北京野生北苍术生境与品质关系研究

孟东辉，董苏莹，宋鑫宇，王建舫，田晔林

（北京农学院 园林学院，北京 102206）

北苍术（Atractylodeschinensis(DC.)Koidz）为菊科苍术属、多年生草本植物，以根状茎入药[1]。苍术有着悠久的医学历史，始载于《神农本草经》，被列为上品[2]。南朝梁代始有赤术与白术之分，直至宋代《政和本草》命名苍术[3]。《本草纲目》中记载：“苗高二、三尺，其叶抱茎而生，梢间叶似棠梨叶，其脚下叶有三、五叉，皆有锯齿小刺。根如老姜之状，苍黑色，肉白有油膏”，这正是对苍术的描述[4]。根据《中国药典》2020版记载，苍术的基源植物有2种，其中之一是北苍术，另一种是茅苍术Atractylodeslancea（Thunb.）DC.。

现代研究表明北苍术中主要有效成分为苍术素、β-桉叶醇、苍术酮、茅术醇等[5]，具有抗炎、利尿、明目等多种功效[6]。我国东北、华北及河南、陕西、宁夏、甘肃、山东等地有野生资源分布[7]。

随着中药材产业的迅速崛起，野生苍术遭到过度挖掘，日益枯竭。据我国野生药材资源统计，在20世纪80年代，我国野生苍术的储量约为20万t，而到了21世纪，野生苍术的储量不足1万t[8]。在这样的生态环境以及市场对苍术药用成分的大量需求下，对北苍术进行人工种植栽培十分必要。本研究对北京昌平区、延庆区、怀柔区、房山区4个区的野生北苍术的生境进行调查，记录海拔、经纬度等，并采集其生长环境的土壤，对其生长的土壤进行相关生理生化分析，同时分析药材品质与自然生态因子的相关性，以充分了解其生境特征，为人工栽培北苍术提供科学的参考依据，发展可持续利用的北苍术种质资源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 北苍术 根据《中国药典》2020版，取样时间定在秋季，在2020年9月25日—2020年10月25日于昌平区、延庆区、怀柔区、房山区4个区进行野生北苍术的调查取样。

1.1.2 提取苍术素主要仪器和材料 主要仪器材料：高效液相色谱仪、超声波清洗器、粉碎机、筛子（80）目、色谱柱、50 mL离心管、1 000μL移液枪、铁架台、玻璃漏斗。主要试剂：甲醇（色谱级）、苍术素标准品。

1.2 试验方法

1.2.1 北苍术采集 共计打样方30个，样方大小5 m×5 m（图1）。记录样方内所有的植物种类和样方的生态因子；采集样方内土样。

图1 北京4个区野外调查样地分布图

1.2.2 材料预处理 将采集的北苍术放入清水中洗净、然后切薄晾干，用粉碎机磨成粉末，过80目筛，于室温下保存备用。

1.2.3 北苍术样品制备（1）对照品溶液的制备。将苍术素标准品配置为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）供试品溶液的制备。精密称量0.2 g北苍术样品放置于50 mL离心管中，精密倒入50 mL甲醇，用天平称量后超声处理1 h，在室温下冷却，再次称量。用甲醇补充至其质量与超声前一致，过滤，取续滤液，然后用0.22μm滤膜过滤到色谱瓶中。在4℃下避光保存待用。

（3）色谱条件设定。使用Venusil MPC18（4.6 mm×250 mm，5μL，150 A）色谱柱。设定柱温为25℃，流动相为V（甲醇）∶V（水）=80∶20），流速为1.0 mL·min-1，检测波长为340 nm，进样量为10μL。

2 结果与分析

2.1 调查结果

本研究在北京野外地区共打30个样方调查北苍术的生态因子，包括样地信息、具体地理位置、海拔、坡向、坡度、频度、郁闭度、人为干扰程度。具体调查情况如表1所示。

表1 北京4个区30个北苍术样方调查表

2.2 野生北苍术生境

2.2.1 海拔 由图2可知，北苍术的海拔分布范围从331~1 146 m。泗马沟村的样地海拔为331~440 m，为本次调查中海拔最低的采集地点。大草岭样地的海拔为1 069~1 146 m，为本次调查中海拔最高的采集地点。

图2 30个北苍术样方的海拔

2.2.2 坡度 本次调查中，样方的坡度也不尽相同，样方之间的差距很大。在延庆区有3个接近平坦的样方，为黄土梁-3、黄土梁-4、黄土梁-6，也有坡度达到55°的样方，为小户岭-1。

2.2.3 坡向 坡向对植物的生长有一定影响，因为坡向决定着坡面的受光方向、光照强度及光照时数，影响着坡面的温度、湿度等生态因子的再分配[9-10]。调查中笔者发现，北苍术的分布与坡向息息相关，它通常分布在半阳坡、半阴坡。

2.2.4 光照 自然分布时，全光照的环境下无北苍术的分布，在无光照或光照强度低的植被下也未见到有北苍术的生长。调查中笔者发现，房山区的泗马沟-5样方虽然为乔木林，但是该群落存在边缘效应，位于小路边，能接收到足够的光照，因此北苍术分布较多，长势较好。

2.2.5 土壤 本次调查的所有样方表明，北苍术喜欢松软、腐殖质多的土壤，其通常分布于土壤表层。

2.2.6 人为干扰程度 调查中笔者发现，人为干扰强度大的地方几乎没有北苍术生长。只有在人烟稀少的环境才能见到其身影。

2.2.7 植被类型 调查中笔者发现，北苍术在北京山区分布于各种植被中，有油松林、鹅耳里林等乔木林，也有一些灌木林，且在灌木林中的北苍术比乔木林中的北苍术生长更好。生长在乔木林下的北苍术，光环境差、分布量少、长势差，而生长在灌木林中的北苍术，群落盖度较乔木高。

2.3 样方内植物类型

通过调查，笔者得出在样方内的植物种类共有141种，隶属于43科101属，其中如表2所示，大科属种有6大科70属。蕨类植物、裸子植物和被子植物树种分别占有总数的比例如图3所示，其中蕨类植物2科2属4种，裸子植物2科3属3种，被子植物39科96属134种。

图3 蕨类植物、裸子植物和被子植物树种所占比例图

表2 样方内大科统计表

2.4 苍术素含量测定结果

通过高效液相色谱仪上机检测，北京4个区野生北苍术药材的药用成分苍术素含量测定结果如表3所示。

表3 北京4个区野生北苍术中苍术素含量测定结果

2.4.1 昌平区 在昌平区的白羊沟和黄土洼进行取样，共计收集了9份样品。从表3可知，昌平区野生北苍术的药用成分苍术素的含量在0.639%~1.47%之间，均符合《中国药典》的规定。

在白羊沟的3个取样地点中，第2个样地的苍术素含量最高，为1.154%，因为该地在接近中午时会得到阳光的照射，使草本层得到更多的光照；第3个样地的苍术素含量最低，为0.93%。在黄土洼的6个取样地点中，第5个样地的苍术含量最高，为1.47%，该群落位于路边45°的斜坡上，下午能受到阳光的照射。在黄土洼的第1个样地中，苍术素的含量最低，为0.639%，该地位于路边，两边都为路，北苍术长在草丛中，人为干扰程度较大。

9个调查样地中，北苍术样品的苍术素含量从高到低依次是：黄土洼-5（1.47%）＞黄土洼-2（1.397%）＞黄土洼-3（1.271%）＞黄土洼-6（1.22%）＞白羊沟-2（1.154%）＞黄土洼4（0.996%）＞白羊沟-1（0.989%）＞白羊沟-3（0.93%）＞黄土洼-1（0.639%）。

2.4.2 延庆区 在延庆区的黄土梁和小户岭进行取样，共收集了10份样品。从表3中可以看出，延庆区野生北苍术的药用成分苍术素的含量在0.503%~1.954%之间，均符合《中国药典》的规定。其中，在延庆区黄土梁村收集了8份样品，苍术素含量在0.608%~1.954%之间；在延庆区小户岭收集了2份样品，苍术素含量分别为1.035%、0.503%。

在黄土梁的8个取样地点中，第3个样地的苍术素含量最高，为1.954%，该地位于北坡较平坦的地方，周边没有较多灌木的遮盖，北苍术能受到西阳的照射；第1个样地的苍术素含量最低，为0.608%。在小户岭的2个取样地点，第1个样地位于55°的东南坡上，周围乔灌木较多，对阳光的照射有一定影响，第2个样地无乔木，只有很少的灌木，土壤贫瘠。

10个调查样地中，北苍术样品的苍术素含量从高到低依次是：黄土梁-3（1.954%）＞黄土梁-4（1.276%）＞小户岭-1（1.035%）＞黄土梁-6（1.007%）＞黄土梁-7（0.99%）＞黄土梁-5（0.9875）＞黄土梁-2（0.926%）＞黄土梁-8（0.747%）＞黄土梁-1（0.608%）＞小户岭-2（0.503%）。

2.4.3 怀柔区 在怀柔区的喇叭沟门和学校林场进行取样，共收集了3份样品。从表3可以看出，怀柔区野生北苍术的药用成分苍术素的含量在0.736%~1.296%之间，均符合《中国药典》的规定。其中在喇叭沟门收集了1份样品，苍术素含量为0.736%；在学校林场收集了2份样品，苍术素含量分别为1.296%、1.205%。

喇叭沟门的取样地点位于路边的30°斜坡上，属于北坡，受人为干扰程度较大。学校林场的2个取样地点分别位于5°、10°的斜坡上，第1个属于南坡，第2个是东南坡。

3个调查样地中，北苍术样品的苍术素含量从高到低依次是：北林农场-1（1.296%）＞北林农场-2（1.205%）＞喇叭沟门-1（0.736%）。

2.4.4 房山区 在房山区的大草岭和泗马沟进行取样，共收集了8份样品。从表3可以看出，房山区野生北苍术的药用成分苍术素的含量在0.491%~1.033%之间，均符合《中国药典》的规定。其中，在大草岭收集了3份样品，苍术素含量在0.655%~1.033%之间；在泗马沟收集了5份样品，苍术素含量在0.491%~0.873%之间。

在大草岭的3个取样地点中，第1个样地的苍术素含量最高，为1.033%，该地植被有林窗效应，使北苍术得到充足的光照。第2个样地的苍术素含量最低，为0.655%。在泗马沟的5个取样地点中，第2个样地的苍术素含量最高，为0.685%，该地位于路边，虽然人为干扰程度较大，但该地在中午时能得到充足的光照。第4个样地的苍术素含量最低，为0.491%，该地虽人为干扰程度较小，但属于黄栌灌木林，北苍术得不到充足的光照，植株都较小。

8个调查样地中，北苍术样品的苍术素含量从高到低依次是：大草岭-1（1.033%）＞大草岭-3（0.809%）＞泗马沟-2（0.685%）＞大草岭-2（0.655%）＞泗马沟-1（0.64%）＞泗马沟-3（0.58%）＞泗马沟-5（0.535%）＞泗马沟-4（0.491%）。

2.5 相关性分析

运用SPSS17.0软件对各项生态因子和苍术素含量进行相关性分析，如表4所示，6个生态因子中，苍术素含量与海拔具有相关性，呈显著相关，为正相关，相关系数为0.392；与郁闭度具有相关性，呈显著相关，为负相关，相关系数为-0.386；与其他4个生态因子均不相关。

表4 生态因子与苍术素含量相关性分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

本研究发现，苍术品质与苍术素含量相关性很强。林红梅[11]研究表明，海拔高度对人参皂苷含量有显著影响，特别是人参总皂苷含量。倪霞等[12]在其综述中提到，烤烟叶片中苯甲醛、大马酮等香气物质的含量随着海拔高度的增加而明显增加。

光照是影响植物光合作用的主要因子，过强或过弱的光照均会降低植物光合能力。不同药用植物有效成分的积累对光强的敏感程度不同，因此可以通过调节光照的强度来提高药用植物有效成分的含量[13]。从表4可知，苍术素含量与郁闭度呈显著负相关。郁闭度过高，北苍术接受不到足够的光照，长势较弱，苍术素含量低。因此，在北苍术的人工种植中，要适当控制遮阴程度。孟祥才等[14]研究表明，穿龙薯蓣的高产主要是通过改善光照条件而实现，且质量提高与光照强度增加有关。

大量研究表明，海拔和光照条件对药用植物次生代谢产物的积累有重要影响。因此，可选择在郁闭度较低、光照条件好、海拔较高的区域进行北苍术的人工种植。

笔者在昌平区收集了9份样品，其苍术素含量在0.639%~1.47%之间；在延庆区收集了10份样品，其苍术素含量在0.503%~1.954%之间；在怀柔区收集了3份样品，其苍术素含量在0.736%~1.296%之间；在房山区收集了8份样品，其苍术素含量在0.491%~1.033%之间。对4个区苍术素的含量进行比较，笔者发现房山区的北苍术苍术素含量低，初步认为可能与海拔较低有关，房山区苍术素含量最高的是大草岭-1，为1.033%，最低的是泗马沟-3，为0.491%。不同样地北苍术的苍术素含量存在差异，这可能与生长环境相关。

通过表3笔者发现，昌平区、怀柔区、延庆区的野生北苍术中苍术素含量高于人工种植北苍术中苍术素含量，而房山区的野生北苍术中苍术素含量低于人工种植北苍术中苍术素含量。这说明昌平区、怀柔区、延庆区的野生北苍术质量比人工种植的北苍术质量好，房山区野生北苍术质量不如人工种植的北苍术。高丽等[15]用RE-HPLC法对17个不同地点苍术的苍术素含量进行测定，选取了湖北、四川、安徽、江苏、河南、陕西等地不同区县的野生样品和人工种植样品，结果显示，不同产地苍术素含量存在差异。这表明种植技术、地理环境与生长年限对苍术素含量不同有一定影响。

通过对延庆区野生北苍术和人工种植北苍术中苍术素含量的对比笔者发现，野生北苍术的苍术素含量高于人工种植北苍术中苍术素含量。侯洁芳[16]的研究中比较了安徽霍山野生苍术与栽培苍术的质量，结果发现野生品中苍术素含量高于栽培品，笔者所研究结果与之相符。Takeda等[17]研究发现，野生苍术中苍术素含量低于栽培苍术，本研究的结果与之相反，可能是由所选苍术种源、产地生态环境等差异造成，其有待进一步深入研究。

3.2 结论

本研究对北苍术采集地的海拔、坡度、经度、纬度、郁闭度、人为干扰程度6个生态因子与苍术素含量进行相关性分析。结果显示，6个生态因子中，苍术的品质与海拔呈显著正相关，与郁闭度呈显著负相关，与其他4个生态因子均不相关。

参照《中国药典》2020年版苍术素的含量测定方法，笔者测定了北京4个区野生北苍术中苍术素的含量，研究结果显示，4个区的苍术素含量均远远大于0.3%，符合《中国药典》规定。30个样品中，延庆区黄土梁-3的苍术素含量最高，为1.954%，房山区泗马沟-4的苍术素含量最低，为0.491%。

3.3 展望

中药材是发展中医药和大健康产业的物质基础，是关系国计民生的战略资源。北苍术为我国传统的大宗药材，为北京市治疗新冠肺炎正虚受邪、内闭外脱证等病症的主要中药材之一。自2003年“非典”之后，越来越多的人参与到苍术的研究中，市场对苍术的需求量也越来越大，野生苍术遭到过度挖掘，日益枯竭。为了满足市场需求，开展北苍术的人工种植十分必要。如能发现适宜北苍术生长的环境，将为北苍术的大规模种植提供坚实的理论基础。