白木香苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究

劉鍵鍾， 曾建榮， 盧昌華， 高曉霞， 嚴(yán)寒靜

(1.廣東藥科大學(xué)中藥學(xué)院， 廣州 510006; 2.廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院， 廣州 510006;3.華南微生物國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣州 510006)

白木香(Aquilariasinensis(Lour.) Spreng.)又名土沉香，為瑞香科(Thymelaeaceae)沉香屬(AquilariaLam)植物[1]，以其含樹脂的木材入藥，藥材名為沉香[2]，屬于國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，是中國生產(chǎn)中藥沉香的唯一植物來源[3]。沉香全年均可采收，割取含樹脂的木材，除去不含樹脂的部分，陰干。其具有行氣止痛，溫中止嘔，納氣平喘的功效[2]。沉香用途廣泛，除作中藥外，還用于香料及工藝品雕刻[4],具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。白木香主產(chǎn)區(qū)為廣東省、海南省和廣西自治區(qū)，福建省及云南省亦有種植[5]。種子繁殖是白木香的主要繁殖方式，果實(shí)成熟期為6—8月。白木香種子屬于頑拗性種子，活性保持時(shí)間短，苗圃育苗時(shí)宜即采即播，出苗后移栽營養(yǎng)袋或直接于營養(yǎng)袋中育苗，裸根苗高70～100 cm時(shí)即可出圃定植[6]。

由于盜采等原因白木香野生資源逐漸枯竭，現(xiàn)藥用沉香主要為栽培品，栽培白木香自然狀態(tài)下難以結(jié)香，一般采用火燒鉆孔等方式人工誘導(dǎo)結(jié)香。白木香種苗作為沉香藥材的基礎(chǔ)來源，種苗的質(zhì)量在一定程度上影響著藥材的最終品質(zhì)。目前我國對(duì)中藥材苗木質(zhì)量的分級(jí)還沒有一個(gè)明確的界定標(biāo)準(zhǔn)，但主要造林樹種苗木質(zhì)量分級(jí)早在1999年就形成了國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6000-1999。隨著人們對(duì)中藥材苗木質(zhì)量優(yōu)劣意識(shí)的加強(qiáng)，有關(guān)苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的研究逐漸增多，目前朱砂根、八角、鐵冬青、南五味子、猴耳環(huán)等木本植物均有相關(guān)的苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究[7-11]，苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為木本植物藥材的規(guī)范化、規(guī)?；N植提供了理論依據(jù)。

孟惠等[3]已經(jīng)對(duì)白木香種子質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，白木香種子被分為2個(gè)等級(jí)，影響白木香種子質(zhì)量的主要因素為含水量、發(fā)芽率、生活力及千粒重。雖然已有白木香的種苗分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究[12]，但由于種苗基地單一，樣本量少，該標(biāo)準(zhǔn)不具備廣泛的指導(dǎo)意義。經(jīng)實(shí)地考察得知，白木香苗木全年可出苗圃，宜雨季定植，生長期達(dá)一年左右時(shí)將其移栽定植至山地或轉(zhuǎn)移至更大的營養(yǎng)袋內(nèi)。實(shí)際生產(chǎn)中白木香僅以苗高作為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行銷售，目前尚未實(shí)施一套完善、規(guī)范且具有廣泛代表意義的苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，未能對(duì)苗木質(zhì)量進(jìn)行有效控制。

據(jù)調(diào)查，白木香育苗基地主要分布在廣東省及海南省，其中廣東省為白木香苗木重要產(chǎn)地。本實(shí)驗(yàn)于2019年11月自廣東省中山市、茂名市及化州市內(nèi)白木香苗木培育基地隨機(jī)采集前一年種子成熟后播種的實(shí)生苗，測量各項(xiàng)生長指標(biāo)，并使用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行基本的描述性統(tǒng)計(jì)、主成分分析、相關(guān)性分析和聚類分析，結(jié)合苗木生產(chǎn)的實(shí)際情況，對(duì)白木香苗木進(jìn)行分級(jí)，為白木香苗木質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和等級(jí)劃分提供參考。

1 材 料

于2019年11月，選取前一年種子成熟后播種的實(shí)生苗，使用隨機(jī)抽樣法進(jìn)行采樣，共收集了10批次1 011株健康的白木香實(shí)生苗作為試驗(yàn)材料，樣品具體情況見表1。

表1 白木香實(shí)生苗樣品信息

2 方 法

2.1 苗木質(zhì)量指標(biāo)選擇及測定

在苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，應(yīng)盡可能地測量多個(gè)指標(biāo)信息，以期得到苗木質(zhì)量的完整信息。參考其他木本藥用植物所使用的質(zhì)量指標(biāo)和研究方法[7-11]，同時(shí)參考苗木質(zhì)量分級(jí)方法[13]及出圃苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)的幾個(gè)主要指標(biāo)[14]。測定了苗高、冠幅、分枝數(shù)、地徑、根長、根幅、一級(jí)支根數(shù)、株鮮重、高徑比和莖根比，共10個(gè)指標(biāo)。苗高、冠幅、根長及根幅使用鋼卷尺測量，精度為0.1 cm。地徑使用游標(biāo)卡尺測量，精度為0.01 mm。去除根部基質(zhì)，用電子天平秤量株鮮重，精度為1 g。

2.2 苗木質(zhì)量分級(jí)方法

運(yùn)用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)10批次白木香實(shí)生苗各質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的統(tǒng)計(jì)描述，通過相關(guān)性分析、主成分分析來確定最終的分級(jí)質(zhì)量指標(biāo)。最后對(duì)分級(jí)質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行K-均值聚類分析和方差分析,以聚類中心±標(biāo)準(zhǔn)差法確定苗木分級(jí)臨界值，并進(jìn)行等級(jí)劃分。

3 結(jié)果及分析

3.1 白木香實(shí)生苗質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)測定結(jié)果

白木香實(shí)生苗各批次各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)測定結(jié)果見表2，白木香實(shí)生苗質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。10批次白木香實(shí)生苗中各批次間及每株個(gè)體之間都存在差異，各質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)區(qū)間較大，苗高及株鮮重兩項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果較為分散。BMX-01平均苗高最小，但其高徑比最小，莖根比相對(duì)較小，說明其生長較為均衡，地下根系相對(duì)發(fā)達(dá)。BMX-02平均地徑、根長、冠幅、株鮮重、分枝數(shù)、根幅均為最大，并且莖根比最小，高徑比相對(duì)較小，說明此批次根系最為發(fā)達(dá)，枝繁葉茂，植株密度高。BMX-05高徑比最大，植株高但地徑小，生長較為不勻稱，地徑小，根系不發(fā)達(dá)而且分枝也最少。BMX-06～ BMX-10為同一合作社內(nèi)不同苗場的實(shí)生苗，地理位置相近各質(zhì)量指標(biāo)差異較小。經(jīng)實(shí)地考察，這五個(gè)批次實(shí)生苗育苗間距、基質(zhì)袋大小及基質(zhì)均有差異，BMX-06、BMX-08及BMX-09為紅壤，BMX-07為塘泥，BMX-10為沙壤，批次間差異主要由育苗方式的不同所導(dǎo)致。

表2 10批白木香實(shí)生苗各質(zhì)量指標(biāo)測定(XS)Table 2 Determination of quality indexes of 10 batches of A. sinensis seedlings

表3 白木香實(shí)生苗質(zhì)量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

3.2 白木香苗木分級(jí)指標(biāo)的確認(rèn)

由表4可知，白木香苗木各項(xiàng)指標(biāo)中除根幅與地徑、一級(jí)支根數(shù)，莖根比與株鮮重、分枝數(shù)，無顯著相關(guān)，一級(jí)支根數(shù)與冠幅、莖根比，莖根比與冠幅存在顯著相關(guān)外，其余各組分間均有極顯著相關(guān)性。由于各指標(biāo)間相關(guān)性密切，致使分類時(shí)會(huì)存在信息上的重疊[15]，為確定影響苗木質(zhì)量的主導(dǎo)因素，故對(duì)各成分進(jìn)行主成分分析(表5)。

表4 白木香實(shí)生苗各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)分析

表5 白木香實(shí)生苗主成分分析Table 5 Principal component analysis of A. sinensis seedlings

主成分分析時(shí)特征值只取大于1的成分，由表5結(jié)果可知，前三個(gè)特征值累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到74.127%,說明前三個(gè)主成分基本包含了全部的指標(biāo)信息，其中第一主成分(F 1)貢獻(xiàn)率達(dá)31.034%，具備綜合評(píng)價(jià)功能。為減少指標(biāo)之間的信息重疊，通過主成分分析初步選取第一主成分內(nèi)貢獻(xiàn)率大于0.6的指標(biāo)，分別為株鮮重、地徑、一級(jí)支根數(shù)、分枝數(shù)和苗高等5個(gè)指標(biāo)。

但在實(shí)際生產(chǎn)中5個(gè)指標(biāo)確定苗木等級(jí)過于繁瑣，需要根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步精簡。根據(jù)市場調(diào)查，白木香種苗均為容器苗，能較好的保存根系土團(tuán)，便于運(yùn)輸，定植不受季節(jié)影響，與裸根苗相比定植后存活率更高。株鮮重及一級(jí)支根數(shù)的測定需要將苗取出，抖落根際土進(jìn)行測量，會(huì)破壞容器苗的優(yōu)勢，故在實(shí)際生產(chǎn)中不宜選取，并且株鮮重與苗高，一級(jí)支根數(shù)與地徑極顯著性相關(guān)(見表4)，故舍去株鮮重與一級(jí)支根數(shù)兩個(gè)指標(biāo)。

地徑與根系發(fā)育情況及根系重量關(guān)系密切；分枝數(shù)直觀地體現(xiàn)苗木枝葉的茂盛程度。以地徑、分枝數(shù)和苗高作為苗木質(zhì)量分級(jí)的指標(biāo)，能夠滿足白木香苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并且便于操作。

3.3 白木香實(shí)生苗分級(jí)指標(biāo)K-均值聚類分析

將選定的白木香實(shí)生苗的各分級(jí)指標(biāo)，地徑、分枝數(shù)和苗高導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 23.0軟件進(jìn)行K-均值聚類，將聚類結(jié)果進(jìn)行方差分析，并計(jì)算每個(gè)聚類中各質(zhì)量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果見表6、表7及表8。

表6 白木香實(shí)生苗K-均值聚類

表7 白木香實(shí)生苗聚類結(jié)果方差分析Table 7 Analysis of variance of clustering results ofA. sinensis seedlings

表8 白木香各級(jí)苗木標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計(jì)量Table 8 Statistics of standard deviation of A. sinensis seedlings at all levels

由表7可得，白木香實(shí)生苗的各指標(biāo)差異性均呈極顯著水平(p<0.01)，且各等級(jí)間存在極顯著差異(p<0.01)，說明各項(xiàng)性狀指標(biāo)均對(duì)苗木質(zhì)量有顯著影響，可用于白木香苗木分級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定。

3.4 白木香苗木等級(jí)劃分結(jié)果

根據(jù)相關(guān)分析結(jié)果(表4)和主成分分析結(jié)果(表5)，對(duì)選定的地徑、分枝數(shù)和苗高3個(gè)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行K-均值聚類，得到三組聚類中心，并以聚類中心值作為等級(jí)劃分的參考值，使用聚類中心(或值)±標(biāo)準(zhǔn)差法確定苗木分級(jí)臨界值,本次實(shí)驗(yàn)所選取的樣本均為健康的實(shí)生苗，所得數(shù)據(jù)均可使用。木本植物苗木等級(jí)劃分一般分為三個(gè)等級(jí)，Ⅲ級(jí)為不合格苗，為了便于實(shí)際生產(chǎn)中苗木的等級(jí)劃分，把一、二、三等苗木劃分的參數(shù)值向上取整為最接近的整數(shù)。白木香苗木育苗時(shí)間長并且全年可出圃，為保證苗木質(zhì)量，不合格苗應(yīng)培育至Ⅱ等苗及以上后再出圃，故劃分不合格苗，結(jié)果見表9。

表9 白木香苗木等級(jí)劃分

4 結(jié)論與討論

白木香種植的經(jīng)濟(jì)效益周期長，從育苗到人工結(jié)香需要近10年的時(shí)間，可用于人工造香的植株胸徑需要超過15 cm，樹齡越大，結(jié)香時(shí)間越長，所產(chǎn)出的沉香質(zhì)量越好[16]。優(yōu)質(zhì)的白木香苗木是保證白木香產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、專業(yè)化和規(guī)范化的前提，并且可以保障沉香資源可持續(xù)性發(fā)展。

苗木的質(zhì)量是由多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)構(gòu)成，但多指標(biāo)評(píng)定往往會(huì)面臨信息重疊的問題，單一指標(biāo)通常與其他指標(biāo)顯著性相關(guān)，且在實(shí)際生產(chǎn)中，部分指標(biāo)的測定可操作性不強(qiáng)甚至人為造成誤差極大，故需要對(duì)所測得的指標(biāo)進(jìn)行精簡，本實(shí)驗(yàn)在10個(gè)質(zhì)量指標(biāo)內(nèi)通過主成分分析篩選出對(duì)白木香苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)貢獻(xiàn)率高的指標(biāo)，并進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際及各指標(biāo)間的相關(guān)性確定滿足白木香苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的需要，并且便于操作的分級(jí)質(zhì)量指標(biāo)。

最終白木香苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)包含苗高與地徑，潘超美等[12]的等級(jí)劃分體系中選定苗高與地徑為白木香苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，同時(shí)多數(shù)藥用木本植物的苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)[7-11]也選定苗高與地徑，新增了分枝數(shù)，用于評(píng)價(jià)白木香苗木枝葉的茂盛程度。除此以外還應(yīng)觀察苗木葉片色澤及枝干是否有病蟲害及機(jī)械損傷，是否育苗密度過高造成徒長等綜合因素，以保證白木香苗木質(zhì)量。

白木香苗木在育苗基地育苗時(shí)，苗木質(zhì)量受容器大小、培養(yǎng)基質(zhì)、施肥和育苗密度等育苗期管理影響[17-18]。株高過小植株生長發(fā)育受到壓制，分枝數(shù)過少枝葉不夠繁茂，地徑過小根系不發(fā)達(dá)，不合格的植株定植后生長相對(duì)緩慢。適當(dāng)間苗、降低苗木的密度可以增加苗的分枝數(shù)，選擇合適的培養(yǎng)基質(zhì)或適量施肥可以壯苗，增加苗木的地徑，以提高白木香苗木的合格率。

本等級(jí)劃分結(jié)果可用于白木香苗木的分類、定價(jià)及區(qū)分用途，建立白木香苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。