白木香苗木质量分级标准研究

刘键锺， 曾建荣， 卢昌华， 高晓霞， 严寒静

(1.广东药科大学中药学院， 广州 510006; 2.广东药科大学药学院， 广州 510006;3.华南微生物国家重点实验室， 广州 510006)

白木香(Aquilariasinensis(Lour.) Spreng.)又名土沉香，为瑞香科(Thymelaeaceae)沉香属(AquilariaLam)植物[1]，以其含树脂的木材入药，药材名为沉香[2]，属于国家二级重点保护野生植物，是中国生产中药沉香的唯一植物来源[3]。沉香全年均可采收，割取含树脂的木材，除去不含树脂的部分，阴干。其具有行气止痛，温中止呕，纳气平喘的功效[2]。沉香用途广泛，除作中药外，还用于香料及工艺品雕刻[4],具有较高经济价值。白木香主产区为广东省、海南省和广西自治区，福建省及云南省亦有种植[5]。种子繁殖是白木香的主要繁殖方式，果实成熟期为6—8月。白木香种子属于顽拗性种子，活性保持时间短，苗圃育苗时宜即采即播，出苗后移栽营养袋或直接于营养袋中育苗，裸根苗高70～100 cm时即可出圃定植[6]。

由于盗采等原因白木香野生资源逐渐枯竭，现药用沉香主要为栽培品，栽培白木香自然状态下难以结香，一般采用火烧钻孔等方式人工诱导结香。白木香种苗作为沉香药材的基础来源，种苗的质量在一定程度上影响着药材的最终品质。目前我国对中药材苗木质量的分级还没有一个明确的界定标准，但主要造林树种苗木质量分级早在1999年就形成了国家标准GB 6000-1999。随着人们对中药材苗木质量优劣意识的加强，有关苗木质量分级标准的研究逐渐增多，目前朱砂根、八角、铁冬青、南五味子、猴耳环等木本植物均有相关的苗木质量分级标准研究[7-11]，苗木质量分级标准为木本植物药材的规范化、规模化种植提供了理论依据。

孟惠等[3]已经对白木香种子质量分级标准进行研究，白木香种子被分为2个等级，影响白木香种子质量的主要因素为含水量、发芽率、生活力及千粒重。虽然已有白木香的种苗分级标准研究[12]，但由于种苗基地单一，样本量少，该标准不具备广泛的指导意义。经实地考察得知，白木香苗木全年可出苗圃，宜雨季定植，生长期达一年左右时将其移栽定植至山地或转移至更大的营养袋内。实际生产中白木香仅以苗高作为分级标准进行销售，目前尚未实施一套完善、规范且具有广泛代表意义的苗木质量分级标准，未能对苗木质量进行有效控制。

据调查，白木香育苗基地主要分布在广东省及海南省，其中广东省为白木香苗木重要产地。本实验于2019年11月自广东省中山市、茂名市及化州市内白木香苗木培育基地随机采集前一年种子成熟后播种的实生苗，测量各项生长指标，并使用SPSS 23.0统计软件进行基本的描述性统计、主成分分析、相关性分析和聚类分析，结合苗木生产的实际情况，对白木香苗木进行分级，为白木香苗木质量标准的制定和等级划分提供参考。

1 材 料

于2019年11月，选取前一年种子成熟后播种的实生苗，使用随机抽样法进行采样，共收集了10批次1 011株健康的白木香实生苗作为试验材料，样品具体情况见表1。

表1 白木香实生苗样品信息

2 方 法

2.1 苗木质量指标选择及测定

在苗木分级标准制定过程中，应尽可能地测量多个指标信息，以期得到苗木质量的完整信息。参考其他木本药用植物所使用的质量指标和研究方法[7-11]，同时参考苗木质量分级方法[13]及出圃苗木质量评价的几个主要指标[14]。测定了苗高、冠幅、分枝数、地径、根长、根幅、一级支根数、株鲜重、高径比和茎根比，共10个指标。苗高、冠幅、根长及根幅使用钢卷尺测量，精度为0.1 cm。地径使用游标卡尺测量，精度为0.01 mm。去除根部基质，用电子天平秤量株鲜重，精度为1 g。

2.2 苗木质量分级方法

运用SPSS 23.0统计软件对10批次白木香实生苗各质量指标数据进行基本的统计描述，通过相关性分析、主成分分析来确定最终的分级质量指标。最后对分级质量指标数据进行K-均值聚类分析和方差分析,以聚类中心±标准差法确定苗木分级临界值，并进行等级划分。

3 结果及分析

3.1 白木香实生苗质量各项指标测定结果

白木香实生苗各批次各项质量指标测定结果见表2，白木香实生苗质量指标统计结果见表3。10批次白木香实生苗中各批次间及每株个体之间都存在差异，各质量指标数据区间较大，苗高及株鲜重两项指标结果较为分散。BMX-01平均苗高最小，但其高径比最小，茎根比相对较小，说明其生长较为均衡，地下根系相对发达。BMX-02平均地径、根长、冠幅、株鲜重、分枝数、根幅均为最大，并且茎根比最小，高径比相对较小，说明此批次根系最为发达，枝繁叶茂，植株密度高。BMX-05高径比最大，植株高但地径小，生长较为不匀称，地径小，根系不发达而且分枝也最少。BMX-06～ BMX-10为同一合作社内不同苗场的实生苗，地理位置相近各质量指标差异较小。经实地考察，这五个批次实生苗育苗间距、基质袋大小及基质均有差异，BMX-06、BMX-08及BMX-09为红壤，BMX-07为塘泥，BMX-10为沙壤，批次间差异主要由育苗方式的不同所导致。

表2 10批白木香实生苗各质量指标测定(XS)Table 2 Determination of quality indexes of 10 batches of A. sinensis seedlings

表3 白木香实生苗质量指标统计

3.2 白木香苗木分级指标的确认

由表4可知，白木香苗木各项指标中除根幅与地径、一级支根数，茎根比与株鲜重、分枝数，无显著相关，一级支根数与冠幅、茎根比，茎根比与冠幅存在显著相关外，其余各组分间均有极显著相关性。由于各指标间相关性密切，致使分类时会存在信息上的重叠[15]，为确定影响苗木质量的主导因素，故对各成分进行主成分分析(表5)。

表4 白木香实生苗各项指标相关分析

表5 白木香实生苗主成分分析Table 5 Principal component analysis of A. sinensis seedlings

主成分分析时特征值只取大于1的成分，由表5结果可知，前三个特征值累计贡献率达到74.127%,说明前三个主成分基本包含了全部的指标信息，其中第一主成分(F 1)贡献率达31.034%，具备综合评价功能。为减少指标之间的信息重叠，通过主成分分析初步选取第一主成分内贡献率大于0.6的指标，分别为株鲜重、地径、一级支根数、分枝数和苗高等5个指标。

但在实际生产中5个指标确定苗木等级过于繁琐，需要根据实际情况做进一步精简。根据市场调查，白木香种苗均为容器苗，能较好的保存根系土团，便于运输，定植不受季节影响，与裸根苗相比定植后存活率更高。株鲜重及一级支根数的测定需要将苗取出，抖落根际土进行测量，会破坏容器苗的优势，故在实际生产中不宜选取，并且株鲜重与苗高，一级支根数与地径极显著性相关(见表4)，故舍去株鲜重与一级支根数两个指标。

地径与根系发育情况及根系重量关系密切；分枝数直观地体现苗木枝叶的茂盛程度。以地径、分枝数和苗高作为苗木质量分级的指标，能够满足白木香苗木分级标准，并且便于操作。

3.3 白木香实生苗分级指标K-均值聚类分析

将选定的白木香实生苗的各分级指标，地径、分枝数和苗高导入IBM SPSS Statistics 23.0软件进行K-均值聚类，将聚类结果进行方差分析，并计算每个聚类中各质量指标的标准差，结果见表6、表7及表8。

表6 白木香实生苗K-均值聚类

表7 白木香实生苗聚类结果方差分析Table 7 Analysis of variance of clustering results ofA. sinensis seedlings

表8 白木香各级苗木标准差的统计量Table 8 Statistics of standard deviation of A. sinensis seedlings at all levels

由表7可得，白木香实生苗的各指标差异性均呈极显著水平(p<0.01)，且各等级间存在极显著差异(p<0.01)，说明各项性状指标均对苗木质量有显著影响，可用于白木香苗木分级质量标准的制定。

3.4 白木香苗木等级划分结果

根据相关分析结果(表4)和主成分分析结果(表5)，对选定的地径、分枝数和苗高3个质量指标进行K-均值聚类，得到三组聚类中心，并以聚类中心值作为等级划分的参考值，使用聚类中心(或值)±标准差法确定苗木分级临界值,本次实验所选取的样本均为健康的实生苗，所得数据均可使用。木本植物苗木等级划分一般分为三个等级，Ⅲ级为不合格苗，为了便于实际生产中苗木的等级划分，把一、二、三等苗木划分的参数值向上取整为最接近的整数。白木香苗木育苗时间长并且全年可出圃，为保证苗木质量，不合格苗应培育至Ⅱ等苗及以上后再出圃，故划分不合格苗，结果见表9。

表9 白木香苗木等级划分

4 结论与讨论

白木香种植的经济效益周期长，从育苗到人工结香需要近10年的时间，可用于人工造香的植株胸径需要超过15 cm，树龄越大，结香时间越长，所产出的沉香质量越好[16]。优质的白木香苗木是保证白木香产业规模化、专业化和规范化的前提，并且可以保障沉香资源可持续性发展。

苗木的质量是由多个质量指标构成，但多指标评定往往会面临信息重叠的问题，单一指标通常与其他指标显著性相关，且在实际生产中，部分指标的测定可操作性不强甚至人为造成误差极大，故需要对所测得的指标进行精简，本实验在10个质量指标内通过主成分分析筛选出对白木香苗木质量评价贡献率高的指标，并进一步结合实际及各指标间的相关性确定满足白木香苗木分级标准的需要，并且便于操作的分级质量指标。

最终白木香苗木质量分级标准指标包含苗高与地径，潘超美等[12]的等级划分体系中选定苗高与地径为白木香苗木质量分级标准指标，同时多数药用木本植物的苗木质量分级标准指标[7-11]也选定苗高与地径，新增了分枝数，用于评价白木香苗木枝叶的茂盛程度。除此以外还应观察苗木叶片色泽及枝干是否有病虫害及机械损伤，是否育苗密度过高造成徒长等综合因素，以保证白木香苗木质量。

白木香苗木在育苗基地育苗时，苗木质量受容器大小、培养基质、施肥和育苗密度等育苗期管理影响[17-18]。株高过小植株生长发育受到压制，分枝数过少枝叶不够繁茂，地径过小根系不发达，不合格的植株定植后生长相对缓慢。适当间苗、降低苗木的密度可以增加苗的分枝数，选择合适的培养基质或适量施肥可以壮苗，增加苗木的地径，以提高白木香苗木的合格率。

本等级划分结果可用于白木香苗木的分类、定价及区分用途，建立白木香苗木质量分级标准。