中藥材道地性評(píng)價(jià)與區(qū)劃研究＊

謝彩香，宋經(jīng)元，韓建萍，黃林芳，李西文

（1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所 北京 100193；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700）

中藥材道地性評(píng)價(jià)與區(qū)劃研究＊

謝彩香1，宋經(jīng)元1，韓建萍1，黃林芳1，李西文2＊＊

（1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所 北京 100193；2.中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所 北京 100700）

道地藥材是傳統(tǒng)中醫(yī)藥文化的瑰寶和行業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)。本文從性狀品質(zhì)、化學(xué)品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境三個(gè)方面對(duì)道地藥材進(jìn)行多維度評(píng)價(jià)，并對(duì)中藥材區(qū)劃進(jìn)行綜述和展望，介紹了中藥材定性區(qū)劃和定量區(qū)劃、生態(tài)區(qū)劃和生產(chǎn)區(qū)劃、中國(guó)區(qū)劃和全球區(qū)劃，生產(chǎn)區(qū)劃因增加土地評(píng)價(jià)使得評(píng)價(jià)結(jié)果更有利于實(shí)際應(yīng)用，全球區(qū)劃從中醫(yī)藥海外發(fā)展戰(zhàn)略角度發(fā)展歷程將有利于中醫(yī)藥事業(yè)的海外發(fā)展。

道地藥材 性狀品質(zhì) 化學(xué)品質(zhì) 生態(tài)環(huán)境 全球區(qū)劃 生產(chǎn)區(qū)劃

道地藥材是傳統(tǒng)醫(yī)藥界公認(rèn)的、在特定生存環(huán)境下所產(chǎn)生的療效好、質(zhì)量?jī)?yōu)的一類中藥材。古典醫(yī)藥著作已有對(duì)道地藥材品質(zhì)生態(tài)學(xué)問(wèn)題的初步認(rèn)識(shí)和記載，認(rèn)為藥材質(zhì)量與其生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)。《本草綱目》記載“動(dòng)植形生，因方舛性……離其本土，則質(zhì)同而效異”，這里的“本土”指的就是藥材生長(zhǎng)所需要的氣候、土壤、水質(zhì)等生態(tài)環(huán)境；《本草經(jīng)集注》有言“諸藥所生，皆有境界”，即藥材品質(zhì)受產(chǎn)地環(huán)境影響，說(shuō)明在古代人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到特定自然環(huán)境對(duì)藥用植物生長(zhǎng)的重要性。另外，隨著藥材的使用和流通，人們對(duì)因產(chǎn)地環(huán)境造成的藥材商品規(guī)格也有了明確的認(rèn)識(shí)和總結(jié)。例如，甘肅岷山山后的當(dāng)歸Angelica sinensis（Oliv.）Diels，主根肥而長(zhǎng)，內(nèi)外質(zhì)地油潤(rùn)，氣清香；而山前當(dāng)歸主根較短，支根多而細(xì)，油性較差。蒙古黃芪Astragalus membranaceus var. mongholicus在黃河以北為鞭桿芪，黃河以南為雞爪芪。

隨著對(duì)藥材使用的經(jīng)驗(yàn)積累，人們逐漸認(rèn)識(shí)到不同產(chǎn)地藥材的功效存在差異。《本草綱目》記載有“當(dāng)歸川產(chǎn)者剛而善攻，秦產(chǎn)者力柔而善補(bǔ)；黃芪出隴西者溫補(bǔ)，出白水者冷補(bǔ)；黃連蜀道者粗大，味極濃苦，療渴為最，江東者節(jié)如連珠，療痢大善”。因此，不少道地藥材在藥名前多冠以地名表示，如西寧大黃、寧夏枸杞、川貝母、川芍、秦艽、懷地黃[1]。

產(chǎn)地環(huán)境是道地藥材形成的重要外在因素，直接影響到道地藥材的生長(zhǎng)發(fā)育及其有效成分的形成和積累[2]。隨著對(duì)道地藥材認(rèn)識(shí)的不斷深入，研究人員嘗試用不同數(shù)學(xué)方法闡釋生態(tài)環(huán)境對(duì)道地藥材的影響，如光照、溫度、水分、空氣、土壤等生態(tài)因子與道地藥材的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上研究和探討適合道地藥材生長(zhǎng)的最佳生態(tài)適宜區(qū)，以科學(xué)指導(dǎo)中藥材的引種和擴(kuò)種（圖1）。

1 道地藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)

特定生態(tài)環(huán)境是形成道地藥材的重要外在因素。中國(guó)各地區(qū)的水土、氣候、日照等生態(tài)環(huán)境因子千差萬(wàn)別，不同地域生態(tài)、氣候條件的差異造成不同產(chǎn)區(qū)道地藥材在性狀、質(zhì)量和藥效上的差別。目前，道地藥材的環(huán)境生態(tài)論、品種延續(xù)與產(chǎn)地變異論、持續(xù)利用理論和生態(tài)型理論均闡述了環(huán)境對(duì)道地藥材的重要影響[3]。當(dāng)代學(xué)者用各種現(xiàn)代分析技術(shù)和方法，以道地藥材為主體開展中藥區(qū)域特征研究，研究和發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)區(qū)的道地藥材品質(zhì)變異規(guī)律，揭示中藥資源分布和生產(chǎn)地域分異規(guī)律，并嘗試用不同數(shù)學(xué)方法探究生態(tài)因子對(duì)藥材品質(zhì)的影響，以闡釋道地藥材形成的生態(tài)學(xué)機(jī)理。

圖1 道地藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)與區(qū)劃

1.1 道地藥材性狀品質(zhì)評(píng)價(jià)

中藥材的性狀特征包括形態(tài)、粉性、柴性、油性、密度及色澤等，與藥材的化學(xué)成分、療效有密切關(guān)系。因此，性狀特征是道地藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。《神農(nóng)本草經(jīng)》記載常山“細(xì)實(shí)黃者，呼為雞骨常山，用之最勝”，即常山藥材中根細(xì)堅(jiān)實(shí)色黃者為上品；《名醫(yī)別錄》有言黃連“其連珠而色黃”，意思是黃連根莖有尖端不規(guī)則的結(jié)節(jié)狀隆起，橫斷面為金黃色的為上品；朱砂“光色如云母可拆者良”即有光澤，顏色如云母，呈片狀，可分離的為佳品。山西與內(nèi)蒙古的黃芪在形態(tài)上為鞭桿芪和直根芪，而甘肅黃芪形態(tài)為二叉芪和雞爪芪。研究發(fā)現(xiàn)不同生態(tài)型黃芪的黃酮類成分及黃芪甲苷量高低順序?yàn)楸迼U芪＞直根芪＞二叉芪＞雞爪芪[4]。山西道地產(chǎn)區(qū)渾源的黃芪淀粉粒多、韌皮纖維較多，符合道地性狀描述“粉性足綿性大”《本草綱目》所載厚樸“皮極鱗皺而厚紫色多潤(rùn)者佳，薄而白者不堪”；黃芩“宿芩乃舊根，多中空，外黃內(nèi)黑”，“子芩乃新根多內(nèi)實(shí)”。天麻的性狀特征為“肚臍眼”（自母麻脫落后的圓臍形疤痕）和“鸚哥嘴”（天麻的紅棕色干枯芽苞）。《神農(nóng)本草經(jīng)集注》記載當(dāng)歸“今隴西四陽(yáng)黑水當(dāng)歸多肉、少支氣香、名曰馬尾當(dāng)歸，稍難得”。甘肅“狗頭大黃”明顯的性狀特征為形狀有如狗頭，頂端平圓，下部漸細(xì)而鈍圓。優(yōu)質(zhì)大黃性狀以外表黃棕色、錦紋及星點(diǎn)明顯、體重、質(zhì)堅(jiān)實(shí)、有油性、氣清香、味苦而不澀、嚼之發(fā)粘者為佳。

道地藥材的性狀特征是道地藥材最顯著、最直接的標(biāo)志，是有效成分的一種外在表現(xiàn)形式，是道地藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要標(biāo)準(zhǔn)，是中國(guó)中醫(yī)藥遺產(chǎn)中對(duì)于道地藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)的寶貴經(jīng)驗(yàn)和財(cái)富。

1.2 道地藥材化學(xué)品質(zhì)評(píng)價(jià)

不同地理環(huán)境下的同一種藥用植物，由于地域生態(tài)氣候條件的差異導(dǎo)致藥材品質(zhì)有顯著差異，化學(xué)成分已成為道地藥材品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。黃花蒿Artemisia annua L.在中國(guó)分布廣泛，但是不同地區(qū)的青蒿素含量差異較大，青蒿素含量高低與其生長(zhǎng)的立地條件密切相關(guān)。如在亞熱帶地區(qū)青蒿素含量在0.4%-0.7%之間，在溫帶和寒帶地區(qū)青蒿素含量低于0.1%，中國(guó)亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)中的青蒿素含量平均值大于0.5%[5-7]。通過(guò)對(duì)西洋參中國(guó)三大主產(chǎn)區(qū)（東北、北京、山東）的化學(xué)成分分析表明，中國(guó)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)型，即關(guān)外西洋參樣品中3種皂苷（中國(guó)藥典規(guī)定的指標(biāo)性成分：Rg1、Re、Rb1）含量平均值普遍高于關(guān)內(nèi)，其中Re、Rb1關(guān)內(nèi)關(guān)外差異顯著[8]。基于NMR代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)山西、甘肅產(chǎn)地的黃芪中的水溶性浸出物化學(xué)組成分析結(jié)果顯示，山西和甘肅黃芪的浸出物含量、化學(xué)組成以及差異成分之間的相關(guān)系數(shù)均有較大不同，甘肅栽培黃芪浸出物中蔗糖、精氨酸、富馬酸含量較高，而山西野生黃芪浸出物中膽堿、琥珀酸、檸檬酸、谷氨酸、牛磺酸和天冬氨酸含量較高，說(shuō)明生長(zhǎng)環(huán)境與藥用植物品質(zhì)密切相關(guān)[9]。對(duì)不同產(chǎn)地不同品種的石斛研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同種石斛不同產(chǎn)地的化學(xué)成分含量差異顯著，鐵皮石斛以浙江產(chǎn)多糖含量最高，金釵石斛以貴州產(chǎn)生物堿含量最高，鼓槌石斛以云南產(chǎn)毛蘭素含量最高[10]。對(duì)內(nèi)蒙古和新疆北疆的肉蓯蓉Cistanche deserticola化學(xué)成分研究表明，2'-乙酰毛蕊花糖苷在新疆產(chǎn)肉蓯蓉中含量很高，而在內(nèi)蒙古產(chǎn)肉蓯蓉中幾乎沒(méi)有，所以2'-乙酰毛蕊花糖苷是區(qū)分兩大產(chǎn)地肉蓯蓉的指標(biāo)性成分[11]；鎖陽(yáng)適宜分布區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，鎖陽(yáng)適宜區(qū)的空間分布呈現(xiàn)高原山地帶狀格局和典型沙生特點(diǎn)，隨著分布區(qū)的由東向西降水量逐漸減少，海拔高度和日照時(shí)數(shù)逐漸增加[12]。通過(guò)對(duì)甘肅岷縣當(dāng)歸和其他非道地產(chǎn)區(qū)的當(dāng)歸藥材中揮發(fā)性成分研究結(jié)果表明，30余種共有成分中含量相差2倍以上的有15種化合物，相差5倍以上的有4種，而其余成分則不相同，分析結(jié)果表明，產(chǎn)地不同的當(dāng)歸藥材所含的揮發(fā)性成分有較大差別，且有許多不相同的組分[13]。對(duì)來(lái)自道地產(chǎn)區(qū)河南、山東和非道地產(chǎn)區(qū)江蘇、云南、廣西的忍冬Lonicera japonica質(zhì)量研究結(jié)果說(shuō)明，道地產(chǎn)區(qū)河南和山東所產(chǎn)的金銀花中綠原酸含量普遍高于其他非道地產(chǎn)區(qū)[14]。不同地區(qū)土壤中的鉀、錳、鋅、磷含量變化可以使川貝母道地藥材與普通商品藥材的品質(zhì)產(chǎn)生差異，土壤中的鉀、錳、鋅、磷含量是川貝母品質(zhì)的重要影響因子，是導(dǎo)致暗紫貝母生態(tài)分化的主要因子[15]。福建、江西和四川的澤瀉樣品研究結(jié)果說(shuō)明，道地產(chǎn)區(qū)福建生產(chǎn)的澤瀉中微量元素Ni的含量是非道地產(chǎn)區(qū)的10倍以上，F(xiàn)e元素高2倍以上，Zn元素高1倍以上，不同產(chǎn)區(qū)澤瀉中微量元素含量差異十分明顯[16]。童菊花等[17]研究發(fā)現(xiàn)，雖然杭麥冬和川麥冬屬于同一物種，但杭麥冬和川麥冬不僅有效成分含量不同，而且在藥效上也有顯著差異。

道地藥材品質(zhì)研究已從道地藥材的遺傳特征、化學(xué)特征、生態(tài)特征等多方面闡釋道地藥材的品質(zhì)差異問(wèn)題[18，19]。同一物種不同產(chǎn)地藥材品質(zhì)性狀差異顯著，表明生態(tài)環(huán)境與道地藥材生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)藥效密切相關(guān)，道地藥材品質(zhì)與生態(tài)因子的關(guān)系已成為研究熱點(diǎn)。

1.3 道地藥材生態(tài)評(píng)價(jià)

中國(guó)復(fù)雜多變的地理生態(tài)環(huán)境，形成了道地藥材多種生態(tài)型模式。當(dāng)今道地藥材與生態(tài)環(huán)境研究已成為中醫(yī)藥科研的重要課題。區(qū)域生態(tài)環(huán)境對(duì)道地藥材的影響是復(fù)雜的綜合性耦合關(guān)系，包括光照、溫度、濕度、土壤等是決定道地藥材品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

為解釋不同產(chǎn)區(qū)道地藥材的品質(zhì)差異，可通過(guò)主成分分析、典型相關(guān)分析、排序等綜合性統(tǒng)計(jì)方法，研究各種生態(tài)因子對(duì)道地藥材質(zhì)量的影響。考察不同產(chǎn)地樣品中人參皂苷含量與生態(tài)因子的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在人參實(shí)際生產(chǎn)中可以通過(guò)適當(dāng)?shù)蜏靥幚碓黾尤藚⒅械娜藚⒃碥蘸浚ㄟ^(guò)增施硼、鐵、氮肥等施肥措施來(lái)調(diào)控人參皂苷含量[20]。賈光林等[21]對(duì)16個(gè)人參基地進(jìn)行因子分析得到分值最高的是吉林和遼寧的人參基地，通過(guò)偏最小二乘回歸法發(fā)現(xiàn)熱量因子與人參皂苷含量呈強(qiáng)負(fù)相關(guān)關(guān)系，而水分因子、地理因子、光照因子與人參皂苷含量呈弱相關(guān)關(guān)系。對(duì)3種人參皂苷進(jìn)行區(qū)劃分析表明3種人參皂苷積累的最佳生態(tài)適宜區(qū)域主要位于長(zhǎng)白山脈，而燕山山脈和太行山脈有少量分布區(qū)域。黃林芳等通過(guò)PLS和RDA分析了道地藥材羌活Notopterygii Rhizoma化學(xué)成分含量與生態(tài)因子間的相關(guān)性，研究結(jié)果表明，日照時(shí)數(shù)、海拔、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，在一定范圍內(nèi)，海拔越高，年降水量越大，越能促進(jìn)羌活醇的積累，而不利于異歐前胡素含量富集[22]。石斛研究結(jié)果表明，土壤類型與鐵皮石斛中多糖含量呈極顯著相關(guān)，年降水量與金釵石斛中石斛堿呈極顯著正相關(guān)，溫度是影響鼓槌石斛中毛蘭素含量的主要因素。郭蘭萍等[23]通過(guò)逐步回歸分析研究發(fā)現(xiàn)降雨量是影響蒼術(shù)揮發(fā)油含量的重要生態(tài)主導(dǎo)因子，高溫是影響蒼術(shù)生長(zhǎng)發(fā)育的生態(tài)限制因子。姚欣等運(yùn)用相關(guān)分析和逐步回歸分析方法系統(tǒng)分析氣候、土壤、地形等生態(tài)因子對(duì)牛蒡子品質(zhì)、有效成分等的影響，研究結(jié)果表明，一月最低溫是影響千粒重的關(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)也是影響重量百分比和粒數(shù)百分比的關(guān)鍵因子[24]。黃璐琦等[25-26]研究發(fā)現(xiàn)，溫度、日照時(shí)數(shù)和降水量是影響青蒿素含量高低的主要?dú)夂蛞蜃樱ū?）。

道地藥材品質(zhì)研究說(shuō)明，不同產(chǎn)地道地藥材品質(zhì)有差異，生態(tài)因子對(duì)道地藥材品質(zhì)影響也各不相同。目前，中藥材品質(zhì)生態(tài)學(xué)還在做深入研究：①研究結(jié)果還需進(jìn)一步的植物控制實(shí)驗(yàn)加以佐證，同時(shí)，生態(tài)環(huán)境對(duì)道地藥材代謝產(chǎn)物形成的影響機(jī)制還有待于深入研究；②目前，生態(tài)環(huán)境對(duì)中藥材品質(zhì)影響研究，多局限于研究中藥材幾個(gè)化學(xué)成分與土壤或氣候因子的簡(jiǎn)單相關(guān)分析。這其中存在3個(gè)問(wèn)題：全面表征道地藥材品質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有待完善，道地藥材中究竟有多少種化學(xué)成分，與療效有關(guān)的是哪些成分；道地藥材品質(zhì)是多個(gè)生態(tài)因子共同作用的結(jié)果，道地藥材生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境具有整體性、復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，因此，道地藥材的生態(tài)環(huán)境應(yīng)著重于多個(gè)生態(tài)因子的動(dòng)態(tài)宏觀研究，要盡可能從整體上把握道地藥材和生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性；藥材樣品和生態(tài)因子的取樣需綜合考慮，不僅要考慮生態(tài)環(huán)境的代表性，如地質(zhì)、地貌、氣候、水質(zhì)、土壤、植被等因素；而且要考慮中藥材樣本代表性，取樣數(shù)量以及供測(cè)試分析時(shí)樣本取樣法等都應(yīng)有規(guī)范要求[33]，藥材取樣要統(tǒng)一采樣時(shí)間和藥材的生長(zhǎng)年限，以避免測(cè)試分析結(jié)果假陽(yáng)性或假陰性。

表1 部分藥材生態(tài)因子與化學(xué)成分的相關(guān)性

2 道地藥材區(qū)劃

道地藥材區(qū)劃是對(duì)道地藥材的自然分布規(guī)律以及道地藥材生產(chǎn)的地域特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究，按照區(qū)內(nèi)相似性和區(qū)間差異性原則將道地藥材資源分區(qū)。道地藥材品質(zhì)與生態(tài)環(huán)境研究不僅闡釋道地藥材的生態(tài)特征需求，以及生態(tài)環(huán)境對(duì)道地藥材品質(zhì)的影響，同時(shí)對(duì)指導(dǎo)道地藥材區(qū)劃和生產(chǎn)合理布局有重要參考價(jià)值。道地藥材區(qū)劃目的在于揭示道地藥材資源與道地藥材生產(chǎn)的地域分異規(guī)律，藥材區(qū)劃是個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要考慮的作用因素較多。目前道地藥材區(qū)劃主要有以下幾種：定性區(qū)劃和定量區(qū)劃、生態(tài)區(qū)劃和生產(chǎn)區(qū)劃、國(guó)內(nèi)區(qū)劃和國(guó)際區(qū)劃（圖2）。

2.1 定性區(qū)劃和定量區(qū)劃

道地藥材定性區(qū)劃是指結(jié)合自然地理特點(diǎn)、主要區(qū)域氣候環(huán)境以及人類栽培種植活動(dòng)等要素，采用自上而下逐級(jí)劃分、專家集成與模型相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行道地藥材區(qū)劃。如20世紀(jì)80年代進(jìn)行的第三次中藥資源普查是以道地藥材為主，選擇具有明顯區(qū)域分布特色的代表藥材，對(duì)其資源現(xiàn)狀、道地性、生產(chǎn)布局、生產(chǎn)和流通等方面加以重點(diǎn)研究，并參照自然地理區(qū)劃和行政區(qū)劃，對(duì)中藥資源進(jìn)行合理的分區(qū)劃片[34]。第三次中藥資源區(qū)劃將中國(guó)藥用植物分為8個(gè)區(qū)，為闡明中國(guó)藥用植物地理分布及其基本規(guī)律，以及道地藥材生產(chǎn)和發(fā)展保護(hù)具有重要作用。

圖2 道地藥材區(qū)劃類型

伴隨著數(shù)學(xué)方法和數(shù)值信息化技術(shù)的應(yīng)用，道地藥材區(qū)劃已由定性區(qū)劃向定量區(qū)劃的方向發(fā)展。早期學(xué)者根據(jù)藥用植物的地理分布，運(yùn)用計(jì)算機(jī)以組平均法聚類分析研究藥用植物區(qū)劃，將全國(guó)分為4個(gè)區(qū)和8個(gè)亞區(qū)，并對(duì)各區(qū)和亞區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件、植物區(qū)系和植被特征作了闡述[35]。同時(shí)，肖小河等[36]運(yùn)用聚類分析方法，將國(guó)產(chǎn)烏頭屬劃分為4個(gè)分布區(qū)。陳士林等利用群落相似系數(shù)和Bray-Curtis距離系數(shù)等對(duì)川貝母等道地藥材的生態(tài)適宜性進(jìn)行了方法學(xué)探索[37-40]。肖小河等通過(guò)對(duì)10種川產(chǎn)道地藥材氣候生態(tài)適應(yīng)性的定量分析，刻畫了它們?cè)谒拇ㄅ璧氐姆植缄P(guān)系，提出了川產(chǎn)道地藥材的生態(tài)區(qū)劃設(shè)想[41]，這些研究嘗試用數(shù)量表示與道地藥材相關(guān)的資料或信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理、檢驗(yàn)和分析，從而獲得有數(shù)值特征的研究結(jié)論。隨著計(jì)算機(jī)空間信息技術(shù)的進(jìn)步和道地藥材產(chǎn)地適宜性研究的不斷深入，國(guó)內(nèi)相關(guān)課題組建立了多因子綜合定量區(qū)劃技術(shù)體系（中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析地理信息系統(tǒng)），以地理信息系統(tǒng)平臺(tái)和多因子模糊綜合評(píng)價(jià)模型為核心的定量區(qū)劃技術(shù)體系，基于龐大的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)和精細(xì)空間分析功能，將影響藥材生長(zhǎng)的環(huán)境因子進(jìn)行量化和綜合分析，以生物引種生態(tài)環(huán)境相似性的基本原理，科學(xué)快速準(zhǔn)確分析出與藥材道地產(chǎn)區(qū)最為相近的地區(qū)[42]。20世紀(jì)70年代末就有學(xué)者采用農(nóng)業(yè)氣候相似距分析方法，定量、綜合、有序地度量?jī)傻亻g的相似程度[43]，但該方法主要針對(duì)大面積分布的平壩地區(qū)農(nóng)作物，采用的是城市氣象數(shù)據(jù)，并不適合分布于荒山僻嶺且周圍氣象站點(diǎn)稀少的野生藥材。中藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性分析地理信息系統(tǒng)（Traditional Chinese Medicine Geographic Information Systems，TCMGIS）作為中藥資源領(lǐng)域第一個(gè)專業(yè)性產(chǎn)地適宜性分析軟件，該系統(tǒng)的使用結(jié)束了依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)和單個(gè)藥材、單個(gè)氣候因子以及單個(gè)產(chǎn)地分析的低效準(zhǔn)確性差的做法，使道地藥材適宜性評(píng)價(jià)向?qū)嵱没投炕较虬l(fā)展，減少區(qū)劃過(guò)程中的人為因素[44-51]，該技術(shù)對(duì)于中藥材GAP基地選擇，中藥材產(chǎn)地合理布局等都具有重要指導(dǎo)作用。相關(guān)研究者等進(jìn)行了人參、甘草、肉蓯蓉、西洋參等200余種藥材的產(chǎn)地適宜性數(shù)值區(qū)劃研究，得到了能有效指導(dǎo)各藥材產(chǎn)地布局的分析結(jié)果[52-53]。

2.2 生態(tài)區(qū)劃和生產(chǎn)區(qū)劃

生態(tài)區(qū)劃重視“原產(chǎn)地”概念，即只有與原產(chǎn)區(qū)生態(tài)環(huán)境相類似的區(qū)域，才能生產(chǎn)出高品質(zhì)的中藥材，這是保證中藥材高質(zhì)量生產(chǎn)的基礎(chǔ)。作為目前較為成熟和應(yīng)用最多的道地藥材生態(tài)區(qū)劃考慮的因素是生態(tài)因素，即根據(jù)研究區(qū)域的生態(tài)條件計(jì)算其是否適合某道地藥材的生長(zhǎng)，生態(tài)區(qū)劃中選取的因子一般只有氣候和土壤類型，氣候指標(biāo)主要包括降水、溫度、活動(dòng)積溫、濕度、日照等。生態(tài)區(qū)劃由于沒(méi)有考慮土地利用等諸多社會(huì)因素，使得區(qū)劃結(jié)果缺乏一定的實(shí)用性。確定某地區(qū)是否適合種植某中藥材不僅取決于氣候和土壤條件，同時(shí)取決于地形地貌、道路交通、工業(yè)布局等諸多社會(huì)因素，這樣道地藥材區(qū)劃會(huì)更為合理。因此，為獲得對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有更強(qiáng)指導(dǎo)作用的道地藥材區(qū)劃，道地藥材需要從生態(tài)區(qū)劃向生產(chǎn)區(qū)劃發(fā)展。

為完善道地藥材的區(qū)劃技術(shù)體系，提高道地藥材區(qū)劃結(jié)果的實(shí)用性，Xie[53]等建立了道地藥材生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)和土地生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)并行的技術(shù)路線體系。道地藥材生產(chǎn)區(qū)劃不僅考慮生態(tài)因素，同時(shí)考慮人為空間污染源等污染因子（道路、居民地、工礦企業(yè)）、土地利用狀況、土地坡度等可能會(huì)對(duì)道地藥材產(chǎn)生的潛在影響，以確保規(guī)劃區(qū)域不僅在生態(tài)因子上適合某藥材生長(zhǎng)，同時(shí)，土地現(xiàn)狀適合發(fā)展道地藥材生產(chǎn)。Xie等以牛膝Achyranthes bidentata 在天津市的生產(chǎn)基地選址為例，將生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)和土地生產(chǎn)適宜性評(píng)價(jià)相結(jié)合，選擇牛膝主要分布區(qū)域河南、陜西、甘肅、安徽、江蘇、浙江、江西、湖南等省（區(qū)、市）作為牛膝的最佳適宜區(qū)。根據(jù)藥用植物生長(zhǎng)特點(diǎn)選取≥10℃積溫、年平均氣溫、1月平均氣溫、1月最低氣溫、7月平均氣溫、7月最高氣溫、年平均相對(duì)濕度、年平均日照時(shí)數(shù)、年平均降水量、土壤類型等10個(gè)生態(tài)因子作為牛膝生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)因子體系，分析得到牛膝在天津市的生態(tài)適宜區(qū)域主要分布在天津市地勢(shì)較平坦的南部的靜海縣、武清區(qū)、大港區(qū)、西青區(qū)、東麗區(qū)、北辰區(qū)、寧河縣、津南區(qū)、塘沽區(qū)等縣市。而從土地利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素分析，天津市適合牛膝發(fā)展的區(qū)域主要分布在靜海縣、寧河縣、寶坻區(qū)、大港區(qū)等遠(yuǎn)郊區(qū)縣，共513個(gè)土地板塊836 km2。綜合生態(tài)區(qū)劃和土地區(qū)劃最終得到牛膝在天津市的生產(chǎn)區(qū)域集中在天津市周邊的靜海縣、寧河縣、大港區(qū)、武清區(qū)等，共266個(gè)板塊575 km2。道地藥材生產(chǎn)區(qū)劃技術(shù)使得區(qū)劃結(jié)果更加趨于實(shí)際，提升了區(qū)劃結(jié)果的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 中國(guó)區(qū)劃和全球區(qū)劃

中藥材是中醫(yī)藥事業(yè)傳承和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略性資源。作為具有商品和藥品雙重屬性的中藥材，國(guó)際上對(duì)其安全性越來(lái)越重視。目前，國(guó)內(nèi)土壤污染問(wèn)題和勞動(dòng)力成本上升等諸多因素，加快了國(guó)內(nèi)中藥材種植基地向國(guó)外區(qū)域拓展的趨勢(shì)。為更好研究道地藥材在全球的資源分布和生態(tài)特征，以及滿足中藥材栽培國(guó)際化需求，Xie等以全球氣候數(shù)據(jù)庫(kù)和道地藥材生態(tài)適宜性分析平臺(tái)研究黃花蒿Artemisia annua的空間分布格局和氣候特征，研究發(fā)現(xiàn)緯度與黃花蒿分布關(guān)系密切，影響黃花蒿分布的氣候因子主要是年降水量、最濕季降水量、最暖季降水量以及最暖月最高溫、最暖季平均溫和最濕季平均溫。利用中藥材數(shù)值區(qū)劃信息系統(tǒng)軟件RISTCM得到黃花蒿95%-100%氣候相似性區(qū)域位于以赤道為中心軸，南緯30°和北緯30°的北美洲東部、歐洲西部及亞洲東部[54]。

雖然道地藥材生態(tài)適宜性技術(shù)取得了不少進(jìn)步，但還存在以下問(wèn)題：①相似性比較方法問(wèn)題：目前多以點(diǎn)的多維數(shù)據(jù)和空間距離比較不同地域生態(tài)相似性，但這種相似性衡量方法無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分多維數(shù)據(jù)的方向不同性，會(huì)導(dǎo)致盡管多維數(shù)據(jù)排列不同，但空間距離依然相等的狀況；②生態(tài)因子的時(shí)間尺度問(wèn)題：目前多以年均數(shù)據(jù)為生態(tài)評(píng)價(jià)因子，無(wú)法準(zhǔn)確描述貫穿道地藥材生長(zhǎng)周期內(nèi)的因子相似性。全面比較兩個(gè)地域間的相似程度，不僅要考慮兩地域間氣候因子動(dòng)態(tài)曲線的相似性，還需要研究和考慮新的相似性度量方法基于歐氏距離的農(nóng)業(yè)氣候相似距度量法和相似系數(shù)、海明距離等數(shù)學(xué)衡量標(biāo)準(zhǔn)都不能很好的描述樣本間的相似性。

3 展望

道地藥材品質(zhì)與產(chǎn)地自然因素以及人為因素有密切關(guān)系。自然因素是指該地域所具有的特殊的地理環(huán)境、氣候、土壤、水質(zhì)、物種等；藥用植物品質(zhì)與氣候因子的關(guān)聯(lián)分析，以及道地藥材產(chǎn)地生態(tài)適宜性的研究，在生物多樣性監(jiān)測(cè)、種質(zhì)保護(hù)和評(píng)價(jià)等方面都具有重要的理論和實(shí)踐意義。因?yàn)榈赖厮幉钠焚|(zhì)和生態(tài)因素本身都具有整體概念，因此，對(duì)其中涉及的理論和方法還需要不斷改進(jìn)和完善。

3.1 藥材品質(zhì)與氣候因子相關(guān)性的整體性研究

道地藥材品質(zhì)與氣候因子的相關(guān)分析是一項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)，單因素研究不足以全面準(zhǔn)確反映結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，須應(yīng)用多元統(tǒng)計(jì)分析法增加結(jié)果與可靠性。多因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是道地藥材與氣候相關(guān)性研究最主要的設(shè)計(jì)方法。相關(guān)性分析、主成分分析、回歸分析、方差分析、聚類分析、判別分析等是道地藥材與氣候相關(guān)性研究常用數(shù)據(jù)分析方法。藥材品質(zhì)與氣候因子關(guān)系比較復(fù)雜，環(huán)境中水、光、熱等因子與土壤的不同組合而形成的各種復(fù)合生態(tài)環(huán)境是影響道地藥材形成的一個(gè)重要因素。因此，簡(jiǎn)單的少數(shù)分析方法往往不能揭示其內(nèi)在的復(fù)雜關(guān)系，應(yīng)在整體觀基礎(chǔ)上加強(qiáng)不同因子相互作用對(duì)品質(zhì)的影響研究，加強(qiáng)多因素、定量化和綜合分析研究。同時(shí)，關(guān)于生態(tài)因子對(duì)藥材品質(zhì)的影響研究目前主要集中在最終產(chǎn)品上，而外在生態(tài)因子的變化對(duì)藥材品質(zhì)形成過(guò)程中關(guān)鍵酶及相關(guān)代謝的影響研究還相當(dāng)薄弱。為此，應(yīng)加強(qiáng)研究生態(tài)因子在藥用植物完整生長(zhǎng)期內(nèi)對(duì)藥材品質(zhì)形成過(guò)程中代謝組學(xué)的動(dòng)態(tài)影響，為進(jìn)一步探討道地藥材機(jī)理奠定基礎(chǔ)。

3.2 道地藥材生態(tài)相似性度量方法

目前研究多集中在以點(diǎn)的多維數(shù)據(jù)和空間距離比較不同地域的生態(tài)相似性，但空間距離法無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)分多維數(shù)據(jù)的方向不同性，會(huì)導(dǎo)致盡管多維數(shù)據(jù)排列不同，但空間距離依然相等的狀況。而植物引種的氣候相似性不僅要考慮氣候在某一點(diǎn)的相似性，同時(shí)還要考慮氣候要素的年內(nèi)動(dòng)態(tài)、分配相似性。衡量?jī)深愂挛飳傩缘南嗨瞥潭扔性S多方法，如相似系數(shù)法和各種距離法等，它們有一定的適用性，但又有局限性。兼顧氣候年內(nèi)分配曲線形狀相似、數(shù)值相近的相似性評(píng)價(jià)模型，能比較客觀合理地反映區(qū)域間的氣候相似性問(wèn)題，成為產(chǎn)地氣候適宜性的研究重點(diǎn)。

3.3 “一路一帶”道地藥材全球區(qū)劃推動(dòng)中醫(yī)藥事業(yè)的海外發(fā)展

“一帶一路”的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略是中醫(yī)藥走出去的重大機(jī)遇，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)。目前，國(guó)內(nèi)土壤污染問(wèn)題和勞動(dòng)力成本上升等諸多因素，引發(fā)了國(guó)內(nèi)大型醫(yī)藥公司在海外發(fā)展中藥材原料基地選址的需求。因此，建立完善的世界氣候數(shù)據(jù)庫(kù)，加強(qiáng)道地藥材在海外適宜區(qū)的相關(guān)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。同時(shí)，中藥材產(chǎn)地適宜性研究主要集中在現(xiàn)時(shí)階段的適宜區(qū)規(guī)劃，然而世界氣候變化必然會(huì)導(dǎo)致道地藥材的產(chǎn)地遷移，如人參已從山西上黨遷移到東北長(zhǎng)白山區(qū)一帶。根據(jù)氣候變化模型闡釋道地藥材的歷史變遷和未來(lái)發(fā)展及在海內(nèi)外的基地選擇，將有利于中藥產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Research on Genuineness Evaluation and Regionalization of Chinese Medicinal Materials

Xie Caixiang1, Song Jingyuan1, Han Jianping1, Huang Linfang1, Li Xiwen2
(1. Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Peking Union Medical College, Beijing 100193, China; 2. Institute of Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Science, Beijing100700, China)

The genuine medicinal materials have been the current research hotspot boasting its treasure as theculture of traditional Chinese medicine (TCM). This study mainly evaluated the genuine medicinal materials from the aspects of appearance properties, the chemical quality and the ecological environments, and summarized and prospected the regionalization of TCM, and introduced the qualitative regionalization and the quantitative regionalization, the ecological regionalization and the production regionalization, and Chinese regionalization and the global regionalization. The domestic production regionalization was more practical for its increasing in land evaluation, while the global regionalization was conducive to promote the development of TCM course overseas.

Genuine medicinal materials, appearance characters, chemical qualities, ecological characteristics, global regionalization, production regionalization

10.11842/wst.2016.06.002

R931.2

A

（責(zé)任編輯：馬雅靜，責(zé)任譯審：朱黎婷）

2016-06-19

修回日期：2016-06-19

＊ 科學(xué)技術(shù)部國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2015BAI05B01）：喀斯特山區(qū)中藥材生態(tài)適宜性區(qū)劃關(guān)鍵技術(shù)，負(fù)責(zé)人：謝彩香；國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目（81473304）：人參藥材中人參皂苷地理變異氣候特征研究，負(fù)責(zé)人：謝彩香；國(guó)家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)項(xiàng)目（81130069）：道地藥材形成的生物學(xué)實(shí)質(zhì)，負(fù)責(zé)人：陳士林。

＊＊ 通訊作者：李西文，副研究員，主要研究方向：中藥資源與鑒定研究。