D.S.，Miquelle D.G.，Murzin A.A.，et al.Assessing the influence of environmental parameters on amur tiger distribution in the russian far east using a MaxEnt modeling approach [J].Achievements in the Life Sciences，2014，8(2)：95-100.

[33]Aguilar G.D.，F(xiàn)arnworth M.J.，Winder L.Mapping the stray domestic cat (Felis catus) population in New Zealand：Species distribution modelling with a climate change scenario and implications for protected areas [J].Applied Geography，2015，63：146-154.

[34]張琴，曾凡琳，張東方，等.基于最大熵模型的三七生態(tài)適宜區(qū)及生態(tài)特征[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，2016，51(10)：1629-1637.

[35]Phillips S.J.，Anderson R.P.，Schapire R.E.Maximum entropy modeling of species geographic distributions [J].Ecol.Model.，2006，190(3)：231-259.

[36]Morales NS，F(xiàn)ernández IC，Baca-González V.MaxEnt's parameter configuration and small samples：are we paying attention to recommendations? A systematic review [J].PeerJ 5:e3093; DOI 10.7717/peerj.3093.

[37]Sutherst R W，Maywald G F，Kriticos D J.CLIMEX version 3：user’s guide[J].Hearne Scientific Software Pty Ltd，2007，47.

[38]Busby J R.BIOCLIM：a bioclimate analysis and prediction system [J].Plant protection quarterly (Australia)，1991.

[39]Stockwell D.The GARP modelling system：problems and solutions to automated spatial prediction [J].International journal of geographical information science，1999，13(2)：143-158.

[40]Townsend PA，PapeM，Eaton M.Transferability and model evaluation in ecological niche modeling：a comparison of GARP and Maxent [J].Ecography，2007，30(4)：550-560.

[41]周國梁，陳晨，葉軍，等.利用GARP生態(tài)模型預(yù)測桔小實(shí)蠅(Bactrocera dorsalis)在中國的適生區(qū)域[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，27(8)：3362-3369.

[42]朱壽東，張小波，黃璐琦，等.中藥材區(qū)劃20年-從單品種區(qū)劃到區(qū)域區(qū)劃[J].中國現(xiàn)代中藥，2014，16(2)：91-99.

[43]魏建和，陳士林，孫成忠，等.三七產(chǎn)地適宜性數(shù)值分類與區(qū)劃研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2006，8(3)：118-121.

[44]Yu H，Xie CX，Song JY，et al.TCMGIS-II based prediction of medicinal plant distribution for conservation planning：a case study of Rheum tanguticum [J].Chinese medicine，2010，5(1)：31.doi:10.1186/1749-8546-5-31.

[45]沈亮，吳杰，李西文.北細(xì)辛全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析及品質(zhì)生態(tài)學(xué)研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2016，18(8)：1295-1302.

[46]湯歡，李西文，向麗，等.基于GMPGIS的檀香全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2016，18(8)：1265-1271.

[47]王山，孫莉，吳杰，等.補(bǔ)骨脂全球適宜性區(qū)劃研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2016，18(8)：1272-1279.

[48]謝彩香，黃林芳，宋經(jīng)元.無公害中藥材牛膝生產(chǎn)基地天津市選址研究[C].2012海峽兩岸暨CSNR全國第10屆中藥及天然藥物資源學(xué)術(shù)研討會，蘭州，2012，349-353.

[49]賈光林，黃林芳，索風(fēng)梅，等.人參藥材中人參皂苷與生態(tài)因子的相關(guān)性及人參生態(tài)區(qū)劃[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，36(4)：302-312.

[50]謝彩香，索風(fēng)梅，賈光林，等.人參皂苷與生態(tài)因子的相關(guān)性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31(24)：7551-7563.

[51]邵揚(yáng)，葉丹，歐陽臻，等.薄荷的生境適宜性區(qū)劃及品質(zhì)區(qū)劃研究[J].中國中藥雜志，2016，41(17)：3169-3175.

[52]沈力，付紹智，易東陽.長江三峽庫區(qū)中藥區(qū)劃[J].成都中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28(2)：54-56.

[53]郭蘭萍，黃璐琦，閻洪，等.基于地理信息系統(tǒng)的蒼術(shù)道地藥材氣候生態(tài)特征研究[J].中國中藥雜志，2005，30(8)：565-569.

[54]王漢卿，馬玲，王慶，等.甘草藥材生產(chǎn)區(qū)劃研究[J].中國中藥雜志，2016，41(17)：3122-3126.

[55]張優(yōu)，王娟，張杰，等.基于遙感和GIS技術(shù)的四川省豬苓適宜性分布范圍研究[J].中國中藥雜志，2016，41(17)：3148-3154.

[56]柳鑫，楊艷芳，宋紅萍，等.基于MaxEnt和ArcGIS的黃連生長適宜性區(qū)劃研究[J].中國中藥雜志，2016，41(17)：3186-3193.

[57]孟祥霄，黃林芳，董林林，等.三七全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性及品質(zhì)生態(tài)學(xué)研究[J].藥學(xué)學(xué)報(bào)，2016，51(9)：1483-1493.

[58]文世勇，趙冬至，趙玲,等.赤潮藻類的氮磷比耐受性響應(yīng)模型[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，35(1)：118-122.

[59]姚欣，常禹，劉淼，等.道地藥材牛蒡子特性與生態(tài)因子的關(guān)系[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，11：18-21.

[60]吳明麗，李西文，黃雙建，等.廣藿香全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析及品質(zhì)生態(tài)學(xué)研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2016，18(8)：1251-1257.

[61]陳士林，魏建和，孫成忠，等.中藥材產(chǎn)地適宜性分析地理信息系統(tǒng)的開發(fā)及蒙古黃芪產(chǎn)地適宜性研究[J].世界科學(xué)技術(shù)-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2006，8(3)：47-53.

[62]黃林芳，鄭司浩，武拉斌，等.基于化學(xué)成分及分子特征中藥材肉蓯蓉生態(tài)型研究[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2014，44(3)：318-328.

[63]劉勇，肖偉，喬晶，等.中藥和一帶一路[J].中國現(xiàn)代中藥，2015，17(2)：91-93.

(2017-04-10收稿 責(zé)任編輯：徐穎)

Research Strategy on Global Eco-suitability Regionalization for Medicinal Plants

Shen Liang1，Meng Xiangxiao1，Huang Linfang2，Xie Caixiang2，Xu Jiang1，Tang Huan3，Li Xiwen1

(1InstituteofChineseMateriaMedicaChinaAcademyofChineseMedicalSciences，Beijing100700，China; 2InstituteofMedicinalPlantDevelopmentChineseAcademyofMedicalSciences&PekingUnionMedicalCollege，Beijing100193，China; 3TropicalCropsGeneticResourcesInstitute，ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences，Danzhou571737，China)

Each medicinal plant has its own unique habitat.With the increasing demand of plant medicine in the world，it is of great significance to guide the cultivation of medicinal materials by the Geographic Information System for Global Medicinal Plants (GMPGIS).Here，we discussed the research background and development history of eco-suitability regionalization of medicinal plants combined with the existing achievements of ecological suitability regionalization in the field of medicinal plants and agricultural cultivation.Additionally，we summarized the research methods and content.Moreover，the research direction of medicinal plants eco-suitability in the future and research strategy were prospected.The eco-suitable analysis of globalization，precision and high quality of medicinal plants can provide scientific basis for rational division and good agricultural practice (GAP).

Medicinal plants; Ecological suitability; Regionalization; Geography information system

國家中藥標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目(編號：ZYBZH-C-JS-9；ZYBZH-Y-JIN-34；ZYBZH-C-JIN-43)；中國中醫(yī)科學(xué)院“十三五”重點(diǎn)領(lǐng)域研究專項(xiàng)(編號：ZZ10-007)

沈亮，助理研究員，研究方向：中藥栽培與產(chǎn)區(qū)區(qū)劃，E-mail：shenliang08@126.com

李西文，副研究員，研究方向：中藥栽培與鑒定，Tel：(010)57203877，E-mail：xwli@icmm.ac.cn

[R282.2]

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.05.001