羌活屬植物在不同海拔引種的生態(tài)適宜性研究

蔣舜媛　周燕　孫輝　周毅　萬(wàn)凌云　張艷俠　王建

[摘要]采用人工引種栽培方式研究不同海拔梯度下羌活與寬葉羌活的生長(zhǎng)狀況、地下生物量和有效成分含量的變化規(guī)律，篩選羌活屬植物的最佳種植區(qū)域。結(jié)果表明：①?gòu)脑耘嘀仓瓿苫盥屎蜕锪康戎笜?biāo)來(lái)看，羌活的生態(tài)適應(yīng)范圍是2 600～4 100 m；寬葉羌活生態(tài)適應(yīng)海拔高度是1 700～3 600 m。②從藥用部位有效成分含量與總量來(lái)看，羌活有效成分含量與總量較高的海拔范圍是2 600～3 600 m，而寬葉羌活有效成分含量與總量較高的海拔則是1 700～3 600 m。綜上所述，羌活生態(tài)和品質(zhì)亞最適宜范圍為2 600～3 600 m；寬葉羌活對(duì)應(yīng)區(qū)域較寬，為1 700～3 600 m。該結(jié)果將為羌活屬植株的野生馴化與人工栽培提供科學(xué)依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]羌活； 寬葉羌活； 生態(tài)適宜性； 人工栽培； HPLCDADESIMS

[Abstract]A comprehensive field research had been focused on growing status， underground biomass and active constituents of Notopterygium incisum and N franchetii to evaluate the ecological suitability and appropriate cultivation zones by growing the two species seedlings along different elevation gradient The results showed that compared to the survival rate and underground biomass， the beneficial altitude region to N incisum was ranged from 2 600 m to 4 100 m， while N franchetii required a lower altitude which ranges from 1 700 m to 3 600 m For the active constituent contents， the values were higher in the range of 2 600 to 3 600 m for N incisum， but for N franchetii， the range was form 1 700 to 3 600 m This result provides instructional guidance and scientific basis for artificial cultivation of N incisum and N franchetii

[Key words]Notopterygium incisum； N franchetii； ecological suitability； artificial cultivation； HPLCDADESIMS

我國(guó)藥典收錄的羌活藥材Notopterygii Rhizoma et Radix的基原植物為傘形科羌活屬中國(guó)特有和瀕危植物羌活Notopterygium incisum Ting ex H T Chang和寬葉羌活N franchetii Boiss[1]。羌活為中藥和藏、羌等民族醫(yī)藥大宗藥材，在我國(guó)有數(shù)千年的用藥歷，傳統(tǒng)上以其柱狀根莖及根入藥[2]。羌活藥材性溫，味辛、苦，氣濃郁，具有解表散寒、祛風(fēng)除濕，止痛之功效，主治風(fēng)寒感冒，頭痛強(qiáng)項(xiàng)，風(fēng)濕痹痛，肩背酸痛[34]?，F(xiàn)代藥理研究表明對(duì)心腦血管疾病也有確切療效[5]。周毅等[6]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，因羌活適生與高寒獨(dú)特的生境，分布區(qū)狹窄，種群更新緩慢，致野生資源蘊(yùn)藏有限，近30年來(lái)生境人為嚴(yán)重破壞以及野生資源種群缺乏保護(hù)，使得羌活野生資源瀕危狀況日益嚴(yán)重[7]。鑒于野生環(huán)境中羌活生長(zhǎng)周期長(zhǎng)以及野生資源日益枯竭的現(xiàn)狀[89]，通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在適于的環(huán)境人工引種實(shí)現(xiàn)羌活藥材的規(guī)?；耘?，是滿足市場(chǎng)對(duì)羌活藥材不斷增長(zhǎng)的需求、保護(hù)野生資源種群、實(shí)現(xiàn)相關(guān)資源與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

目前，羌活人工繁育技術(shù)（種子繁育與組培快繁）已經(jīng)取得突破[10]并進(jìn)行了中試，人工規(guī)?；N植的示范和推廣基地建設(shè)也在進(jìn)行；寬葉羌活人工種植也已經(jīng)展開(kāi)。本文在不同海拔進(jìn)行羌活和寬葉羌活引種人工栽培，開(kāi)展了引種2種羌活在不同海拔的引種表現(xiàn)及生物量和化學(xué)成分對(duì)比分析，為篩選羌活適宜的種植區(qū)和開(kāi)展規(guī)范化栽培生產(chǎn)的區(qū)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1材料

11實(shí)驗(yàn)地概況

海拔梯度適應(yīng)性野外實(shí)驗(yàn)位于青藏高原東緣四川省阿壩藏族羌族自治州小金縣夢(mèng)筆山。夢(mèng)筆山是大雪山與邛崍山系交界的北部地段，由數(shù)個(gè)海拔4 000 m以上的高峰組成，研究區(qū)域內(nèi)海拔3 000～4 000 m為亞高山針葉林分布，為云杉Picea balfouriana人工林，開(kāi)闊地帶間有紅樺Betula albosinen零星分布，灌層植物主要有懸鉤子Rubus corchorifolius、三顆針Berkeris sargentiana、高山櫟Quercus semecarpifoli、高山柳Salix spp等，草本層植物主要有鐵線蓮Ranunculaceae Clematis、老鸛草Geranium pylzowianum、蟹甲草Cacalia spp、草玉Anemone rivularis等零星分布；其上的高山樹(shù)線為云杉散生，杜鵑灌叢分布；高山灌叢草地主要是高山杜鵑Rhododendron delavayi千里香杜鵑R thymifolium灌叢呈叢狀分布。河谷兩側(cè)階地和海拔3 000 m以下為農(nóng)區(qū)，種植青稞、馬鈴薯、白菜、萵苣等農(nóng)作物。在海拔3 200 m及其以上的林下及灌叢草地有羌活野生種群零星分布，是羌活的原生分布區(qū)域之一。因?yàn)閴?mèng)筆山的基礎(chǔ)海拔高，在盆地中部峨眉山設(shè)置了較低海拔實(shí)驗(yàn)，以實(shí)驗(yàn)較為完整的海拔梯度，峨眉山與夢(mèng)筆山的緯度相近。

12實(shí)驗(yàn)設(shè)置與采樣

本實(shí)驗(yàn)在小金縣夢(mèng)筆山設(shè)置了6個(gè)海拔梯度（A，B，C，D，E，F(xiàn)），在峨眉山地區(qū)設(shè)置了3個(gè)海拔梯度（G，H，I），各梯度的海拔、經(jīng)緯度見(jiàn)表1。選取規(guī)格一致的二年生羌活種子苗移栽分別于2009年6月移栽到前述海拔梯度，于2011年觀察記錄各個(gè)樣地羌活植株的物候特征、生長(zhǎng)狀況、存活率、生物量，并在10月底采集植株樣品，分析羌活藥材中的有效成分總量以及化學(xué)成分。

13儀器與試劑

ESJ210A電子天平（沈陽(yáng)龍騰電子有限公司）；RE5205旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海雅榮生化設(shè)備儀器有限公司）；高相液相色譜儀（美國(guó)Agilent1200，自動(dòng)進(jìn)樣器為Agilent 1260 Infinity，四元梯度泵Agilent 1200 Infinity）。

異歐前胡素對(duì)照品（中國(guó)食品藥品檢定研究院，批號(hào) 110827200407）；羌活醇對(duì)照品（成都孟德?tīng)柨萍加邢薰?，批?hào) 130429）； 紫花前胡苷對(duì)照品（CAS 495318）；反式阿魏酸紫花前胡苷對(duì)照品；甲醇、乙腈（Fisher，色譜純）、磷酸（Sigma，色譜純），其余試劑為分析純。

2方法

21生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)查

于2010年記錄每個(gè)樣地的出苗時(shí)間、倒苗時(shí)間。于2011年5月15日開(kāi)始，在每個(gè)樣地選擇15株長(zhǎng)勢(shì)相近的植株掛牌，分3組，每5株為1個(gè)重復(fù)。然后每隔15 d測(cè)定1次每株的株高。同時(shí)記錄最后的存苗數(shù)，統(tǒng)計(jì)其存苗率。

存苗率=存苗數(shù)/移栽總株數(shù)×100% （1）

22生物量測(cè)定

于2011年9月27日，每個(gè)樣地選挖5株，單株為1個(gè)重復(fù)，測(cè)定每株的地下部分鮮重及干重。

23羌活藥材的化學(xué)成分分析

于2011年9月27日，每個(gè)樣地選挖5株，單株為1個(gè)重復(fù)，帶回實(shí)驗(yàn)室。采用HPLCDADESIMS法測(cè)定不同海拔梯度下羌活和寬葉羌活根莖的化學(xué)成分（紫花前胡苷、反式阿魏酸紫花前胡苷、異歐前胡素和羌活醇）[11]。

3結(jié)果與討論

31不同海拔高度羌活與寬葉羌活的生長(zhǎng)狀況

311不同海拔高度羌活與寬葉羌活移栽植物的存活率羌活與寬葉羌活植株不同海拔下引種成活率見(jiàn)圖1，2。羌活在海拔1 750，1 297，920 m處存活率均為0，表明羌活難以在1 750 m及以下海拔存活。隨著海拔梯度的上升，羌活存活率隨之升高，到海拔3 265 m后逐漸下降，羌活存活率較高的海拔范圍在3 263～3 616 m。對(duì)于寬葉羌活，在低于1 750 m的海拔也能夠成活部分植株。其存活率隨海拔高度的上升而增加，同樣在海拔3 263 m達(dá)到最高。當(dāng)海拔超過(guò)3 616 m以后，其存活率急劇降低，海拔4 123 m對(duì)應(yīng)的植株存活率為18%。

3 263～3 616 m時(shí)，羌活的存活率較高于寬葉羌活的對(duì)應(yīng)值。由此說(shuō)明與寬葉羌活相比，羌活更加適應(yīng)高海拔的生態(tài)環(huán)境，而寬葉羌活在低海拔生存能力較羌活高。

312不同海拔高度羌活與寬葉羌活植株在生長(zhǎng)季節(jié)株高變化羌活與寬葉羌活植株在各個(gè)生長(zhǎng)的海拔高度上，整個(gè)生長(zhǎng)季均呈現(xiàn)3個(gè)時(shí)期，即迅速生長(zhǎng)期、平穩(wěn)生長(zhǎng)期、黃枯期，見(jiàn)圖3，4。不同海拔梯度上，羌活3個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期開(kāi)始和持續(xù)的時(shí)間有差異，海拔2 656 m出苗時(shí)間最早，海拔3 770，海拔4 123 m出苗時(shí)間最晚；當(dāng)達(dá)到平穩(wěn)生長(zhǎng)期時(shí)，海拔2 960，3 263，3 616 m的株高高于30 cm，且低海拔株高高于高海拔的對(duì)應(yīng)值。海拔3 770，4 123 m的羌活植株生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)較弱。對(duì)于羌活植株的黃枯期，海拔2 656 m羌活最早出現(xiàn)倒苗，7月底株高開(kāi)始下降，8月底已完全枯萎；其他海拔梯度，8月中旬時(shí)羌活才開(kāi)始出現(xiàn)倒苗，9月中旬才逐漸枯萎。

不同海拔梯度下寬葉羌活植株的生長(zhǎng)勢(shì)態(tài)不一樣。其長(zhǎng)勢(shì)旺盛的海拔有1 750，2 960，3 263 m，且隨著海拔的上升，迅速生長(zhǎng)期植株生長(zhǎng)速度變緩慢；當(dāng)達(dá)到平穩(wěn)生長(zhǎng)期時(shí)，低海拔植株的株高高于高海拔的對(duì)應(yīng)值；植株黃枯期時(shí)，低海拔植株出現(xiàn)黃枯的時(shí)間早于高海拔。寬葉羌活植株長(zhǎng)勢(shì)較弱的海拔有920，1 297，4 123，3 770 m；長(zhǎng)勢(shì)其次的海拔有2 656 m。

313不同海拔環(huán)境下羌活與寬葉羌活植株的地下部分生物量羌活藥用部位是地下部分的根和根莖，因此地下部分生物量是藥材生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。海拔梯度上羌活與寬葉羌活植株地下部位的鮮重和干重見(jiàn)表2。

對(duì)于羌活，隨著海拔的上升，其生物量呈現(xiàn)先升后降的變化規(guī)律。當(dāng)海拔高于3 700 m時(shí)，羌活生物量下降，且海拔3 770，4 123 m對(duì)應(yīng)的地下鮮重分別僅有074，125 g；其所對(duì)應(yīng)的地下干重分別僅有029，052 g。羌活生物量積累速度最快的海拔是2 960 m，地下鮮重和干重分別為2221，824 g。其與海拔4 123，3 770，2 656 m的對(duì)應(yīng)值差異達(dá)到顯著水平，但其與海拔3 263，3 616 m的地下鮮重和干重差異不顯著。

除海拔2 656 m外，寬葉羌活的生物量均隨海拔的上升呈現(xiàn)出先升后降的規(guī)律。生物量小的海拔有920，1 297，3 770，4 123 m；生物量積累量最大的是海拔3 263 m，其所對(duì)應(yīng)的地下鮮重干重分別達(dá)到了5172，2186 g，且其與海拔1 750，2 960，3 616 m的生物量差異均達(dá)到顯著水平。

32不同海拔高度羌活與寬葉羌活藥用部位化學(xué)成分含量分析

紫花前胡苷、異歐前胡素和羌活醇等3種成分被認(rèn)為是羌活藥材的有效成分的評(píng)價(jià)指標(biāo)。不同海拔高度羌活和寬葉羌活藥用部位的主要化學(xué)成分動(dòng)態(tài)變化見(jiàn)圖5，6。

對(duì)于羌活，其藥用部位的異歐前胡素含量最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為475 mg·g-1；紫花前胡苷次之（187 mg·g-1）；羌活醇的最少，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為175 mg·g-1。且這3種化學(xué)成分含量均隨著海拔的升高呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。異歐前胡素含量最高時(shí)對(duì)應(yīng)的海拔高度為3 300 m，紫花前胡苷含量最高的海拔是3 000 m，而羌活醇對(duì)應(yīng)的海拔是3 300 m。這與羌活最適生長(zhǎng)的海拔高度（3 200 m）基本一致，即羌活生態(tài)和品質(zhì)適宜海拔高度為2 600～3 500 m。

對(duì)于寬葉羌活，其藥用部位的紫花前胡苷含量最高，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為2166 mg·g-1；羌活醇次之，為457 mg·g-1；異歐前胡素的含量最低，分別為184 mg·g-1。隨著海拔高度的上升，這3種化學(xué)成分含量均呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，且在海拔3 000 m時(shí)達(dá)到峰值。綜合考慮其植株生物量、產(chǎn)量和品質(zhì)，寬葉羌活生態(tài)和品質(zhì)適宜高度為1 700～3 600 m，寬于羌活的最佳生長(zhǎng)和品質(zhì)適宜高度。

33不同海拔高度羌活與寬葉羌活植株藥用部位的有效成分產(chǎn)量

羌活中有效成分總量（紫花前胡苷、異歐前胡素和羌活醇）的每克樣品總量及單株總量隨海拔變化趨勢(shì)相似。隨海拔的上升，均呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。海拔2 960，3 263 m的單株有效成分總量最高，其次為2 656，3 616 m，含量最低值在海拔3 770，4 123 m，見(jiàn)圖7。

對(duì)于寬葉羌活，其有效成分總量（紫花前胡苷、異歐前胡素和羌活醇）的每克樣品總量在海拔920～1 750 m迅速地上升，在海拔1 750～3 616 m呈平穩(wěn)趨勢(shì)，而在海拔3 616～4 123 m又迅速地下降。從有效成分總量的單株總量來(lái)看，海拔2 656 m的每克樣品總量與海拔1 750，2 960，3 263，3 616 m的差異不大，但其的地下干重遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于上述4個(gè)海拔的對(duì)應(yīng)值，致使其單株總量下降，見(jiàn)圖8。

4結(jié)論

本文通過(guò)人工引種栽培方式研究不同海拔梯度下羌活與寬葉羌活的生長(zhǎng)狀況、有效成分含量和化學(xué)成分含量的變化規(guī)律，篩選出羌活屬植物的最佳種植區(qū)域。

從羌活與寬葉羌活在不同海拔移栽后成活率、株高和生物量等指標(biāo)來(lái)看，羌活在海拔梯度上的生態(tài)的適應(yīng)范圍是2 600～4 100 m，其中最適應(yīng)的海拔高度是3 200 m左右，低于2 600 m羌活植株人工栽培難以成活；寬葉羌活生態(tài)適應(yīng)海拔高度是1 700～3 600 m，低于1 700 m或者高于3 600 m均有成活，但是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量積累很低。由此看來(lái)，羌活與寬葉羌活在海拔高度上生態(tài)位盡管有重疊，但還有是分化的，寬葉羌活生態(tài)位更寬，能夠適應(yīng)較低海拔的環(huán)境，而羌活似乎更加適應(yīng)高海拔環(huán)境，對(duì)低海拔生境難以適應(yīng)。

地下部位的化學(xué)成分分析來(lái)看，羌活屬植株的化學(xué)成分含量（紫花前胡苷、異歐前胡素和羌活醇）均隨著海拔的升高呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，且在海拔為3 000～3 300 m時(shí)達(dá)到峰值，由此說(shuō)明羌活屬植株品質(zhì)最佳生長(zhǎng)區(qū)域?yàn)? 000～3 300 m。

從藥用部位有效成分含量與總量來(lái)看，羌活有效成分含量較高的海拔范圍是2 600～3 600 m，總量的趨勢(shì)與此相同；對(duì)于寬葉羌活，有效成分含量較高的范圍是1 700～3 600 m，總量趨勢(shì)與此相同。盡管海拔越低，土地資源更加充足好，人工成本更低，生產(chǎn)條件更好，但是生態(tài)適應(yīng)指標(biāo)與藥材質(zhì)量需要進(jìn)行綜合考慮，這從經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的角度提出了羌活和寬葉羌活人工栽培的最適范圍。

[參考文獻(xiàn)]

[1]中國(guó)藥典一部[S]2015：182

[2]全國(guó)中草藥匯編編寫(xiě)組全國(guó)中草藥匯編上冊(cè)[M]北京：人民衛(wèi)生出版社， 1975： 404

[3]劉景云中草藥栽培[M]蘭州：甘肅科技出版社，1989

[4]陳小莉， 方子森， 張恩和甘肅羌活資源特征及開(kāi)發(fā)利用[J]草業(yè)科學(xué)， 2005， 22（1）： 1

[5]謝宗萬(wàn)常用中藥名與鑒別手冊(cè)[M]北京：人民衛(wèi)生出版社，2001：182

[6]周毅， 蔣舜媛， 馬小軍，等 羌活資源危機(jī)和保護(hù)[J] 中草藥， 2003， 34（10）：附12

[7]王珍 羌活的質(zhì)量評(píng)價(jià)及藥效學(xué)研究[D]北京：北京中醫(yī)藥大學(xué)， 2012

[8]孫輝， 蔣舜媛， 陳士林，等 高寒山區(qū)瀕危藥用植物羌活產(chǎn)地適宜性及生產(chǎn)區(qū)劃分析[J] 中國(guó)中藥雜志， 2009， 34（5）： 535

[9]孫洪兵， 孫輝， 蔣舜媛，等 基于3S技術(shù)的羌活區(qū)劃研究I 基于MaxEnt和ArcGIS的羌活生長(zhǎng)適宜性分析及評(píng)價(jià)[J] 中國(guó)中藥雜志， 2015， 40（5）： 853

[10]朱文濤， 萬(wàn)凌云，蔣舜媛，等 種苗等級(jí)及種植密度對(duì)羌活產(chǎn)量和質(zhì)量影響的初步研究[J] 西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2016， 41（4）：81

[11]劉衛(wèi)根， 王亮生， 周?chē)?guó)英，等 寬葉羌活不同部位有效成分的分布特征[J] 天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā)， 2012（24）：1589

[責(zé)任編輯呂冬梅]