生态因子与中药品质相关性研究进展

臧亚男，顾正位，冯 帅，李 佳，王晓燕

（1.山东中医药大学智能与信息工程学院，山东 济南 250355；2.山东中医药大学药学院，山东 济南 250355）

当前，国家与社会对中药材品质和有效成分的研究与关注都达到前所未有的高度，全民“健康至上”理念的形成，并助推“治未病”与“以养代医，以防代治”的中医健康理念深入人心，越来越多的民众更愿意选用中医药解决健康问题［1］。中药材品质的好坏，取决于中药中有效成分的含量多少，而有效成分含量的高低又与中药产地密切相关［2］。我国幅员辽阔，同一种中药材往往多地适种，但产地不同，品质也不同，如同为广藿香，广州石牌的广藿香虽挥发油较少，广藿香酮含量甚微，但香气较香醇，从而形成中药道地药材的理论与实践［3］。即使同一产区，因生态因子的差异，同一种中药材品质也略有差异［4］。因此，从生态因子入手研究中药材品质的影响因素，可以指导中药材种植，提高中药品质，从源头保障药品质量。通过查阅中国期刊全文数据库（CNKI）、维普数据库（VIP）、万方数据知识服务平台（Wanfang）等数据库收录的相关文献，并进行总结性研究发现，针对单一生态因子进行中药材品质影响的研究颇多，本文从研究较多的土壤因子、光照强度、降水量等生态因子逐一探究。

1 土壤因子对中药材品质的影响

我国地域辽阔，自然条件复杂，植物分布具有多样性。土壤因子是影响中药材品质的重要生态因子，土壤因子是提供中药材生长养分的主要来源，土壤的矿物质成分、pH值、松软程度等都是影响中药品质的直接因素［5］。

翟娟园等［6］通过测定川白芷生长地土壤的基本养分，以及川白芷及其生长地土壤中11种无机元素的含量、有效成分欧前胡素和异欧前胡素的含量三种方法，得出川白芷根长与土壤川白芷异欧前胡素含量、全氮含量呈显著负相关，与土壤中其他成分呈正相关。结果表明种植地土壤的pH值、有机物、氮磷钾组分对川白芷生长有较显著影响。

刘照东等［7］通过柴胡皂苷含量测定、土壤因子测定、数据统计与分析三种方法，研究不同产地北柴胡中柴胡皂苷含量与土壤因子的关系，结果表明在北柴胡生产实践中可以通过提高土壤中有机质含量、增施铁肥等农艺措施调控北柴胡中柴胡皂苷含量。该实验基于主成分分析方法，得出了土壤因子是导致不同产地北柴胡中柴胡皂苷含量差异的主导因素。

钟霞军等［8］研究土壤因素对道地药材品质的影响，得出土壤因子对中药材产量和质量的影响规律，以及土壤因子与中药材发育、产量、有效成分含量的相互关系，该关系与马云桐等［9］研究得出的不同土壤因子与虎杖主要成分的相关性类似，测定结果见表1。结果为土壤、有机质、养分含量、pH值等因子在道地药材生长过程中不是孤立发挥作用，而是互有影响。

表1 不同地区土壤养分与所产虎杖中主要成分含量

李惠霞等［10］从土壤肥力因素入手，讨论了盐碱地土壤物理、化学性质和养分对枸杞子产量、品质的影响。结果表明宁夏枸杞子中各个有效成分的含量在不同的土壤因子影响下分别有所不同，其生态因子主要为土壤因子的pH值、土壤因子的养分等。

2 光照强度对中药品质的影响

众所周知，大部分植物需要通过光合作用进行新陈代谢，而光合作用是指绿色植物（包括藻类）在太阳光照射下，把水和二氧化碳合成富能有机物，同时释放氧气的过程［11］。因此，光照的强度会直接影响植物光合作用的反应效果。中草药同样需要通过光合作用制造有机物，光照强度这一生态因子的好坏直接影响中药材的生长，进而影响中药材中有机物质的合成情况，最后影响到中药的药材品质［12］。

杨培芳等［13］在光照强度对紫花地丁物质和能量代谢的影响研究中，提到光是影响植物生长的重要因素，“光照-寒热药性”假说认为，寒性中药其基原植物在强光环境中能获取更多的能量维持生长，反之热性中药其基原植物喜欢弱光环境。随之观察了不同光照强度的影响下寒性中药紫花地丁基原植物紫花地丁初级代谢物质、能量水平、细胞凋亡及叶片结构等方面的变化情况。以LED灯为光源，分别设置五个光照强度，对紫花地丁种子进行培养并观察，通过数据分析得出光照强度确实对紫花地丁初级代谢物质（总糖、粗脂肪、总蛋白）有明显的影响，有效支持了其“光照-寒热药性”假说。

徐惠龙等［14］针对不同光照强度对三叶青生长发育及其总黄酮含量的影响进行研究，选用“闽选1号”三叶青扦插苗移植于大棚中进行培养，并采用黑色遮阳网将光照强度分为三组，根据对不同光照强度下三叶青的生物量、叶绿素含量及总黄酮含量的观测，发现透光度20%～30%的条件较适合三叶青的生长发育，且对其黄酮类成分的累积影响显著。同时该实验发现随着光照强度的增加，三叶青叶片的叶绿素含量不升反降，这可能就是光照强度增加时三叶青光合作用能力下降，进而造成藤茎生物量下降的原因。

孟宇航等［15］进行光照强度对蒲公英营养品质影响的研究，通过统计软件分析了光照强度对其可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、维生素C含量、总酚酸含量四个方面的影响。结果显示可溶性糖含量与光照强度的关系呈现正态分布，随着光照强度的降低维生素C的合成受到抑制，总酚酸含量与光照强度呈现近乎于正态分布。可见光照强度对蒲公英可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C、总酚酸含量均有一定的影响。赵英明等［16］通过进行光照强度对蒲公英叶片中维生素C及可溶性蛋白含量影响的研究，发现低光照强度可显著提高蒲公英商品菜维生素C的含量，适当弱光可促进蒲公英叶片中可溶性蛋白的积累。韦德吹等［17］通过研究不同LED光照强度对大白菜生长及品质的影响，得出随着光照强度的增加，大白菜硝酸含量显著降低。

以上研究，虽非全部针对中草药展开的光照强度与其品质相关性的研究，但很多中草药本身就具有“药食同源”的属性，因此也具有一定参考价值。

3 降水量对中药品质的影响

降水量的多少可以直接影响空气湿度和土壤湿度，因此降水量多少是制约不同地区植被生长的关键因素，这一点对中草药的栽培种植同样重要［18］。每年的降雨量对于中草药的品质来说至关重要，雨量大可能会产生内涝或减少中草药授粉机会，雨量少时特别对于灌溉不便的种植区来说，会因干旱导致生长缓慢。无论雨量多还是雨量少，对于中草药的生长都会有影响，都可能导致减产［19］。植物一生中需要的大量土壤水分主要依赖于自然降水或灌溉。降水量的多少、降水强度和雨水pH值，以及降水时间的分布等都直接影响土壤水分状况。因此，降水或灌溉适时适量是确保农作物稳产、高产、优质的重要条件［20］。

李金花等［21］研究秦艽品质与气候因子相关性，选取秦艽中龙胆苦苷、马钱苷酸、獐牙菜苦苷和獐牙菜苷四种有效成分的含量，采用Microsoft、Excel和SPSS软件进行数据分析和图表绘制，得出如下结论：龙胆苦苷、马钱苷酸与年降水量呈现明显的正相关，獐牙菜苦苷与年降水量呈明显的负相关，总含量与年平均降水量呈正相关。由此可知降水量对秦艽品质有显著影响。

岳喜元等［22］研究降水量和短期极端干旱对典型草原植物群落及优势种羊草Leymus chinensis（Trin.ex Bunge）Tzvelev叶片性状的影响，该实验设计了两种干旱情况下的极端处理，对照组为自然降水量，通过采用两因素方差分析方法分析两种情况下群落叶性状与羊草叶性状的变化情况，通过数据统计与制图的方法得出如下结论：降水量对植物的叶性状有显著的影响，进而导致叶大小不同的植物中含氮的情况有所不同。

陶炼等［23］通过研究西藏不同生态型区苹果品质评价及其对气象因子的响应，该实验选取西藏四个典型的生态型区，通过多种测量方法得出相关数据，依据相关的数据处理软件进行数据的预处理及分析，得出降水量对苹果中成分的影响结果：苹果中的总糖、总酸与年降水量呈现明显的负相关。

山东道地药材金银花在山东多地均有种植，且各地地势和海拔高度不同，灌溉难度不一，因此研究降水量对金银花的影响，对于指导种植户适时适量灌溉，实现金银花的保质增产有积极意义。

4 其他生态因子对中药品质的影响

除上述土壤因子、光照强度、降水量等生态因子与中药品质的相关性研究以外，还有一些学者就一些其他生态因子，比如海拔高度、大气成分、种植地地势等，与中药品质的相关性进行了研究。

王玲娜等［24］分析比较产地生态因子对金银花活性成分的影响，为金银花适宜种植区域确定提供依据，所得结论为，不同产地金银花活性成分含量差异显著，海拔高度是影响绿原酸与木犀草苷的主导生态因子。银玲等［25］提出大气因子对中药材质量的影响，但较上述生态因子对中药品质的影响而言，大气因子对中药品质的影响相对减弱。

5 多种生态因子对中药品质联合的影响

经过大量单一生态因子对中药品质的影响研究，学者们肯定了影响中药品质的生态因子并不单一，因此开展多种生态因子对中药品质联合影响的研究，对于提高中药材品质意义重大。

张甜［26］对黄芩主要药效成分积累与生态因子和关键酶基因表达的关系进行研究，研究以中药黄芩主要药效成分的合成与积累作为评价指标，得出影响黄芩质量合成和积累的主要因素为光的有效辐射、土壤含水量、土壤温度和空气温度的结论。慕祺瑞等［27］对中药材祖师麻化学成分与生态因子的相关性进行研究，结果表明，经度、年均降雨量、年均日照强度和年均温度等生态因子以及土壤类型、有效铜、pH等土壤因子都是影响祖师麻化学成分的主导因素。李琳［28］提出中药材的生长和自然分布是各种生态因子综合作用的结果，多种生态因子构成限制中药生存和分布的关键因子。谢彩香等［29］提出除土壤、光照、水分因子外，温度、地形等因子与中药材的生长发育密切相关。

道地药材被公认为药性与品质最优，道地中药材的种植管理模式是我国中医药事业稳步发展的基石［30］。生态因子是影响道地药材生长的主导因素，选择合适的产地，对道地药材的品质把控尤为重要［31］。张重义等［32］分析了金银花道地产区的土壤对其生长状况的影响，结果表明，金银花道地产区的土壤性能显著优于非道地产区。安徽省亳州市华佗中医院的赵永堂［33］提出了道地药材GAP基地建设的理念，加强道地药材的品质保证。充分说明生态因子对道地药材品质的影响之大，通过采用道地药材GAP建设减少生态因子的外界干扰，对保证道地药材品质起到了关键性作用。

6 总结与展望

通过查阅和梳理生态因子与中药品质相关性研究的文献资料，发现土壤因子、光照强度和降水量这三个生态因子对中药材品质的影响普遍较为显著，且海拔高度、种植地地势以及大气成分等对中药材品质也有影响。现有大部分文献资料是选择某一单独生态因子研究其对中药材品质的影响，虽可管中窥豹，但难免因影响因素太过单一，研究结果可推广价值较低；为数极少的多种生态因子联合影响研究，也多停留在主要影响因素分析或是否存在影响的研究层面。同时，通过文献研究发现，大部分研究未形成相对成熟的标准研究方法与流程，人为干扰因素相对较大，在一定程度上影响研究结果的准确性和可重复性。笔者团队在针对山东道地药材金银花的后续研究中，将从土壤因子、光照强度、降水量、海拔高度、种植区地势等多个生态因子对金银花品质的联合影响出发，建立各影响因素的标准研究方法，采用Python软件进行数据挖掘，并通过参数拟合进行数据建模，探索金银花的道地产区生态因子模型，进而指导种植户的金银花药材种植，提质增产。