地形因素與三七的皂苷含量關(guān)系分析

（文山學(xué)院，云南文山 663099）

三七[Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen]是云南名貴中藥材。云南既是三七的主產(chǎn)地，也是三七的原產(chǎn)地，[1-2]三七在藥用及人工種植方面均有著悠久的歷史，[3]國(guó)內(nèi)多省區(qū)具有適宜三七生長(zhǎng)的條件，[4]大多省區(qū)也有引種三七的歷史，[5-7]但經(jīng)濟(jì)效益都不明顯。目前，對(duì)三七生境研究主要集中在溫度、水分、光照和地形等方面，[8]海拔、坡度與三七種植關(guān)系已有研究，坡向研究還未見(jiàn)報(bào)道，但海拔、坡度的研究中也僅強(qiáng)調(diào)了三七適宜種植的區(qū)域范圍，并未對(duì)與三七的皂苷含量關(guān)系進(jìn)行深入研究。

在區(qū)域氣候的大背景下，海拔、坡度、坡向?qū)值匦夂蛴兄匾绊?，是區(qū)域內(nèi)生物物種分布及質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。云南文山三七在全國(guó)乃至全球范圍內(nèi)有重要影響，不僅在大氣候背景的適應(yīng)種植性，而且微觀的氣候影響因子更是關(guān)鍵。對(duì)微觀環(huán)境因子與三七的皂苷含量關(guān)系研究，有助于進(jìn)一步提升文山三七的皂苷含量，對(duì)三七種植土地選擇也具有一定指導(dǎo)作用。

三七是對(duì)環(huán)境極度敏感的植被，不同溫度、光照、水分、[8]土壤養(yǎng)分組成和類(lèi)型都會(huì)對(duì)三七的生長(zhǎng)及有效成分的累積產(chǎn)生影響，坡向是影響局地小氣候的重要因素。在局地地區(qū)，不同坡向的變化會(huì)導(dǎo)致局地地區(qū)溫度、降水、光照及土壤等環(huán)境因子的變化。云南地區(qū)云貴高原，夏季同時(shí)受來(lái)自太平洋的東南季風(fēng)氣候和來(lái)自印度洋的西南季風(fēng)氣候的影響，冬季則受到來(lái)自北方冷氣團(tuán)的影響和控制，同時(shí)還受到青藏高原的影響，使云南氣候具有多樣化、復(fù)雜化的特征。地形的起伏和地貌類(lèi)型的多變，如高山、峽谷和山間小盆地相間分布等，也意味著云南海拔、坡度和坡向因素變化也更加復(fù)雜，使云南局地氣候變得更加復(fù)雜、更多樣，對(duì)云南生物多樣性產(chǎn)生重要影響，同時(shí)也影響三七種植的產(chǎn)量和皂苷含量。

1 樣品采集

市場(chǎng)上出現(xiàn)的三七按其生長(zhǎng)年限可以分為一年生、二年生和三年生三種。本次研究所指三七均為三年生三七。所用樣品采集主要通過(guò)應(yīng)用騰訊衛(wèi)星地圖獲取云南三七種植地基本信息，但通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地圖是不能完全確定其信息的真實(shí)性，其主要通過(guò)三七棚特征進(jìn)行判斷，但目前云南石斛和重樓種植棚特征與三七非常相似。因而需要進(jìn)行實(shí)地確認(rèn)才能最終確定是否是三七種植地，是否是三年生三七。

本次樣品采集點(diǎn)涉及文山、紅河、曲靖、玉溪、普洱和保山6州市共25個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，經(jīng)度集中分布于東經(jīng)98°～163°之間，緯度集中分布于北緯22°～26°之間，大部分采樣點(diǎn)海拔集中于1500～2000米，只有少量樣品分布于2000米以上和1500米以下，這與種植地海拔分布有關(guān)。

2 三七樣品處理與皂苷含量測(cè)定

2.1 樣品處理

將采集到的樣品帶回并清洗干凈，在相應(yīng)的標(biāo)簽內(nèi)標(biāo)注好相關(guān)的信息，并將洗凈的三七切片放入相應(yīng)的樣品盒中自然風(fēng)干后等待實(shí)驗(yàn)測(cè)定其皂苷含量。

2.2 樣品測(cè)定

三七的總皂苷與三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1的測(cè)定：

皂苷是三七主要有效活性成分，也是目前研究較為系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)，三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Rb1的測(cè)定采用“高效液相色譜法”，三七的皂苷含量測(cè)定方法采用“2015藥典三七飲片皂苷含量測(cè)定方法①”。

2.3 分析方法

樣品采集點(diǎn)海拔在進(jìn)行樣品采集時(shí)使用GPS獲取，測(cè)量精度為±5m，采用spss軟件進(jìn)行海拔與三七的皂苷含量的相關(guān)分析。在GIS中分別對(duì)云南坡度、坡向分別進(jìn)行柵格計(jì)算，獲得不同區(qū)間坡度和坡向分布圖。采樣點(diǎn)分布圖分別與坡度、坡向分布圖進(jìn)行疊加，以樣品皂苷含量大小為分類(lèi)值，以反映不同坡度、坡向與三七的皂苷含量間的關(guān)系。

根據(jù)分析需要，對(duì)三七皂苷總量、地形坡度、坡向等要素進(jìn)行等級(jí)劃分?！端幍洹吩碥蘸繕?biāo)準(zhǔn)品中把皂苷含量小于5%看作是不符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，把三七皂苷總量（S）分為S＜5%，5%≤S＜10%，S≥10%三個(gè)等級(jí)；坡度以5°為間隔進(jìn)行等級(jí)劃分。坡向則劃分為北向、北東向、東向、南東向、南向、南西向、西向和北西向等八個(gè)坡向。通過(guò)對(duì)皂苷含量等級(jí)劃分（表1）可得，皂苷總含量S＜5%，不符合《藥典》皂苷含量標(biāo)準(zhǔn)的樣品11個(gè)，占樣品總量的12.8%；皂苷總含量5%≤S≤10%的樣品數(shù)量51個(gè)，占樣品總量的59.3%；皂苷總含量S＞10%的樣品24個(gè)，占樣品總量的27.9%。

3 結(jié)果與分析

3.1 海拔與三七的皂苷含量

通過(guò)spss軟件對(duì)海拔與皂苷R1、Rb1、Rg1、皂苷總量進(jìn)行雙變量Pearson相關(guān)分析，得出表1。相關(guān)分析表明，海拔與皂苷R1、Rb1、Rg1及皂苷總量均成負(fù)相關(guān)，對(duì)三七種植區(qū)海拔與三七皂苷R1、Rb1、Rg1及總皂苷含量之間的相關(guān)系數(shù)，f=86，在顯著水平α=0.05上，r0.05=0.2172，在顯著水平α=0.01上，r0.01=0.2830，說(shuō)明海拔與人參皂苷R1相關(guān)性不顯著，與三七皂苷Rg1在置信水平α=0.05上顯著相關(guān)，與人參皂苷Rb1、皂苷總含量在置信水平α=0.01上顯著相關(guān)。以三七皂苷總含量S為因變量，海拔h為自變量進(jìn)行曲線擬合，可獲得回歸方程：

S=-1.572+16635.492*H-1

表1 海拔與三七皂苷R1、Rg1、Rb1、總量相關(guān)性

在回歸分析中，方程中F=19.793，在置信水平α=0.01上，F(xiàn)0.01（1,86）=6.94。F＞6.94。因此，三七的皂苷含量（S）與海拔高度（h）之間的回歸方程S=-1.572+16635.492*h-1是顯著的。通過(guò)理論分析計(jì)算，要想獲得符合《藥典》皂苷含量標(biāo)準(zhǔn)要求的三七，種植的極限海拔理論值應(yīng)在2500米以下的區(qū)域，但通過(guò)樣品散點(diǎn)分布來(lái)看，當(dāng)種植區(qū)域海拔達(dá)到1800米后，樣品皂苷含量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)，且質(zhì)量穩(wěn)定性較小。三七的皂苷含量在某一海拔高度值以下會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降趨勢(shì)，但受本次樣品采集海拔（1120米＜h＜2199米）分布的局限，本方程h取值范圍僅限于1100米以上區(qū)域。在眾多有關(guān)三七種植海拔適宜高度的研究中，下限為1100米，上限為2000米。[4,9-11]1100米以下區(qū)域和2200米以上區(qū)域海拔與三七的皂苷含量關(guān)系還需要更多數(shù)據(jù)支撐做進(jìn)一步研究。

3.2 坡度與三七皂苷總含量的關(guān)系

在所采集樣品的坡度分布中，主要集中分布于坡度P≤15°的區(qū)域，占樣品總量的74.4%。其中：坡度10°≥P＞5°的樣品分布最多，達(dá)36個(gè)，占樣品總量的41.9%，其余樣品分布區(qū)坡度40°≥P≥15°。通過(guò)三七皂苷總含量等級(jí)與坡度等級(jí)疊加分析，在11個(gè)不符合（皂苷含量小于5）《藥典》皂苷含量標(biāo)準(zhǔn)的樣品，有5個(gè)樣品集中分布于坡度0°～5°之間的區(qū)域，占本區(qū)域樣品的31.3%，3個(gè)樣品分布于5°～10°之間，其余3個(gè)樣品分布于坡度P≥10°的區(qū)域。而含量大于10的24個(gè)樣品中，3個(gè)分布于坡度小于5°的區(qū)域，3個(gè)樣品分布于坡度大于25°的區(qū)域，其余均分布于5°～25°之間的區(qū)域。坡度5°＜P≤25°樣品總量占比61.6%，優(yōu)質(zhì)樣品出現(xiàn)率34%。在這需要指出的是，在坡度P＞25的區(qū)域優(yōu)質(zhì)樣品數(shù)占優(yōu)質(zhì)樣品總量的比例僅為17.6%，低于坡度P＜5°區(qū)域的18.8%，但不符合皂苷含量標(biāo)準(zhǔn)要求的樣品數(shù)為0。從獲取穩(wěn)定皂苷含量三七和水土保持②的角度考慮，三七種植坡度下限應(yīng)不小于5°，上限不大于25°。

通過(guò)以上分析可以認(rèn)為，第一，坡度對(duì)三七的皂苷含量會(huì)產(chǎn)生一定影響；第二，由于排水不暢或積水等原因，坡度小于5°的區(qū)域不宜種植三七；第三，坡度大于25°及其以上，隨著坡度增加，雖然三七的皂苷含量會(huì)受到一定影響，但穩(wěn)定性較好，有利于穩(wěn)定獲得符合皂苷含量標(biāo)準(zhǔn)的三七。

3.3 坡向與三七皂苷總含量的關(guān)系

通過(guò)對(duì)樣品坐標(biāo)與云南坡向圖疊加，并按樣品總皂苷含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得表2。

表2 樣品坡向分布表

通過(guò)對(duì)上表分析可知：第一，在8個(gè)基本方向上，正北向、南東向、正南向和北西向獲得低皂苷含量三七的可能性較大；第二，在正東向、正南向、南西向和正西向4個(gè)方向上，獲得高皂苷含量三七的可能性較大，尤其是正南方向，概率超過(guò)50%，而南東向則是獲取高皂苷含量三七和低皂苷含量三七的可能性都較高；第三，在偏北方向上，即正北向、北東向和北西向獲取高皂苷含量三七的可能性都較低，而同時(shí)伴隨的是低皂苷含量三七出現(xiàn)的高概率。

綜上，坡向?qū)θ叩脑碥蘸繒?huì)產(chǎn)生一定影響，在選擇三七種植土地時(shí)，需要注意避開(kāi)偏北坡向以獲取高皂苷含量三七，最好是選擇正東向、正西向和正南向。

3.4 影響機(jī)制分析

上述分析表明，地形因子中的海拔、坡度和坡向均會(huì)對(duì)三七的皂苷含量產(chǎn)生影響，但具體關(guān)系還需要更多數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步深入分析。水分、光照、溫度對(duì)三七的皂苷含量和產(chǎn)量都會(huì)產(chǎn)生影響[8],而海拔、坡度和坡向均是影響局地小氣候的重要因素。云南是典型的山地地區(qū)，夏季同時(shí)西南季風(fēng)氣候和東南季風(fēng)氣候的影響，也是冬季風(fēng)影響的南部邊緣地區(qū)，鋒面雨和地形雨是重要的降水類(lèi)型，隨著海拔的上升，降水量會(huì)出現(xiàn)先增加后減少的分布趨勢(shì)。與此同時(shí)，隨海拔的升高，氣溫在不斷降低。坡度對(duì)三七的皂苷含量的影響機(jī)制則主要表現(xiàn)為對(duì)積水和排水的影響，坡度過(guò)于平緩則會(huì)導(dǎo)致排水不暢和積水嚴(yán)重，而坡度較陡則會(huì)導(dǎo)致土壤水分流失過(guò)快，不利于土壤保濕，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致土壤營(yíng)養(yǎng)成分流失，肥力下降，尤其是隨著極端天氣出現(xiàn)越來(lái)越頻繁，上述現(xiàn)象會(huì)變得更加嚴(yán)重。從樣品采集點(diǎn)來(lái)看，主要集中于22°N～26°N之間，北回歸線附近，太陽(yáng)高度角較大，光照質(zhì)量較高，在22°N～23.5°N之間的區(qū)域雖有太陽(yáng)直射，但大多時(shí)間偏北坡向依然是陰坡，光照效果較差，這就形成了陰坡和陽(yáng)坡光照在光照質(zhì)量和時(shí)長(zhǎng)的差異，因同時(shí)受東南季風(fēng)氣候和西南季風(fēng)氣候的影響，也形成了迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡的差異，從而也就導(dǎo)致了不同坡向?qū)θ叩脑碥蘸康挠绊憽?/p>

4 三七適宜種植區(qū)描述

綜上所述，根據(jù)海拔、坡度和坡向因子對(duì)三七質(zhì)量的影響，在海拔上把1200～1800米范圍看作是三七最適宜種植區(qū)，1000～1200米、1800～2500米區(qū)看作是次適宜區(qū)，2500米以上視為不適宜區(qū)；在坡度上則把坡度5°～25°視為適宜種植區(qū)，小于5°的區(qū)域則視為次適宜區(qū)，25°及其以上視為不適宜區(qū)；在坡向上則視正東向、正西向和偏南向?yàn)檫m宜區(qū)，偏北向?yàn)榇芜m宜區(qū)。對(duì)三者進(jìn)行疊加，條件滿足海拔1200～1800米，坡度在5°～25°之間，方向?yàn)檎龞|向、正西向和偏南向可視為最適宜區(qū)；在最適宜條件中，只滿足其中一個(gè)條件的為適宜種植區(qū)；海拔h小于1200米或大于1800米，坡度p小于5°的區(qū)域?yàn)榇芜m宜區(qū)；不滿足海拔1000～2500米，坡度大于25°及其以上的區(qū)域?yàn)椴贿m宜區(qū)。

根據(jù)上述條件對(duì)云南地形進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，云南三七最適宜種植區(qū)主要分布于滇東南、滇南及滇西南地區(qū)。其中：適宜種植地分布最集中的區(qū)域是位于滇東南文山州和紅河州中、北部，滇東北東部和北部也有一定面積的集中分布區(qū)，滇南和滇西南分布區(qū)則相對(duì)分散。次適宜種植區(qū)則主要集中分布于滇東和滇中曲靖、昆明、玉溪及文山州西部，適宜區(qū)分布范圍是在最適宜區(qū)的基礎(chǔ)上向北延伸，零星分散于最適宜區(qū)與次適宜區(qū)之間，不適宜區(qū)主要集中分布于滇西北及昭通西部、昆明北部。從地形上看，最適宜區(qū)和適宜區(qū)主要集中分布于中低山山地地區(qū)，壩區(qū)及滇東部中、高山區(qū)為次適宜種植區(qū)，不適宜區(qū)集中分布于滇西北部、滇北部高山山地地區(qū)以及滇南和滇東南地區(qū)主要要河流的河谷地區(qū)。

注釋?zhuān)?/p>

①2015藥典三七飲片質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：按干燥品計(jì)算，含人參皂苷Rg1（C42H72O14）、人參皂苷Rb1（C54H92O23）及三七皂苷R1（C47H80O18）的總量不得少于5.0%。

②中華人民共和國(guó)水土保持法第二十條規(guī)定“禁止在二十五度以上陡坡地開(kāi)墾種植農(nóng)作物”。