厚樸與凹葉厚樸在湖北地區(qū)的生態(tài)適宜性研究＊

石 磊，王眾寬，趙 雨，胡志剛，楊紅兵

（湖北中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 武漢 430065）

常用中藥材厚樸為木蘭科植物厚樸Magnolia officinalisRehd. et Wils. 或凹葉厚樸Magnolia officinalisRehd. et Wils. var.bilobaRehd. et Wils.的干燥干皮、根皮及枝皮[1]。植物厚樸與凹葉厚樸分布較廣，在許多省份的山區(qū)地帶都有栽培。由于不同產(chǎn)地的同一種藥材，其原植物生長(zhǎng)受土壤、氣候等自然條件的影響，導(dǎo)致藥用部位的藥效品質(zhì)有所不同，因此，中醫(yī)藥歷來講究藥材的“道地性”，就是強(qiáng)調(diào)產(chǎn)地的重要性。湖北省是厚樸藥材的傳統(tǒng)道地產(chǎn)區(qū)，藥材習(xí)稱川厚樸；原植物主要為厚樸[2-4]；產(chǎn)地主要集中在湖北西南部位于武陵山區(qū)的恩施地區(qū)。湖北西北部神農(nóng)架、武當(dāng)山及其周邊地區(qū)有少量厚樸分布。湖北東部位于大別山區(qū)的黃岡地區(qū)近幾十年來也有一定面積的栽培，這里的厚樸多數(shù)是由恩施地區(qū)引種過來的厚樸，少數(shù)是從鄰近的江西、湖南等地引種而來的凹葉厚樸。目前，在恩施地區(qū)的個(gè)別地方也有小面積的凹葉厚樸種植。這種厚樸與凹葉厚樸混雜種植的局面，主要是有兩個(gè)方面原因形成的：一是二十世紀(jì)六十至七十年代開展的全國(guó)中草藥運(yùn)動(dòng)，在缺乏科學(xué)論證的背景下南藥北移、北藥南種，包括厚樸在內(nèi)的一些藥材原植物就這樣被移栽到了原本沒有自然分布或種植歷史的地方；二是隨著醫(yī)療需求的增長(zhǎng)，中成藥企業(yè)的發(fā)展，耗費(fèi)了大量的藥材資源，二十世紀(jì)八十至九十年代厚樸等藥材曾一度供不應(yīng)求，價(jià)格不斷攀高，野生資源消耗殆盡，各地農(nóng)民爭(zhēng)相種植。那么，湖北省域范圍內(nèi)哪些地區(qū)適合或者不適合種植厚樸或凹葉厚樸，能否保證產(chǎn)品（藥材）質(zhì)量，值得研究論證。本研究借鑒作者前期“厚樸全國(guó)生產(chǎn)區(qū)劃研究”的方法與經(jīng)驗(yàn)，首次以湖北省轄區(qū)域厚樸藥材生產(chǎn)區(qū)劃為研究對(duì)象，分別對(duì)該省45個(gè)樣點(diǎn)厚樸與凹葉厚樸的生態(tài)適宜性進(jìn)行研究，明確厚樸與凹葉厚樸的適宜栽培地，以期為湖北省厚樸藥材的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、栽培基地的合理布局和種植品種的正確選擇提供科學(xué)依據(jù)；也為其他藥材的品種與基地選擇，或者其他地區(qū)的藥材生產(chǎn)區(qū)劃研究提供范例。具體內(nèi)容如下。

1 數(shù)據(jù)與處理

1.1 樣點(diǎn)信息

分別于恩施、鶴峰、五峰、建始、巴東、蘄春、羅田等厚樸或凹葉厚樸產(chǎn)地，選取45 個(gè)樣點(diǎn)（厚樸38 個(gè)，凹葉厚樸8 個(gè)，其中有1 個(gè)為兩者采于同一樣點(diǎn)），實(shí)地測(cè)量每個(gè)樣點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、海拔等地理坐標(biāo)參數(shù)。總體上，湖北省45 個(gè)樣點(diǎn)的經(jīng)度范圍為29.4189°-32.0650°，緯度范圍為108.7027°-115.8853°，海拔范圍為1910-194 m。

1.2 空間數(shù)據(jù)

本研究使用的空間數(shù)據(jù)來源于“中藥資源空間信息網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫(kù)”（http://www.tcm-resources.com）；數(shù)據(jù)作者：中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心、道地藥材國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黃璐琦、郭蘭萍、朱壽東。包含有中藥資源分布區(qū)域的氣候、土壤、地形和植被類型等生態(tài)因子數(shù)據(jù)集。

1.3 數(shù)據(jù)處理

將湖北省厚樸與凹葉厚樸的采樣信息和環(huán)境數(shù)據(jù)按要求格式轉(zhuǎn)換后分別導(dǎo)入最大信息熵模型（Maxent），設(shè)置參數(shù)運(yùn)行建模，具體參數(shù)設(shè)置為隨機(jī)測(cè)試比例15%，迭代次數(shù)1×106，進(jìn)行模擬運(yùn)算，利用受試者工作特征（ROC）曲線及AUC 值（ROC 曲線下面的面積）對(duì)模擬運(yùn)算進(jìn)行模型精度評(píng)價(jià)，AUC值＞0.8（實(shí)測(cè)值＞0.99），代表模型精度良好。然后，將Maxent 模型建模參數(shù)設(shè)置為隨機(jī)測(cè)試比例0%，迭代次數(shù)1×106，進(jìn)行正式模擬運(yùn)算，得到湖北省域內(nèi)對(duì)厚樸與凹葉厚樸生長(zhǎng)影響較大的生態(tài)因子（貢獻(xiàn)度權(quán)重總和大于95%的影響因子）。

基于湖北省厚樸與凹葉厚樸采樣點(diǎn)的位置信息，利用地理信息系統(tǒng)（GIS）提取各影響因子的數(shù)值以及每個(gè)采樣點(diǎn)的生境適宜度值。以生境適宜度值為指標(biāo)，將各采樣點(diǎn)厚樸或凹葉厚樸生長(zhǎng)適宜程度大體劃分為最適宜（＞0.8），適宜（0.6-0.8）、可生長(zhǎng)（0.4-0.6）、不適宜（＜0.4）四個(gè)等級(jí)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各樣點(diǎn)厚樸或凹葉厚樸的生境適宜度值

各樣點(diǎn)厚樸或凹葉厚樸生境適宜度值，以及將兩者合并計(jì)算得到兩者綜合生境適宜度值，結(jié)果見表1。

表1 45個(gè)樣點(diǎn)生境適宜度值

續(xù)表

2.2 影響厚樸或凹葉厚樸生長(zhǎng)的生態(tài)因子

影響厚樸或凹葉厚樸生長(zhǎng)，且權(quán)重總和大于95%的生態(tài)因子，見表2。

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 厚樸或凹葉厚樸的生境適宜度值分析

生境適宜度值反映該地對(duì)于厚樸或凹葉厚樸植株生長(zhǎng)的適宜程度。適宜度值越高，表明該地越適宜其生長(zhǎng)。

表2 生態(tài)因子貢獻(xiàn)度權(quán)重

就湖北產(chǎn)厚樸而言，湖北省西南部位于武陵山區(qū)的恩施地區(qū)及其周邊，如恩施市的龍鳳鎮(zhèn)，板橋鎮(zhèn)穿洞子村，新塘鄉(xiāng)雙河鄉(xiāng)、前坪村、下壩村，鶴峰縣容美鎮(zhèn)，宣恩縣椿木營(yíng)鄉(xiāng)等7 處樣點(diǎn)特別適宜厚樸生長(zhǎng)，適宜度值＞0.8；恩施市的太陽(yáng)河鄉(xiāng)白果樹村，新塘鄉(xiāng)商家灣、下壩村、太山廟村，太陽(yáng)河鄉(xiāng)茅湖淌村，沙地鄉(xiāng)，板橋鎮(zhèn)大木村，紅土鄉(xiāng)石窯村，利川市毛壩鄉(xiāng)，宣恩縣椿木營(yíng)鄉(xiāng)，巴東縣綠蔥坡鎮(zhèn)，建始縣花坪鄉(xiāng)，龍坪鎮(zhèn)；鶴峰五里鄉(xiāng)等15 處樣點(diǎn)均適宜厚樸生長(zhǎng)。也有少數(shù)樣點(diǎn)不適宜厚樸生長(zhǎng)，雖然目前這些地方有大面積種植，如恩施市白楊坪鄉(xiāng)、鶴峰縣中營(yíng)鄉(xiāng)以及長(zhǎng)陽(yáng)賀家坪鎮(zhèn)等，適宜度值＜0.3。此外，湖北西北部位于武當(dāng)山區(qū)的十堰地區(qū)，如竹溪十八里長(zhǎng)峽、房縣野人谷鎮(zhèn)等也不適宜厚樸生長(zhǎng)。湖北東部位于大別山區(qū)的黃岡地區(qū)，如蘄春縣獅子鎮(zhèn)厚樸可以生長(zhǎng)（適宜度值0.33），也有種植，但并不適宜厚樸生長(zhǎng)。

就湖北產(chǎn)凹葉厚樸而言，黃岡地區(qū)的蘄春縣獅子鎮(zhèn)、向橋鄉(xiāng)，羅田九資河鎮(zhèn)、鳳山鎮(zhèn)，英山草盤地鎮(zhèn)等5處樣點(diǎn)特別適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)，適宜度值＞0.8。十堰地區(qū)的竹山縣上庸鎮(zhèn)石樁埡，以及恩施地區(qū)的宣恩縣椿木營(yíng)鄉(xiāng)、建始縣三里鄉(xiāng)大沙河村等均不太適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)（適宜度值＜0.36）。

由于傳統(tǒng)的厚樸產(chǎn)地（恩施地區(qū)）也引種栽培了少量凹葉厚樸，而沒有生產(chǎn)歷史的地方（黃岡地區(qū)）現(xiàn)在同時(shí)種植了厚樸與凹葉厚樸，表面看起來生長(zhǎng)良好，因此嘗試著將厚樸與凹葉厚樸合并計(jì)算，對(duì)比兩者綜合生境適宜度值的情況。研究結(jié)果表明，厚樸生長(zhǎng)適宜度值高（＞0.6）的地區(qū)，兩者綜合適宜度值亦較高；厚樸生長(zhǎng)適宜度值低（＜0.6）的地區(qū)，兩者綜合適宜度值亦較低。恩施地區(qū)及其周邊適宜厚樸生長(zhǎng)的地方，凹葉厚樸大多也能生長(zhǎng)；不適宜厚樸生長(zhǎng)的地方一般也不適宜凹葉厚樸。凹葉厚樸生長(zhǎng)適宜度值高的地區(qū)，兩者綜合適宜度值一般不高，如黃岡地區(qū)特別適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)，卻不太適宜厚樸生長(zhǎng)；凹葉厚樸生長(zhǎng)適宜度值較低的地區(qū)，兩者綜合適宜度值也較低，如十堰地區(qū)兩者均不適宜。蘄春縣獅子鎮(zhèn)和宣恩縣椿木營(yíng)鄉(xiāng)的1個(gè)樣點(diǎn)，綜合適宜度值較高，分別為0.64 和0.77；但是，獅子鎮(zhèn)特別適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)（適宜度值0.90），而厚樸的適宜度值較低（0.33）；椿木營(yíng)鄉(xiāng)的這個(gè)樣點(diǎn)凹葉厚樸適宜度值也不高（0.36），同時(shí)椿木營(yíng)鄉(xiāng)的另外2 個(gè)樣點(diǎn)均只有厚樸種植，且適宜度值較高（分別為0.73 和0.81），說明該鄉(xiāng)更適宜厚樸而不適合凹葉厚樸生長(zhǎng)。

湖北地區(qū)厚樸、凹葉厚樸生長(zhǎng)適宜度分析結(jié)果分別見圖1、圖2。

2.3.2 影響厚樸或凹葉厚樸生長(zhǎng)的生態(tài)因子分析

湖北省內(nèi)影響厚樸生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子為海拔，權(quán)重高達(dá)57.6%，其次為土壤類型、十月降水量、年均降水量及九月降水量等，其權(quán)重之和為29.3%。

湖北省內(nèi)影響凹葉厚樸生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子為土壤類型，權(quán)重高達(dá)56.7%，其次為六月降水量、植被類型及土壤質(zhì)地分類等，其權(quán)重之和為41.3%。

可以看出，土壤類型是影響凹葉厚樸生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，同時(shí)也是影響厚樸生長(zhǎng)的重要因素。

圖1 湖北地區(qū)厚樸生長(zhǎng)適宜度分析

圖2 湖北地區(qū)凹葉厚樸生長(zhǎng)適宜度分析

3 討論

3.1 湖北省域厚樸與凹葉厚樸的適宜種植地

根據(jù)近年來湖北省中藥資源普查的結(jié)果來看，湖北省境內(nèi)武陵山區(qū)、武當(dāng)山區(qū)和大別山區(qū)，行政區(qū)劃分屬于恩施州、宜昌市、十堰市和黃岡市，均有厚樸與凹葉厚樸種植。其中，恩施地區(qū)及其周邊（包括宜昌的五峰）是道地藥材川樸（原植物為厚樸）的傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)之一；十堰市由于緊鄰四川（重慶）、陜西等這些傳統(tǒng)的厚樸（原植物為厚樸）產(chǎn)區(qū)或者自然分布區(qū)，也有少量種植；黃岡市地處大別山區(qū)，是否屬于厚樸或凹葉厚樸的自然分布區(qū)有待考證，近幾十年來有引種栽培，既有厚樸，又有凹葉厚樸，甚至還有因壞境或雜交而變異形成的過渡型厚樸。黃岡市蘄春縣獅子鎮(zhèn)的情況就很典型，歷史上應(yīng)該沒有厚樸或凹葉厚樸分布，李時(shí)珍作為蘄春人，可能沒有見過厚樸或凹葉厚樸，否則在編著《本草綱目》時(shí)就應(yīng)該有準(zhǔn)確的記載[5-6]。目前，在蘄春縣獅子鎮(zhèn)種植的厚樸是于二十世紀(jì)七十年代自湖北恩施引種栽培的，與恩施原產(chǎn)地厚樸相比，厚樸酚、和厚樸酚的含量及比例發(fā)生了明顯變化，并已產(chǎn)生了一定的遺傳分化，喪失了厚樸藥材的道地性[7-12]。

從全國(guó)范圍的厚樸生態(tài)適宜性[13-15]來看，湖北的恩施市、利川市、宣恩、鶴峰、五峰、建始、巴東以及湖北咸豐與重慶黔江交界，湖北宣恩、鶴峰與湖南龍山、桑植交界的局部地區(qū)屬于最適宜區(qū)；湖北的長(zhǎng)陽(yáng)、神農(nóng)架、竹溪等地的部分或局部地區(qū)屬于適宜栽種區(qū)。

從全國(guó)范圍的凹葉厚樸生態(tài)適宜性[16]來看，湖北東部黃岡地區(qū)是適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)的區(qū)域之一，而在湖北西南部恩施地區(qū)凹葉厚樸的生長(zhǎng)適宜性一般。湖北羅田縣、英山縣、蘄春縣、黃梅縣、麻城市、通城縣、崇陽(yáng)縣部分地區(qū)，以及咸豐縣、鶴峰縣的小部分地區(qū)，屬于凹葉厚樸適宜種植區(qū)域。

結(jié)合本次具體到湖北省域厚樸與凹葉厚樸的生態(tài)適宜性研究結(jié)果，進(jìn)一步證明，包括蘄春在內(nèi)的位于大別山區(qū)的黃岡地區(qū)不適合種植厚樸，倒是很適宜凹葉厚樸的生長(zhǎng)，但由于凹葉厚樸產(chǎn)出的厚樸藥材質(zhì)量較差，并不建議種植，除非確有空閑山地，又沒有更好的種植發(fā)展項(xiàng)目。研究結(jié)果還表明，十堰地區(qū)不適宜厚樸和凹葉厚樸生產(chǎn)；即使是在恩施地區(qū)及其周邊，也不是任意一片山地都適合種植厚樸；同時(shí)，建議恩施及其周邊地區(qū)應(yīng)堅(jiān)持并大力發(fā)展厚樸種植，不宜種植凹葉厚樸，盡管有些區(qū)域適合其生長(zhǎng)，但凹葉厚樸藥材本身品質(zhì)欠佳，還可能影響到原產(chǎn)厚樸的品質(zhì)。

3.2 湖北省域厚樸與凹葉厚樸生長(zhǎng)的適宜條件

資源調(diào)查與研究[17]表明，厚樸喜涼爽、濕潤(rùn)、光照充足，忌嚴(yán)寒、酷暑、積水；要求年平均氣溫9-20℃，年降雨量800-1800 mm，海拔500-1 700 m；以土層深厚、疏松肥沃、排水良好、富含腐殖質(zhì)的中性或微酸性沙質(zhì)土壤為宜。這些要求與Maxent 模擬運(yùn)算得到的影響厚樸生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子高度契合。

針對(duì)厚樸全國(guó)生產(chǎn)區(qū)劃研究的結(jié)果顯示，十月降水量、海拔、九月降水量、七月降水量等4 個(gè)生態(tài)因子是影響厚樸生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子；其中海拔高（800 m以上），降水量大（十月、九月等），厚樸植物長(zhǎng)得好，藥材質(zhì)量也佳。針對(duì)凹葉厚樸全國(guó)生產(chǎn)區(qū)劃研究的結(jié)果顯示，四月降水量、十一月降水量、等溫性、最冷月最低溫等4個(gè)生態(tài)因子是影響凹葉厚樸生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子；其中四月、十一月降水量較多的地區(qū)適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)；等溫性23-29℃，最冷月最低溫-44--6℃是較適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)的條件。由此可見，在全國(guó)范圍內(nèi)，厚樸與凹葉厚樸的生長(zhǎng)條件要求是有明顯差異的。而在湖北省內(nèi)，就厚樸來說，影響其生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子為海拔、土壤類型、十月降水量、年均降水量及九月降水量等，與全國(guó)的情況較為類似，也再次證明了湖北產(chǎn)厚樸藥材的道地性；就凹葉厚樸來說，影響其生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子為土壤類型、六月降水量、植被類型及土壤質(zhì)地分類等，與全國(guó)的情況不太相符；從這個(gè)角度看，湖北并不適合種植凹葉厚樸。

3.3 影響湖北省域厚樸或凹葉厚樸生長(zhǎng)的其他因素

由GIS 提取得到的數(shù)值顯示，湖北省現(xiàn)有栽培厚樸或凹葉厚樸的地區(qū)，年降雨量大體在1 300 mm 以上，比較適合其生長(zhǎng)。這些地方的土壤類型主要有五種類型，絕大部分為弱發(fā)育淋溶土（普通高活性淋溶土），其余四種分別為深色淋溶土、石灰性粗骨土、腐殖質(zhì)始成土和普通高活性強(qiáng)酸土，分別位于本研究的四個(gè)采樣點(diǎn)；其中普通高活性強(qiáng)酸土不適宜厚樸生長(zhǎng)；另有部分弱發(fā)育淋溶土也表現(xiàn)出不適宜厚樸或凹葉厚樸的生長(zhǎng)；這里不僅僅有土壤的影響，應(yīng)該還有其他因素在共同起作用。也正因如此，雖然整體看湖北省西部適宜厚樸生長(zhǎng)，東部適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)，但是要具體確定厚樸適宜種植地點(diǎn)，還必須綜合考察自然條件、生態(tài)環(huán)境以及生產(chǎn)傳統(tǒng)和品種質(zhì)量，才能做到科學(xué)指導(dǎo)與高效益種植。

3.4 湖北省發(fā)展厚樸與凹葉厚樸種植生產(chǎn)的建議

目前，正在開展全國(guó)第四次中藥資源普查工作，厚樸及凹葉厚樸均屬于重點(diǎn)調(diào)查品種。厚樸主要分布于四川、重慶、湖北等地，藥材習(xí)稱川厚樸；凹葉厚樸主要分布于浙江、福建、江西等地，藥材習(xí)稱溫厚樸。調(diào)查結(jié)果和實(shí)驗(yàn)研究均表明，湖北省作為道地藥材川厚樸的主要產(chǎn)地，傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)就集中位于湖北西南部的武陵山區(qū)，這里不僅適宜厚樸生長(zhǎng)，而且出產(chǎn)的“紫油厚樸”，皮厚、香氣濃、油性重、質(zhì)量好。因此，應(yīng)專注在此區(qū)域內(nèi)大力發(fā)展厚樸生產(chǎn)。其他地區(qū)，要么不適合厚樸生長(zhǎng)，要么沒有生產(chǎn)傳統(tǒng)。另外，湖北東部的大別山區(qū)，過去沒有厚樸的自然分布，也不適宜厚樸生長(zhǎng)，卻很適宜凹葉厚樸生長(zhǎng)，由于凹葉厚樸的花是中藥材“厚樸花”的主要來源，雖然凹葉厚樸藥材（溫厚樸）整體質(zhì)量稍差，可以考慮在此區(qū)域內(nèi)適度發(fā)展凹葉厚樸生產(chǎn)。