平茬更新代次及生长年限对厚朴生长和药用有效成分含量的影响*

杨 旭 杨志玲 汪丽娜

(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 富阳 311400)

平茬更新代次及生长年限对厚朴生长和药用有效成分含量的影响*

杨 旭 杨志玲 汪丽娜

(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 富阳 311400)

【目的】 探讨平茬更新不同代次及生长年限对厚朴生长和药用有效成分的积累动态，为其可持续速生丰产栽培技术提供理论依据。【方法】 以湖南省安化县不同平茬代次及生长时间的厚朴林分为研究对象，采用单因素方差分析方法研究其树高、胸径、树皮产量、树皮厚度及厚朴酚类成分的含量差异。【结果】 平茬能显著提高厚朴树高、胸径、树皮产量的年平均增长率，1～2代厚朴生长6年后，其树高、胸径及树皮产量分别与生长8年的对照厚朴相似； 生长8年的1～2代厚朴，则分别与生长10～12年的对照厚朴相似。树皮厚度与平茬代次呈显著负相关，平茬后树皮厚度的年增加率显著低于未平茬厚朴。平茬后萌生植株药用有效成分含量得以迅速积累，生长6～8年的1代厚朴酚类成分含量分别接近生长8～12年的对照厚朴； 2代厚朴酚类成分积累的速度显著低于1代厚朴，但生长6～8年植株的厚朴酚类成分含量仍符合《中国药典》要求。平茬3次后厚朴树皮薄且脆，有效成分含量极低，失去利用的价值。【结论】 平茬技术有利于厚朴林地生产力的恢复与重建，平茬后厚朴植株生长及药用有效成分含量均能迅速恢复，使厚朴收益期提前3～4年，具有很高的经济和社会效益。

厚朴； 平茬； 更新代次； 生长年限

厚朴(Magnoliaofficinalis)为木兰科(Mangonoliaceae) 厚朴属植物，其干燥根皮、干皮和枝皮可入药，性辛苦温，有燥湿消痰、下气除满之功效(国家药典委员会, 2005)。厚朴主要药用有效成分为厚朴酚与和厚朴酚。现代药理研究表明，其酚类成分能有效对抗各类炎症(Miyasakietal., 2013)，促进慢性粒细胞白血病患者淋巴细胞凋亡(Lietal., 2014)，对肝癌、膀胱癌、皮肤癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌等多种癌症具有良好的功效(Chilampallietal., 2011; Tsaietal., 2014; Zhouetal., 2013; Hahmetal., 2014; Changetal., 2013)； 同时，其有效成分能清除体内自由基，保护心脑血管(Hoetal., 2012)，是有效的抗焦虑药(Lietal., 2013)、镇静剂和抗惊厥药物(Chuangetal., 2013)，还能有效治疗因记忆衰退引起的阿尔兹海默病(Leeetal., 2012)， 并且对因高脂饮食造成的脂肪肝有很好的疗效(Zhangetal., 2014)。

厚朴需生长10年以上才能剥皮利用，资源的生长速度远远赶不上资源的利用速度(杨洪兵等, 2007; 谌金吾等, 2013)。厚朴栽培投资回收期较长，且易受药材行情波动的影响，极大地损伤了农民的栽培积极性。厚朴基部萌蘖能力强，一直是营林中的一项不利因素。在湖北恩施、湖南永道等厚朴主要栽培区，农民自发形成收割平茬后保留主根，在次年主根萌发新稍，新植株生长6～7年之后再平茬1代，循环砍伐3次的栽培方法。这种方法培育的萌蘖苗没有缓苗期，植株在基径、胸径、树高等方面表现出显著的优势(林先明等, 2009)，利用HPLC指纹图谱研究其药用有效成分，结果显示平茬植株符合药用要求(陈玲, 2006)。平茬技术不仅可以缩短厚朴缓苗期，提高厚朴林分利用期限，具有较好的经济效益，而且可避免砍树挖篼造成的水土流失，具有良好的生态效益。本研究探讨平茬更新不同代次及其生长年限对厚朴生长及药用有效成分的积累动态，以期为厚朴可持续速生丰产栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地及林分概况

试验地湖南省安化县辰山林场位于雪峰山脉北端九龙池山系，地理位置为119°19′E，28°29′N，海拔950～1 020 m，土壤以黄壤和棕黄壤为主。

试验选择辰山林场培育的良种厚朴1代纯林，林分密度1.5 m×2 m，经营管理模式为中等强度管理，造林前3年每年抚育2次，所选择的林分均生长于向阳的上坡位。

1.2 厚朴平茬再生方式

试验所有平茬工作由辰山林场完成并记录。使用油锯对生长12年以上的厚朴进行平茬，保持断面平齐，皮不受损伤，平茬面与土壤齐平； 平茬后于当年5～6月，在树兜基部喷施100 mol·L-1的吲哚乙酸10～20 mL，平茬前在树冠投影外围开环状沟施肥，每株施沼液5 kg或腐熟饼肥2 kg(2种肥料肥效相当)。

1.3 调查样地选取和调查方法

选取不同平茬代次及生长4，6，8，10，12年的厚朴实生苗为对照。 在实生苗生长12年时进行第1次平茬，生长2，4，6，8年的萌生植株，称为1代厚朴； 在1代厚朴生长8年后进行第2次平茬，生长2，4，6，8年的萌生植株，称为2代厚朴； 在2代厚朴生长8年后进行第3次平茬，生长2，4年的萌生植株，称为3代厚朴。每林分随机选取30株植株，测量树高及胸径。随机选取3株植株，齐地面伐倒后剥皮测其鲜质量，并晒干折成干质量，所得数据为厚朴树皮产量。每林分随机选取10株植株，选择离地1 m的树干，割取宽约5 cm、高约10 cm的树皮，采用游标卡尺测量树皮厚度，用树高、胸径及树皮厚度与生长年限的比值计算连年平均生长量。刮去外层栓皮，粉碎后将林分内所有个体混合，过60目筛备用。1.4 厚朴酚与和厚朴酚含量测定

厚朴酚类物质的含量测定参照2010版《中国药典》的方法(国家药典委员会, 2010)。

1.4.1 色谱条件与系统适用性试验 以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以甲醇-水(78∶22)为流动相，检测波长为294 nm。理论板数按厚朴酚峰计算应不低于3 800。

1.4.2 对照品溶液的制备 取厚朴酚对照品、和厚朴酚对照品适量，精密称定，加甲醇分别制成每1 mL含厚朴酚40 μg、和厚朴酚24 μg的溶液。

1.4.3 供试品溶液的制备 取本品粉末(过3号筛)约0.2 g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入甲醇25 mL，摇匀，密塞，浸渍24 h，过滤，精密量取续滤液5 mL置25 mL量瓶中，加甲醇至刻度，摇匀。

1.4.4 有效成分的测定 分别精密吸取2种对照品溶液各4 μL与供试品溶液3～5 μL，注入液相色谱仪，测定。以上所有样品重复3次。

1.5 数据分析

采用PASW18单因素方差分析计算不同平茬代次及生长年限之间的厚朴胸径、树高等等指标差异，并用Excel2007及Origin8 软件作图。

2 结果与分析

2.1 平茬代次及生长年限对厚朴树高和胸径生长的影响

平茬代次及生长年限对厚朴树高生长的影响见图1。平茬前厚朴的树高生长随生长年限增加呈现先快后慢的趋势，其转折点出现在8年左右，前8年厚朴树高年均增长量为0.87 m，8年之后树高增长速度减缓，仅为0.32 m。1～3代厚朴一直保持高速增长趋势，树高年均增长为1.24，1.18和1.12 m。平茬3次后大部分厚朴根逐渐腐烂，丧失了再生能力，但萌生植株还能保持较高的生长速率。为了进一步说明平茬代次对厚朴树高生长的影响，本研究比较了相同生长年限不同平茬代次的厚朴树高。结果表明，平茬后，萌生植株的树高显著高于平茬前，平茬1～2代厚朴生长6～8年的树高分别与未平茬生长8～10年的厚朴相当。

图1 不同平茬代次及生长年限的厚朴树高生长差异Fig.1 Differences in height growth among different rotations and growth time

图2 不同平茬代次及生长年限的厚朴胸径生长差异Fig.2 Differences in DBH among different rotations and growth time

平茬代次及生长年限对厚朴胸径生长的影响见图2。与树高生长相似，未平茬厚朴的胸径生长随生长年限增加同样呈现先快后慢的趋势，10年左右出现转折点，前10年厚朴胸径年均增长量为9.03 mm，10年后下降至1.55 mm，1～3代厚朴胸径生长速率均显著高于对照，年均增长量依次为11.67，10.44和12.45 mm。对不同平茬代次相同生长年限厚朴的胸径生长状况进行比较，结果显示，平茬后新植株的胸径显著高于平茬前。1代厚朴生长6年后，胸径与生长8年的对照植株相似，而生长8年的植株胸径甚至超过生长12年的对照厚朴； 2代厚朴生长6年的植株胸径接近生长8年的对照厚朴，而生长8年的植株胸径也接近生长12年的对照厚朴，平茬3次后大部分厚朴根逐渐腐烂，失去利用价值。2.2 平茬代次及生长年限对厚朴树皮产量的影响

厚朴的树皮产量是指用作药材部分的干皮、枝皮、根皮干质量的总和，通常生产上最主要的是干皮，本文的树皮产量即指厚朴干皮的干质量。对平茬前后不同生长年限厚朴的产量分析见图3。未平茬的对照厚朴的树皮产量同样随生长年限增加呈现先快后慢的趋势，其转折点出现在10年左右，前10年厚朴树皮产量的年均增长量为0.55 kg，10年后下降至0.12 kg。平茬后随生长年限增加厚朴树皮产量显著增加，1，2代厚朴树皮产量的年均增长量为0.74，0.64 kg，3代厚朴因生长年限不足其产量较低。为了进一步说明平茬代次对厚朴树皮产量的影响，本研究比较了相同生长年限不同平茬代次厚朴的树皮产量。结果表明，平茬后，厚朴树皮产量迅速增加，1～2代厚朴生长6年后，其树皮产量分别与生长8年的对照厚朴相似，1～2代厚朴生长8年后，树皮产量则分别与生长10～12年的对照厚朴相当。

图3 不同平茬代次及生长年限的对厚朴树皮产量差异Fig.3 Differences in bark yield among different rotations and growth time

2.3 平茬代次及生长年限对厚朴树皮厚度的影响

树皮厚度是决定厚朴质量的重要指标之一。平茬前后不同生长年限厚朴树皮厚度的生长状况见图4。厚朴树皮厚度与平茬代次呈显著负相关，未平茬厚朴树皮厚度在6年时已达到药用要求，但由于在8～12年处于快速增长期。因此出于对厚朴产量和质量的考虑，一般厚朴栽培10～12年后砍伐质量最佳； 1代厚朴树皮厚度生长6年后可达到药用要求，此后逐年增加，但增加的幅度显著低于平茬前。2代厚朴树皮厚度达不到药用要求，一般可做提取用，3代厚朴树皮极薄且脆，失去利用价值。

图4 不同平茬代次及生长年限的厚朴树皮厚度生长差异Fig.4 Differences in bark thickness among different rotations and growth time

2.4 平茬代次及生长年限对厚朴树皮药用有效成分含量的影响

厚朴酚与和厚朴酚是厚朴的主要药用成分，其含量高低通常用来指示厚朴质量的优劣。 1998版《中国药典》规定厚朴酚与和厚朴酚总量不得低于3.0%， 2005年后各版《中国药典》规定厚朴酚与和厚朴酚总量不得低于2.0%。

平茬后不同生长年限厚朴药用有效成分含量见图5和表1。生长6年的对照厚朴，其酚类成分含量就达到药典规定的要求，此后逐年增加，到8～12年进入快速积累阶段，生长12年的厚朴其酚类成分总量可达到5.52%； 平茬后由于根部提供营养，可使萌生植株有效成分含量得以迅速积累，生长6年的1代厚朴其酚类成分含量显著高于平茬前生长6年的植株，而生长8年的1代厚朴酚类成分含量则接近平茬前生长12年的植株； 2代植株根系提供营养能力大大降低，厚朴酚类成分积累速度也显著低于1代厚朴，但平茬2代生长6～8年的厚朴酚类成分含量仍可达到药典规定的要求； 3代植株中厚朴酚类成分含量极低，不再有利用价值。

图5 不同平茬代次及生长年限植株厚朴酚类色谱Fig.5 Chromatogram map of phenols content of different rotations and growth time

平茬代次Harvestrotation生长年限Growthtime/a厚朴酚Magnolocontent(%)和厚朴酚Honokiolcontent(%)厚朴酚总量Totalphenolscontent(%)未平茬Rotation040897±0021h0383±0025f1281±0009h61922±0020ef0829±0061e2749±0041f82054±0130e1084±0027d3135±0158e102654±0081d1255±0031c3909±0111d123986±0120a1614±0155b5601±0085a平茬1代Rotation120537±0151g0164±0014g0700±0290i40952±0050h0355±0033f1306±0083h62960±0151c1317±0121c4277±0270c83367±0416b1779±0205a5445±0294b平茬2代Rotation220414±0151g0107±0086g0531±0072i41045±0055h0393±0058f1438±0113h61768±0167fg0676±0031e2444±0190g81647±0109g0765±0055e2444±0190g平茬3代Rotation320128±0035i0045±0050g0172±0400j40061±0100i0134±0056g0195±0035j

3 讨论

厚朴是具有高萌蘖能力的树种，在野外状态下以萌生更新为主(杨旭等, 2013)，而这种高萌蘖能力却成为厚朴营林中的不利因素。若科学利用，则可显著延长厚朴药材林分利用年限，降低林分营建成本，提高林分的经济效益。本研究表明，平茬后厚朴树高、胸径、树皮产量及药用有效成分的积累速度都显著高于平茬前，说明厚朴在受到机械伤害后，可对失去的组织进行补偿生长。目前对萌蘖植物破坏后的再生生长机制已有众多研究。首先，地上部分的破坏导致根冠比严重失调，原有庞大根系吸收的水分及根系储藏的营养物质供给有限的地上组织，导致剩余组织的相对生长速率大幅度增大(Trmnbleetal., 1993)； 其次，植株再生叶片幼嫩，具有较强的光合效率，可使可溶性碳水化合物含量增加等(李跃强等, 1996)； 再次，地上组织被破坏后，引起体内激素含量的变化，顶端优势消失，细胞分裂素(CK3)含量显著增加，IAA/CK3减小，促进细胞分裂及生长，促使α-淀粉酶活性提高，最终使得根系储存的淀粉大量水解，为地上枝条的快速恢复提供原料(Van Dametal., 2001)； 最后，合成地上组织生长所需蛋白质以氨基酸的形式迅速合成，储藏在根、枝干和皮层等部位，为植株再生生长和组织恢复提供有利的物质基础和能量来源(张海娜等, 2011)。平茬后厚朴的生长速率要显著高于平茬前，植株茎干、皮层部分都可能产生超补偿，使得植株胸径和树皮厚度提前3～4年恢复到平茬前水平。

木本植物受到严重伤害时，会使植物重返幼年相，提高再生组织的防御水平 (Bryantetal., 1983)。这种防御包括形态学的防御，例如刺槐(Robiniapseudoaca)刺长增加(Grubb, 1992)、悬钩子(Rubushispidus)和楤木属(Aralia)植物皮刺增加(Abrahamson, 1975； Pollard, 1992)、异株荨麻(Urticadioica)刺毛密度增加(Pullinetal., 1989)，还包括化学防御，如次生代谢产物的增加。厚朴酚、和厚朴酚是一类由苯丙素双分子聚合而成的天然化合物，属于木脂素类物质，在其生物转化过程中L-苯丙氨酸解氨酶(L-phenylalanin ammo-nialyase PAL)具有重要的作用(Amblardetal., 2007)。因此，萌蘖植株中产生的包括苯丙氨酸在内的大量游离氨基酸为厚朴酚类的合成提供了物质基础，使得再生厚朴中酚类物质含量迅速增加，实现了次生代谢产物的超补偿。

另一方面，厚朴的萌芽能力随砍伐次数及伐桩年龄的增大而逐渐下降，这与大多数阔叶树种的研究结果(方升佐等, 2010; 田野等, 2012)相似。这可能是由于地上部分的多次移除会减少养分向根系的回流，造成下一代次根系生长量降低(Ruessetal., 1998; Wildyetal., 2002)。此外，不断重复采伐大大增加了病菌侵染和内部生理失调的危险，从而导致母树桩死亡(Strong, 1989)。

对湖南省安化县厚朴林的平茬研究显示，平茬有利于厚朴林地生产力和生态环境的恢复与重建。但由于该县厚朴产业发展较好，药农对生长12年左右的0代厚朴和生长8年左右的1～2代厚朴就开始采伐，因此本研究还缺乏更宽年龄的厚朴样本。厚朴林分更新能力维持是一个非常复杂的问题，与不定芽的萌发能力、根系的生存力、伐桩的死亡率、地力的下降等方面密切相关，这些都有待于今后进一步研究，为厚朴乃至皮类药材资源的可持续利用提供更多的实践指导。

4 结论

采用单因素方差分析研究不同平茬代次及生长年限的厚朴树高、胸径、树皮产量、树皮厚度及酚类成分的含量差异得知，平茬1～2次的厚朴，其树高、胸径及树皮产量与未平茬前的对照厚朴相比，可提前3～4年达到收益期； 平茬后树皮厚度显著低于未平茬厚朴； 平茬1次后萌生植株药用有效成分含量得以迅速积累，生长6～8年可达到药典要求，平茬2次后厚朴酚类成分的积累速度有所下降，平茬3次后厚朴无利用价值。这说明平茬能显著提高厚朴树高、胸径和树皮产量的年均增长量，使厚朴提前进入收益期，具有很高的经济和社会效益。平茬次数以1～2次为宜。

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(责任编辑 王艳娜 郭广荣)

Effects of Harvest Rotations and Growth Time on Growth and Medicinal Active Ingredient Content ofMagnoliaofficinalis

Yang Xu Yang Zhiling Wang Lina

(ResearchInstituteofSubtropicalForestry,CAFFuyang311400)

【Objective】 Harvest rotations are applied by foresters to reduce the length of the period of growing cycle forHoupo⊇aOfficinalisculture. The aim of this study was to explore the effects of harvest rotations and growth time on growth and medicinal active ingredient content ofMagnoliaofficinalis, and provide the theoretical basis for cultivation techniques. 【Method】 This study was conducted inM.officinalis. plantations with different rotations and stand ages in Anhua County, Hunan Province, and the growth performance, including tree height, diameter at breast height (DBH), bark yield, bark thickness and the accumulation of secondary metabolites such as honokiol and magnolol in bark were examined. 【Result】 The results showed that stumping significantly enhanced the growth rate of DBH, tree height and bark yield. The six-year-old plants with 1-2 rotations were similar in DBH, tree height and bark yield to the eight-year-old plants without rotation. Bark thickness was significantly and negatively correlated with rotations. The content of secondary metabolites accumulated rapidly after stumping, and the content in bark of 6-8-year-old plants with one rotation closed to that of 8-12-year-old plants without rotation. The accumulation of secondary metabolites in rotation 2 was significantly slower than generation one. The bark became thin and with low content of secondary metabolites after rotation 3 and then the root gradually decomposed. 【Conclusion】 The stumping method plays an important role inM.officinalisstand restoration which can facilitate the plant growth and secondary metabolite accumulation. This culture method can enable the forester profit earlier 3-4 years fromM.officinaliscultivation.

Houpo⊇aofficinalis; stumping; harvest rotation; growing time

10.11707/j.1001-7488.20170106

2015-07-15；

2016-12-14。

国家自然科学基金项目(31270585)

S759.82

A

1001-7488(2017)01-0047-07

*杨志玲为通讯作者。本文的平茬试验工作由湖南省安化县林业局及辰山林场有关人员完成，在此致以诚挚的谢意！