土地利用方式对剑河钩藤品质的影响

陈 宁，张珍明，曾宣平，孙 超

(1.贵州省科学技术情报研究所，贵州 贵阳 550004；2.贵州省生物研究所，贵州 贵阳 550009；3.遵义市环保局，贵州 遵义 563000；4.中国科学院天然产物化学重点实验室，贵州 贵阳 550025)

【研究意义】钩藤(Uncariarhynchophylla)是茜草科常绿藤本植物，分为毛钩藤(UncariamacrophyllaWall)、华钩藤(UncariahirsuteHavil)、大叶钩藤[Uncariasinensis(Oliv.)Havil]或无柄果钩藤(UncariasessilifructusRoxb)等，是我国大宗常用中药材。其药用历史悠久，《本草纲目》记载，“钩藤，古方多用皮，后世多用钩，取其力锐尔”。《中国药典》规定使用“带钩茎枝”入药[1]。目前，商品流通的药材多习惯使用钩及上下1 cm左右的茎枝入药；广西壮瑶民间一直有使用钩藤植物地上部分(包括主杆和叶)入药的习惯。主治肝风内动，惊痫抽搐，高热惊厥，感冒夹惊，小儿惊啼，妊娠子痫及头痛眩晕等症。钩藤在贵州中药材中占重要地位[2]，在贵州剑河、三都、锦屏、凯里和天柱等地均有较大面积种植，但以剑河县种植面积最大。剑河县(E108°17′08″～109°04′12″，N26°20′42″～26°55′42″)位于贵州省黔东南苗族侗族自治州中部，海拔348～1626 m，总面积2165.3 km2，系山地性高原，四季分明、雨量充沛，年均降雨量1220 mm，年均气温16.7 ℃，无霜期326 d，年均日照时数1236.3 h，属亚热带季风气候。研究区域土壤主要以黄壤(pH 4.2～5.5)为主，有部分黄红壤(pH 4.2～5.0)和少量石灰岩发育而成的黄色石灰土(pH 5.4～5.8)和酸性紫色土。钩藤喜温怕寒，适宜种植温度为16～18 ℃，是喜酸性的阴性树种，在pH 4.5～6的酸性红壤上生长良好。因此，剑河县的区域气候土壤水文条件非常适宜钩藤生长[3]。2009年剑河县攻克了钩藤种子育苗难题，2011年“剑河钩藤”被国家质检总局70号文批准为国家地理标志产品保护品种，2012年剑河钩藤种子育苗获得国家专利授权。目前，钩藤产业已成为剑河县重要的助农扶贫产业。截至2017年底，贵州省钩藤人工种植及野生保护抚育面积达7273万m2，总产量达4804 t，总产值达6997万元[4]。【前人研究进展】根据中药材天地网数据显示，2016-2018年安国药市、亳州药市和玉林药市的钩藤市场价格稳步增长，钩藤走势火热，人工种植面积不断增加。但是，由于种植不当和生态环境变化等因素的影响，钩藤生产中出现的问题愈来愈多，其中，环境污染、连作障碍、化肥投入量过大、病虫危害严重、有毒元素和农残超标等对钩藤品质形成较大影响[5-7]。不同土地利用方式下人为干扰不同，土壤特性存在差异，造成的土壤品质也存在差异，进而对钩藤品质也造成不同程度的影响。【本研究切入点】目前有关钩藤产地研究主要集中在土壤养分、土壤重金属及生物碱含量测定等方面[8-10]，关于不同土地利用方式下钩藤品质的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】鉴于此，本研究从不同土地利用方式出发，对钩藤品质的有效成分(钩藤碱和异钩藤碱)及微量元素特征，结合钩藤产地土壤性状，采用野外调查及室内分析方法研究影响贵州产钩藤品质特征的影响因素，探明钩藤品质与土壤性状及人为因素的内在关联，以期为提高剑河钩藤的产质量，筛选高产优质钩藤栽培模式提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 钩藤 选择剑河县钩藤主产地同一采收期，不同土地利用方式(基地栽培、林地栽培和荒地栽培)下成熟期全植株钩藤为研究对象，共222个样品。

1.1.2 试剂 钩藤碱标准品、异钩藤碱标准品、重蒸馏水、三乙胺(AR)、冰乙酸(AR)、硝酸(AR)、乙腈(色谱纯)、过氧化氢(AR)和甲醇(色谱纯、分析纯)，质量浓度为1000 μg/mL的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo标准储备液，100 μg/mL的内标储备液，市购。

1.1.3 仪器设备 HP1100惠普高效液相色谱仪，美国惠普科技公司；Agilent 7700x 电感耦合等离子体质谱仪，美国安捷伦科技公司。

1.2 方法

1.2.1 材料预处理 将采集的新鲜钩藤以钩为中心，将叶、茎、钩分类制样，前后1 cm剪断制成钩藤样品，在50～55 ℃恒温下干燥24～48 h至恒量。蒸青样用高速粉碎机粉碎2 min，过40～60目筛，制成钩藤样品备用。

1.2.2 指标测定 ①钩藤不同部位主要有效成分的含量。钩藤的主要有效成分为生物碱，如钩藤碱(rhynchophylline)和异钩藤碱(isorhyncho-phylline)。对不同土地利用方式的钩藤植株进行有效成分的测定。用甲醇回流补重提取钩藤样品中的钩藤碱和异钩藤碱，采用高效液相色谱法测定钩藤碱和异钩藤碱[11]，3次重复。②钩藤不同部位微量元素及土壤微量元素的含量。选取用电子天平分别准确称取0.5 g土壤样品和0.2 g植株样品(精确至0.001 g)样品于聚四氟乙烯高压密封消解罐中，分别加入5.0 mL硝酸、2.0 mL双氧水，置于170 ℃恒温干燥箱中加热3 h冷却后，参照文献[12-13]采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定土壤和植株Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo的含量。3次重复。

1.3 数据统计与分析

采用Excel 2007和SPSS Statistic 19进行数据的统计与分析。

2 结果与分析

2.1 土地利用方式对钩藤有效成分含量的影响

由表1可知，从总量看，不同土地利用方式钩藤的钩藤碱含量为基地>林地>荒地，其中，基地种植钩藤的钩藤碱含量分别较林地和荒地钩藤碱提高36.67 %和53.33 %；异钩藤碱含量为基地>林地>荒地，基地种植钩藤的钩藤碱含量较林地和荒地提高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叶。叶的钩藤碱和异钩藤碱含量均为基地>林地>荒地，其中，基地种植叶的钩藤碱和异钩藤碱含量分别为0.01～0.20和0.01～0.14 mg/g，平均为0.11和0.05 mg/g，变异系数为51.38 %和81.81 %，为中低等程度变异；林地种植叶的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.03～0.14和0.02～0.07 mg/g，平均为0.06和0.04 mg/g，变异系数为79.32 %和54.00 %，为中低程度变异；荒地种植叶的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.02～0.08和0.02～0.08 mg/g，平均为0.04和0.06 mg/g，变异系数为94.24 %和57.36 %。表明，3种方式叶的钩藤碱和异钩藤碱含量差异不明显。②茎。茎的钩藤碱和异钩藤碱含量均为基地>林地>荒地，其中，基地种植茎的钩藤碱和异钩藤碱含量分别为0.10～0.57和0.00～0.17 mg/g，平均为0.27和0.05 mg/g，变异系数为51.70 %和157.82 %；林地种植茎的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.16～0.33和0.00～0.04 mg/g，平均为0.23和0.01 mg/g，变异系数为29.47 %和125.09 %；荒地种植茎的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.17～0.24和0.00～0.02 mg/g，平均为0.21和0.01 mg/g，变异系数为17.93 %和92.43 %，为中等程度变异。3种方式茎的钩藤碱和异钩藤碱含量差异不明显。③钩。钩的钩藤碱和异钩藤碱含量均为基地>林地>荒地，其中，基地种植钩的钩藤碱和异钩藤碱含量分别为0.27～0.78和0.00～0.06 mg/g，平均为0.53和0.02 mg/g，变异系数为28.86 %和94.28 %；林地种植钩的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.22～0.33和0.00～0.06 mg/g，平均为0.29和0.02 mg/g，变异系数为17.37 %和110.15 %；荒地种植钩的钩藤碱和异钩藤碱含量为0.15～0.23和0.00～0.02 mg/g，平均为0.19和0.01 mg/g，变异系数为21.59 %和96.59 %，为中等程度变异。3种方式钩的异钩藤碱含量差异不明显，但钩藤碱含量的差异显著，表现为基地、林地与荒地间差异显著。

2.1.2 相同利用方式钩藤各部位有效成分的含量 同一土地利用方式钩藤各部位钩藤碱含量为钩>茎>叶趋势(荒地除外)。其中，钩、茎和叶的含量分别为0.15～0.78、0.10～0.57和0.01～0.20 mg/g，整个研究区域钩、茎、叶的平均为分别0.19～0. 51、0.20 ～0. 27和0.04～0. 11 mg/g，变异系数为17.37～28.86 %、17.93～51.79 %和51.38～94.24 %，属中等程度变异。钩藤各部位异钩藤碱分布整体趋势呈叶>茎>钩趋势，含量分别为叶0.01～0.14、茎0.00～0.17和钩0.00～0.06 mg/g，整个研究区域叶、茎、钩的平均为分别0.40～0.60、0.01～0.03和0.01～0.02 mg/g，变异系数分别为54.00～81.81 %、92.43～157.82 %和94.28～110.15 %，叶为中等程度变异，茎和钩为强度变异。表明，钩、茎和叶均含有钩藤碱和异钩藤碱，其含量分布与黄瑞松等[14-15]的研究结果一致，也与有关钩藤类药材的药用部位一致。

2.2 不同土地利用方式钩藤各部位微量元素的含量

从表2看出，不同土地利用方式钩藤叶、茎及钩中的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在显著差异。

2.2.1 叶 林地种植叶的Mg含量分别比荒地和基地的高8.11 %和44.19 %；荒地种植叶的Ca、Mn、Zn及Mo含量均比基地和林地高，分别高37.19 %和8.68 %、8.68 %和14.72 %、61.65 %和14.72 %及70.27 %和38.46 %；基地种植叶的Fe和Co含量均比荒地和林地高，分别高29.73 %和85.42 %、504.40 %和928.40 %

2.2.2 茎 基地种植茎的Mg和Zn含量均比林地、荒地高，分别高5.90 %和19.26 %及7.04 %和11.39 %；荒地种植茎的Ca、Mn、Fe和Co含量均比基地和林地高，分别高10.59 %和32.04 %、160.41 %和174.19 %、15.97 %和28.10 %及24.55 %和77.08 %；林地种植茎的Mo含量分别比荒地和基地高2650.00 %和3.77 %。

表1 不同土地利用方式钩藤各部位有效成分的含量

注：表中同行不同大字母分别表示差异显著(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 钩 林地种植钩的Mg和Fe含量均比基地和荒地高，分别高9.95 %和32.66 %、29.26 %和37.77 %；荒地种植钩的Ca和Co含量均比基地和林地高，分别高10.05 %和7.23 %、17.29 %和9.25 %，基地种植钩的Mn、Zn和Mo含量均比林地和荒地高，分别高13.11 %和19.53 %、10.06 %和53.81 %及1700.00 %和227.27 %。

2.3 钩藤各部位微量元素间的相关性

从表3看出，钩藤各部位微量元素间的相关性不同。其中，叶中微量元素Co与Fe呈显著正相关，与Mo呈极显著正相关，相关系数分别为0.49和0.58；Mg与Fe呈显著负相关，相关系数为-0.50；其他元素间相关性不显著。茎中微量元素Co与Mn和Zn均呈显著正相关，与Fe呈极显著正相关，相关系数分别为0.49、0.46和0.71；Mg与Zn呈显著正相关，相关系数为0.53；而Ca与Fe、Mo与Mn分别呈显著负相关，相关系数分别为-0.51和-0.48；其他元素间相关性不显著。钩中微量元素Zn与Co呈极显著相关，相关系数分别为0.61，其他元素间相关性不显著。

2.4 土壤微量元素与钩藤有效成分的相关性

从表4看出，土壤微量元素含量与叶、茎及钩的有效成分间存在一定的相关性。其中，土壤Mo含量与茎中异钩藤碱含量呈极显著正相关性，相关系数为0.59；与钩中钩藤碱含量呈显著正相关性，相关系数为0.51。Mn含量与钩中异钩藤碱和茎中钩藤碱含量分别呈极显著正相关性，相关系数分别为0.60和0.70。Fe含量与茎中钩藤碱含量呈极显著负相关，相关系数为-0.66。因此，增施Mo和Mn肥能够促进钩藤植株中的异钩藤碱和钩藤碱含量形成，有利于提高钩藤的品质。

表2 不同土地利用方式钩藤各部位微量元素的含量

表3 钩藤各部位微量元素间的相关性

注：*和**分别为0.05和0.01水平上显著相关，下同。

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

3 讨 论

随着医疗技术的发展中药材中微量元素的药理作用越来越受到广大人民群众的关注，大量研究表明，钩藤中的微量元素的含量与其高效具有一定的关联性，因此，研究钩藤微量元素含量已经成为评价钩藤品质及其药效的一个重要指标[16]。研究结果表明，钩中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn及Mo的含量均高于叶和茎的含量。因此，从微量元素的角度看，钩具有药理价值；从有效成分的角度看，钩藤碱和异钩藤碱的含量均表现为钩>茎>叶。因此，微量元素的研究佐证了钩藤钩的药效和重要性。该试验结果还表明，土壤微量元素含量与钩藤叶、茎及钩的有效成分间存在一定的相关性。因此，在钩藤种植过程中应合理安排微量元素的施用量，进而促进植株中异钩藤碱和钩藤碱的形成，达到提高钩藤品质的目的[17]。

表4 土壤微量元素与钩藤各部位有效成分的相关性

研究不同土地利用方式对贵州地产钩藤品质的影响，有助于理解人为活动对土壤性状及植物生长的内在联系，长期翻耕容易造成钩藤产地土壤微生物的变化，进而造成土壤养分含量改变，对土壤本质特征及植物品质不利；且土壤养分不足则不能促进钩藤的合理生长[18]。该研究结果表明，不同土地利用方式钩藤有效成分钩藤碱和异钩藤碱的总量均表现为基地>林地>荒地，与网络流传“野生药材的品质就比人工种植的质量好”的说法存在较大差异。该说法忽视了决定药材质量的最基本因素，而且对资源保护和发展中药产业都将带来不良影响。钩藤质量优劣的重要标志就是其有效成分含量的多少，多者为优，少者为劣。影响药材质量的因素包括地域性和土壤养分条件[19]，土地条件好，生产的药材质量就好，反之生产出来的产品就次。研究结果可为贵州地产钩藤的高产优质栽培及土壤改良提供参考。

4 结 论

不同土地利用方式钩藤的品质存在显著差异。其中，钩藤有效成分钩藤碱和异钩藤碱的总量均为基地>林地>荒地。同一土地利用方式钩藤各部位的有效成分存在明显差异，钩藤碱和异钩藤碱的含量均为钩>茎>叶(荒地除外)。钩藤叶、茎和钩中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在显著差异。土壤微量元素对钩藤有效成分含量产生影响，其中，增施含Mo微肥有利于提高异钩藤碱的含量，增施含Mn微肥有利于提高钩藤碱的含量。