土地利用方式對劍河鉤藤品質的影響

陳 寧，張珍明，曾宣平，孫 超

(1.貴州省科學技術情報研究所，貴州 貴陽 550004；2.貴州省生物研究所，貴州 貴陽 550009；3.遵義市環保局，貴州 遵義 563000；4.中國科學院天然產物化學重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

【研究意義】鉤藤(Uncariarhynchophylla)是茜草科常綠藤本植物，分為毛鉤藤(UncariamacrophyllaWall)、華鉤藤(UncariahirsuteHavil)、大葉鉤藤[Uncariasinensis(Oliv.)Havil]或無柄果鉤藤(UncariasessilifructusRoxb)等，是我國大宗常用中藥材。其藥用歷史悠久，《本草綱目》記載，“鉤藤，古方多用皮，后世多用鉤，取其力銳爾”。《中國藥典》規定使用“帶鉤莖枝”入藥[1]。目前，商品流通的藥材多習慣使用鉤及上下1 cm左右的莖枝入藥；廣西壯瑤民間一直有使用鉤藤植物地上部分(包括主桿和葉)入藥的習慣。主治肝風內動，驚癇抽搐，高熱驚厥，感冒夾驚，小兒驚啼，妊娠子癇及頭痛眩暈等癥。鉤藤在貴州中藥材中占重要地位[2]，在貴州劍河、三都、錦屏、凱里和天柱等地均有較大面積種植，但以劍河縣種植面積最大。劍河縣(E108°17′08″～109°04′12″，N26°20′42″～26°55′42″)位于貴州省黔東南苗族侗族自治州中部，海拔348～1626 m，總面積2165.3 km2，系山地性高原，四季分明、雨量充沛，年均降雨量1220 mm，年均氣溫16.7 ℃，無霜期326 d，年均日照時數1236.3 h，屬亞熱帶季風氣候。研究區域土壤主要以黃壤(pH 4.2～5.5)為主，有部分黃紅壤(pH 4.2～5.0)和少量石灰巖發育而成的黃色石灰土(pH 5.4～5.8)和酸性紫色土。鉤藤喜溫怕寒，適宜種植溫度為16～18 ℃，是喜酸性的陰性樹種，在pH 4.5～6的酸性紅壤上生長良好。因此，劍河縣的區域氣候土壤水文條件非常適宜鉤藤生長[3]。2009年劍河縣攻克了鉤藤種子育苗難題，2011年“劍河鉤藤”被國家質檢總局70號文批準為國家地理標志產品保護品種，2012年劍河鉤藤種子育苗獲得國家專利授權。目前，鉤藤產業已成為劍河縣重要的助農扶貧產業。截至2017年底，貴州省鉤藤人工種植及野生保護撫育面積達7273萬m2，總產量達4804 t，總產值達6997萬元[4]。【前人研究進展】根據中藥材天地網數據顯示，2016-2018年安國藥市、亳州藥市和玉林藥市的鉤藤市場價格穩步增長，鉤藤走勢火熱，人工種植面積不斷增加。但是，由于種植不當和生態環境變化等因素的影響，鉤藤生產中出現的問題愈來愈多，其中，環境污染、連作障礙、化肥投入量過大、病蟲危害嚴重、有毒元素和農殘超標等對鉤藤品質形成較大影響[5-7]。不同土地利用方式下人為干擾不同，土壤特性存在差異，造成的土壤品質也存在差異，進而對鉤藤品質也造成不同程度的影響。【本研究切入點】目前有關鉤藤產地研究主要集中在土壤養分、土壤重金屬及生物堿含量測定等方面[8-10]，關于不同土地利用方式下鉤藤品質的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】鑒于此，本研究從不同土地利用方式出發，對鉤藤品質的有效成分(鉤藤堿和異鉤藤堿)及微量元素特征，結合鉤藤產地土壤性狀，采用野外調查及室內分析方法研究影響貴州產鉤藤品質特征的影響因素，探明鉤藤品質與土壤性狀及人為因素的內在關聯，以期為提高劍河鉤藤的產質量，篩選高產優質鉤藤栽培模式提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 鉤藤 選擇劍河縣鉤藤主產地同一采收期，不同土地利用方式(基地栽培、林地栽培和荒地栽培)下成熟期全植株鉤藤為研究對象，共222個樣品。

1.1.2 試劑 鉤藤堿標準品、異鉤藤堿標準品、重蒸餾水、三乙胺(AR)、冰乙酸(AR)、硝酸(AR)、乙腈(色譜純)、過氧化氫(AR)和甲醇(色譜純、分析純)，質量濃度為1000 μg/mL的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo標準儲備液，100 μg/mL的內標儲備液，市購。

1.1.3 儀器設備 HP1100惠普高效液相色譜儀，美國惠普科技公司；Agilent 7700x 電感耦合等離子體質譜儀，美國安捷倫科技公司。

1.2 方法

1.2.1 材料預處理 將采集的新鮮鉤藤以鉤為中心，將葉、莖、鉤分類制樣，前后1 cm剪斷制成鉤藤樣品，在50～55 ℃恒溫下干燥24～48 h至恒量。蒸青樣用高速粉碎機粉碎2 min，過40～60目篩，制成鉤藤樣品備用。

1.2.2 指標測定 ①鉤藤不同部位主要有效成分的含量。鉤藤的主要有效成分為生物堿，如鉤藤堿(rhynchophylline)和異鉤藤堿(isorhyncho-phylline)。對不同土地利用方式的鉤藤植株進行有效成分的測定。用甲醇回流補重提取鉤藤樣品中的鉤藤堿和異鉤藤堿，采用高效液相色譜法測定鉤藤堿和異鉤藤堿[11]，3次重復。②鉤藤不同部位微量元素及土壤微量元素的含量。選取用電子天平分別準確稱取0.5 g土壤樣品和0.2 g植株樣品(精確至0.001 g)樣品于聚四氟乙烯高壓密封消解罐中，分別加入5.0 mL硝酸、2.0 mL雙氧水，置于170 ℃恒溫干燥箱中加熱3 h冷卻后，參照文獻[12-13]采用電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)測定土壤和植株Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo的含量。3次重復。

1.3 數據統計與分析

采用Excel 2007和SPSS Statistic 19進行數據的統計與分析。

2 結果與分析

2.1 土地利用方式對鉤藤有效成分含量的影響

由表1可知，從總量看，不同土地利用方式鉤藤的鉤藤堿含量為基地>林地>荒地，其中，基地種植鉤藤的鉤藤堿含量分別較林地和荒地鉤藤堿提高36.67 %和53.33 %；異鉤藤堿含量為基地>林地>荒地，基地種植鉤藤的鉤藤堿含量較林地和荒地提高33.33 %。

2.1.1 不同土地利用方式相同部位有效成分的含量 ①葉。葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.01～0.20和0.01～0.14 mg/g，平均為0.11和0.05 mg/g，變異系數為51.38 %和81.81 %，為中低等程度變異；林地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.03～0.14和0.02～0.07 mg/g，平均為0.06和0.04 mg/g，變異系數為79.32 %和54.00 %，為中低程度變異；荒地種植葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.02～0.08和0.02～0.08 mg/g，平均為0.04和0.06 mg/g，變異系數為94.24 %和57.36 %。表明，3種方式葉的鉤藤堿和異鉤藤堿含量差異不明顯。②莖。莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.10～0.57和0.00～0.17 mg/g，平均為0.27和0.05 mg/g，變異系數為51.70 %和157.82 %；林地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.16～0.33和0.00～0.04 mg/g，平均為0.23和0.01 mg/g，變異系數為29.47 %和125.09 %；荒地種植莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.17～0.24和0.00～0.02 mg/g，平均為0.21和0.01 mg/g，變異系數為17.93 %和92.43 %，為中等程度變異。3種方式莖的鉤藤堿和異鉤藤堿含量差異不明顯。③鉤。鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量均為基地>林地>荒地，其中，基地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量分別為0.27～0.78和0.00～0.06 mg/g，平均為0.53和0.02 mg/g，變異系數為28.86 %和94.28 %；林地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.22～0.33和0.00～0.06 mg/g，平均為0.29和0.02 mg/g，變異系數為17.37 %和110.15 %；荒地種植鉤的鉤藤堿和異鉤藤堿含量為0.15～0.23和0.00～0.02 mg/g，平均為0.19和0.01 mg/g，變異系數為21.59 %和96.59 %，為中等程度變異。3種方式鉤的異鉤藤堿含量差異不明顯，但鉤藤堿含量的差異顯著，表現為基地、林地與荒地間差異顯著。

2.1.2 相同利用方式鉤藤各部位有效成分的含量 同一土地利用方式鉤藤各部位鉤藤堿含量為鉤>莖>葉趨勢(荒地除外)。其中，鉤、莖和葉的含量分別為0.15～0.78、0.10～0.57和0.01～0.20 mg/g，整個研究區域鉤、莖、葉的平均為分別0.19～0. 51、0.20 ～0. 27和0.04～0. 11 mg/g，變異系數為17.37～28.86 %、17.93～51.79 %和51.38～94.24 %，屬中等程度變異。鉤藤各部位異鉤藤堿分布整體趨勢呈葉>莖>鉤趨勢，含量分別為葉0.01～0.14、莖0.00～0.17和鉤0.00～0.06 mg/g，整個研究區域葉、莖、鉤的平均為分別0.40～0.60、0.01～0.03和0.01～0.02 mg/g，變異系數分別為54.00～81.81 %、92.43～157.82 %和94.28～110.15 %，葉為中等程度變異，莖和鉤為強度變異。表明，鉤、莖和葉均含有鉤藤堿和異鉤藤堿，其含量分布與黃瑞松等[14-15]的研究結果一致，也與有關鉤藤類藥材的藥用部位一致。

2.2 不同土地利用方式鉤藤各部位微量元素的含量

從表2看出，不同土地利用方式鉤藤葉、莖及鉤中的Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在顯著差異。

2.2.1 葉 林地種植葉的Mg含量分別比荒地和基地的高8.11 %和44.19 %；荒地種植葉的Ca、Mn、Zn及Mo含量均比基地和林地高，分別高37.19 %和8.68 %、8.68 %和14.72 %、61.65 %和14.72 %及70.27 %和38.46 %；基地種植葉的Fe和Co含量均比荒地和林地高，分別高29.73 %和85.42 %、504.40 %和928.40 %

2.2.2 莖 基地種植莖的Mg和Zn含量均比林地、荒地高，分別高5.90 %和19.26 %及7.04 %和11.39 %；荒地種植莖的Ca、Mn、Fe和Co含量均比基地和林地高，分別高10.59 %和32.04 %、160.41 %和174.19 %、15.97 %和28.10 %及24.55 %和77.08 %；林地種植莖的Mo含量分別比荒地和基地高2650.00 %和3.77 %。

表1 不同土地利用方式鉤藤各部位有效成分的含量

注：表中同行不同大字母分別表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different capital letters in the same row indicate significance of difference atP<0.05. The same as below.

2.2.3 鉤 林地種植鉤的Mg和Fe含量均比基地和荒地高，分別高9.95 %和32.66 %、29.26 %和37.77 %；荒地種植鉤的Ca和Co含量均比基地和林地高，分別高10.05 %和7.23 %、17.29 %和9.25 %，基地種植鉤的Mn、Zn和Mo含量均比林地和荒地高，分別高13.11 %和19.53 %、10.06 %和53.81 %及1700.00 %和227.27 %。

2.3 鉤藤各部位微量元素間的相關性

從表3看出，鉤藤各部位微量元素間的相關性不同。其中，葉中微量元素Co與Fe呈顯著正相關，與Mo呈極顯著正相關，相關系數分別為0.49和0.58；Mg與Fe呈顯著負相關，相關系數為-0.50；其他元素間相關性不顯著。莖中微量元素Co與Mn和Zn均呈顯著正相關，與Fe呈極顯著正相關，相關系數分別為0.49、0.46和0.71；Mg與Zn呈顯著正相關，相關系數為0.53；而Ca與Fe、Mo與Mn分別呈顯著負相關，相關系數分別為-0.51和-0.48；其他元素間相關性不顯著。鉤中微量元素Zn與Co呈極顯著相關，相關系數分別為0.61，其他元素間相關性不顯著。

2.4 土壤微量元素與鉤藤有效成分的相關性

從表4看出，土壤微量元素含量與葉、莖及鉤的有效成分間存在一定的相關性。其中，土壤Mo含量與莖中異鉤藤堿含量呈極顯著正相關性，相關系數為0.59；與鉤中鉤藤堿含量呈顯著正相關性，相關系數為0.51。Mn含量與鉤中異鉤藤堿和莖中鉤藤堿含量分別呈極顯著正相關性，相關系數分別為0.60和0.70。Fe含量與莖中鉤藤堿含量呈極顯著負相關，相關系數為-0.66。因此，增施Mo和Mn肥能夠促進鉤藤植株中的異鉤藤堿和鉤藤堿含量形成，有利于提高鉤藤的品質。

表2 不同土地利用方式鉤藤各部位微量元素的含量

表3 鉤藤各部位微量元素間的相關性

注：*和**分別為0.05和0.01水平上顯著相關，下同。

Note: * and ** indicate significance of difference at 0.05 and 0.01 levels respectively. The same as below.

3 討 論

隨著醫療技術的發展中藥材中微量元素的藥理作用越來越受到廣大人民群眾的關注，大量研究表明，鉤藤中的微量元素的含量與其高效具有一定的關聯性，因此，研究鉤藤微量元素含量已經成為評價鉤藤品質及其藥效的一個重要指標[16]。研究結果表明，鉤中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn及Mo的含量均高于葉和莖的含量。因此，從微量元素的角度看，鉤具有藥理價值；從有效成分的角度看，鉤藤堿和異鉤藤堿的含量均表現為鉤>莖>葉。因此，微量元素的研究佐證了鉤藤鉤的藥效和重要性。該試驗結果還表明，土壤微量元素含量與鉤藤葉、莖及鉤的有效成分間存在一定的相關性。因此，在鉤藤種植過程中應合理安排微量元素的施用量，進而促進植株中異鉤藤堿和鉤藤堿的形成，達到提高鉤藤品質的目的[17]。

表4 土壤微量元素與鉤藤各部位有效成分的相關性

研究不同土地利用方式對貴州地產鉤藤品質的影響，有助于理解人為活動對土壤性狀及植物生長的內在聯系，長期翻耕容易造成鉤藤產地土壤微生物的變化，進而造成土壤養分含量改變，對土壤本質特征及植物品質不利；且土壤養分不足則不能促進鉤藤的合理生長[18]。該研究結果表明，不同土地利用方式鉤藤有效成分鉤藤堿和異鉤藤堿的總量均表現為基地>林地>荒地，與網絡流傳“野生藥材的品質就比人工種植的質量好”的說法存在較大差異。該說法忽視了決定藥材質量的最基本因素，而且對資源保護和發展中藥產業都將帶來不良影響。鉤藤質量優劣的重要標志就是其有效成分含量的多少，多者為優，少者為劣。影響藥材質量的因素包括地域性和土壤養分條件[19]，土地條件好，生產的藥材質量就好，反之生產出來的產品就次。研究結果可為貴州地產鉤藤的高產優質栽培及土壤改良提供參考。

4 結 論

不同土地利用方式鉤藤的品質存在顯著差異。其中，鉤藤有效成分鉤藤堿和異鉤藤堿的總量均為基地>林地>荒地。同一土地利用方式鉤藤各部位的有效成分存在明顯差異，鉤藤堿和異鉤藤堿的含量均為鉤>莖>葉(荒地除外)。鉤藤葉、莖和鉤中微量元素Mg、Ca、Mn、Fe、Co、Zn和Mo含量存在顯著差異。土壤微量元素對鉤藤有效成分含量產生影響，其中，增施含Mo微肥有利于提高異鉤藤堿的含量，增施含Mn微肥有利于提高鉤藤堿的含量。