厚朴与凹叶厚朴在湖北地区的生态适宜性研究＊

石 磊，王众宽，赵 雨，胡志刚，杨红兵

（湖北中医药大学药学院 武汉 430065）

常用中药材厚朴为木兰科植物厚朴Magnolia officinalisRehd. et Wils. 或凹叶厚朴Magnolia officinalisRehd. et Wils. var.bilobaRehd. et Wils.的干燥干皮、根皮及枝皮[1]。植物厚朴与凹叶厚朴分布较广，在许多省份的山区地带都有栽培。由于不同产地的同一种药材，其原植物生长受土壤、气候等自然条件的影响，导致药用部位的药效品质有所不同，因此，中医药历来讲究药材的“道地性”，就是强调产地的重要性。湖北省是厚朴药材的传统道地产区，药材习称川厚朴；原植物主要为厚朴[2-4]；产地主要集中在湖北西南部位于武陵山区的恩施地区。湖北西北部神农架、武当山及其周边地区有少量厚朴分布。湖北东部位于大别山区的黄冈地区近几十年来也有一定面积的栽培，这里的厚朴多数是由恩施地区引种过来的厚朴，少数是从邻近的江西、湖南等地引种而来的凹叶厚朴。目前，在恩施地区的个别地方也有小面积的凹叶厚朴种植。这种厚朴与凹叶厚朴混杂种植的局面，主要是有两个方面原因形成的：一是二十世纪六十至七十年代开展的全国中草药运动，在缺乏科学论证的背景下南药北移、北药南种，包括厚朴在内的一些药材原植物就这样被移栽到了原本没有自然分布或种植历史的地方；二是随着医疗需求的增长，中成药企业的发展，耗费了大量的药材资源，二十世纪八十至九十年代厚朴等药材曾一度供不应求，价格不断攀高，野生资源消耗殆尽，各地农民争相种植。那么，湖北省域范围内哪些地区适合或者不适合种植厚朴或凹叶厚朴，能否保证产品（药材）质量，值得研究论证。本研究借鉴作者前期“厚朴全国生产区划研究”的方法与经验，首次以湖北省辖区域厚朴药材生产区划为研究对象，分别对该省45个样点厚朴与凹叶厚朴的生态适宜性进行研究，明确厚朴与凹叶厚朴的适宜栽培地，以期为湖北省厚朴药材的产业规划、栽培基地的合理布局和种植品种的正确选择提供科学依据；也为其他药材的品种与基地选择，或者其他地区的药材生产区划研究提供范例。具体内容如下。

1 数据与处理

1.1 样点信息

分别于恩施、鹤峰、五峰、建始、巴东、蕲春、罗田等厚朴或凹叶厚朴产地，选取45 个样点（厚朴38 个，凹叶厚朴8 个，其中有1 个为两者采于同一样点），实地测量每个样点的经度、纬度、海拔等地理坐标参数。总体上，湖北省45 个样点的经度范围为29.4189°-32.0650°，纬度范围为108.7027°-115.8853°，海拔范围为1910-194 m。

1.2 空间数据

本研究使用的空间数据来源于“中药资源空间信息网格数据库”（http://www.tcm-resources.com）；数据作者：中国中医科学院中药资源中心、道地药材国家重点实验室，黄璐琦、郭兰萍、朱寿东。包含有中药资源分布区域的气候、土壤、地形和植被类型等生态因子数据集。

1.3 数据处理

将湖北省厚朴与凹叶厚朴的采样信息和环境数据按要求格式转换后分别导入最大信息熵模型（Maxent），设置参数运行建模，具体参数设置为随机测试比例15%，迭代次数1×106，进行模拟运算，利用受试者工作特征（ROC）曲线及AUC 值（ROC 曲线下面的面积）对模拟运算进行模型精度评价，AUC值＞0.8（实测值＞0.99），代表模型精度良好。然后，将Maxent 模型建模参数设置为随机测试比例0%，迭代次数1×106，进行正式模拟运算，得到湖北省域内对厚朴与凹叶厚朴生长影响较大的生态因子（贡献度权重总和大于95%的影响因子）。

基于湖北省厚朴与凹叶厚朴采样点的位置信息，利用地理信息系统（GIS）提取各影响因子的数值以及每个采样点的生境适宜度值。以生境适宜度值为指标，将各采样点厚朴或凹叶厚朴生长适宜程度大体划分为最适宜（＞0.8），适宜（0.6-0.8）、可生长（0.4-0.6）、不适宜（＜0.4）四个等级。

2 结果与分析

2.1 各样点厚朴或凹叶厚朴的生境适宜度值

各样点厚朴或凹叶厚朴生境适宜度值，以及将两者合并计算得到两者综合生境适宜度值，结果见表1。

表1 45个样点生境适宜度值

续表

2.2 影响厚朴或凹叶厚朴生长的生态因子

影响厚朴或凹叶厚朴生长，且权重总和大于95%的生态因子，见表2。

2.3 结果分析

2.3.1 厚朴或凹叶厚朴的生境适宜度值分析

生境适宜度值反映该地对于厚朴或凹叶厚朴植株生长的适宜程度。适宜度值越高，表明该地越适宜其生长。

表2 生态因子贡献度权重

就湖北产厚朴而言，湖北省西南部位于武陵山区的恩施地区及其周边，如恩施市的龙凤镇，板桥镇穿洞子村，新塘乡双河乡、前坪村、下坝村，鹤峰县容美镇，宣恩县椿木营乡等7 处样点特别适宜厚朴生长，适宜度值＞0.8；恩施市的太阳河乡白果树村，新塘乡商家湾、下坝村、太山庙村，太阳河乡茅湖淌村，沙地乡，板桥镇大木村，红土乡石窑村，利川市毛坝乡，宣恩县椿木营乡，巴东县绿葱坡镇，建始县花坪乡，龙坪镇；鹤峰五里乡等15 处样点均适宜厚朴生长。也有少数样点不适宜厚朴生长，虽然目前这些地方有大面积种植，如恩施市白杨坪乡、鹤峰县中营乡以及长阳贺家坪镇等，适宜度值＜0.3。此外，湖北西北部位于武当山区的十堰地区，如竹溪十八里长峡、房县野人谷镇等也不适宜厚朴生长。湖北东部位于大别山区的黄冈地区，如蕲春县狮子镇厚朴可以生长（适宜度值0.33），也有种植，但并不适宜厚朴生长。

就湖北产凹叶厚朴而言，黄冈地区的蕲春县狮子镇、向桥乡，罗田九资河镇、凤山镇，英山草盘地镇等5处样点特别适宜凹叶厚朴生长，适宜度值＞0.8。十堰地区的竹山县上庸镇石桩垭，以及恩施地区的宣恩县椿木营乡、建始县三里乡大沙河村等均不太适宜凹叶厚朴生长（适宜度值＜0.36）。

由于传统的厚朴产地（恩施地区）也引种栽培了少量凹叶厚朴，而没有生产历史的地方（黄冈地区）现在同时种植了厚朴与凹叶厚朴，表面看起来生长良好，因此尝试着将厚朴与凹叶厚朴合并计算，对比两者综合生境适宜度值的情况。研究结果表明，厚朴生长适宜度值高（＞0.6）的地区，两者综合适宜度值亦较高；厚朴生长适宜度值低（＜0.6）的地区，两者综合适宜度值亦较低。恩施地区及其周边适宜厚朴生长的地方，凹叶厚朴大多也能生长；不适宜厚朴生长的地方一般也不适宜凹叶厚朴。凹叶厚朴生长适宜度值高的地区，两者综合适宜度值一般不高，如黄冈地区特别适宜凹叶厚朴生长，却不太适宜厚朴生长；凹叶厚朴生长适宜度值较低的地区，两者综合适宜度值也较低，如十堰地区两者均不适宜。蕲春县狮子镇和宣恩县椿木营乡的1个样点，综合适宜度值较高，分别为0.64 和0.77；但是，狮子镇特别适宜凹叶厚朴生长（适宜度值0.90），而厚朴的适宜度值较低（0.33）；椿木营乡的这个样点凹叶厚朴适宜度值也不高（0.36），同时椿木营乡的另外2 个样点均只有厚朴种植，且适宜度值较高（分别为0.73 和0.81），说明该乡更适宜厚朴而不适合凹叶厚朴生长。

湖北地区厚朴、凹叶厚朴生长适宜度分析结果分别见图1、图2。

2.3.2 影响厚朴或凹叶厚朴生长的生态因子分析

湖北省内影响厚朴生长的主要生态因子为海拔，权重高达57.6%，其次为土壤类型、十月降水量、年均降水量及九月降水量等，其权重之和为29.3%。

湖北省内影响凹叶厚朴生长的主要生态因子为土壤类型，权重高达56.7%，其次为六月降水量、植被类型及土壤质地分类等，其权重之和为41.3%。

可以看出，土壤类型是影响凹叶厚朴生长的关键因素，同时也是影响厚朴生长的重要因素。

图1 湖北地区厚朴生长适宜度分析

图2 湖北地区凹叶厚朴生长适宜度分析

3 讨论

3.1 湖北省域厚朴与凹叶厚朴的适宜种植地

根据近年来湖北省中药资源普查的结果来看，湖北省境内武陵山区、武当山区和大别山区，行政区划分属于恩施州、宜昌市、十堰市和黄冈市，均有厚朴与凹叶厚朴种植。其中，恩施地区及其周边（包括宜昌的五峰）是道地药材川朴（原植物为厚朴）的传统产区之一；十堰市由于紧邻四川（重庆）、陕西等这些传统的厚朴（原植物为厚朴）产区或者自然分布区，也有少量种植；黄冈市地处大别山区，是否属于厚朴或凹叶厚朴的自然分布区有待考证，近几十年来有引种栽培，既有厚朴，又有凹叶厚朴，甚至还有因坏境或杂交而变异形成的过渡型厚朴。黄冈市蕲春县狮子镇的情况就很典型，历史上应该没有厚朴或凹叶厚朴分布，李时珍作为蕲春人，可能没有见过厚朴或凹叶厚朴，否则在编著《本草纲目》时就应该有准确的记载[5-6]。目前，在蕲春县狮子镇种植的厚朴是于二十世纪七十年代自湖北恩施引种栽培的，与恩施原产地厚朴相比，厚朴酚、和厚朴酚的含量及比例发生了明显变化，并已产生了一定的遗传分化，丧失了厚朴药材的道地性[7-12]。

从全国范围的厚朴生态适宜性[13-15]来看，湖北的恩施市、利川市、宣恩、鹤峰、五峰、建始、巴东以及湖北咸丰与重庆黔江交界，湖北宣恩、鹤峰与湖南龙山、桑植交界的局部地区属于最适宜区；湖北的长阳、神农架、竹溪等地的部分或局部地区属于适宜栽种区。

从全国范围的凹叶厚朴生态适宜性[16]来看，湖北东部黄冈地区是适宜凹叶厚朴生长的区域之一，而在湖北西南部恩施地区凹叶厚朴的生长适宜性一般。湖北罗田县、英山县、蕲春县、黄梅县、麻城市、通城县、崇阳县部分地区，以及咸丰县、鹤峰县的小部分地区，属于凹叶厚朴适宜种植区域。

结合本次具体到湖北省域厚朴与凹叶厚朴的生态适宜性研究结果，进一步证明，包括蕲春在内的位于大别山区的黄冈地区不适合种植厚朴，倒是很适宜凹叶厚朴的生长，但由于凹叶厚朴产出的厚朴药材质量较差，并不建议种植，除非确有空闲山地，又没有更好的种植发展项目。研究结果还表明，十堰地区不适宜厚朴和凹叶厚朴生产；即使是在恩施地区及其周边，也不是任意一片山地都适合种植厚朴；同时，建议恩施及其周边地区应坚持并大力发展厚朴种植，不宜种植凹叶厚朴，尽管有些区域适合其生长，但凹叶厚朴药材本身品质欠佳，还可能影响到原产厚朴的品质。

3.2 湖北省域厚朴与凹叶厚朴生长的适宜条件

资源调查与研究[17]表明，厚朴喜凉爽、湿润、光照充足，忌严寒、酷暑、积水；要求年平均气温9-20℃，年降雨量800-1800 mm，海拔500-1 700 m；以土层深厚、疏松肥沃、排水良好、富含腐殖质的中性或微酸性沙质土壤为宜。这些要求与Maxent 模拟运算得到的影响厚朴生长的主要生态因子高度契合。

针对厚朴全国生产区划研究的结果显示，十月降水量、海拔、九月降水量、七月降水量等4 个生态因子是影响厚朴生长的主要生态因子；其中海拔高（800 m以上），降水量大（十月、九月等），厚朴植物长得好，药材质量也佳。针对凹叶厚朴全国生产区划研究的结果显示，四月降水量、十一月降水量、等温性、最冷月最低温等4个生态因子是影响凹叶厚朴生长的主要生态因子；其中四月、十一月降水量较多的地区适宜凹叶厚朴生长；等温性23-29℃，最冷月最低温-44--6℃是较适宜凹叶厚朴生长的条件。由此可见，在全国范围内，厚朴与凹叶厚朴的生长条件要求是有明显差异的。而在湖北省内，就厚朴来说，影响其生长的主要生态因子为海拔、土壤类型、十月降水量、年均降水量及九月降水量等，与全国的情况较为类似，也再次证明了湖北产厚朴药材的道地性；就凹叶厚朴来说，影响其生长的主要生态因子为土壤类型、六月降水量、植被类型及土壤质地分类等，与全国的情况不太相符；从这个角度看，湖北并不适合种植凹叶厚朴。

3.3 影响湖北省域厚朴或凹叶厚朴生长的其他因素

由GIS 提取得到的数值显示，湖北省现有栽培厚朴或凹叶厚朴的地区，年降雨量大体在1 300 mm 以上，比较适合其生长。这些地方的土壤类型主要有五种类型，绝大部分为弱发育淋溶土（普通高活性淋溶土），其余四种分别为深色淋溶土、石灰性粗骨土、腐殖质始成土和普通高活性强酸土，分别位于本研究的四个采样点；其中普通高活性强酸土不适宜厚朴生长；另有部分弱发育淋溶土也表现出不适宜厚朴或凹叶厚朴的生长；这里不仅仅有土壤的影响，应该还有其他因素在共同起作用。也正因如此，虽然整体看湖北省西部适宜厚朴生长，东部适宜凹叶厚朴生长，但是要具体确定厚朴适宜种植地点，还必须综合考察自然条件、生态环境以及生产传统和品种质量，才能做到科学指导与高效益种植。

3.4 湖北省发展厚朴与凹叶厚朴种植生产的建议

目前，正在开展全国第四次中药资源普查工作，厚朴及凹叶厚朴均属于重点调查品种。厚朴主要分布于四川、重庆、湖北等地，药材习称川厚朴；凹叶厚朴主要分布于浙江、福建、江西等地，药材习称温厚朴。调查结果和实验研究均表明，湖北省作为道地药材川厚朴的主要产地，传统产区就集中位于湖北西南部的武陵山区，这里不仅适宜厚朴生长，而且出产的“紫油厚朴”，皮厚、香气浓、油性重、质量好。因此，应专注在此区域内大力发展厚朴生产。其他地区，要么不适合厚朴生长，要么没有生产传统。另外，湖北东部的大别山区，过去没有厚朴的自然分布，也不适宜厚朴生长，却很适宜凹叶厚朴生长，由于凹叶厚朴的花是中药材“厚朴花”的主要来源，虽然凹叶厚朴药材（温厚朴）整体质量稍差，可以考虑在此区域内适度发展凹叶厚朴生产。