土壤条件对怀牛膝品质的影响研究进展

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　　摘   要   怀牛膝是著名的豫产“四大怀药”之一，含有大量生物碱，具有补肝益肾、强壮筋骨、通经络、散恶血等功效。药材道地性的主要影响因素是生态因子，包括气候因子（温度、光照等）和土壤因子（土壤大量元素、微量元素、土壤酶等）等。从土壤物理性质（土壤结构、水分等）、化学性质（酸碱度、养分等）、生物活性等方面综述了土壤因子对于怀牛膝品质影响的研究进展，提出今后要加强怀牛膝生长过程中的气象、土壤监测工作的建议。
　　关键词   怀牛膝;土壤因子;品质;研究进展
　　中图分类号：S567.23+9   文献标志码：C   DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.13.010
　　怀牛膝是苋科多年生草本植物，又称山苋菜、对节菜，药用部位为干燥根，是我国传统中药材中较重要的一类，名列“四大怀药”之一，主要产自河南省焦作市及其周边地区。怀牛膝含有丰富的皂苷、甾酮、多糖等物质，味苦、甘、酸[1]，具有强筋健骨、补肾益肺、利尿通淋、通经络的功效[2]。我国对怀牛膝药用价值和炮制方式的研究源远流长，明代《本草纲目》称怀牛膝“乃足厥阴、少阴之药”，可“补肝肾”“去恶血”[3]。近年来，怀牛膝的药理作用得到了广泛认可，在临床上大量应用，对于其活性成分、炮制工艺、治疗作用的研究进一步深入。药用植物的生长与其生态因子关系密切，由于怀牛膝独特的道地性，并不能保证移栽地区的药材品质和产量都能达到国家标准，所以及时开展生态因子与怀牛膝生长发育和品质之间关系的研究显得尤为重要。本文综述了土壤因子对怀牛膝品质影响的研究进展，为日后扩大移栽种植区、
　　丰富怀牛膝道地理论体系、建立相关生态模型提供参考。
　　1 土壤物理性质对怀牛膝品质的影响
　　土壤物理性质包括土壤的质地结构、含水量等，是种植药用植物所要考虑的重要因素之一[4]。中藥材品质的好坏很大程度上取决于栽植土壤是否与中药材相契合。
　　1.1 质地结构
　　合适的土壤结构有利于药用植物保水、保肥、通气。根据周小果对温县、武陟、沁阳这三个地区地理环境的调查研究，怀牛膝种植区的主要土壤类型为潮土，种植面积较大的土种包括砂壤土、淤土、小两合土、褐土化小两合土、褐土化两合土等，其中在小两合土和褐土化小两合土种上栽植的怀牛膝品质最佳，这是由于这两个土种质地松散，有利于怀牛膝根系下扎深植，减少侧根丛生，使根系有机物积累增加[5]。杜真辉等人以药材中多糖和β-蜕皮甾酮含量为指标，使用变异系数权重法对在三种不同土壤上栽培的怀牛膝样品进行检测分析，得到在垆土地上栽植的怀牛膝品质最好，砂土地次之，黏土地最差的结论[6]。
　　1.2 含水量
　　土壤含水量影响土壤的通气性和植物地上部分光合作用的能力，进而影响光合产物的运输和积累[7]。怀牛膝对水分的要求较为严苛，在生长过程中既需要充足的水分，也要注意土壤的通气状况，若积水过多会导致根系腐烂。根据焦方霞等的研究，幼苗期时怀牛膝需水量较小，但在根部膨大期时需要大量的水分维持生长需要，待到生长后期需水量又逐渐减小[8]。根据刘跃红等的研究，在怀牛膝整个生长发育过程中，水分应保持“少—多—少”的状态[9]。冯娜等通过调控土壤水分对怀牛膝单株产量和多糖含量的影响进行研究，发现在茎叶生长期，土壤水分为85%的土壤中种植的怀牛膝根粗和株高最为理想，在伸根期，土壤水分保持在75%处得到的怀牛膝根粗和茎粗最为理想;对于多糖含量而言，在茎叶生长期和伸根期时，土壤水分保持在85%最好，根膨大伸长期的土壤水分保持在75%最好[10]。
　　2 土壤化学性质对怀牛膝品质的影响
　　2.1 酸碱度
　　土壤酸碱度会影响土壤中各种化学反应的进行，影响物质的合成分解及植物根部对阴、阳离子的吸收，从而影响植物的生长发育。根据刘跃红等的研究，怀牛膝适合在微碱性的土壤中（pH值在7.5～8.5）生长[9]。焦芳霞等则认为pH值为7.2±0.2的土壤适宜栽植怀牛膝[8]。
　　2.2 养分
　　土壤养分是否均衡影响植物根系的营养状况、物质的转移和植物的生理代谢活动，决定着作物的产量高低、品质优劣。根据李金亭对牛膝道地性形成机制的研究显示，牛膝的品质与土壤中无机元素含量有显著相关性，说明牛膝中元素的积累与土壤背景密切相关，牛膝中齐墩果酸的含量与土壤中速效钾、速效磷含量呈负相关[11]。也有报道称，土壤中钾元素含量对怀牛膝中齐墩果酸的含量影响最大，磷元素的影响次之，氮元素的影响最小[12]。根据周小果对怀药产区土壤调查结果，怀药产区土壤中的有机质、氮元素含量较低，磷元素缺乏，微量元素含量较多，怀牛膝蜕皮甾酮含量与土壤中氮元素、硼元素、有机质、缓效钾含量呈负相关[5]。根据左晓燕等的试验结果，怀牛膝对N、P、K元素的吸收在9月中旬和10月中旬达到峰值，因此在这两个阶段应保证土壤养分供应充足[13]。
　　3 土壤生物活性与怀牛膝品质之间的关系
　　植物根际与土壤接触的部分形成了特殊的微生态环境，土壤生态系统的主要组成部分包括土壤微生物和土壤酶等，它们参与了根际与土壤之间的生理代谢反应，对植物的生长发育有着重要的影响，它们的活性也标志着土壤生态系统是否发育成熟和资源能够持续利用的程度[14]。根据郝慧荣等人进行的怀牛膝根际微生物和酶活性试验研究显示，连作多年的怀牛膝根际土壤中细菌数量最多，放线菌数量次之，真菌最少，而真菌数量少可能是牛膝耐连作的原因之一，氨化细菌、亚硝化细菌、硫化细菌等数量的增加，可以提高植物对氮、碳、硫等营养元素的利用率，这可能也是怀牛膝道地性形成的原因之一，怀牛膝连作多年后，土壤中脲酶、蔗糖酶的活性会降低，多酚氧化酶的活性则增强[15]。王娟英等人认为，土壤中细菌、真菌数量都会随着栽种年限增加而增加，有益菌群增多[16]。李吉通过试验发现，连作使得怀牛膝根际的微生物群落结构发生重大变化，枯草芽孢杆菌等有益菌数量上升，病原菌逐渐减少，这可能是怀牛膝的根际分泌物造成的，根际分泌物与微生物之间的相互作用，改善了土壤微生态环境，提高了土壤肥力和养分转化[17]。吴小丽等通过试验分析认为，在整个生长周期中，怀牛膝根际的微生物数量和酶活性总体变化趋势为“高—低—高”，在增重期时脲酶和蛋白酶活性最强，微生物数量也最多[18]。 　　4 讨论
　　目前我国学者对于生态因子与怀牛膝品质之间关系的研究还处于定性阶段，未进行完整的定量分析及建立相关的生态模型。提高怀牛膝药材的整体品质，关键在于科学评定生态因子对药材品质造成的综合影响。因此，要加强怀牛膝生长过程中的气象、土壤监测工作，揭示怀药道地产区生态因子影响药材品质的规律，为今后科学区划、引进新种、高产优质栽培提供依据。
　　在进行怀牛膝品质评估的相关研究工作时，要善于运用数学建模方法和相关技术软件来进行数据处理，如主成分分析、多元线性回归分析、偏最小二乘回归分析等。国内学者已运用此类分析方法做了大量关于药材活性成分与环境因子关系的研究，如贾光林等通过因子分析方法进行了人参皂苷与生态因子之间的相关性分析[19]。
　　参考文献：
　　[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典[M].北京：中国医药科技出版社，2015.
　　[2] 赵兴梅，徐光忠，李建利，等.川牛膝和怀牛膝的现代药理研究概况[J].华西药学杂志，2004（3）：205-207.
　　[3] 李成，马新建.道地药材之怀牛膝、川牛膝的本草考证[J].中医学报，2011，26（11）：1336-1337.
　　[4] 銀玲，彭月，刘荣，等.产地生态环境要素与中药品质相关性研究[J].中药与临床，2012，3（6）：9-14.
　　[5] 周小果.焦作怀药特色农业区土地适宜性评价[D].郑州：河南农业大学，2006.
　　[6] 杜真辉，董诚明，夏伟，等.不同土壤条件下怀牛膝质量评价[J].中国现代中药，2016，18（9）：1164-1166.
　　[7] 程海涛，张亚玉，张连学，等.土壤环境与人参生长关系的研究进展[J].中药材，2011，34（2）：313-317.
　　[8] 焦方霞，姜波.关于焦作地区“四大怀药”形成因素的研究[J].当代医药论丛，2014，12（16）：29-30.
　　[9] 刘跃红，闫小珍，焦振法，等.焦作气候生态环境对四大怀药生长的影响[J].气象，2007（5）：105-110.
　　[10] 冯娜，王志强，张重义，等.水分对怀牛膝农艺性状、单株产量和牛膝多糖含量的调控效应[J].中国农学通报，2008（5）：452-455.
　　[11] 李金亭.牛膝结构和发育与主要药用成分积累关系及其道地性形成机制的研究[D].西安：西北大学，2008.
　　[12] 左晓燕.怀牛膝氮磷钾营养特性及施肥对其产量和品质的影响[D].郑州：河南农业大学，2008.
　　[13] 左晓燕，刘辉，薛世跃，等.怀牛膝氮磷钾吸收、分配及积累特点的初步研究[J].中国中药杂志，2008（16）：1955-1959.
　　[14] 曹慧，孙辉，杨浩，孙波，等.土壤酶活性及其对土壤质量的指示研究进展[J].应用与环境生物学报，2003（1）：105-109.
　　[15] 郝慧荣，李振方，熊君，等.连作怀牛膝根际土壤微生物区系及酶活性的变化研究[J].中国生态农业学报，2008（2）：307-311.
　　[16] 王娟英，许佳慧，吴林坤，等.不同连作年限怀牛膝根际土壤理化性质及微生物多样性[J].生态学报，2017，37（17）：5621-5629.
　　[17] 李吉.怀牛膝连作对根际土壤微生物群落结构和功能多样性的影响[D].福州：福建农林大学，2013.
　　[18] 吴小丽，黄进勇，岳彩鹏，等.道地药材怀牛膝生长期间土壤微生物与酶活性研究[J].安徽农业科学，2009，37（23）：11008-11009.
　　[19] 贾光林，黄林芳，索风梅，等.人参药材中人参皂苷与生态因子的相关性及人参生态区划[J].植物生态学报，2012，36（4）：302-312.
　　（助理编辑：易  婧;责任编辑：丁志祥）
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