土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析_夏科.pdf

，（）：夏科，赵志国，吴巧芬，等，土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析 广西植物，（）：，（）：土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析夏 科，赵志国，吴巧芬，李秀娟，郑文俊，仇 硕，（广 西壮族自治区中 国 科 学 院广西植物研究所，广西植物功能物质与资源持续利用重点实验室，广西 桂林；桂林理工大学 旅游与风景园林学院，广西 桂林 ）摘 要：为研究土壤因子对华重楼生长和药效成分积累的影响，该研究利用高效液相色谱技术（）以及相关性和多元线性回归分析方法，测定了华重楼不同产地土壤成分、样品的生物量和重楼皂苷的含量，分析了土壤因子与华重楼生物量和药效成分的相关性。结果表明：（）不同产地土壤成分和华重楼产量及其重楼皂苷含量均有差异。（）相关性分析显示，干重与有机质、全氮、碱解氮显著正相关，重楼皂苷与有机质和速效磷显著正相关，重楼皂苷与速效磷和速效钾显著正相关，而重楼皂苷与土壤各因子的相关性不显著。（）多元线性回归分析显示，影响干重的主导因子为碱解氮，影响重楼皂苷的主导因子为有机质，影响重楼皂苷的主导因子为速效磷，而重楼皂苷与碱解氮呈线性负相关。综合分析认为，影响华重楼干重的土壤因子主要是碱解氮，而影响华重楼皂苷含量的土壤因子主要为有机质和速效磷，该研究结果为华重楼的人工栽培提供了理论依据。关键词：华重楼，土壤因子，产量，重楼皂苷，相关性分析中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，收稿日期：基金项目：广西重点研发计划项目（桂科）；广西自然科学基金（）；广西科学院基本业务费项目（，）；科技创新基地建设类项目（）。第一作者：夏科（），硕士，助理研究员，主要从事药用植物栽培及生理生化研究，（）。通信作者：仇硕，博士，副研究员，主要从事园林植物栽培生理和分子生物学研究，（）。，：（），（），（），：，华重楼（）为百合科（）重楼属（）多年生草本植物，主要分布于我国云南、贵州、广西、四川等地，为七叶一枝花变种之一（中国植物志，），华重楼与云南重楼为中国药典收入的 个重楼属基源植物。华重楼以根茎入药，具有清热解毒、消肿止痛、凉肝定惊之功效，是云南白药等多种中成药的主要原料（中华人民共和国药典，）。现代化学和药理研究表明，华重楼中主要活性成分为重楼皂苷，临床上常被用于抗肿瘤、抗菌、止血、镇痛等（刘帅等，）。药用植物的药效成分及其含量是衡量中药质量的重要指标。药效成分大多为次级代谢产物，既受自身遗传因素的影响，也受生长环境因素的影响（吴 庆 生 等，；卜 静 等，；任 平 等，）。重楼属植物主要药效成分为重楼皂苷，其含量的积累受土壤水分（梁娟等，）、环境温度（梁娟等，）、光质（李铂等，）以及土壤肥力（郑梅霞等，）等因素的影响较大，而受经纬度和海拔高低的影响较小。刘哲等（）报道了氮、磷、钾配施有利于提高华重楼块茎生物量及总皂苷含量；刘哲等（）研究发现，速效磷和速效钾是影响皂苷含量的主要土壤因子。近年来，华重楼的人工种植越来越多，各种林下套种、遮阴种植、露天种植均有进行，但产量和质量差别较大，如皂苷总含量有的高达，有的则达不到中国药典规定标准，有的成分含量很低或检测不到（刘哲等，）。造成这种现象的原因至今未见有报道。鉴于此，有关土壤因子等对重楼属植物特别是华重楼和滇重楼的生长及药效成分积累的影响仍需要更多研究和进一步分析。本研究收集我国广西、湖南等地不同种植环境的华重楼及生长地土壤，并调查样品的生长势，测定其鲜重和干重；提取重楼皂苷成分，并利用高效液相色谱技术（）检测重楼皂苷、的含量；同时，检测土壤的 值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷及速效钾的含量；采用相关性和多元线性回归法分析土壤因子与干重和重楼皂苷含量之间的相关性，进而分析土壤因子对华重楼干重和重楼皂苷含量的影响，以期为华重楼的人工栽培提供理论依据。材料与方法 材料华重楼的种植地为广西资源的两水乡、瓜里乡、梅溪镇和广西那坡龙谷乡、广西融水杆洞乡以及湖南新宁崀山镇，种植方式分为、。：广西资源两水乡、落叶阔叶林；：广西资源瓜里乡、杉木林；：广西资源瓜里乡、毛竹林；：广西资源梅溪镇、的遮阳网；：湖南新宁崀山镇、落叶阔叶林；：广西那坡龙合乡、落叶阔叶林；：广西融水杆洞乡、露地栽培。种植地均为海拔 的山区，除了 和 以外，其余种植地林下郁闭度均在 以上。种苗均为根茎分株繁殖苗，种植时间 ，每个种植地的管理基本保持一致。期夏科等：土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析 样品采收和指标测定每年观察植株长势情况，于种植后第 年的 月，采用等距取样法采挖根茎，每个种植地选择 个采样点，每个采样点面积为 ，每个采样点随机采挖 株，洗净，去根，称取鲜重，置于烘箱烘干至恒重，称干重，并分别检测重楼皂苷、重楼皂苷、重楼皂苷的含量，计算出这 种皂苷的总和，同时分别采挖种植地土壤，进行土壤营养成分分析。重楼皂苷的提取重楼皂苷提取参照 年版中国药典的提取方法（中华人民共和国药典，）。取干粉末过 号筛，精密称定 ，置于具塞锥形瓶中，加入乙醇 ，称定重量，加热回流 后，放冷，再称定重量，用乙醇补足减失的重量，摇匀，滤过，取续滤液进行 检测重楼皂苷、的成分。重楼皂苷的高效液相检测对照品溶液配制：对照品均由成都恩斯特生物技术有限公司提供，精密称取重楼皂苷、各对照品适量，分别加入甲醇溶解，配制成含重楼皂苷 、重楼皂苷 、重楼皂苷 的混合对照品溶液。色谱条件（，）：流动相乙腈（）水（），梯度洗脱（，；，；，；，；，）；检测波长；体积流量 ；柱温 ；进样量。土壤成分检测土壤的 值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别按照林业标准（、）进行测 定，根 据 全 自 动 间 断 化 学 分 析 仪（）分析结果进行统计，每个样品进行 次重复。数据分析重楼 皂 苷 含 量 按 外 标 一 点 法 计 算。计 算公式：皂苷含量（）（）（）。式中：为样品峰面积；为对照品峰面积；为对照品浓度；为稀释倍数；为样品称样量；统计数据使用 和 软件处理；品种的聚类分析使用 软件进行分析；皂苷成分与土壤等相关性分析和多元线性回归法分析使用 软件进行分析。结果与分析 不同种植地土壤条件及华重楼生长情况比较不同种植地土壤特性及华重楼生长情况见表 和表。由表 可知，个样本的 值在 之间，均为酸性土壤，瓜里乡、崀山镇、龙合乡生长地的有机质含量较丰富，瓜里乡杉木林、梅溪镇、崀山镇、龙合乡土壤全氮含量较丰富，梅溪镇和崀山镇全磷含量较丰富，除了两水乡和杆洞乡外，其余种植地碱解氮含量较丰富，梅溪镇速效磷含量较丰富，崀山镇速效钾含量较丰富。由表 可知，和 鲜重分别为 和 ，差异不大，而两者的干重分别为 和，差异较大（），表明 鲜货的含水量比 高，而 干重显著高出其他种植地样品 倍；露地种植的 产量最低，干重仅为 ，远低于其余样品（）；同一地区不同生长环境的 个样品，干重存在差异，是 的 倍。由表 还可知，林下栽培或遮阳种植的样品生长较好，植株比较健壮，而露地种植的样品产量比较低，长势较差、植株比较弱小，表明光照强度会影响其生长。不同种植地对重楼皂苷、含量的影响样品及混合对照品的离子色谱图见图，根据各组分的峰面积计算出样品中 种重楼皂苷含量，皂苷含量统计见表。由表 可知，不同的生长地根茎重楼皂苷、以及 种皂苷的总含量均有有差异。从 种皂苷总量来看，含量最高，为，与其他样品差异显著（）；、含量较高，其中 和 含量超过，和 含量分别为 和，均超过中国药典规定 的限量标准；和 含量较低，分别为 和，均未达标。和 的 重 楼 皂 苷 含 量 较 高，分 别 为和，高于其他 个样品的重楼皂苷，而 未检测到该成分；重楼皂苷含量最高，广 西 植 物 卷表 不同种植地土壤特性的分析 编号土壤源 值 有机质（）全氮（）全磷（）全钾（）碱解氮（）速效磷（）速效钾（）两水阔叶林 瓜里杉木林 瓜里竹林 梅溪荫棚 崀山阔叶林 龙合阔叶林 杆洞露天 表 不同种植地样品的生物量及长势 编号种植地 海拔（）鲜重（）干重（）种植环境长势情况 广西资源两水，林下栽培健壮广西资源瓜里，林下栽培健壮广西资源瓜里，林下栽培健壮广西资源梅溪，遮阳栽培 健壮湖南新宁崀山，林下栽培健壮广西那坡龙合，林下栽培健壮广西融水杆洞，露地栽培弱小 注：不同小写字母表示差异显著（）；。下同。：（）；为，其次是 的样品，含量为，而其他 个样品的重楼皂苷含量不足；重楼皂苷含量最高，为，与其他 个样品差异显著（），而其他 个样品的重楼皂苷含量不足。土壤因子与华重楼干重和重楼皂苷含量之间的相关性分析将华重楼干重、重楼皂苷、重楼皂苷、重楼皂苷、土壤 值、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾的含量进行相关性分析，结 期夏科等：土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析 空白对照；混合对照品；样品；重楼皂苷；重楼皂苷；重楼皂苷。；图 样品的 色谱图 广 西 植 物 卷表 华重楼的重楼皂苷含量 编号重楼皂苷含量 （）重楼皂苷 重楼皂苷重楼皂苷皂苷总量 注：代表未检测出成分。：果见表。由表 可知，干重与碱解氮、全氮及有机质显著正相关，而与土壤 值和全钾呈负相关；此外，干重与重楼皂苷 显著性正相关，而与重楼皂苷呈负相关。重楼皂苷 与有机质和速效磷呈显著性正相关，与速效钾其次，而与 值、全磷和全钾呈负相关。重楼皂苷与速效磷和速效钾呈显著性正相关，而与全钾和碱解氮呈负相关。重楼皂苷与全钾相关性最高，与碱解氮、有机质和土壤 值其次，而与全氮、全磷、速效磷、速效钾呈负相关。以干重（）、重楼皂苷（）、重楼皂苷（）及重楼皂苷（）等反应根茎质量的指标为因变量，以 （）、有机质（）、全氮（）、全磷（）、全钾（）、碱解氮（）、速效磷（）和速效钾（）等反应土壤的因子为自变量，进行多元线性逐步回归法分析，分析 个因变量与 个自变量之间的线性关系（表）。由表 可知，干重（）回归方程的决定系数为 ，与碱解氮（）呈线性正相关，说明碱解氮是影响华重楼干重的主导因子。重楼皂苷（）回归方程的决定系数为，与有机质（）呈线性正相关，说明有机质是影响重楼皂苷的主导因子。重楼皂苷（）回归方程的决定系数为，与速效磷（）呈线性正相关，而与碱解氮（）呈线性负相关，说明速效磷是影响重楼皂苷的主导因子。重楼皂苷（）未拟合出回归方程。综合相关性分析及多元线性逐步回归分析，影响华重楼干重的主要因子是碱解氮，影响重楼皂苷的主要因子是有机质，影响重楼皂苷的主要因子速效磷。因此，影响华重楼生物量和药效品质的主要土壤因子有碱解氮、有机质和速效磷。讨论与结论土壤因子是生态系统的关键因子，会直接影响中药材生长发育及有效成分的积累（陈文霞和谈献和，）。合理的氮磷钾配施不仅可以提高中药材产量和品质，还可以提高肥料利用率。然而，关于氮磷钾影响华重楼产量和品质的报道不多，刘哲等（）报道了一定比例的氮、磷及钾肥有利于提高华重楼根茎产量及总皂苷含量。本研究调查土壤因子对华重楼产量和药效成分的影响，发现根茎产量主要受碱解氮影响，其次是有机质和全氮，而与土壤 值和钾含量呈负相关，这与苏泽春等（）报道影响云南重楼根茎产量的主要影响因子为碱解氮、有机质和全氮的结果一致。本研究还发现，华重楼不同皂苷成分含量差别较大，与土壤因子之间的相关性不同，其中重楼皂苷和重楼皂苷主要受速效磷、速效钾和有机质的影响；重楼皂苷与全钾、碱解氮和有机质呈正相关，而与速效磷和速效钾呈负相关。这与前人研究土壤因子与华重楼以及云南重楼中重楼皂苷（、）的相关性不完全一致（杨永红等，；刘哲等，）。土壤中的有机质在提供氮源的同时也能有效促进土壤中全磷的降解，从而 期夏科等：土壤因子与华重楼生物量和药效成分含量相关性分析表 重楼皂苷含量与土壤因子的相关性分析 指标干重重楼皂苷 重楼皂苷重楼皂苷 值 有机质全氮全磷全钾碱解氮速效磷速效钾干重*重楼皂苷 *重楼皂苷*重楼皂苷 值 有机质*全氮 全磷 全钾 碱解氮 速效磷*速效钾 注：*表示差异显著（）；*表示差异极显著（）；。：*（）；*（）；表 多元线性逐步回归分析 成分多元线性回归方程 决定系数（）干重 重楼皂苷 重楼皂苷 重楼皂苷 注：代表未拟合出回归方程。：在提高根茎增产和药效积累中起到协同促进作用。由于植物药效成分受自身遗传因素以及小气候环境等各方面的影响，造成这种不一致的原因还值得深入研究。重楼皂苷与根茎产量、重楼皂苷及重楼皂苷均呈负相关，而与全钾含量相关性最高；根茎产量、重楼皂苷及重楼皂苷与全钾均呈负相关。样品采样地瓜里杉木林皂苷总含量（）远高于其他样品的原因主要是重楼皂苷含量（）较高，这可能与该土壤地全钾含量（）相对较多有关，这说明土壤因子钾可能在华重楼产量及药效成分积累中具有重要作用。本研究中，土壤 值对华重楼 种药效成分的影响不显著，也无规律，而云南重楼根茎皂甙含量随土壤 值增加呈现升高的趋势（毛玉东等，），说明华重楼与云南重楼对土壤酸碱度的土壤环境需求可能不同。此外，生长地光照、温度、水分等环境条件对华重楼生长及有效成分积累的有影响。从总体上分析，个不同地区的华重楼药效成分 表 现 为 林 下 遮 阳 露 地，而 李 海 涛 等（）认为，当云南重楼林下栽培环境越接近野广 西 植 物 卷生环境时，重楼皂苷含量就越高，原因可能是因林下富含较多的腐殖叶而导致土壤有机质较高，而毛竹林则因毛竹丰富的根系吸收了很多土壤养分而造成产量和品质降低。因此，根据种植环境及土壤因子的相关性综合分析，人工种植华重楼时，同时选择腐殖质较高的林地种植，同时配合施用腐熟有机肥与磷肥作为基肥来改善土壤环境。参考文献：，（）：卜静，李登武，王冬梅，玉竹品质与主要生态因子的相关性 应用生态学报，（）：，：国家药典委员会，中华人民共和国药典一部 北京：中国医药科技出版社，（）：陈文霞，谈献和，中药材栽培与土壤生态因子的关系 中国中医药信息杂志，（）：，：中国科学院中国植物志编委会，中国植物志：第 卷 北京：科学出版社：，（）：梁 娟，郭 泽 宇，叶 漪，不同土壤水分条件对七叶一枝花光合特性及有效成分皂苷含量的影响 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