北京野生北蒼術(shù)生境與品質(zhì)關(guān)系研究

孟東輝，董蘇瑩，宋鑫宇，王建舫，田曄林

（北京農(nóng)學(xué)院 園林學(xué)院，北京 102206）

北蒼術(shù)（Atractylodeschinensis(DC.)Koidz）為菊科蒼術(shù)屬、多年生草本植物，以根狀莖入藥[1]。蒼術(shù)有著悠久的醫(yī)學(xué)歷史，始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，被列為上品[2]。南朝梁代始有赤術(shù)與白術(shù)之分，直至宋代《政和本草》命名蒼術(shù)[3]?！侗静菥V目》中記載：“苗高二、三尺，其葉抱莖而生，梢間葉似棠梨葉，其腳下葉有三、五叉，皆有鋸齒小刺。根如老姜之狀，蒼黑色，肉白有油膏”，這正是對(duì)蒼術(shù)的描述[4]。根據(jù)《中國(guó)藥典》2020版記載，蒼術(shù)的基源植物有2種，其中之一是北蒼術(shù)，另一種是茅蒼術(shù)Atractylodeslancea（Thunb.）DC.。

現(xiàn)代研究表明北蒼術(shù)中主要有效成分為蒼術(shù)素、β-桉葉醇、蒼術(shù)酮、茅術(shù)醇等[5]，具有抗炎、利尿、明目等多種功效[6]。我國(guó)東北、華北及河南、陜西、寧夏、甘肅、山東等地有野生資源分布[7]。

隨著中藥材產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，野生蒼術(shù)遭到過(guò)度挖掘，日益枯竭。據(jù)我國(guó)野生藥材資源統(tǒng)計(jì)，在20世紀(jì)80年代，我國(guó)野生蒼術(shù)的儲(chǔ)量約為20萬(wàn)t，而到了21世紀(jì)，野生蒼術(shù)的儲(chǔ)量不足1萬(wàn)t[8]。在這樣的生態(tài)環(huán)境以及市場(chǎng)對(duì)蒼術(shù)藥用成分的大量需求下，對(duì)北蒼術(shù)進(jìn)行人工種植栽培十分必要。本研究對(duì)北京昌平區(qū)、延慶區(qū)、懷柔區(qū)、房山區(qū)4個(gè)區(qū)的野生北蒼術(shù)的生境進(jìn)行調(diào)查，記錄海拔、經(jīng)緯度等，并采集其生長(zhǎng)環(huán)境的土壤，對(duì)其生長(zhǎng)的土壤進(jìn)行相關(guān)生理生化分析，同時(shí)分析藥材品質(zhì)與自然生態(tài)因子的相關(guān)性，以充分了解其生境特征，為人工栽培北蒼術(shù)提供科學(xué)的參考依據(jù)，發(fā)展可持續(xù)利用的北蒼術(shù)種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 北蒼術(shù) 根據(jù)《中國(guó)藥典》2020版，取樣時(shí)間定在秋季，在2020年9月25日—2020年10月25日于昌平區(qū)、延慶區(qū)、懷柔區(qū)、房山區(qū)4個(gè)區(qū)進(jìn)行野生北蒼術(shù)的調(diào)查取樣。

1.1.2 提取蒼術(shù)素主要儀器和材料 主要儀器材料：高效液相色譜儀、超聲波清洗器、粉碎機(jī)、篩子（80）目、色譜柱、50 mL離心管、1 000μL移液槍、鐵架臺(tái)、玻璃漏斗。主要試劑：甲醇（色譜級(jí)）、蒼術(shù)素標(biāo)準(zhǔn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 北蒼術(shù)采集 共計(jì)打樣方30個(gè)，樣方大小5 m×5 m（圖1）。記錄樣方內(nèi)所有的植物種類(lèi)和樣方的生態(tài)因子；采集樣方內(nèi)土樣。

圖1 北京4個(gè)區(qū)野外調(diào)查樣地分布圖

1.2.2 材料預(yù)處理 將采集的北蒼術(shù)放入清水中洗凈、然后切薄晾干，用粉碎機(jī)磨成粉末，過(guò)80目篩，于室溫下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 北蒼術(shù)樣品制備（1）對(duì)照品溶液的制備。將蒼術(shù)素標(biāo)準(zhǔn)品配置為1 mg·mL-1的母液，然后配制成0.05 mg·mL-1的溶液，4℃下保存待用。

（2）供試品溶液的制備。精密稱(chēng)量0.2 g北蒼術(shù)樣品放置于50 mL離心管中，精密倒入50 mL甲醇，用天平稱(chēng)量后超聲處理1 h，在室溫下冷卻，再次稱(chēng)量。用甲醇補(bǔ)充至其質(zhì)量與超聲前一致，過(guò)濾，取續(xù)濾液，然后用0.22μm濾膜過(guò)濾到色譜瓶中。在4℃下避光保存待用。

（3）色譜條件設(shè)定。使用Venusil MPC18（4.6 mm×250 mm，5μL，150 A）色譜柱。設(shè)定柱溫為25℃，流動(dòng)相為V（甲醇）∶V（水）=80∶20），流速為1.0 mL·min-1，檢測(cè)波長(zhǎng)為340 nm，進(jìn)樣量為10μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)查結(jié)果

本研究在北京野外地區(qū)共打30個(gè)樣方調(diào)查北蒼術(shù)的生態(tài)因子，包括樣地信息、具體地理位置、海拔、坡向、坡度、頻度、郁閉度、人為干擾程度。具體調(diào)查情況如表1所示。

表1 北京4個(gè)區(qū)30個(gè)北蒼術(shù)樣方調(diào)查表

2.2 野生北蒼術(shù)生境

2.2.1 海拔 由圖2可知，北蒼術(shù)的海拔分布范圍從331~1 146 m。泗馬溝村的樣地海拔為331~440 m，為本次調(diào)查中海拔最低的采集地點(diǎn)。大草嶺樣地的海拔為1 069~1 146 m，為本次調(diào)查中海拔最高的采集地點(diǎn)。

圖2 30個(gè)北蒼術(shù)樣方的海拔

2.2.2 坡度 本次調(diào)查中，樣方的坡度也不盡相同，樣方之間的差距很大。在延慶區(qū)有3個(gè)接近平坦的樣方，為黃土梁-3、黃土梁-4、黃土梁-6，也有坡度達(dá)到55°的樣方，為小戶嶺-1。

2.2.3 坡向 坡向?qū)χ参锏纳L(zhǎng)有一定影響，因?yàn)槠孪驔Q定著坡面的受光方向、光照強(qiáng)度及光照時(shí)數(shù)，影響著坡面的溫度、濕度等生態(tài)因子的再分配[9-10]。調(diào)查中筆者發(fā)現(xiàn)，北蒼術(shù)的分布與坡向息息相關(guān)，它通常分布在半陽(yáng)坡、半陰坡。

2.2.4 光照 自然分布時(shí)，全光照的環(huán)境下無(wú)北蒼術(shù)的分布，在無(wú)光照或光照強(qiáng)度低的植被下也未見(jiàn)到有北蒼術(shù)的生長(zhǎng)。調(diào)查中筆者發(fā)現(xiàn)，房山區(qū)的泗馬溝-5樣方雖然為喬木林，但是該群落存在邊緣效應(yīng)，位于小路邊，能接收到足夠的光照，因此北蒼術(shù)分布較多，長(zhǎng)勢(shì)較好。

2.2.5 土壤 本次調(diào)查的所有樣方表明，北蒼術(shù)喜歡松軟、腐殖質(zhì)多的土壤，其通常分布于土壤表層。

2.2.6 人為干擾程度 調(diào)查中筆者發(fā)現(xiàn)，人為干擾強(qiáng)度大的地方幾乎沒(méi)有北蒼術(shù)生長(zhǎng)。只有在人煙稀少的環(huán)境才能見(jiàn)到其身影。

2.2.7 植被類(lèi)型 調(diào)查中筆者發(fā)現(xiàn)，北蒼術(shù)在北京山區(qū)分布于各種植被中，有油松林、鵝耳里林等喬木林，也有一些灌木林，且在灌木林中的北蒼術(shù)比喬木林中的北蒼術(shù)生長(zhǎng)更好。生長(zhǎng)在喬木林下的北蒼術(shù)，光環(huán)境差、分布量少、長(zhǎng)勢(shì)差，而生長(zhǎng)在灌木林中的北蒼術(shù)，群落蓋度較喬木高。

2.3 樣方內(nèi)植物類(lèi)型

通過(guò)調(diào)查，筆者得出在樣方內(nèi)的植物種類(lèi)共有141種，隸屬于43科101屬，其中如表2所示，大科屬種有6大科70屬。蕨類(lèi)植物、裸子植物和被子植物樹(shù)種分別占有總數(shù)的比例如圖3所示，其中蕨類(lèi)植物2科2屬4種，裸子植物2科3屬3種，被子植物39科96屬134種。

圖3 蕨類(lèi)植物、裸子植物和被子植物樹(shù)種所占比例圖

表2 樣方內(nèi)大科統(tǒng)計(jì)表

2.4 蒼術(shù)素含量測(cè)定結(jié)果

通過(guò)高效液相色譜儀上機(jī)檢測(cè)，北京4個(gè)區(qū)野生北蒼術(shù)藥材的藥用成分蒼術(shù)素含量測(cè)定結(jié)果如表3所示。

表3 北京4個(gè)區(qū)野生北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量測(cè)定結(jié)果

2.4.1 昌平區(qū) 在昌平區(qū)的白羊溝和黃土洼進(jìn)行取樣，共計(jì)收集了9份樣品。從表3可知，昌平區(qū)野生北蒼術(shù)的藥用成分蒼術(shù)素的含量在0.639%~1.47%之間，均符合《中國(guó)藥典》的規(guī)定。

在白羊溝的3個(gè)取樣地點(diǎn)中，第2個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最高，為1.154%，因?yàn)樵摰卦诮咏形鐣r(shí)會(huì)得到陽(yáng)光的照射，使草本層得到更多的光照；第3個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最低，為0.93%。在黃土洼的6個(gè)取樣地點(diǎn)中，第5個(gè)樣地的蒼術(shù)含量最高，為1.47%，該群落位于路邊45°的斜坡上，下午能受到陽(yáng)光的照射。在黃土洼的第1個(gè)樣地中，蒼術(shù)素的含量最低，為0.639%，該地位于路邊，兩邊都為路，北蒼術(shù)長(zhǎng)在草叢中，人為干擾程度較大。

9個(gè)調(diào)查樣地中，北蒼術(shù)樣品的蒼術(shù)素含量從高到低依次是：黃土洼-5（1.47%）＞黃土洼-2（1.397%）＞黃土洼-3（1.271%）＞黃土洼-6（1.22%）＞白羊溝-2（1.154%）＞黃土洼4（0.996%）＞白羊溝-1（0.989%）＞白羊溝-3（0.93%）＞黃土洼-1（0.639%）。

2.4.2 延慶區(qū) 在延慶區(qū)的黃土梁和小戶嶺進(jìn)行取樣，共收集了10份樣品。從表3中可以看出，延慶區(qū)野生北蒼術(shù)的藥用成分蒼術(shù)素的含量在0.503%~1.954%之間，均符合《中國(guó)藥典》的規(guī)定。其中，在延慶區(qū)黃土梁村收集了8份樣品，蒼術(shù)素含量在0.608%~1.954%之間；在延慶區(qū)小戶嶺收集了2份樣品，蒼術(shù)素含量分別為1.035%、0.503%。

在黃土梁的8個(gè)取樣地點(diǎn)中，第3個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最高，為1.954%，該地位于北坡較平坦的地方，周邊沒(méi)有較多灌木的遮蓋，北蒼術(shù)能受到西陽(yáng)的照射；第1個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最低，為0.608%。在小戶嶺的2個(gè)取樣地點(diǎn)，第1個(gè)樣地位于55°的東南坡上，周?chē)鷨坦嗄据^多，對(duì)陽(yáng)光的照射有一定影響，第2個(gè)樣地?zé)o喬木，只有很少的灌木，土壤貧瘠。

10個(gè)調(diào)查樣地中，北蒼術(shù)樣品的蒼術(shù)素含量從高到低依次是：黃土梁-3（1.954%）＞黃土梁-4（1.276%）＞小戶嶺-1（1.035%）＞黃土梁-6（1.007%）＞黃土梁-7（0.99%）＞黃土梁-5（0.9875）＞黃土梁-2（0.926%）＞黃土梁-8（0.747%）＞黃土梁-1（0.608%）＞小戶嶺-2（0.503%）。

2.4.3 懷柔區(qū) 在懷柔區(qū)的喇叭溝門(mén)和學(xué)校林場(chǎng)進(jìn)行取樣，共收集了3份樣品。從表3可以看出，懷柔區(qū)野生北蒼術(shù)的藥用成分蒼術(shù)素的含量在0.736%~1.296%之間，均符合《中國(guó)藥典》的規(guī)定。其中在喇叭溝門(mén)收集了1份樣品，蒼術(shù)素含量為0.736%；在學(xué)校林場(chǎng)收集了2份樣品，蒼術(shù)素含量分別為1.296%、1.205%。

喇叭溝門(mén)的取樣地點(diǎn)位于路邊的30°斜坡上，屬于北坡，受人為干擾程度較大。學(xué)校林場(chǎng)的2個(gè)取樣地點(diǎn)分別位于5°、10°的斜坡上，第1個(gè)屬于南坡，第2個(gè)是東南坡。

3個(gè)調(diào)查樣地中，北蒼術(shù)樣品的蒼術(shù)素含量從高到低依次是：北林農(nóng)場(chǎng)-1（1.296%）＞北林農(nóng)場(chǎng)-2（1.205%）＞喇叭溝門(mén)-1（0.736%）。

2.4.4 房山區(qū) 在房山區(qū)的大草嶺和泗馬溝進(jìn)行取樣，共收集了8份樣品。從表3可以看出，房山區(qū)野生北蒼術(shù)的藥用成分蒼術(shù)素的含量在0.491%~1.033%之間，均符合《中國(guó)藥典》的規(guī)定。其中，在大草嶺收集了3份樣品，蒼術(shù)素含量在0.655%~1.033%之間；在泗馬溝收集了5份樣品，蒼術(shù)素含量在0.491%~0.873%之間。

在大草嶺的3個(gè)取樣地點(diǎn)中，第1個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最高，為1.033%，該地植被有林窗效應(yīng)，使北蒼術(shù)得到充足的光照。第2個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最低，為0.655%。在泗馬溝的5個(gè)取樣地點(diǎn)中，第2個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最高，為0.685%，該地位于路邊，雖然人為干擾程度較大，但該地在中午時(shí)能得到充足的光照。第4個(gè)樣地的蒼術(shù)素含量最低，為0.491%，該地雖人為干擾程度較小，但屬于黃櫨灌木林，北蒼術(shù)得不到充足的光照，植株都較小。

8個(gè)調(diào)查樣地中，北蒼術(shù)樣品的蒼術(shù)素含量從高到低依次是：大草嶺-1（1.033%）＞大草嶺-3（0.809%）＞泗馬溝-2（0.685%）＞大草嶺-2（0.655%）＞泗馬溝-1（0.64%）＞泗馬溝-3（0.58%）＞泗馬溝-5（0.535%）＞泗馬溝-4（0.491%）。

2.5 相關(guān)性分析

運(yùn)用SPSS17.0軟件對(duì)各項(xiàng)生態(tài)因子和蒼術(shù)素含量進(jìn)行相關(guān)性分析，如表4所示，6個(gè)生態(tài)因子中，蒼術(shù)素含量與海拔具有相關(guān)性，呈顯著相關(guān)，為正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.392；與郁閉度具有相關(guān)性，呈顯著相關(guān)，為負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.386；與其他4個(gè)生態(tài)因子均不相關(guān)。

表4 生態(tài)因子與蒼術(shù)素含量相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，蒼術(shù)品質(zhì)與蒼術(shù)素含量相關(guān)性很強(qiáng)。林紅梅[11]研究表明，海拔高度對(duì)人參皂苷含量有顯著影響，特別是人參總皂苷含量。倪霞等[12]在其綜述中提到，烤煙葉片中苯甲醛、大馬酮等香氣物質(zhì)的含量隨著海拔高度的增加而明顯增加。

光照是影響植物光合作用的主要因子，過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱的光照均會(huì)降低植物光合能力。不同藥用植物有效成分的積累對(duì)光強(qiáng)的敏感程度不同，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)光照的強(qiáng)度來(lái)提高藥用植物有效成分的含量[13]。從表4可知，蒼術(shù)素含量與郁閉度呈顯著負(fù)相關(guān)。郁閉度過(guò)高，北蒼術(shù)接受不到足夠的光照，長(zhǎng)勢(shì)較弱，蒼術(shù)素含量低。因此，在北蒼術(shù)的人工種植中，要適當(dāng)控制遮陰程度。孟祥才等[14]研究表明，穿龍薯蕷的高產(chǎn)主要是通過(guò)改善光照條件而實(shí)現(xiàn)，且質(zhì)量提高與光照強(qiáng)度增加有關(guān)。

大量研究表明，海拔和光照條件對(duì)藥用植物次生代謝產(chǎn)物的積累有重要影響。因此，可選擇在郁閉度較低、光照條件好、海拔較高的區(qū)域進(jìn)行北蒼術(shù)的人工種植。

筆者在昌平區(qū)收集了9份樣品，其蒼術(shù)素含量在0.639%~1.47%之間；在延慶區(qū)收集了10份樣品，其蒼術(shù)素含量在0.503%~1.954%之間；在懷柔區(qū)收集了3份樣品，其蒼術(shù)素含量在0.736%~1.296%之間；在房山區(qū)收集了8份樣品，其蒼術(shù)素含量在0.491%~1.033%之間。對(duì)4個(gè)區(qū)蒼術(shù)素的含量進(jìn)行比較，筆者發(fā)現(xiàn)房山區(qū)的北蒼術(shù)蒼術(shù)素含量低，初步認(rèn)為可能與海拔較低有關(guān)，房山區(qū)蒼術(shù)素含量最高的是大草嶺-1，為1.033%，最低的是泗馬溝-3，為0.491%。不同樣地北蒼術(shù)的蒼術(shù)素含量存在差異，這可能與生長(zhǎng)環(huán)境相關(guān)。

通過(guò)表3筆者發(fā)現(xiàn)，昌平區(qū)、懷柔區(qū)、延慶區(qū)的野生北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量高于人工種植北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量，而房山區(qū)的野生北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量低于人工種植北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量。這說(shuō)明昌平區(qū)、懷柔區(qū)、延慶區(qū)的野生北蒼術(shù)質(zhì)量比人工種植的北蒼術(shù)質(zhì)量好，房山區(qū)野生北蒼術(shù)質(zhì)量不如人工種植的北蒼術(shù)。高麗等[15]用RE-HPLC法對(duì)17個(gè)不同地點(diǎn)蒼術(shù)的蒼術(shù)素含量進(jìn)行測(cè)定，選取了湖北、四川、安徽、江蘇、河南、陜西等地不同區(qū)縣的野生樣品和人工種植樣品，結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地蒼術(shù)素含量存在差異。這表明種植技術(shù)、地理環(huán)境與生長(zhǎng)年限對(duì)蒼術(shù)素含量不同有一定影響。

通過(guò)對(duì)延慶區(qū)野生北蒼術(shù)和人工種植北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量的對(duì)比筆者發(fā)現(xiàn)，野生北蒼術(shù)的蒼術(shù)素含量高于人工種植北蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量。侯潔芳[16]的研究中比較了安徽霍山野生蒼術(shù)與栽培蒼術(shù)的質(zhì)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)野生品中蒼術(shù)素含量高于栽培品，筆者所研究結(jié)果與之相符。Takeda等[17]研究發(fā)現(xiàn)，野生蒼術(shù)中蒼術(shù)素含量低于栽培蒼術(shù)，本研究的結(jié)果與之相反，可能是由所選蒼術(shù)種源、產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境等差異造成，其有待進(jìn)一步深入研究。

3.2 結(jié)論

本研究對(duì)北蒼術(shù)采集地的海拔、坡度、經(jīng)度、緯度、郁閉度、人為干擾程度6個(gè)生態(tài)因子與蒼術(shù)素含量進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果顯示，6個(gè)生態(tài)因子中，蒼術(shù)的品質(zhì)與海拔呈顯著正相關(guān)，與郁閉度呈顯著負(fù)相關(guān)，與其他4個(gè)生態(tài)因子均不相關(guān)。

參照《中國(guó)藥典》2020年版蒼術(shù)素的含量測(cè)定方法，筆者測(cè)定了北京4個(gè)區(qū)野生北蒼術(shù)中蒼術(shù)素的含量，研究結(jié)果顯示，4個(gè)區(qū)的蒼術(shù)素含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.3%，符合《中國(guó)藥典》規(guī)定。30個(gè)樣品中，延慶區(qū)黃土梁-3的蒼術(shù)素含量最高，為1.954%，房山區(qū)泗馬溝-4的蒼術(shù)素含量最低，為0.491%。

3.3 展望

中藥材是發(fā)展中醫(yī)藥和大健康產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略資源。北蒼術(shù)為我國(guó)傳統(tǒng)的大宗藥材，為北京市治療新冠肺炎正虛受邪、內(nèi)閉外脫證等病癥的主要中藥材之一。自2003年“非典”之后，越來(lái)越多的人參與到蒼術(shù)的研究中，市場(chǎng)對(duì)蒼術(shù)的需求量也越來(lái)越大，野生蒼術(shù)遭到過(guò)度挖掘，日益枯竭。為了滿足市場(chǎng)需求，開(kāi)展北蒼術(shù)的人工種植十分必要。如能發(fā)現(xiàn)適宜北蒼術(shù)生長(zhǎng)的環(huán)境，將為北蒼術(shù)的大規(guī)模種植提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。