土地利用方式對劍河鉤藤品質(zhì)的影響

陳 寧，張珍明，曾宣平，孫 超

(1.貴州省科學(xué)技術(shù)情報研究所，貴州 貴陽 550004；2.貴州省生物研究所，貴州 貴陽 550009；3.遵義市環(huán)保局，貴州 遵義 563000；4.中國科學(xué)院天然產(chǎn)物化學(xué)重點(diǎn)實驗室，貴州 貴陽 550025)

【研究意義】鉤藤(Uncariarhynchophylla)是茜草科常綠藤本植物，分為毛鉤藤(UncariamacrophyllaWall)、華鉤藤(UncariahirsuteHavil)、大葉鉤藤[Uncariasinensis(Oliv.)Havil]或無柄果鉤藤(UncariasessilifructusRoxb)等，是我國大宗常用中藥材。其藥用歷史悠久，《本草綱目》記載，“鉤藤，古方多用皮，后世多用鉤，取其力銳爾”?！吨袊幍洹芬?guī)定使用“帶鉤莖枝”入藥[1]。目前，商品流通的藥材多習(xí)慣使用鉤及上下1 cm左右的莖枝入藥；廣西壯瑤民間一直有使用鉤藤植物地上部分(包括主桿和葉)入藥的習(xí)慣。主治肝風(fēng)內(nèi)動，驚癇抽搐，高熱驚厥，感冒夾驚，小兒驚啼，妊娠子癇及頭痛眩暈等癥。鉤藤在貴州中藥材中占重要地位[2]，在貴州劍河、三都、錦屏、凱里和天柱等地均有較大面積種植，但以劍河縣種植面積最大。劍河縣(E108°17′08″～109°04′12″，N26°20′42″～26°55′42″)位于貴州省黔東南苗族侗族自治州中部，海拔348～1626 m，總面積2165.3 km2，系山地性高原，四季分明、雨量充沛，年均降雨量1220 mm，年均氣溫16.7 ℃，無霜期326 d，年均日照時數(shù)1236.3 h，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。研究區(qū)域土壤主要以黃壤(pH 4.2～5.5)為主，有部分黃紅壤(pH 4.2～5.0)和少量石灰?guī)r發(fā)育而成的黃色石灰土(pH 5.4～5.8)和酸性紫色土。鉤藤喜溫怕寒，適宜種植溫度為16～18 ℃，是喜酸性的陰性樹種，在pH 4.5～6的酸性紅壤上生長良好。因此，劍河縣的區(qū)域氣候土壤水文條件非常適宜鉤藤生長[3]。2009年劍河縣攻克了鉤藤種子育苗難題，2011年“劍河鉤藤”被國家質(zhì)檢總局70號文批準(zhǔn)為國家地理標(biāo)志產(chǎn)品保護(hù)品種，2012年劍河鉤藤種子育苗獲得國家專利授權(quán)。目前，鉤藤產(chǎn)業(yè)已成為劍河縣重要的助農(nóng)扶貧產(chǎn)業(yè)。截至2017年底，貴州省鉤藤人工種植及野生保護(hù)撫育面積達(dá)7273萬m2，總產(chǎn)量達(dá)4804 t，總產(chǎn)值達(dá)6997萬元[4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】根據(jù)中藥材天地網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2016-2018年安國藥市、亳州藥市和玉林藥市的鉤藤市場價格穩(wěn)步增長，鉤藤走勢火熱，人工種植面積不斷增加。但是，由于種植不當(dāng)和生態(tài)環(huán)境變化等因素的影響，鉤藤生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題愈來愈多，其中，環(huán)境污染、連作障礙、化肥投入量過大、病蟲危害嚴(yán)重、有毒元素和農(nóng)殘超標(biāo)等對鉤藤品質(zhì)形成較大影響[5-7]。不同土地利用方式下人為干擾不同，土壤特性存在差異，造成的土壤品質(zhì)也存在差異，進(jìn)而對鉤藤品質(zhì)也造成不同程度的影響?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前有關(guān)鉤藤產(chǎn)地研究主要集中在土壤養(yǎng)分、土壤重金屬及生物堿含量測定等方面[8-10]，關(guān)于不同土地利用方式下鉤藤品質(zhì)的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】鑒于此，本研究從不同土地利用方式出發(fā)，對鉤藤品質(zhì)的有效成分(鉤藤堿和異鉤藤堿)及微量元素特征，結(jié)合鉤藤產(chǎn)地土壤性狀，采用野外調(diào)查及室內(nèi)分析方法研究影響貴州產(chǎn)鉤藤品質(zhì)特征的影響因素，探明鉤藤品質(zhì)與土壤性狀及人為因素的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以期為提高劍河鉤藤的產(chǎn)質(zhì)量，篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鉤藤栽培模式提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 鉤藤 選擇劍河縣鉤藤主產(chǎn)地同一采收期，不同土地利用方式(基地栽培、林地栽培和荒地栽培)下成熟期全植株鉤藤為研究對象，共222個樣品。

1.1.2 試劑 鉤藤堿標(biāo)準(zhǔn)品、異鉤藤堿標(biāo)準(zhǔn)品、重蒸餾水、三乙胺(AR)、冰乙酸(AR)、硝酸(AR)、乙腈(色譜純)、過氧化氫(AR)和甲醇(色譜純、分析純)，質(zhì)量濃度為1000 μg/mL的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo標(biāo)準(zhǔn)儲備液，100 μg/mL的內(nèi)標(biāo)儲備液，市購。

1.1.3 儀器設(shè)備 HP1100惠普高效液相色譜儀，美國惠普科技公司；Agilent 7700x 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，美國安捷倫科技公司。

1.2 方法

1.2.1 材料預(yù)處理 將采集的新鮮鉤藤以鉤為中心，將葉、莖、鉤分類制樣，前后1 cm剪斷制成鉤藤樣品，在50～55 ℃恒溫下干燥24～48 h至恒量。蒸青樣用高速粉碎機(jī)粉碎2 min，過40～60目篩，制成鉤藤樣品備用。

1.2.2 指標(biāo)測定 ①鉤藤不同部位主要有效成分的含量。鉤藤的主要有效成分為生物堿，如鉤藤堿(rhynchophylline)和異鉤藤堿(isorhyncho-phylline)。對不同土地利用方式的鉤藤植株進(jìn)行有效成分的測定。用甲醇回流補(bǔ)重提取鉤藤樣品中的鉤藤堿和異鉤藤堿，采用高效液相色譜法測定鉤藤堿和異鉤藤堿[11]，3次重復(fù)。②鉤藤不同部位微量元素及土壤微量元素的含量。選取用電子天平分別準(zhǔn)確稱取0.5 g土壤樣品和0.2 g植株樣品(精確至0.001 g)樣品于聚四氟乙烯高壓密封消解罐中，分別加入5.0 mL硝酸、2.0 mL雙氧水，置于170 ℃恒溫干燥箱中加熱3 h冷卻后，參照文獻(xiàn)[12-13]采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測定土壤和植株Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo的含量。3次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2007和SPSS Statistic 19進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用方式對鉤藤有效成分含量的影響

由表1可知，從總量看，不同土地利用方式鉤藤的鉤藤堿含量為基地>林地>荒地，其中，基地種植鉤藤的鉤藤堿含量分別較林地和荒地鉤藤堿提高36.67 %和53.33 %；異鉤藤堿含量為基地>林地>荒地，基地種植鉤藤的鉤藤堿含量較林地和荒地提高33.33 %。

2.1.1 不同土地利用方式相同部位有效成分的含量 ①葉。葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.01～0.20和0.01～0.14 mg/g，平均為0.11和0.05 mg/g，變異系數(shù)為51.38 %和81.81 %，為中低等程度變異；林地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.03～0.14和0.02～0.07 mg/g，平均為0.06和0.04 mg/g，變異系數(shù)為79.32 %和54.00 %，為中低程度變異；荒地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.02～0.08和0.02～0.08 mg/g，平均為0.04和0.06 mg/g，變異系數(shù)為94.24 %和57.36 %。表明，3種方式葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量差異不明顯。②莖。莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.10～0.57和0.00～0.17 mg/g，平均為0.27和0.05 mg/g，變異系數(shù)為51.70 %和157.82 %；林地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.16～0.33和0.00～0.04 mg/g，平均為0.23和0.01 mg/g，變異系數(shù)為29.47 %和125.09 %；荒地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.17～0.24和0.00～0.02 mg/g，平均為0.21和0.01 mg/g，變異系數(shù)為17.93 %和92.43 %，為中等程度變異。3種方式莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量差異不明顯。③鉤。鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.27～0.78和0.00～0.06 mg/g，平均為0.53和0.02 mg/g，變異系數(shù)為28.86 %和94.28 %；林地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.22～0.33和0.00～0.06 mg/g，平均為0.29和0.02 mg/g，變異系數(shù)為17.37 %和110.15 %；荒地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.15～0.23和0.00～0.02 mg/g，平均為0.19和0.01 mg/g，變異系數(shù)為21.59 %和96.59 %，為中等程度變異。3種方式鉤的異鉤藤堿含量差異不明顯，但鉤藤堿含量的差異顯著，表現(xiàn)為基地、林地與荒地間差異顯著。

2.1.2 相同利用方式鉤藤各部位有效成分的含量 同一土地利用方式鉤藤各部位鉤藤堿含量為鉤>莖>葉趨勢(荒地除外)。其中，鉤、莖和葉的含量分別為0.15～0.78、0.10～0.57和0.01～0.20 mg/g，整個研究區(qū)域鉤、莖、葉的平均為分別0.19～0. 51、0.20 ～0. 27和0.04～0. 11 mg/g，變異系數(shù)為17.37～28.86 %、17.93～51.79 %和51.38～94.24 %，屬中等程度變異。鉤藤各部位異鉤藤堿分布整體趨勢呈葉>莖>鉤趨勢，含量分別為葉0.01～0.14、莖0.00～0.17和鉤0.00～0.06 mg/g，整個研究區(qū)域葉、莖、鉤的平均為分別0.40～0.60、0.01～0.03和0.01～0.02 mg/g，變異系數(shù)分別為54.00～81.81 %、92.43～157.82 %和94.28～110.15 %，葉為中等程度變異，莖和鉤為強(qiáng)度變異。表明，鉤、莖和葉均含有鉤藤堿和異鉤藤堿，其含量分布與黃瑞松等[14-15]的研究結(jié)果一致，也與有關(guān)鉤藤類藥材的藥用部位一致。

2.2 不同土地利用方式鉤藤各部位微量元素的含量

從表2看出，不同土地利用方式鉤藤葉、莖及鉤中的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在顯著差異。

2.2.1 葉 林地種植葉的Mg含量分別比荒地和基地的高8.11 %和44.19 %；荒地種植葉的Ca、Mn、Zn及Mo含量均比基地和林地高，分別高37.19 %和8.68 %、8.68 %和14.72 %、61.65 %和14.72 %及70.27 %和38.46 %；基地種植葉的Fe和Co含量均比荒地和林地高，分別高29.73 %和85.42 %、504.40 %和928.40 %

2.2.2 莖 基地種植莖的Mg和Zn含量均比林地、荒地高，分別高5.90 %和19.26 %及7.04 %和11.39 %；荒地種植莖的Ca、Mn、Fe和Co含量均比基地和林地高，分別高10.59 %和32.04 %、160.41 %和174.19 %、15.97 %和28.10 %及24.55 %和77.08 %；林地種植莖的Mo含量分別比荒地和基地高2650.00 %和3.77 %。

表1 不同土地利用方式鉤藤各部位有效成分的含量

注：表中同行不同大字母分別表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different capital letters in the same row indicate significance of difference atP<0.05. The same as below.

2.2.3 鉤 林地種植鉤的Mg和Fe含量均比基地和荒地高，分別高9.95 %和32.66 %、29.26 %和37.77 %；荒地種植鉤的Ca和Co含量均比基地和林地高，分別高10.05 %和7.23 %、17.29 %和9.25 %，基地種植鉤的Mn、Zn和Mo含量均比林地和荒地高，分別高13.11 %和19.53 %、10.06 %和53.81 %及1700.00 %和227.27 %。

2.3 鉤藤各部位微量元素間的相關(guān)性

從表3看出，鉤藤各部位微量元素間的相關(guān)性不同。其中，葉中微量元素Co與Fe呈顯著正相關(guān)，與Mo呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.49和0.58；Mg與Fe呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.50；其他元素間相關(guān)性不顯著。莖中微量元素Co與Mn和Zn均呈顯著正相關(guān)，與Fe呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.49、0.46和0.71；Mg與Zn呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.53；而Ca與Fe、Mo與Mn分別呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為-0.51和-0.48；其他元素間相關(guān)性不顯著。鉤中微量元素Zn與Co呈極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.61，其他元素間相關(guān)性不顯著。

2.4 土壤微量元素與鉤藤有效成分的相關(guān)性

從表4看出，土壤微量元素含量與葉、莖及鉤的有效成分間存在一定的相關(guān)性。其中，土壤Mo含量與莖中異鉤藤堿含量呈極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.59；與鉤中鉤藤堿含量呈顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.51。Mn含量與鉤中異鉤藤堿和莖中鉤藤堿含量分別呈極顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.60和0.70。Fe含量與莖中鉤藤堿含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.66。因此，增施Mo和Mn肥能夠促進(jìn)鉤藤植株中的異鉤藤堿和鉤藤堿含量形成，有利于提高鉤藤的品質(zhì)。

表2 不同土地利用方式鉤藤各部位微量元素的含量

表3 鉤藤各部位微量元素間的相關(guān)性

注：*和**分別為0.05和0.01水平上顯著相關(guān)，下同。

Note: * and ** indicate significance of difference at 0.05 and 0.01 levels respectively. The same as below.

3 討 論

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展中藥材中微量元素的藥理作用越來越受到廣大人民群眾的關(guān)注，大量研究表明，鉤藤中的微量元素的含量與其高效具有一定的關(guān)聯(lián)性，因此，研究鉤藤微量元素含量已經(jīng)成為評價鉤藤品質(zhì)及其藥效的一個重要指標(biāo)[16]。研究結(jié)果表明，鉤中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn及Mo的含量均高于葉和莖的含量。因此，從微量元素的角度看，鉤具有藥理價值；從有效成分的角度看，鉤藤堿和異鉤藤堿的含量均表現(xiàn)為鉤>莖>葉。因此，微量元素的研究佐證了鉤藤鉤的藥效和重要性。該試驗結(jié)果還表明，土壤微量元素含量與鉤藤葉、莖及鉤的有效成分間存在一定的相關(guān)性。因此，在鉤藤種植過程中應(yīng)合理安排微量元素的施用量，進(jìn)而促進(jìn)植株中異鉤藤堿和鉤藤堿的形成，達(dá)到提高鉤藤品質(zhì)的目的[17]。

表4 土壤微量元素與鉤藤各部位有效成分的相關(guān)性

研究不同土地利用方式對貴州地產(chǎn)鉤藤品質(zhì)的影響，有助于理解人為活動對土壤性狀及植物生長的內(nèi)在聯(lián)系，長期翻耕容易造成鉤藤產(chǎn)地土壤微生物的變化，進(jìn)而造成土壤養(yǎng)分含量改變，對土壤本質(zhì)特征及植物品質(zhì)不利；且土壤養(yǎng)分不足則不能促進(jìn)鉤藤的合理生長[18]。該研究結(jié)果表明，不同土地利用方式鉤藤有效成分鉤藤堿和異鉤藤堿的總量均表現(xiàn)為基地>林地>荒地，與網(wǎng)絡(luò)流傳“野生藥材的品質(zhì)就比人工種植的質(zhì)量好”的說法存在較大差異。該說法忽視了決定藥材質(zhì)量的最基本因素，而且對資源保護(hù)和發(fā)展中藥產(chǎn)業(yè)都將帶來不良影響。鉤藤質(zhì)量優(yōu)劣的重要標(biāo)志就是其有效成分含量的多少，多者為優(yōu)，少者為劣。影響藥材質(zhì)量的因素包括地域性和土壤養(yǎng)分條件[19]，土地條件好，生產(chǎn)的藥材質(zhì)量就好，反之生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就次。研究結(jié)果可為貴州地產(chǎn)鉤藤的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培及土壤改良提供參考。

4 結(jié) 論

不同土地利用方式鉤藤的品質(zhì)存在顯著差異。其中，鉤藤有效成分鉤藤堿和異鉤藤堿的總量均為基地>林地>荒地。同一土地利用方式鉤藤各部位的有效成分存在明顯差異，鉤藤堿和異鉤藤堿的含量均為鉤>莖>葉(荒地除外)。鉤藤葉、莖和鉤中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在顯著差異。土壤微量元素對鉤藤有效成分含量產(chǎn)生影響，其中，增施含Mo微肥有利于提高異鉤藤堿的含量，增施含Mn微肥有利于提高鉤藤堿的含量。