梁 彤, 廉 冬, 馬珍璐, 張躍進(jìn), 孫建華, 張小燕
(1.西北農(nóng)林科技大學(xué), 陜西 楊凌 712100;2.陜西漢王略陽(yáng)中藥科技有限公司, 陜西 略陽(yáng) 724300)
天麻(GastrodiaelataBl.)為蘭科多年生異養(yǎng)型植物[1],無(wú)根,無(wú)葉。以其塊莖入藥,味甘、性平,歸肝經(jīng),具有息風(fēng)止痙,平抑肝陽(yáng),祛風(fēng)通絡(luò)的功效[2-8],分布于陜西、四川、貴州、云南等地。天麻野生資源已處于瀕危狀態(tài),被列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)品種。20世紀(jì)70年代初,天麻野生變家種獲得成功,栽培技術(shù)在全國(guó)得到推廣應(yīng)用[9-11]。幾十年來(lái),人們不斷深入研究天麻無(wú)性栽培技術(shù)與有性栽培技術(shù),天麻人工栽培技術(shù)日趨成熟[12-16]。然而,由于天麻種子細(xì)小,其萌發(fā)與生長(zhǎng)需要和萌發(fā)菌、蜜環(huán)菌拌播[17-18],一直以來(lái)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依,加之各地種苗(零代子)來(lái)源不清,導(dǎo)致種麻質(zhì)量差異較大、良莠不齊[19]。天麻種苗質(zhì)量直接影響天麻產(chǎn)量和品質(zhì)。因此,本研究在前期對(duì)漢中地區(qū)天麻種苗研究的基礎(chǔ)上[20],通過(guò)對(duì)全國(guó)主要產(chǎn)區(qū)天麻種苗生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)研、取樣,采用逐步聚類(lèi)法對(duì)天麻種苗進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究,為天麻規(guī)范化、規(guī)模化生產(chǎn)提供保障,為制定國(guó)家天麻種苗標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。
本實(shí)驗(yàn)材料分別采自我國(guó)4個(gè)主要的天麻產(chǎn)區(qū),均為采用當(dāng)?shù)氐奶炻榉N子進(jìn)行直播獲得的種苗。具體來(lái)源及編號(hào)見(jiàn)表1。
表1 天麻種苗編號(hào)及來(lái)源
序號(hào)種子來(lái)源1~60云南小草壩61~120湖北宜昌121~180安徽大別山181~480陜西略陽(yáng)
每個(gè)樣地隨機(jī)選取天麻種苗,并測(cè)量其寬度、長(zhǎng)度及重量。利用Excel 2010軟件和SPSS 21軟件對(duì)天麻種苗進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并通過(guò)逐步聚類(lèi)分析法對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。
1.3.1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化
統(tǒng)計(jì)分析在同一水平上進(jìn)行,采用極差法將觀測(cè)值進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。
式中:Xij為樣本指標(biāo)的測(cè)量值;i為天麻種苗的長(zhǎng)度或重量觀測(cè)值;j為觀測(cè)樣本序號(hào);Xi(max)、Xi(min)為觀測(cè)總樣本長(zhǎng)度或重量的最大值和最小值。
1.3.2天麻種苗個(gè)體間聚類(lèi)分析
統(tǒng)計(jì)學(xué)常以歐氏距離表示天麻種苗個(gè)體間的相似程度,距離越小,則其相似程度越大。
1.3.3各級(jí)臨界值計(jì)算
將修改分級(jí)后的凝聚中心為圓心,以半徑r作圖??傻玫礁骷?jí)的下限,從而確定各級(jí)的臨界值。
式中,K=1,SL標(biāo)為各級(jí)種苗長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)化值的標(biāo)準(zhǔn)差;SW標(biāo)為各級(jí)種苗重量的標(biāo)準(zhǔn)化值的標(biāo)準(zhǔn)差。
按照種子、種苗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)“科學(xué)性、實(shí)用性、統(tǒng)一性、規(guī)范性”的制定原則,對(duì)影響天麻種苗質(zhì)量的長(zhǎng)度、重量、寬度3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 各指標(biāo)間的相關(guān)矩陣
指標(biāo)寬度長(zhǎng)度重量寬度1.000長(zhǎng)度0.696**1.000重量0.800**0.805**1.000
注:**表示在0 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。
表2相關(guān)矩陣顯示:寬度、長(zhǎng)度與重量三者之間在0.01水平存在顯著相關(guān)性。根據(jù)皮爾遜相關(guān)性分析,相關(guān)系數(shù)小于0.3為微弱相關(guān),相關(guān)系數(shù)在0.5~0.8之間為中度相關(guān),相關(guān)系數(shù)在0.8~1之間為高度相關(guān)。天麻種苗長(zhǎng)度與重量的相關(guān)系數(shù)為0.805,呈高度相關(guān)。因此認(rèn)為,采用天麻種苗長(zhǎng)度和重量2個(gè)指標(biāo)可以反映其質(zhì)量的優(yōu)劣,而且也利于實(shí)際過(guò)程中的操作。故最終認(rèn)定以天麻種苗的長(zhǎng)度和重量作為衡量天麻種苗分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)。
采用公式(1)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理,得出各個(gè)天麻種苗長(zhǎng)度、重量的標(biāo)準(zhǔn)化值,見(jiàn)表3。
種苗按照長(zhǎng)度與重量的標(biāo)準(zhǔn)化值之和的大小,在同一維坐標(biāo)上進(jìn)行排序,在分群較明顯、序號(hào)堆積較少的地方,將種苗劃分為4級(jí),完成天麻種苗初始分級(jí)。見(jiàn)圖1。
圖1 天麻種苗坐標(biāo)排序圖
為避免初始分級(jí)中人為主觀因素的影響,常用公式(2)歐氏距離對(duì)初始分級(jí)結(jié)果進(jìn)行修正。按照初始分級(jí),以各級(jí)天麻種苗長(zhǎng)度、重量標(biāo)準(zhǔn)化值的平均值作為該級(jí)的凝聚中心。經(jīng)計(jì)算,各級(jí)凝聚中心為Ⅰ(1.00,0.39),Ⅱ(0.78,0.98),Ⅲ(0.36,0.54),Ⅳ(0.00,0.02)依據(jù)各級(jí)天麻種苗長(zhǎng)度、重量標(biāo)準(zhǔn)化值與各級(jí)凝聚中心距離的遠(yuǎn)近,經(jīng)過(guò)3次修正得凝聚中心Ⅰ’ (0.64,0.80),Ⅱ’(0.70,0.35),Ⅲ’(0.34,0.16),Ⅳ’(0.12,0.04)。通過(guò)歐氏距離計(jì)算,各級(jí)種苗均沒(méi)有變化。至此完成天麻種苗質(zhì)量分級(jí)。
天麻種苗臨界值是以各級(jí)天麻種苗最終凝聚中心為圓心,r為半徑的圓來(lái)確定。統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn),Ⅱ、Ⅲ級(jí)天麻種苗差異不顯著,且為便于實(shí)際測(cè)量統(tǒng)計(jì),將Ⅱ、Ⅲ級(jí)合并歸為一類(lèi),480個(gè)天麻種苗由Ⅰ級(jí)和Ⅳ級(jí)所在的直線重新分為3類(lèi)。如圖2所示,測(cè)量值過(guò)大的天麻種苗在Ⅰ級(jí)天麻種苗上方,測(cè)量值過(guò)小的種苗在Ⅳ級(jí)種苗下方。
圖2 各級(jí)天麻種苗樣品臨界值確定圖
經(jīng)公式(3)計(jì)算得到半徑rⅠ=0.17,rⅡ=0.06,根據(jù)半徑計(jì)算出臨界點(diǎn)分別為Ⅰ(0.53,0.66)、Ⅱ(0.08,0.02),將Ⅰ、Ⅱ代回公式(1)中,得到各級(jí)天麻種苗的下限值:Ⅰ級(jí)天麻種苗:長(zhǎng)度≥68.78 mm,重量≥19.83 g;Ⅱ級(jí)天麻種苗:68.78 mm>長(zhǎng)度≥17.45 mm,19.83 g>重量≥0.76 g;所有小于Ⅱ級(jí)下限的樣品則為Ⅲ級(jí)種苗。480個(gè)樣品中,Ⅰ、Ⅱ級(jí)(合格)種苗占總樣本的75%。各產(chǎn)區(qū)具體分級(jí)結(jié)果見(jiàn)表5。
由表5可以看出:云南小草壩Ⅰ級(jí)天麻種苗所占比例最高,達(dá)15.00%,Ⅲ級(jí)種苗所占比例最低,為1.67%;湖北宜昌和安徽大別山均無(wú)Ⅰ級(jí)天麻種苗,但Ⅱ級(jí)天麻種苗所占比例較高;其中安徽大別山最高,達(dá)93.33%,湖北宜昌與云南小草壩相同,為83.33%;陜西略陽(yáng)雖有Ⅰ級(jí)種苗,但占比較低,僅為4.00%,Ⅰ、Ⅱ級(jí)(合格)天麻種苗占該地區(qū)樣本總量的65.00%,Ⅲ級(jí)天麻種苗高達(dá)35.00%。這與天麻種質(zhì)、產(chǎn)地氣候條件及生長(zhǎng)年限有密切關(guān)系。
表3 天麻種苗長(zhǎng)度及重量標(biāo)準(zhǔn)化值
序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 10.81 0.59550.53 0.18 1090.19 0.041630.160.062170.190.0520.51 0.08560.71 0.61 1100.04 0.111640.160.052180.260.1130.53 0.25570.43 0.07 1110.29 0.201650.340.292190.220.0840.65 0.73580.43 0.18 1120.11 0.031660.080.022200.080.0350.46 0.12590.73 0.93 1130.28 0.051670.190.062210.110.0460.68 0.48600.26 0.09 1140.29 0.191680.260.122220.080.0270.53 0.19610.22 0.07 1150.14 0.061690.200.062230.120.0480.44 0.26620.14 0.05 1160.19 0.161700.090.032240.130.0290.63 0.33630.29 0.11 1170.09 0.021710.170.092250.090.01100.79 0.98640.19 0.11 1180.06 0.011720.270.152260.080.01110.54 0.22650.18 0.05 1190.32 0.131730.120.042270.140.05120.31 0.04660.05 0.01 1200.17 0.031740.180.082280.170.04130.92 0.38670.24 0.08 1210.26 0.111750.110.032290.100.01140.61 0.22680.15 0.03 1220.26 0.141760.220.082300.340.22150.87 0.30690.15 0.06 1230.18 0.061770.180.072310.060.01160.73 0.73700.29 0.07 1240.11 0.031780.270.132320.100.02170.61 0.18710.41 0.23 1250.10 0.031790.210.102330.060.01180.47 0.11720.19 0.04 1260.25 0.131800.120.032340.060.01190.65 0.38730.06 0.01 1270.28 0.131810.420.342350.100.01200.58 0.10740.18 0.03 1280.09 0.021820.140.032360.080.02210.79 0.46750.29 0.21 1290.19 0.071830.250.082370.240.09220.74 0.27760.12 0.04 1300.17 0.111840.070.012380.090.01230.62 0.18770.20 0.08 1310.14 0.041850.570.712390.160.05240.92 0.37780.16 0.02 1320.24 0.091860.280.182400.240.13250.73 0.95790.26 0.14 1330.15 0.061870.120.032410.150.04260.64 0.28800.16 0.03 1340.13 0.031880.480.302420.070.01270.54 0.22810.17 0.10 1350.14 0.031890.120.032430.250.09280.56 0.21820.13 0.02 1360.32 0.131900.300.102440.090.02290.57 0.17830.22 0.07 1370.05 0.011910.390.142450.390.22300.37 0.23840.41 0.20 1380.18 0.051920.760.632460.160.04310.36 0.24850.23 0.08 1390.14 0.031930.180.082470.250.10320.48 0.07860.23 0.10 1400.11 0.021940.170.042480.130.03330.86 0.25870.17 0.09 1410.19 0.111950.190.142490.070.00340.62 0.39880.13 0.02 1420.13 0.051960.270.092500.120.02350.34 0.08890.12 0.05 1430.10 0.031970.340.182510.170.04360.43 0.12900.09 0.02 1440.30 0.241980.090.022520.160.04370.67 0.44910.14 0.04 1450.10 0.031990.060.012530.200.05380.68 0.27920.14 0.02 1460.14 0.032000.140.032540.130.03390.82 0.59930.32 0.24 1470.10 0.052010.220.052550.100.03400.65 0.72940.31 0.12 1480.17 0.062020.250.072560.140.05410.60 0.17950.13 0.04 1490.23 0.082030.200.062570.290.11420.05 0.27960.19 0.04 1500.10 0.022040.180.052580.060.00430.73 0.26970.23 0.121510.29 0.142050.180.032590.030.01440.71 0.89980.29 0.091520.19 0.062060.120.032600.270.08450.44 0.12990.11 0.041530.26 0.112070.260.142610.280.16460.75 0.421000.29 0.121540.15 0.052080.070.022620.100.01470.54 0.211010.30 0.091550.07 0.012090.100.032630.100.01480.42 0.221020.13 0.051560.20 0.072100.520.492640.230.04490.39 0.051030.10 0.051570.33 0.292110.220.082650.190.06500.62 0.271040.27 0.081580.19 0.082120.310.302660.160.02510.79 0.961050.06 0.021590.25 0.092130.080.012670.170.06520.34 0.081060.14 0.021600.18 0.092140.620.802680.170.07530.40 0.101070.46 0.411610.11 0.052150.120.042690.150.06541.00 0.391080.17 0.081620.18 0.062160.370.202700.000.01
續(xù)表3
序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 序號(hào) ZL標(biāo) ZW標(biāo) 2710.170.043130.070.013550.080.013970.140.054390.100.012720.210.053140.090.033560.030.003980.400.604400.090.012730.120.043150.060.013570.120.033990.340.584410.300.162740.140.033160.280.113580.090.014000.070.014420.280.082750.070.013170.180.043590.280.114010.620.854430.040.012760.200.083180.100.013600.180.044020.580.694440.060.002770.070.023190.060.023610.610.884030.040.014450.290.112780.100.023200.030.013620.080.024040.170.054460.140.042790.260.113210.320.103630.120.044050.080.024470.100.032800.150.073220.110.033640.080.014060.120.044480.130.022810.110.053230.080.023650.080.014070.360.544490.190.052820.350.213240.290.103660.650.904080.080.014500.140.042830.470.423250.030.013670.090.024090.120.034510.160.042840.470.423260.250.083680.040.014100.080.014520.120.022850.340.233270.110.013690.120.034110.080.014530.070.002860.120.033280.130.043700.070.014120.350.504540.130.032870.140.033290.160.043710.080.024130.310.504550.250.102880.300.133300.070.003720.120.034140.050.014560.160.042890.420.313310.170.043730.620.854150.060.014570.400.222900.310.153320.110.033740.170.054160.070.014580.100.022910.230.093330.180.083750.060.014170.070.014590.240.092920.180.053340.120.023760.150.054180.180.054600.070.012930.370.303350.070.023770.080.014190.150.054610.240.132940.130.063360.090.013780.070.014200.691.004620.160.052950.370.293370.110.033790.080.024210.140.034630.090.012960.300.063380.050.013800.610.834220.140.074640.230.092970.180.133390.290.133810.650.904230.260.114650.080.202980.250.093400.030.013820.120.034240.100.024660.090.012990.230.063410.110.023830.600.754250.070.024670.060.013000.180.063420.090.013840.090.024260.200.084680.050.013010.310.243430.190.043850.070.024270.070.014690.120.023020.090.033440.080.013860.050.004280.140.034700.060.013030.070.013450.310.103870.110.044290.120.044710.350.223040.100.033460.100.023880.110.054300.210.054720.090.013050.110.033470.360.223890.090.034310.170.044730.160.043060.110.033480.150.033900.090.024320.000.014740.150.053070.190.043490.120.023910.120.044330.150.064750.070.013080.090.013500.060.003920.170.054340.170.064760.090.013090.280.133510.120.033930.120.024350.170.064770.130.023100.020.013520.090.023940.050.014360.150.024780.120.053110.140.033530.180.013950.140.044370.180.064790.080.023120.070.023540.270.163960.120.044380.230.044800.120.04
表4 修正分級(jí)結(jié)果
產(chǎn)地Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)Ⅳ級(jí)云南小草壩1、6、9、13、14、15、17、19、21、22、23、24、26、33、34、37、38、39、41、43、46、50、54 4、10、16、25、40、44、 51、56、592、3、5、7、8、11、12、18、20、27、28、29、30、31、32、35、36、45、47、48、49、52、53、55、57、58、6042湖北宜昌63、70、71、75、79、84、93、94、98、100、101、104、107、111、113、114、119、61、62、64、65、66、67、68、69、72、73、74、76、77、78、80、81、82、83、85、86、87、88、89、90、91、92、95、96、97、99、102、103、105、106、108、109、110、112、115、116、117、118、120安徽大別山121、122、126、127、136、144、149、151、153、157、165、168、172、178、123、124、125、128、129、130、131、132、133、134、135、137、138、139、140、141、142、143、145、146、147、148、149、150、152、154、155、156、158、160、161、162、163、164、166、167、169、170、171、173、174、175、176、177、179、180陜西略陽(yáng)210、282、284185、192、214、361、366、373、380、381、383、398、399、401、402、420181、186、188、190、191、196、197、199、207、212、216、218、230、240、245、247、257、260、261、279、282、285、288、289、290、293、295、296、298、301、309、316、321、324、339、345、347、354、359、407、412、413、423、441、442、445、455、457、461、471182、183、184、187、189、193、194、195、198、199、200、201、202、203、204、205、206、208、209、211、213、215、217、219、220、221、222、223、224、226、227、228、229、231、232、233、234、235、236、237、238、239、241、242、243、244、246、248、249、250、251、252、253、254、255、256、258、259、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、277、278、280、281、286、287、291、292、294、297、299、300、302、303、304、305、306、307、308、310、311、312、313、314、315、317、318、319、320、322、323、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、340、341、342、343、344、346、348、349、350、351、352、353、355、356、357、358、360、362、363、364、365、367、368、369、370、371、372、374、375、376、377、378、379、382、384、385、386、387、388、389、390、391、392、393、394、395、396、397、400、403、404、405、406、408、409、410、411、414、415、416、417、418、419、421、422、424、425、426、427、428、429、430、431、432、433、434、435、436、437、438、439、440、443、444、446、447、448、449、450、451、452、453、454、456、458、459、460、462、463、464、465、466、467、468、469、470、472、473、474、475、476、477、478、479、480
表5 樣本最終分級(jí)結(jié)果
產(chǎn)地Ⅰ級(jí)樣本占比/%Ⅱ級(jí)樣本占比/%Ⅲ級(jí)樣本占比/%樣本總量4.3770.6325.00云南小草壩15.0083.331.67湖北宜昌0.0083.3316.67安徽大別山0.0093.336.67陜西略陽(yáng)4.0061.0035.00
種子、種苗是中藥材規(guī)范化生產(chǎn)的起點(diǎn),其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)中藥材種植起重要作用[21-28]。天麻種苗質(zhì)量?jī)?yōu)劣是保障天麻種植后能否獲得穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵,也影響天麻制劑的安全性、穩(wěn)定性和有效性。特別是在天麻GAP生產(chǎn)上,更離不開(kāi)種苗的質(zhì)量控制。
本研究在前期對(duì)漢中地區(qū)天麻種苗研究的基礎(chǔ)上[20],對(duì)全國(guó)天麻種苗的質(zhì)量分級(jí)狀況進(jìn)行研究,所用材料分別來(lái)自陜西、云南、湖北和安徽四大天麻主產(chǎn)區(qū),具有一定的代表性。陜西是通過(guò)國(guó)家GAP認(rèn)證的天麻商品生產(chǎn)基地,種植規(guī)模居西北地區(qū)之首[29];云南小草壩從開(kāi)始發(fā)展天麻至今已有30余年人工種植歷史,被譽(yù)為“中國(guó)烏天麻之鄉(xiāng)”[30];宜昌是我國(guó)天麻主要產(chǎn)區(qū)。據(jù)統(tǒng)計(jì)[31],產(chǎn)量已接近國(guó)內(nèi)年總產(chǎn)量的10%;安徽大別山區(qū)天麻人工栽培歷史較早,年產(chǎn)量高,且氣候和地理環(huán)境適合天麻的生長(zhǎng)[32]。陜西略陽(yáng)、云南小草壩、湖北宜昌和安徽大別山是天麻的主產(chǎn)區(qū)。采集天麻四大主產(chǎn)區(qū)的種苗,對(duì)此進(jìn)行質(zhì)量分級(jí),數(shù)據(jù)具有科學(xué)性和代表性,該研究采用的逐步聚類(lèi)分析法是一種比較簡(jiǎn)單、方便、可靠的苗木分級(jí)方法[21-27,33,34],其目的是衡量不同苗木之間的相似性,并把這些苗木按照一定的屬性分為不同的類(lèi)群。天麻多以種子繁殖后的幼小塊莖,即天麻種苗作為繁殖材料。生產(chǎn)中也稱(chēng)為“零代子”。本研究以全國(guó)天麻四大主產(chǎn)區(qū)的天麻種苗為研究對(duì)象,選擇長(zhǎng)度與重量作為天麻種苗質(zhì)量分級(jí)的代表性指標(biāo),采用逐步聚類(lèi)分析方法對(duì)天麻種苗進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)得出天麻標(biāo)準(zhǔn)為:Ⅰ級(jí)天麻種苗:長(zhǎng)度≥68.78 mm,重量≥19.83 g;Ⅱ級(jí)天麻種苗:68.78 mm>長(zhǎng)度≥17.45 mm,19.83 g>重量≥0.76 g。未達(dá)以上標(biāo)準(zhǔn)為不合格種苗。
該結(jié)論與前期在漢中地區(qū)天麻零代子標(biāo)準(zhǔn)范圍存在差異[20],前者關(guān)于漢中地區(qū)制定的天麻零代子標(biāo)準(zhǔn),僅適合漢中地區(qū)參考和使用,具有一定局限性。本研究是統(tǒng)計(jì)了全國(guó)主要的天麻產(chǎn)區(qū)而制定出的標(biāo)準(zhǔn),且四大天麻產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境和種苗培育時(shí)間存在一定差異。此次制定的標(biāo)準(zhǔn)是在充分考慮了種苗分級(jí)的科學(xué)性和各地天麻種苗實(shí)際生產(chǎn)情況而制定出的,更全面更具有代表性和可操作性,建議作為全國(guó)天麻種苗質(zhì)量分級(jí)的一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)。