生態因子與中藥品質相關性研究進展

臧亞男，顧正位，馮 帥，李 佳，王曉燕

（1.山東中醫藥大學智能與信息工程學院，山東 濟南 250355；2.山東中醫藥大學藥學院，山東 濟南 250355）

當前，國家與社會對中藥材品質和有效成分的研究與關注都達到前所未有的高度，全民“健康至上”理念的形成，并助推“治未病”與“以養代醫，以防代治”的中醫健康理念深入人心，越來越多的民眾更愿意選用中醫藥解決健康問題［1］。中藥材品質的好壞，取決于中藥中有效成分的含量多少，而有效成分含量的高低又與中藥產地密切相關［2］。我國幅員遼闊，同一種中藥材往往多地適種，但產地不同，品質也不同，如同為廣藿香，廣州石牌的廣藿香雖揮發油較少，廣藿香酮含量甚微，但香氣較香醇，從而形成中藥道地藥材的理論與實踐［3］。即使同一產區，因生態因子的差異，同一種中藥材品質也略有差異［4］。因此，從生態因子入手研究中藥材品質的影響因素，可以指導中藥材種植，提高中藥品質，從源頭保障藥品質量。通過查閱中國期刊全文數據庫（CNKI）、維普數據庫（VIP）、萬方數據知識服務平臺（Wanfang）等數據庫收錄的相關文獻，并進行總結性研究發現，針對單一生態因子進行中藥材品質影響的研究頗多，本文從研究較多的土壤因子、光照強度、降水量等生態因子逐一探究。

1 土壤因子對中藥材品質的影響

我國地域遼闊，自然條件復雜，植物分布具有多樣性。土壤因子是影響中藥材品質的重要生態因子，土壤因子是提供中藥材生長養分的主要來源，土壤的礦物質成分、pH值、松軟程度等都是影響中藥品質的直接因素［5］。

翟娟園等［6］通過測定川白芷生長地土壤的基本養分，以及川白芷及其生長地土壤中11種無機元素的含量、有效成分歐前胡素和異歐前胡素的含量三種方法，得出川白芷根長與土壤川白芷異歐前胡素含量、全氮含量呈顯著負相關，與土壤中其他成分呈正相關。結果表明種植地土壤的pH值、有機物、氮磷鉀組分對川白芷生長有較顯著影響。

劉照東等［7］通過柴胡皂苷含量測定、土壤因子測定、數據統計與分析三種方法，研究不同產地北柴胡中柴胡皂苷含量與土壤因子的關系，結果表明在北柴胡生產實踐中可以通過提高土壤中有機質含量、增施鐵肥等農藝措施調控北柴胡中柴胡皂苷含量。該實驗基于主成分分析方法，得出了土壤因子是導致不同產地北柴胡中柴胡皂苷含量差異的主導因素。

鐘霞軍等［8］研究土壤因素對道地藥材品質的影響，得出土壤因子對中藥材產量和質量的影響規律，以及土壤因子與中藥材發育、產量、有效成分含量的相互關系，該關系與馬云桐等［9］研究得出的不同土壤因子與虎杖主要成分的相關性類似，測定結果見表1。結果為土壤、有機質、養分含量、pH值等因子在道地藥材生長過程中不是孤立發揮作用，而是互有影響。

表1 不同地區土壤養分與所產虎杖中主要成分含量

李惠霞等［10］從土壤肥力因素入手，討論了鹽堿地土壤物理、化學性質和養分對枸杞子產量、品質的影響。結果表明寧夏枸杞子中各個有效成分的含量在不同的土壤因子影響下分別有所不同，其生態因子主要為土壤因子的pH值、土壤因子的養分等。

2 光照強度對中藥品質的影響

眾所周知，大部分植物需要通過光合作用進行新陳代謝，而光合作用是指綠色植物（包括藻類）在太陽光照射下，把水和二氧化碳合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程［11］。因此，光照的強度會直接影響植物光合作用的反應效果。中草藥同樣需要通過光合作用制造有機物，光照強度這一生態因子的好壞直接影響中藥材的生長，進而影響中藥材中有機物質的合成情況，最后影響到中藥的藥材品質［12］。

楊培芳等［13］在光照強度對紫花地丁物質和能量代謝的影響研究中，提到光是影響植物生長的重要因素，“光照-寒熱藥性”假說認為，寒性中藥其基原植物在強光環境中能獲取更多的能量維持生長，反之熱性中藥其基原植物喜歡弱光環境。隨之觀察了不同光照強度的影響下寒性中藥紫花地丁基原植物紫花地丁初級代謝物質、能量水平、細胞凋亡及葉片結構等方面的變化情況。以LED燈為光源，分別設置五個光照強度，對紫花地丁種子進行培養并觀察，通過數據分析得出光照強度確實對紫花地丁初級代謝物質（總糖、粗脂肪、總蛋白）有明顯的影響，有效支持了其“光照-寒熱藥性”假說。

徐惠龍等［14］針對不同光照強度對三葉青生長發育及其總黃酮含量的影響進行研究，選用“閩選1號”三葉青扦插苗移植于大棚中進行培養，并采用黑色遮陽網將光照強度分為三組，根據對不同光照強度下三葉青的生物量、葉綠素含量及總黃酮含量的觀測，發現透光度20%～30%的條件較適合三葉青的生長發育，且對其黃酮類成分的累積影響顯著。同時該實驗發現隨著光照強度的增加，三葉青葉片的葉綠素含量不升反降，這可能就是光照強度增加時三葉青光合作用能力下降，進而造成藤莖生物量下降的原因。

孟宇航等［15］進行光照強度對蒲公英營養品質影響的研究，通過統計軟件分析了光照強度對其可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、維生素C含量、總酚酸含量四個方面的影響。結果顯示可溶性糖含量與光照強度的關系呈現正態分布，隨著光照強度的降低維生素C的合成受到抑制，總酚酸含量與光照強度呈現近乎于正態分布?？梢姽庹諒姸葘ζ压⒖扇苄蕴?、可溶性蛋白、維生素C、總酚酸含量均有一定的影響。趙英明等［16］通過進行光照強度對蒲公英葉片中維生素C及可溶性蛋白含量影響的研究，發現低光照強度可顯著提高蒲公英商品菜維生素C的含量，適當弱光可促進蒲公英葉片中可溶性蛋白的積累。韋德吹等［17］通過研究不同LED光照強度對大白菜生長及品質的影響，得出隨著光照強度的增加，大白菜硝酸含量顯著降低。

以上研究，雖非全部針對中草藥展開的光照強度與其品質相關性的研究，但很多中草藥本身就具有“藥食同源”的屬性，因此也具有一定參考價值。

3 降水量對中藥品質的影響

降水量的多少可以直接影響空氣濕度和土壤濕度，因此降水量多少是制約不同地區植被生長的關鍵因素，這一點對中草藥的栽培種植同樣重要［18］。每年的降雨量對于中草藥的品質來說至關重要，雨量大可能會產生內澇或減少中草藥授粉機會，雨量少時特別對于灌溉不便的種植區來說，會因干旱導致生長緩慢。無論雨量多還是雨量少，對于中草藥的生長都會有影響，都可能導致減產［19］。植物一生中需要的大量土壤水分主要依賴于自然降水或灌溉。降水量的多少、降水強度和雨水pH值，以及降水時間的分布等都直接影響土壤水分狀況。因此，降水或灌溉適時適量是確保農作物穩產、高產、優質的重要條件［20］。

李金花等［21］研究秦艽品質與氣候因子相關性，選取秦艽中龍膽苦苷、馬錢苷酸、獐牙菜苦苷和獐牙菜苷四種有效成分的含量，采用Microsoft、Excel和SPSS軟件進行數據分析和圖表繪制，得出如下結論：龍膽苦苷、馬錢苷酸與年降水量呈現明顯的正相關，獐牙菜苦苷與年降水量呈明顯的負相關，總含量與年平均降水量呈正相關。由此可知降水量對秦艽品質有顯著影響。

岳喜元等［22］研究降水量和短期極端干旱對典型草原植物群落及優勢種羊草Leymus chinensis（Trin.ex Bunge）Tzvelev葉片性狀的影響，該實驗設計了兩種干旱情況下的極端處理，對照組為自然降水量，通過采用兩因素方差分析方法分析兩種情況下群落葉性狀與羊草葉性狀的變化情況，通過數據統計與制圖的方法得出如下結論：降水量對植物的葉性狀有顯著的影響，進而導致葉大小不同的植物中含氮的情況有所不同。

陶煉等［23］通過研究西藏不同生態型區蘋果品質評價及其對氣象因子的響應，該實驗選取西藏四個典型的生態型區，通過多種測量方法得出相關數據，依據相關的數據處理軟件進行數據的預處理及分析，得出降水量對蘋果中成分的影響結果：蘋果中的總糖、總酸與年降水量呈現明顯的負相關。

山東道地藥材金銀花在山東多地均有種植，且各地地勢和海拔高度不同，灌溉難度不一，因此研究降水量對金銀花的影響，對于指導種植戶適時適量灌溉，實現金銀花的保質增產有積極意義。

4 其他生態因子對中藥品質的影響

除上述土壤因子、光照強度、降水量等生態因子與中藥品質的相關性研究以外，還有一些學者就一些其他生態因子，比如海拔高度、大氣成分、種植地地勢等，與中藥品質的相關性進行了研究。

王玲娜等［24］分析比較產地生態因子對金銀花活性成分的影響，為金銀花適宜種植區域確定提供依據，所得結論為，不同產地金銀花活性成分含量差異顯著，海拔高度是影響綠原酸與木犀草苷的主導生態因子。銀玲等［25］提出大氣因子對中藥材質量的影響，但較上述生態因子對中藥品質的影響而言，大氣因子對中藥品質的影響相對減弱。

5 多種生態因子對中藥品質聯合的影響

經過大量單一生態因子對中藥品質的影響研究，學者們肯定了影響中藥品質的生態因子并不單一，因此開展多種生態因子對中藥品質聯合影響的研究，對于提高中藥材品質意義重大。

張甜［26］對黃芩主要藥效成分積累與生態因子和關鍵酶基因表達的關系進行研究，研究以中藥黃芩主要藥效成分的合成與積累作為評價指標，得出影響黃芩質量合成和積累的主要因素為光的有效輻射、土壤含水量、土壤溫度和空氣溫度的結論。慕祺瑞等［27］對中藥材祖師麻化學成分與生態因子的相關性進行研究，結果表明，經度、年均降雨量、年均日照強度和年均溫度等生態因子以及土壤類型、有效銅、pH等土壤因子都是影響祖師麻化學成分的主導因素。李琳［28］提出中藥材的生長和自然分布是各種生態因子綜合作用的結果，多種生態因子構成限制中藥生存和分布的關鍵因子。謝彩香等［29］提出除土壤、光照、水分因子外，溫度、地形等因子與中藥材的生長發育密切相關。

道地藥材被公認為藥性與品質最優，道地中藥材的種植管理模式是我國中醫藥事業穩步發展的基石［30］。生態因子是影響道地藥材生長的主導因素，選擇合適的產地，對道地藥材的品質把控尤為重要［31］。張重義等［32］分析了金銀花道地產區的土壤對其生長狀況的影響，結果表明，金銀花道地產區的土壤性能顯著優于非道地產區。安徽省亳州市華佗中醫院的趙永堂［33］提出了道地藥材GAP基地建設的理念，加強道地藥材的品質保證。充分說明生態因子對道地藥材品質的影響之大，通過采用道地藥材GAP建設減少生態因子的外界干擾，對保證道地藥材品質起到了關鍵性作用。

6 總結與展望

通過查閱和梳理生態因子與中藥品質相關性研究的文獻資料，發現土壤因子、光照強度和降水量這三個生態因子對中藥材品質的影響普遍較為顯著，且海拔高度、種植地地勢以及大氣成分等對中藥材品質也有影響?，F有大部分文獻資料是選擇某一單獨生態因子研究其對中藥材品質的影響，雖可管中窺豹，但難免因影響因素太過單一，研究結果可推廣價值較低；為數極少的多種生態因子聯合影響研究，也多停留在主要影響因素分析或是否存在影響的研究層面。同時，通過文獻研究發現，大部分研究未形成相對成熟的標準研究方法與流程，人為干擾因素相對較大，在一定程度上影響研究結果的準確性和可重復性。筆者團隊在針對山東道地藥材金銀花的后續研究中，將從土壤因子、光照強度、降水量、海拔高度、種植區地勢等多個生態因子對金銀花品質的聯合影響出發，建立各影響因素的標準研究方法，采用Python軟件進行數據挖掘，并通過參數擬合進行數據建模，探索金銀花的道地產區生態因子模型，進而指導種植戶的金銀花藥材種植，提質增產。