土壤因子與華重樓生物量和藥效成分含量相關(guān)性分析

夏科　趙志國　吳巧芬　李秀娟　鄭文俊　仇碩

摘 要：? 為研究土壤因子對華重樓生長和藥效成分積累的影響，該研究利用高效液相色譜技術(shù)（HPLC）以及相關(guān)性和多元線性回歸分析方法，測定了華重樓不同產(chǎn)地土壤成分、樣品的生物量和重樓皂苷的含量，分析了土壤因子與華重樓生物量和藥效成分的相關(guān)性。結(jié)果表明：（1）不同產(chǎn)地土壤成分和華重樓產(chǎn)量及其重樓皂苷含量均有差異。（2）相關(guān)性分析顯示，干重與有機質(zhì)、全氮、堿解氮顯著正相關(guān)，重樓皂苷Ⅰ與有機質(zhì)和速效磷顯著正相關(guān)，重樓皂苷Ⅱ與速效磷和速效鉀顯著正相關(guān)，而重樓皂苷Ⅶ與土壤各因子的相關(guān)性不顯著。（3）多元線性回歸分析顯示，影響干重的主導(dǎo)因子為堿解氮，影響重樓皂苷Ⅰ的主導(dǎo)因子為有機質(zhì)，影響重樓皂苷Ⅱ的主導(dǎo)因子為速效磷，而重樓皂苷Ⅱ與堿解氮呈線性負相關(guān)。綜合分析認為，影響華重樓干重的土壤因子主要是堿解氮，而影響華重樓皂苷含量的土壤因子主要為有機質(zhì)和速效磷，該研究結(jié)果為華重樓的人工栽培提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞： 華重樓， 土壤因子， 產(chǎn)量， 重樓皂苷， 相關(guān)性分析

中圖分類號：? Q945文獻標識碼：? A文章編號：? 1000-3142（2023）06-1080-08

Correlation analysis between soil factors with biomass and medicinal components of Paris polyphylla var. chinensis

XIA Ke1， ZHAO Zhiguo1， WU Qiaofen1， LI Xiujuan1， ZHENG Wenjun2， QIU Shuo1，2*

（ 1. Guangxi Key Laboratory of Plant Functional Phytochemicals and Sustainable Utilization， Guangxi Institute of Botany， Guangxi

Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences， Guilin 541006， Guangxi， China; 2. College of

Tourism ＆ Landscape Architecture， Guilin University of Technology， Guilin 541006， Guangxi， China ）

Abstract：? Inorder to study the effect of soil factors on the growth and medicinal component of Paris polyphylla var. chinensis， the biomass and the polyphyllin contents of different samples from different origins were determined， soil composition was measured， and the correlations between soil factors biomass and medicinal components were analyzed. The results were as follows： （1） There were differences in soil composition in different place， while the yield and polyphyllin content in samples in different places were quite different. （2） Correlation analysis showed that the dry weight was significantly positively correlated with organic matter， total nitrogen， and alkaline nitrogen， the polyphyllin I content was significantly positively related with organic matter and available phosphorus， the polyphyllin Ⅱ content was significantly positively correlated with available phosphorus and available potassium. （3）Multiple linear regression analysis showed that the dry weight was dominantly affected by alkaline nitrogen， the polyphyllin I was dominantly affected by organic matter， the polyphyllin Ⅱ was dominantly affected by available phosphorus， and was linear negatively correlated with alkaline nitrogen. In summary， the main soil factors affecting dry weight was alkaline nitrogen， the main soil factors affecting the polyphyllin total content was organic matter and available phosphorus. The results provide a support for the artificial cultivation.

Key words： Paris polyphylla var. chinensis， soil factor， yield， polyphyllins， correlation analysis

華重樓（Paris polyphylla var. chinensis）為百合科（Liliaceae）重樓屬（Paris L.）多年生草本植物，主要分布于我國云南、貴州、廣西、四川等地，為七葉一枝花變種之一（中國植物志，1978），華重樓與云南重樓為《中國藥典》收入的2個重樓屬基源植物。華重樓以根莖入藥，具有清熱解毒、消腫止痛、涼肝定驚之功效，是云南白藥等多種中成藥的主要原料（中華人民共和國藥典，2020）?，F(xiàn)代化學(xué)和藥理研究表明，華重樓中主要活性成分為重樓皂苷，臨床上常被用于抗腫瘤、抗菌、止血、鎮(zhèn)痛等（劉帥等，2020）。

藥用植物的藥效成分及其含量是衡量中藥質(zhì)量的重要指標。藥效成分大多為次級代謝產(chǎn)物，既受自身遺傳因素的影響，也受生長環(huán)境因素的影響（吳慶生等，2002；卜靜等，2012；任平等，2019）。重樓屬植物主要藥效成分為重樓皂苷，其含量的積累受土壤水分（梁娟等，2014）、環(huán)境溫度（梁娟等，2016）、光質(zhì)（李鉑等，2019）以及土壤肥力（鄭梅霞等，2020）等因素的影響較大，而受經(jīng)緯度和海拔高低的影響較小。劉哲等（2019）報道了氮、磷、鉀配施有利于提高華重樓塊莖生物量及總皂苷含量；劉哲等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，速效磷和速效鉀是影響皂苷含量的主要土壤因子。近年來，華重樓的人工種植越來越多，各種林下套種、遮陰種植、露天種植均有進行，但產(chǎn)量和質(zhì)量差別較大，如皂苷總含量有的高達5.08%，有的則達不到《中國藥典》規(guī)定標準0.6%，有的成分含量很低或檢測不到（劉哲等，2020）。造成這種現(xiàn)象的原因至今未見有報道。鑒于此，有關(guān)土壤因子等對重樓屬植物特別是華重樓和滇重樓的生長及藥效成分積累的影響仍需要更多研究和進一步分析。

本研究收集我國廣西、湖南等地不同種植環(huán)境的華重樓及生長地土壤，并調(diào)查樣品的生長勢，測定其鮮重和干重；提取重樓皂苷成分，并利用高效液相色譜技術(shù)（HPLC）檢測重樓皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ的含量；同時，檢測土壤的pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷及速效鉀的含量；采用相關(guān)性和多元線性回歸法分析土壤因子與干重和重樓皂苷含量之間的相關(guān)性，進而分析土壤因子對華重樓干重和重樓皂苷含量的影響，以期為華重樓的人工栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

華重樓的種植地為廣西資源的兩水鄉(xiāng)、瓜里鄉(xiāng)、梅溪鎮(zhèn)和廣西那坡龍谷鄉(xiāng)、廣西融水桿洞鄉(xiāng)以及湖南新寧崀山鎮(zhèn)，種植方式分為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。

S1：廣西資源兩水鄉(xiāng)、落葉闊葉林；S2：廣西資源瓜里鄉(xiāng)、杉木林；S3：廣西資源瓜里鄉(xiāng)、毛竹林；S4：廣西資源梅溪鎮(zhèn)、75%的遮陽網(wǎng)；S5：湖南新寧崀山鎮(zhèn)、落葉闊葉林；S6：廣西那坡龍合鄉(xiāng)、落葉闊葉林；S7：廣西融水桿洞鄉(xiāng)、露地栽培。種植地均為海拔600 ～1 300 m的山區(qū)，除了S4和S7以外，其余種植地林下郁閉度均在0.7以上。種苗均為根莖分株繁殖苗，種植時間4 a，每個種植地的管理基本保持一致。

1.2 樣品采收和指標測定

每年觀察植株長勢情況，于種植后第4年的10月，采用等距取樣法采挖根莖，每個種植地選擇3個采樣點，每個采樣點面積為1 m × 2 m，每個采樣點隨機采挖9株，洗凈，去根，稱取鮮重，置于烘箱烘干至恒重，稱干重，并分別檢測重樓皂苷Ⅰ、重樓皂苷Ⅱ、重樓皂苷Ⅶ的含量，計算出這3種皂苷的總和，同時分別采挖種植地土壤，進行土壤營養(yǎng)成分分析。

1.3 重樓皂苷的提取

重樓皂苷提取參照2020年版《中國藥典》的提取方法（中華人民共和國藥典，2020）。取干粉末過3號篩，精密稱定0.5 g，置于具塞錐形瓶中，加入乙醇25 mL，稱定重量，加熱回流30 min后，放冷，再稱定重量，用乙醇補足減失的重量，搖勻，濾過，取續(xù)濾液進行HPLC檢測重樓皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ的成分。

1.4 重樓皂苷的高效液相檢測

對照品溶液配制：對照品均由成都恩斯特生物技術(shù)有限公司提供，精密稱取重樓皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ各對照品適量，分別加入甲醇溶解，配制成含重樓皂苷Ⅰ 0.563 mg·mL-1、重樓皂苷Ⅱ 0.506 mg·mL-1、重樓皂苷Ⅶ 0.507 mg·mL-1的混合對照品溶液。

色譜條件（Wu et al.， 2012）：流動相乙腈（A）-水（B），梯度洗脫（0～40 min，30%～60% A；40～45 min，60%～90% A；45～55 min，90% A；55～56 min，90%～30%A；56～64 min， 30% A）；檢測波長203 nm；體積流量1.0 mL·min-1；柱溫35 ℃；進樣量10 μL。

1.5 土壤成分檢測

土壤的pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別按照林業(yè)標準（LY/T 1239—1999、LY/T 1237—1999、LY/T 1228—2015、LY/T 1232—2015、LY/T 1234—2015、LY/T 1228—2015、LY/T 2445—2015、LY/T 2445—2015）進行測定，根據(jù)全自動間斷化學(xué)分析儀（Dechem-Tech CleverChem 380）分析結(jié)果進行統(tǒng)計，每個樣品進行3次重復(fù)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

重樓皂苷含量按外標一點法計算。計算公式：

皂苷含量（%）=（A1×C×V×100）/（A2×W×1 000）。

式中： A1為樣品峰面積；A2為對照品峰面積；C為對照品濃度；V為稀釋倍數(shù)；W為樣品稱樣量；統(tǒng)計數(shù)據(jù)使用Excel和SPSS 19.0軟件處理；品種的聚類分析使用SPSS 19.0軟件進行分析；皂苷成分與土壤等相關(guān)性分析和多元線性回歸法分析使用SPSS 19.0軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植地土壤條件及華重樓生長情況比較

不同種植地土壤特性及華重樓生長情況見表1和表2。由表1可知，7個樣本的pH值在4.73～6.48之間，均為酸性土壤，瓜里鄉(xiāng)、崀山鎮(zhèn)、龍合鄉(xiāng)生長地的有機質(zhì)含量較豐富，瓜里鄉(xiāng)杉木林、梅溪鎮(zhèn)、崀山鎮(zhèn)、龍合鄉(xiāng)土壤全氮含量較豐富，梅溪鎮(zhèn)和崀山鎮(zhèn)全磷含量較豐富，除了兩水鄉(xiāng)和桿洞鄉(xiāng)外，其余種植地堿解氮含量較豐富，梅溪鎮(zhèn)速效磷含量較豐富，崀山鎮(zhèn)速效鉀含量較豐富。由表2可知，S2和S6鮮重分別為167.45 g和178.45 g，差異不大，而兩者的干重分別為52.33 g和63.73 g，差異較大（P＜0.05），表明S2鮮貨的含水量比S6高，而S6干重顯著高出其他種植地樣品1.2～8.6倍；露地種植的S7產(chǎn)量最低，干重僅為7.40 g，遠低于其余樣品（P＜0.05）；同一地區(qū)不同生長環(huán)境的2個樣品，干重存在差異，S2是S3的1.91倍。由表2還可知，林下栽培或遮陽種植的樣品生長較好，植株比較健壯，而露地種植的樣品產(chǎn)量比較低，長勢較差、植株比較弱小，表明光照強度會影響其生長。

2.2 不同種植地對重樓皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ含量的影響

樣品及混合對照品的離子色譜圖見圖1，根據(jù)各組分的峰面積計算出樣品中3種重樓皂苷含量，皂苷含量統(tǒng)計見表3。由表3可知，不同的生長地根莖重樓皂苷Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ以及3種皂苷的總含量均有有差異。從3種皂苷總量來看，S2含量最高，為1.773%，與其他樣品差異顯著（P＜0.05）；S1、S3、S6、S5含量較高，其中S5和S6含量超過1.00%， S1和S3含量分別為0.886%和0.927%，均超過《中國藥典》規(guī)定0.600%的限量標準；S4和S7含量較低，分別為0.536%和0.520%，均未達標。S6和S5的重樓皂苷I含量較高，分別為0.650%和0.547%，高于其他5個樣品的重樓皂苷I，而S7未檢測到該成分； S5重樓皂苷Ⅱ含量最高，為0.386%，其次是S6的樣品，含量為0.245%，而其他5個樣品的重樓皂苷Ⅱ含量不足0.2%；S2重樓皂苷Ⅶ含量最高，為1.387%，與其他6個樣品差異顯著（P＜0.05），而其他6個樣品的重樓皂苷Ⅶ含量不足0.5%。

2.3 土壤因子與華重樓干重和重樓皂苷含量之間的相關(guān)性分析

將華重樓干重、重樓皂苷I、重樓皂苷Ⅱ、重樓皂苷Ⅶ、土壤pH值、有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、 速效磷、 速效鉀的含量進行相關(guān)性分析， 結(jié)果見表4。由表4可知，干重與堿解氮、全氮及有機質(zhì)顯著正相關(guān)，而與土壤pH值和全鉀呈負相關(guān)；此外，干重與重樓皂苷I顯著性正相關(guān)，而與重樓皂苷Ⅶ呈負相關(guān)。重樓皂苷I與有機質(zhì)和速效磷呈顯著性正相關(guān)，與速效鉀其次，而與pH值、全磷和全鉀呈負相關(guān)。重樓皂苷Ⅱ與速效磷和速效鉀呈顯著性正相關(guān)，而與全鉀和堿解氮呈負相關(guān)。重樓皂苷Ⅶ與全鉀相關(guān)性最高，與堿解氮、有機質(zhì)和土壤pH值其次，而與全氮、全磷、速效磷、速效鉀呈負相關(guān)。

以干重（Y1）、重樓皂苷Ⅰ（Y2）、重樓皂苷Ⅱ（Y3）及重樓皂苷Ⅶ（Y4）等反應(yīng)根莖質(zhì)量的指標為因變量，以pH （X1）、有機質(zhì)（X2）、全氮（X3）、全磷（X4）、全鉀（X5）、堿解氮（X6）、速效磷（X7）和速效鉀（X8）等反應(yīng)土壤的因子為自變量，進行多元線性逐步回歸法分析，分析4個因變量與8個自變量之間的線性關(guān)系（表5）。由表5可知，干重（Y1）回歸方程的決定系數(shù)為0.986，與堿解氮（X6）呈線性正相關(guān)，說明堿解氮是影響華重樓干重的主導(dǎo)因子。重樓皂苷Ⅰ（Y2）回歸方程的決定系數(shù)為0.830，與有機質(zhì)（X2）呈線性正相關(guān)，說明有機質(zhì)是影響重樓皂苷Ⅰ的主導(dǎo)因子。重樓皂苷Ⅱ（Y3）回歸方程的決定系數(shù)為0.982，與速效磷（X7）呈線性正相關(guān)，而與堿解氮（X6）呈線性負相關(guān)，說明速效磷是影響重樓皂苷Ⅱ的主導(dǎo)因子。重樓皂苷Ⅶ（Y3） 未擬合出回歸方程。

綜合相關(guān)性分析及多元線性逐步回歸分析，影響華重樓干重的主要因子是堿解氮，影響重樓皂苷Ⅰ的主要因子是有機質(zhì)，影響重樓皂苷Ⅱ的主要因子速效磷。因此，影響華重樓生物量和藥效品質(zhì)的主要土壤因子有堿解氮、有機質(zhì)和速效磷。

3 討論與結(jié)論

土壤因子是生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵因子，會直接影響中藥材生長發(fā)育及有效成分的積累（陳文霞和談獻和，2006）。合理的氮磷鉀配施不僅可以提高中藥材產(chǎn)量和品質(zhì)，還可以提高肥料利用率。然而，關(guān)于氮磷鉀影響華重樓產(chǎn)量和品質(zhì)的報道不多，劉哲等（2019）報道了一定比例的氮、磷及鉀肥有利于提高華重樓根莖產(chǎn)量及總皂苷含量。本研究調(diào)查土壤因子對華重樓產(chǎn)量和藥效成分的影響，發(fā)現(xiàn)根莖產(chǎn)量主要受堿解氮影響，其次是有機質(zhì)和全氮，而與土壤pH值和鉀含量呈負相關(guān)，這與蘇澤春等（2015）報道影響云南重樓根莖產(chǎn)量的主要影響因子為堿解氮、有機質(zhì)和全氮的結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，華重樓不同皂苷成分含量差別較大，與土壤因子之間的相關(guān)性不同，其中重樓皂苷Ⅰ和重樓皂苷Ⅱ主要受速效磷、速效鉀和有機質(zhì)的影響；重樓皂苷Ⅶ與全鉀、堿解氮和有機質(zhì)呈正相關(guān)，而與速效磷和速效鉀呈負相關(guān)。這與前人研究土壤因子與華重樓以及云南重樓中重樓皂苷（Ⅰ、Ⅱ、Ⅶ）的相關(guān)性不完全一致（楊永紅等，2012；劉哲等，2020）。土壤中的有機質(zhì)在提供氮源的同時也能有效促進土壤中全磷的降解， 從而在提高根莖增產(chǎn)和藥效積累中起到協(xié)同促進作用。由于植物藥效成分受自身遺傳因素以及小氣候環(huán)境等各方面的影響，造成這種不一致的原因還值得深入研究。重樓皂苷Ⅶ與根莖產(chǎn)量、重樓皂苷Ⅰ及重樓皂苷Ⅱ均呈負相關(guān)，而與全鉀含量相關(guān)性最高；根莖產(chǎn)量、重樓皂苷Ⅰ及重樓皂苷Ⅱ與全鉀均呈負相關(guān)。樣品采樣地瓜里杉木林皂苷總含量（1.773%）遠高于其他樣品的原因主要是重樓皂苷Ⅶ含量（1.387%）較高，這可能與該土壤地全鉀含量（51.60 g·kg-1）相對較多有關(guān)，這說明土壤因子鉀可能在華重樓產(chǎn)量及藥效成分積累中具有重要作用。

本研究中，土壤pH值對華重樓3種藥效成分的影響不顯著，也無規(guī)律，而云南重樓根莖皂甙含量隨土壤pH值增加呈現(xiàn)升高的趨勢（毛玉東等，2011），說明華重樓與云南重樓對土壤酸堿度的土壤環(huán)境需求可能不同。此外，生長地光照、溫度、水分等環(huán)境條件對華重樓生長及有效成分積累的有影響。從總體上分析，7個不同地區(qū)的華重樓藥效成分表現(xiàn)為林下＞遮陽＞露地，而李海濤等（2014）認為，當(dāng)云南重樓林下栽培環(huán)境越接近野生環(huán)境時，重樓皂苷含量就越高，原因可能是因林下富含較多的腐殖葉而導(dǎo)致土壤有機質(zhì)較高，而毛竹林則因毛竹豐富的根系吸收了很多土壤養(yǎng)分而造成產(chǎn)量和品質(zhì)降低。因此，根據(jù)種植環(huán)境及土壤因子的相關(guān)性綜合分析，人工種植華重樓時，同時選擇腐殖質(zhì)較高的林地種植，同時配合施用腐熟有機肥與磷肥作為基肥來改善土壤環(huán)境。

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（責(zé)任編輯 蔣巧媛 王登惠）

收稿日期：? 2022-06-16

基金項目：? 廣西重點研發(fā)計劃項目（桂科AB18294026）; 廣西自然科學(xué)基金（2020GXNSFAA297260）; 廣西科學(xué)院基本業(yè)務(wù)費項目（2018YJJ909， CQZ-E-1919）; 科技創(chuàng)新基地建設(shè)類項目（2021ZYZX2063）。

第一作者： 夏科（1985-），碩士，助理研究員，主要從事藥用植物栽培及生理生化研究，（E-mail）xiake4502@163.com。

*通信作者：? 仇碩，博士，副研究員，主要從事園林植物栽培生理和分子生物學(xué)研究，（E-mail）qiushuo001@163.com。