廣佛手全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析

汪 耀 吳明麗 李西文 徐 江

(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; 3 湖北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，武漢，430065)

廣佛手全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析

汪 耀1,2吳明麗2,3李西文1徐 江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; 3 湖北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，武漢，430065)

目的：通過對名貴南藥廣佛手進行全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析，為其保種、引種和擴種選址提供科學(xué)合理的依據(jù)。方法：采用中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所藥用植物全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性信息系統(tǒng)(Geographic Information System for Global Medicinal Plants，GMPGIS)，基于廣佛手野生分布區(qū)、主產(chǎn)區(qū)及道地產(chǎn)區(qū)的330個分布點數(shù)據(jù)，對廣佛手的全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域進行預(yù)測分析。結(jié)果：預(yù)測分析表明，中國為廣佛手全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域最大的國家，適宜區(qū)面積約占全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域的89.98%，其主要分布于中國南部各省如廣西壯族自治區(qū)、湖南省、江西省、四川省、貴州省、廣東省、云南省、福建省等。此外，巴西為廣佛手全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域的潛在拓展地區(qū)，其生態(tài)適宜性面積約占全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域的5.87%。結(jié)論：本研究分析結(jié)果與目前廣佛手生產(chǎn)實情相符合，可為廣佛手全球區(qū)域的引種生產(chǎn)布局提供科學(xué)合理的依據(jù)。

廣佛手；GMPGIS；生態(tài)適宜性

佛手又稱佛手柑、密蘿柑、福壽柑、五指柑等，為蕓香科柑橘屬植物佛手CitrusmedicaL.var.sarcodactylisSwingle的成熟果實，我國廣東、廣西、四川、福建、云南等地均有栽培。其中產(chǎn)地位于廣東、廣西的藥用佛手稱為“廣佛手”[1]。廣佛手主產(chǎn)于化州、德慶武壟、高要悅城、云浮、郁南等廣東西南部地區(qū)，栽培歷史悠久，為廣東省道地藥材[2]。其中尤以肇慶高要地區(qū)量多且質(zhì)優(yōu)。與其他品種的佛手比較，廣佛手具有生長快、果形大、品質(zhì)好、產(chǎn)量高等特點[3]。單果重1 kg左右，大者可達2 kg以上，每666.7 m2產(chǎn)量最高達4 000 kg，是專業(yè)性商品栽培的首選良種[1]。廣佛手為我國傳統(tǒng)名貴南藥，據(jù)《圖經(jīng)本草》記載：將佛手果切片曬干，配入藥劑可以“行氣止痛，健胃化痰”。李時珍《本草綱目》云：佛手柑，氣味辛、酸、無毒；主治下氣，除心頭痰水；煮酒飲，治痰多咳嗽；煮湯，治心下氣痛；“辛、苦、甘、溫、無毒”“入脾、肝、胃三經(jīng)”，花、葉、果實均可入藥，可單味用沸水沖泡當(dāng)茶飲，又可配伍煎服。實驗表明，佛手乙醇提取物能擴張動物的管狀動脈，并對大鼠腸管運動有顯著抑制作用[4]，其含有的布枯葉甙和橙皮甙等黃酮類化合物還有抗炎、抗病毒之功效[5]。中醫(yī)學(xué)認為其具有疏肝理氣，和胃止痛，燥濕化痰等功效，常用于治療肝胃氣滯所致胸脅脹痛，胃脘痞滿，食少嘔吐，咳嗽痰多[6]。廣佛手果形奇特美觀、色澤金黃秀麗、芳香濃郁持久，極具觀賞價值，古代皇宮常有擺設(shè)佛手的場面。唐宋之后，佛手逐漸成為宮廷御花園花卉?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)廣佛手對胃癌、肝癌、肺癌等癌癥也有著一定的防治功效[5]，其油制品對皮膚燒傷、燙傷也有著很好的療效，不會留下疤痕[7]。除藥用外，還可提取香精，加工成佛手糖、果脯蜜餞、佛手酒、佛手解酒茶、佛手戒煙糖等保健食品[8]。如今，隨著人民生活水平提高，醫(yī)藥保健意識增強，國內(nèi)外市場不斷擴大。廣佛手發(fā)展前景也是越來越被看好，為種植民眾帶來更高的經(jīng)濟效益。目前，國內(nèi)對川佛手、金華佛手栽培、生態(tài)等方面研究較多，而對于廣佛手相關(guān)研究則較少?？v觀目前文獻對于佛手類的研究工作，主要關(guān)注點在于其栽培管理、相關(guān)制品化學(xué)成分的測定和藥理作用研究等方面，對于其產(chǎn)地生態(tài)適宜性相關(guān)研究則較少。本文立足于全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析，利用中國中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所自主研發(fā)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)，對廣佛手這一傳統(tǒng)名貴南藥進行世界范圍內(nèi)的生態(tài)適宜性區(qū)域分析，以期為廣佛手的保種、引種和擴種選址提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點選擇 依據(jù)德國學(xué)者瑪依爾為引擴種提出的農(nóng)業(yè)氣候相似性原理[9]，廣佛手的引種和擴種種植除了其自身生物學(xué)特性這一主要要素之外，還與其產(chǎn)地與引種擴種地區(qū)之前各聲討環(huán)境條件密切相關(guān)。因此，本文按照野生分布區(qū)、主產(chǎn)區(qū)、道地產(chǎn)區(qū)這一原則進行廣佛手采樣點選取工作，選取廣東省、四川省、重慶市、云南省、廣西壯族自治區(qū)、福建省、安徽省、浙江省等省市地區(qū)共計330個樣點。見圖1。

圖1

1.2 分析軟件 GMPGIS借助GIS平臺，以引種生態(tài)相似性為原則，采用空間分析的諸多方法，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)藥用植物的生態(tài)適宜性分析。該系統(tǒng)充分整合利用了各數(shù)據(jù)庫(全球氣候數(shù)據(jù)庫、全球生物氣候?qū)W建模數(shù)據(jù)庫、全球土壤數(shù)據(jù)庫等)，首先將采樣點的環(huán)境因子數(shù)據(jù)柵格化，然后進行空間聚類分析。根據(jù)相似性程度劃分不同的等級，從而確定藥用植物的生態(tài)適宜區(qū)。

1.3 分析方法

1.3.2 相似性聚類分析 聚類對象視為每個空間柵格，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。按照距離因素將柵格進行空間最小距離聚類處理。其具體采用的公式為：

1.3.3 柵格重分類 依據(jù)上一步聚類分析結(jié)果[Mindij,Maxdij]，將柵格進行重新分類，找出生態(tài)相似度最大的區(qū)域。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣佛手生態(tài)因子值范圍 根據(jù)所選取的廣佛手采樣點來提取GMPGIS數(shù)據(jù)庫中的生態(tài)因子數(shù)據(jù)，獲得廣佛手采樣點的各個生態(tài)因子閾值，其主要栽培區(qū)域最熱季均溫為19.7～29.1 ℃；最冷季均溫為5.7～15.0 ℃；年均溫為14.5～22.7 ℃；年均降水量為903～1 692 mm；年均相對濕度為63.40%～75.96%；年均日照為122.13～148.10 W/m2(表1)。生態(tài)因子數(shù)據(jù)結(jié)果顯示廣佛手生長在溫度方面，表現(xiàn)為喜溫暖；水分需求方面，表現(xiàn)出喜高降水的特點；在光照方面，表現(xiàn)為喜陽；土壤方面，適宜廣佛手生長的土壤類型主要為強淋溶土、高活性強酸土、紅砂土、黑鈣土、潛育土、粗骨土等。

2.2 廣佛手全球生產(chǎn)布局 依據(jù)廣佛手主要生長區(qū)域的生態(tài)因子閾值，使用GMPGIS軟件計算分析其全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域，得到廣佛手全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖(圖2)及對應(yīng)的生態(tài)相似度最大區(qū)域面積。見表2。

圖2 廣佛手全球最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖

表1 廣佛手主要生態(tài)因子值

表2 全球廣佛手生態(tài)相似度最大區(qū)域面積國家排名

圖3 廣佛手中國境內(nèi)最大生態(tài)相似度區(qū)域分布圖

圖4 廣佛手中國境內(nèi)最大生態(tài)相似度區(qū)域面積

由圖2和表2可見，廣佛手于全球范圍內(nèi)的最大生態(tài)相似度區(qū)域主要分布于中國境內(nèi)，少部分位于巴西、越南、美國、葡萄牙、日本、老撾境內(nèi)。這一情況與目前全球廣佛手主產(chǎn)區(qū)范圍相符合[10]。其中，中國為廣佛手全球范圍內(nèi)生態(tài)適宜性區(qū)域面積最大地區(qū)，其面積所占比例約為89.98%。除中國外，全球范圍內(nèi)廣佛手最大生態(tài)適宜性區(qū)域主要分布在巴西、越南、美國、葡萄牙、日本、老撾、意大利等，其生態(tài)適宜性區(qū)域面積累加值約占9.83%。其中巴西境內(nèi)生態(tài)適宜性面積所占比例約為5.87%，可作為廣佛手全球范圍內(nèi)潛在拓展種植地區(qū)。

2.3 中國廣佛手生態(tài)適宜性分析 目前廣佛手在中國境內(nèi)主產(chǎn)于廣西、廣東西南部化州、德慶武壟、高要悅城、云浮、郁南等地區(qū)，栽培歷史悠久，為廣東道地藥材。幾年前，尚有報道稱廣東英德地區(qū)引種廣佛手成功[2]。隨著人民生活水平不斷提高，對保健品需求日益增加。廣佛手作為觀賞、入藥2用植物，廣泛應(yīng)用于食品、藥品與化妝品中。其經(jīng)濟效益高，已經(jīng)成為產(chǎn)地農(nóng)戶提高收入的重要經(jīng)濟作物，國內(nèi)外市場需求日益增大。因此，本研究對廣佛手中國境內(nèi)除主產(chǎn)區(qū)外的其他潛在產(chǎn)地生態(tài)適宜性區(qū)域也進行了計算分析，以期為國內(nèi)廣佛手的保種、引種和擴種種植提供科學(xué)依據(jù)。

由圖3和圖4可以看出，廣佛手中國境內(nèi)最適栽培地區(qū)為廣西壯族自治區(qū)，面積達191.582 79×103km2；其次為湖南省和江西省，生態(tài)適宜性面積分別達到165.906 27×103km2和133.826 71×103km2。廣佛手在中國境內(nèi)除主產(chǎn)區(qū)廣西、廣東西南部化州、德慶武壟、高要悅城、云浮、郁南等地區(qū)外，湖南省、江蘇省、四川省、貴州省、云南省、福建省、浙江省、重慶市等地區(qū)可適宜栽種面積并不亞于主產(chǎn)區(qū)。這對于廣佛手保種、引種、擴種種植無疑是一有力幫助。根據(jù)此分析結(jié)果，結(jié)合廣佛手生物學(xué)特性，并綜合考慮當(dāng)?shù)刈匀粭l件、經(jīng)濟條件及栽培技術(shù)，建議選擇引種種植區(qū)域主要以廣西、湖南、云南、江西、四川等省地區(qū)為宜。但由于產(chǎn)于四川、云南等地的佛手稱“川佛手”，產(chǎn)于浙江金華的稱“浙佛手”或“金佛手”[11]。廣佛手在四川、云南、浙江等地的引種對當(dāng)?shù)胤鹗址N質(zhì)資源有無改變，還需進一步實驗探究。

3 廣佛手品質(zhì)生態(tài)學(xué)概述

廣佛手作為我國傳統(tǒng)名貴南藥，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、化妝品等行業(yè)。國內(nèi)外市場需求日增，經(jīng)濟效益巨大。鐘云等[12]以廣佛手不同成熟期的鮮果為材料，采用頂空固相萃取及GC-MS法，分析其揮發(fā)性物質(zhì)含量成分及變化。其結(jié)果表明從花后160～200 d的5個成熟期共鑒定出25種成分，各成熟期成分的種類、數(shù)量基本相同。揮發(fā)性物質(zhì)成分以烯類為主，占含量的96%以上，其中又以檸檬烯和松油烯為主，分別占含量的44%和27%以上。這些主要成分的含量之和先上升后下降，在花后180 d達到最高值，證明花后180 d為佛手最佳采收期。陳玉山、陳家華等[13-14]研究發(fā)現(xiàn)廣佛手果皮中含大量揮發(fā)油，其中具有生理活性的藥效成分主要有：檸檬烯、萜品油烯、β-月桂烯、順式-牡牛兒醇、β-蒎烯、鄰-散花烴等。檸檬烯對肝炎雙球菌、金黃色葡萄球菌有抑制作用；萜品油烯、β-月桂烯、β-蒎烯等萜烯類成分有顯著的抗炎、祛痰、鎮(zhèn)咳作用。李小鳳等[15]對廣佛手微量元素含量進行分析，發(fā)現(xiàn)廣佛手中的Ca、Mg元素含量特別高，F(xiàn)e、Zn、Mn元素含量也比較高，而Cd、Co、As等有害元素含量都很低，與川佛手的微量元素在含量上有較大差別。與廣佛手相比，川佛手的Se、Cu元素含量高，F(xiàn)e元素2者一樣，而Al、Zn、Mn等元素含量差別較大。林樂維等[16]測定了廣佛手不同采收期中5，7—二甲氧基香豆素的含量，結(jié)果表明廣佛手中5，7—二甲氧基香豆素含量最高期為8月，8月前隨生長期的延長逐漸增高，8月后逐漸降低。得出以5，7—二甲氧基香豆素為指標(biāo)成分，廣佛手最佳采收期為8月份。農(nóng)東紅等[17]對不同種質(zhì)佛手微量元素分析發(fā)現(xiàn)：除廣佛手外，硒在金佛手、建佛手、云佛手和川佛手中均未檢出，廣佛手中硒的含量最高為1.75 μg/g。梁社堅等[18]研究認為廣佛手果實中揮發(fā)油是由分泌囊的上皮細胞合成，并轉(zhuǎn)運至腔道中貯藏。鐘艷梅等[19]認為在正離子模式下香豆素類成分(6，7—二甲氧基香豆素、5，7—雙乙酸基—8—甲基香豆素、5—甲氧基—8—羥基補骨脂素、7—羥基—6—甲氧基香豆素)的含量差異是區(qū)分佛手藥材的關(guān)鍵指標(biāo)。

4 討論

本文借助GMPGIS系統(tǒng)對廣佛手進行了全球產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析，以期為廣佛手保種、引種、擴種種植提供科學(xué)的理論依據(jù)。其分析結(jié)果表明，中國為廣佛手全球范圍內(nèi)生態(tài)適宜性區(qū)域面積最大地區(qū)，其面積所占比例約為89.98%。除中國外，全球范圍內(nèi)廣佛手最大生態(tài)適宜性區(qū)域主要有巴西、越南、美國、葡萄牙、日本、老撾、意大利等。其生態(tài)適宜性區(qū)域面積累加值約為9.83%，其中巴西境內(nèi)面積所占比例為5.87%，可作為廣佛手全球范圍內(nèi)潛在拓展種植地區(qū)。廣佛手于中國境內(nèi)除主產(chǎn)區(qū)廣西、廣東西南部化州、德慶武壟、高要悅城、云浮、郁南等地區(qū)外，湖南省、江蘇省、四川省、貴州省、、云南省、福建省、浙江省、重慶市等地區(qū)可適宜栽種面積并不亞于主產(chǎn)區(qū)，但由于產(chǎn)于四川、云南等地佛手稱“川佛手”，產(chǎn)于浙江金華的稱“浙佛手”或“金佛手”[11]。廣佛手引種于以上地區(qū)對于種質(zhì)、品質(zhì)的影響需進一步實驗探究。除此之外，根據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合廣佛手生物學(xué)特性，并綜合考慮當(dāng)?shù)刈匀粭l件、經(jīng)濟條件及栽培技術(shù)，建議選擇引種種植區(qū)域主要以廣西、湖南、云南、江西、四川等省地區(qū)為宜。

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(2017-04-10收稿 責(zé)任編輯：徐穎)

Suitability Assessment on the Global Producing Areas of Citrus Medica L var.sarcodactylis Swingle

Wang Yao1,2,Wu Mingli2,3,Li Xiwen1,Xu Jiang1

(1InstituteofChineseMateriaMedicaChinaAcademyofChineseMedicalSciencis，Beijing100700，China; 2BengbuMedicalCollege，Bengbu233000，China；3PharmacycollegeofHubeiuniversityofChinesemedicine,Wuhan430065，China)

Objective:In this study，the ecological suitability of citrus medica L var.sarcodactylis Swingle was explored to provide a scientific and rational basis for its conservation，introduction and expansion.Methods:Based on 330 sites from the original appellations，main producing areas and distributions of the plant，the similarity in distribution was predicted with spatial analysis by GMPGIS.Results:The results show that China possessed the largest ecological similarity region，whose suitable area was about 89.98% of global ecological suitability region.And the domestic main suitability was distributed in the southern part of China，such as Guangxi，Hunan，Jiangxi，Sichuan，Guizhou，Guangdong，Yunnan，F(xiàn)ujian Province.In addition，Brazil was a potential extension area for the ecological adaptability region of citrus medica L var.sarcodactylis Swingle，and its ecological suitability area accounted for 5.87% of global ecological suitability region.Conclusion:The results of this study are consistent with the current production conditions of citrus medica L var.sarcodactylis Swingle，which can provide scientific and reasonable basis for the introduction and production of the plant in global region.

Citrus medica L var.sarcodactylis Swingle;GMPGIS;Ecological suitability

國家重大新藥創(chuàng)制專項(編號：2014ZX09301308-007)；中國中醫(yī)科學(xué)院“十三五”重點領(lǐng)域研究專項(編號：ZZ10-007)

徐江，助理研究員，研究方向：從事中藥基因自學(xué)及分子生物學(xué)研究，E-mail：jxu@icmm.ac.cn

[R282.2]

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.05.009