肉豆蔻全球产地适宜性分析＊

孟祥霄，汪 耀，2，袁亚男＊＊，李西文＊＊

（1. 中国中医科学院中药研究所 北京 100700；2. 蚌埠医学院生物科学系 蚌埠 233000）

肉豆蔻全球产地适宜性分析＊

孟祥霄1，汪 耀1，2，袁亚男1＊＊，李西文1＊＊

（1. 中国中医科学院中药研究所 北京 100700；2. 蚌埠医学院生物科学系 蚌埠 233000）

目的：本研究主要对中药材肉豆蔻进行全球产地适宜性分析，为其生产布局提供科学依据。方法：采用药用植物全球产地生态适宜性信息系统（GMPGIS），以文献记载道地产区、野生分布区及主产区的121个肉豆蔻采样点气候因子值和土壤类型为依据，通过生态相似性分析获得肉豆蔻在全球范围内的最大生态相似度区域。结果：东南亚地区是肉豆蔻产地生态最适宜、面积最大的栽培地区，所占面积占全球最适栽培区的31.69%，巴西是肉豆蔻最适宜栽培面积最大的国家，占全球最适栽培区面积的24.45%。肉豆蔻在中国的最适栽培区主要分布于海南、台湾、云南、西藏自治区等省区。该预测结果与文献记载的全球栽培产区相吻合，验证了GMPGIS系统的准确性。结论：本研究为合理指导肉豆蔻全球范围内基地选址、引种扩种与生产合理布局提供可靠依据，对高品质肉豆蔻的科学生产提供技术支撑。

肉豆蔻 GMPGIS 全球产地适宜性 生态

肉豆蔻Myristica fragrans Houtt.为肉豆蔻科肉豆蔻属常绿乔木植物，为著名的香料和药用植物。其干燥种仁入药，具有温中行气、涩肠止泻的功能。可治虚泻冷痢、脘腹冷痛、呕吐等；外用可作寄生虫驱除剂，治疗风湿痛等。此外，肉豆蔻还可作为重要的香料调味品、工业用油原料。宋代寇宗爽云：“肉豆蔻,善下气,多服则泄气,得中则和平其气”[1]。元代的朱震亨在《本草衍义补遗》里补充道：“肉豆寇,温中补脾,为丸。日华子称其下气,以其脾得补而善运化,气自下也,非若陈皮、香附子之泄泻。《衍义》不详其实,慢亦因之,遂以为不可多服”[2]。肉豆蔻也是世界名贵的天然香料原料，可将成熟的种仁，假种皮和采收生长充实的叶片加工成优质天然香料[3]。

肉豆蔻原产于马鲁古群岛中部，主要的栽培地位于班达岛及其邻近小岛，因其生长条件有特殊限制，肉豆蔻很难移植，18世纪以前仅产于马鲁古群岛[4]。在中国，“肉豆蔻”一词至唐代以后才出现，唐代《本草拾遗》和《药性论》等药典中都有肉豆蔻词条，《本草纲目》引《本草拾遗》曰：“肉豆蔻生胡国，胡名迦拘勒，大舶来即有，中国无之”[1]。但成书于魏晋南北朝时期的《雷公炮炙论》记载：“糯米作粉，使热汤搜裹豆蔻，于煻灰中炮”[5]，其制法与《本草拾遗》记载肉豆蔻制法一致。同样成书于魏晋南北朝时期的《齐民要术》中记载：“豆蔻，树大如李”、“豆蔻，似杬树”[6]，其中描述的豆蔻树均与木本植物的肉豆蔻树比较接近。综合以上，可以推断在魏晋南北朝时期，肉豆蔻就已传入中国[7]。

肉豆蔻是常用的中药材和著名的天然香料原料，经济效益较高，具有较大的市场发展前景。随着社会经济的发展与人们生活质量的提高，其需求量也是逐年加增。福建、云南、广东、海南等省先后开始引种，现仅海南省引种成功[8]。肉豆蔻种植的收益期长，需20多年才能进入旺产期[9]。为进一步扩大肉豆蔻栽培面积，本文基于肉豆蔻现有资源分布的调查数据，应用GMPGIS开展肉豆蔻全球产地生态适宜性分析，能够有效指导肉豆蔻引种扩种。该研究对肉豆蔻资源扩大化与其全球产业发展具有重要意义。

1 试验方法与采样点

1.1 分析软件

本文采用的“药用植物全球产地生态适宜性信息系统”（Geographic Information System for Global Medicinal Plants，GMPGIS）由中国中医科学院中药研究所自主研发，依据药用植物生长发育环境特点而建立的药用植物产地生态适宜性区划系统。采用版本为GMPGIS V1.0。该系统的气候数据库主要来源于WorldClim全球气候数据库＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/和CliMond全球生物气候学建模数据库＊＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/；土壤数据库主要来源于全球土壤数据库＊＊＊http∶//www.worldclim.org/https∶//www.climond.org/http∶//www.hwsd.org/（Harmonized World Soil Database，HWSD）。利用该系统将各个数据库进行整合，并依此进行药用植物采样点各个数据的提取与分析，从而获得适合该药用植物生长的主要气候因子阈值和土壤类型；进一步计算并分析得到全球范围内适宜于该种药用植物生长的地域范围，最终将分析结果以地图的形式呈现。

1.2 试验方法设计

本次利用GMPGIS系统对肉豆蔻进行全球产地适宜性的计算分析可分为数据标准化、相似性聚类分析、栅格重分类3个步骤。

1.2.1 数据标准化

1.2.2 相似性聚类分析

本次相似性聚类分析的类对象为每个空间栅格，每个栅格聚类条件为各不同生态因子经过标准化处理后的数值。利用欧氏距离算法的改进算法将栅格看成空间一点，按照距离因素将栅格进行空间最小距离聚类处理。其具体采用的公式为：

1.2.3 栅格重分类

依据上一步聚类分析结果[Mindij，Maxdij]，将栅格重新分类。并依此分析找出生态相似度最大的生长区域。

1.3 采样点选择

印度尼西亚的马鲁古群岛是肉豆蔻的原产区[8]，东南亚地区也是肉豆蔻的主产地。依据德国学者玛依尔为引扩种提出的农业气候相似性原理[10]，肉豆蔻能否大面积引种和扩种栽培，除了肉豆蔻的生物学特性这一要素之外，还与原产地和引种地之间或引种地和扩种栽培地之间的环境条件（特别是农业气候条件）联系紧密[8]。故按照野生分布区、主产区和道地产区的原则进行肉豆蔻采样点的选取[11]。本文选取了中国海南省、印度尼西亚、缅甸、菲律宾、马来西亚、印度等地区的共计121个采样点。详见图1。

2 结果与分析

2.1 肉豆蔻产地适宜性分析及生产布局

2.1.1 肉豆蔻生态因子值范围

根据所选取的肉豆蔻采样点来提取GMPGIS数据库中的生态因子数据，获得肉豆蔻采样点的各个生态因子阈值，其主要栽培区域最热季均温为20.6-28.7℃，最冷季均温为16.2-26.4℃，年均温为20.2-27.5℃，年均降水量为1 451-4 279 mm，年均相对湿度为63.63%-78.13%，年均日照为145.12-169.36 W·m-2（表1）。以上数据显示肉豆蔻生长在温度方面，表现为喜温暖；水分需求方面，表现出喜高湿、高降水的特点；在光照方面，表现为喜阳；土壤方面，适宜肉豆蔻生长的土壤类型主要为强淋溶土、暗色土、始成土铁铝土、薄层土、低活性淋溶土、黑土、变性土。

2.1.2 肉豆蔻全球生产布局

根据肉豆蔻主要生长区域的生态因子阈值，利用GMPGIS进行计算分析，得到肉豆蔻全球最大生态相似度区域分布图。

图2可见，肉豆蔻全球最大生态相似度区域分布于赤道附近的热带地区，其中亚洲及南美洲分布面积较大，主要包括东南亚地区的印度尼西亚、缅甸、老挝、泰国、越南、菲律宾等国家，以及巴西、扎伊尔、玻利维亚、巴布亚新几内亚、哥伦比亚、委内瑞拉、印度、秘鲁等热带地区。以上全球最大生态相似度区域分布情况与文献记载的肉豆蔻原产地所处区域情况相类似[4]。

表2显示全球最适宜栽种肉豆蔻的地区为东南亚地区，包括越南、老挝、柬埔寨、泰国、缅甸、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾等国家。其中最大生态相似度适宜产区面积为1 402 368 km2，占全球适宜栽培区域面积的31.69%。最适宜栽种肉豆蔻的潜在拓展国家为巴西，其最大生态相似度适宜产区面积为1 081 946.6 km2，占全球适宜栽培区域面积的24.45%。除此之外，还有扎伊尔、玻利维亚、巴布亚新几内亚、哥伦比亚、委内瑞拉、秘鲁、法属圭那亚、马达加斯加等国家，肉豆蔻的最大生态相似度适宜产区面积都在50 000 km2以上，潜在拓展价值较大。

图1 肉豆蔻的全球采样点

图2 肉豆蔻全球最大生态相似度区域分布图

表1 肉豆蔻主要生长区域生态因子值

由图3可知，在中国，肉豆蔻最适栽培区面积排名前五的省区为海南、台湾、云南、西藏、广东。其中，最适栽培区域面积最大的为海南省，面积达到15 689 km2，占全中国最适宜栽培区域面积的50.65%。除此之外，台湾、云南、西藏的最大生态相似度区域面积也都在3 000 km2以上。云南省距离肉豆蔻主产区海南相近，具有良好的区位优势，最适宜栽培区域面积较大，是肉豆蔻引种扩种的理想省区。

2.1.3 中国肉豆蔻最适栽培区分析

目前，国内研究人员已攻克在海南规模化引种东南亚产肉豆蔻结实产果的技术难题[12]，取得了重大突破。但单靠海南规模化种植肉豆蔻难以解决国内肉豆蔻长期依赖进口的情况。因此，为获得更多高水平肉豆蔻国内适宜产区，本研究进一步分析其位于中国的生态适宜性。

表2 全球肉豆蔻生态相似度最大区域面积国家排名/km2

如图4所示，肉豆蔻在中国最适栽培区面积最大的县（市）为勐腊县，面积达到3 356 km2；排名第二的为琼中黎族苗族自治县，最适栽培区面积为3 067 km2；排名第三的为错那县，最适栽培区面积为2 989 km2。在最大生态相似度区域面积超过200 km2的地区中，位于海南省的市（县）占了14个。可见，海南省可作为中国肉豆蔻的主产区，有很大的扩种潜力。此外云南省的勐腊县、西藏自治区的错那县，也是中国肉豆蔻引种的潜在地区，可作为肉豆蔻在中国引种的首选地域之一。

3 肉豆蔻品质的生态学概述

肉豆蔻作为典型的热带植物，其生长环境要求严格。陈迪华等[13]对海南引种肉豆蔻与马来西亚进口肉豆蔻的种子与叶挥发油成分进行比较分析，结果表明进口品与引种品在化学成分组成上大致相同，但各个成分的相对比例有明显差异，这与不同地区气候有关。谭业华等[8]根据中国引种成败资料及各地多年引种概况，综合确定温度和降水是决定肉豆蔻正常生长、开花结果的主要气候因子，将年平均气温、年平均降雨量、最冷月平均气温和≥10℃积温确定为扩种肉豆蔻的气候相似因子。黄立标等[14]对雌雄植株叶挥发油含量年内动态变化进行研究，结果表明雌雄植株叶挥发油含量存在明显差异，雌株的挥发油含量更高。

4 讨论

图3 中国肉豆蔻最大生态相似度区域分布及最大生态相似度区域面积

图4 肉豆蔻最适栽培区市（县）面积排名

本文利用GMPGIS系统对肉豆蔻进行了全球最大生态相似度区域分析，得到的肉豆蔻最大生态相似度适宜产区可对肉豆蔻的引种和扩种提供理论指导。本文结果表明，在全球范围内，东南亚地区（包括越南、老挝、柬埔寨、泰国、缅甸、马来西亚、印度尼西亚、菲律宾等国家）是肉豆蔻最适栽培区最为集中的区域，其中，印度尼西亚的最适宜栽培区域面积最大，这与文献记载的肉豆蔻原产地区域相一致。全球范围内，巴西是肉豆蔻最适栽培的国家，占全球最适宜栽培区域面积的24.45%，也是最大的肉豆蔻潜在引种栽培国家。在中国范围内，最适宜肉豆蔻栽培区域主要集中在海南、云南、西藏、台湾等省（区），海南省作为国内肉豆蔻引种成功的区域，其最适宜栽培区域面积最大。云南省最靠近海南，最适宜栽培区域面积在5 000 km2以上，也有着非常大的引种潜力，可作为首选引种考虑地点。肉豆蔻是常用的药用植物和香料调味品、食品的原材料，传入中国后长期作为中药品种使用，经济效益较高。由于肉豆蔻的全球需求量逐年提高，各地可根据本文结论中的最大生态相似度主要国家及地区，综合考虑自然因素与社会因素，来进行全球生产规划与安排。对于国内而言，也可根据此次研究结果进行引种、扩种的进一步规划。

1 明·李时珍.本草纲目.刘衡如、刘山水校注.北京:华夏出版社, 2011: 607, 876.

2 元·朱震亨.丹溪医集.浙江省中医药研究院文献研究所编校.北京:人民卫生出版社, 2001: 59.

3 冯锦东,吉梦勃.肉豆蔻栽培技术及其利用.中国园艺文摘, 2010, 12: 180-181.

4 安东尼·里德,钱江. 1400-1650年贸易时代的东南亚.南洋资料译丛, 2008(1): 50.

5 雷敩.雷公炮灸论.施仲安校注.南京:江苏科学技术出版社, 1985: 57.

6 贾思勰.齐民要术校释.缪启愉校释.北京:中国农业出版社, 2009: 757.

7 熊仲卿.亚洲香料贸易与印尼马鲁古群岛的社会文化变迁.中山大学学报(社会科学版), 2015, 55(3): 151-160.

8 谭业华,陈珍.肉豆蔻在海南扩种栽培的气候适应性分析.安徽农业科学, 2007, 35(34): 11119-11120.

9 周亮,吴姗,黄自云.雨林奇观热带芳香植物——肉豆蔻.园林, 2013, 23(7): 54-55.

10 北京农业大学气象专业.农业气象学.北京:科学出版社,1982: 11-452.

11 陈士林,索风梅,韩建萍,等.中国药材生态适宜性分析及生产区划.中草药, 2007, 38(4): 481-487.

12 肖培根,陈士林,张本刚,等.中国药用植物种质资源迁地保护与利用.中国现代中药, 2010, 12(6): 3-6.

13 陈迪华,常琪,冯锦东.海南岛引种与马来西亚进口肉豆蔻(种子和叶)挥发油的比较研究.中药通报, 1987, 12(10): 13-16,64.

14 黄立标,冯锦东,王德立,等.海南产肉豆蔻叶挥发油及其主要成分动态变化研究.中成药, 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

（责任编辑：朱黎婷，责任译审：朱黎婷）

2016-07-28

修回日期：2016-08-05

＊ 科学技术部国家科技计划港澳台合作专项（2015DFM30030）：中国国际贸易中安全性关键环节研究，负责人：陈士林；科学技术部重大新药创制国家科技重大专项子课题（2014ZX09301308-007）：苗药芪胶升白胶囊技术改造及再评价研究，负责人：李西文。

＊＊ 通讯作者：袁亚男，助理研究员，主要研究方向：分析化学；李西文，博士，副研究员，主要研究方向：中药资源可持续利用。