劉鍵鍾, 曾建榮, 盧昌華, 高曉霞, 嚴寒靜
(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實驗室, 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],屬于國家二級重點保護野生植物,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)濟價值。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,果實成熟期為6—8月。白木香種子屬于頑拗性種子,活性保持時間短,苗圃育苗時宜即采即播,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)。目前我國對中藥材苗木質(zhì)量的分級還沒有一個明確的界定標準,但主要造林樹種苗木質(zhì)量分級早在1999年就形成了國家標準GB 6000-1999。隨著人們對中藥材苗木質(zhì)量優(yōu)劣意識的加強,有關(guān)苗木質(zhì)量分級標準的研究逐漸增多,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)量分級標準研究[7-11],苗木質(zhì)量分級標準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)對白木香種子質(zhì)量分級標準進行研究,白木香種子被分為2個等級,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標準研究[12],但由于種苗基地單一,樣本量少,該標準不具備廣泛的指導(dǎo)意義。經(jīng)實地考察得知,白木香苗木全年可出苗圃,宜雨季定植,生長期達一年左右時將其移栽定植至山地或轉(zhuǎn)移至更大的營養(yǎng)袋內(nèi)。實際生產(chǎn)中白木香僅以苗高作為分級標準進行銷售,目前尚未實施一套完善、規(guī)范且具有廣泛代表意義的苗木質(zhì)量分級標準,未能對苗木質(zhì)量進行有效控制。
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。本實驗于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采集前一年種子成熟后播種的實生苗,測量各項生長指標,并使用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件進行基本的描述性統(tǒng)計、主成分分析、相關(guān)性分析和聚類分析,結(jié)合苗木生產(chǎn)的實際情況,對白木香苗木進行分級,為白木香苗木質(zhì)量標準的制定和等級劃分提供參考。
于2019年11月,選取前一年種子成熟后播種的實生苗,使用隨機抽樣法進行采樣,共收集了10批次1 011株健康的白木香實生苗作為試驗材料,樣品具體情況見表1。
表1 白木香實生苗樣品信息
在苗木分級標準制定過程中,應(yīng)盡可能地測量多個指標信息,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)量指標和研究方法[7-11],同時參考苗木質(zhì)量分級方法[13]及出圃苗木質(zhì)量評價的幾個主要指標[14]。測定了苗高、冠幅、分枝數(shù)、地徑、根長、根幅、一級支根數(shù)、株鮮重、高徑比和莖根比,共10個指標。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。
運用SPSS 23.0統(tǒng)計軟件對10批次白木香實生苗各質(zhì)量指標數(shù)據(jù)進行基本的統(tǒng)計描述,通過相關(guān)性分析、主成分分析來確定最終的分級質(zhì)量指標。最后對分級質(zhì)量指標數(shù)據(jù)進行K-均值聚類分析和方差分析,以聚類中心±標準差法確定苗木分級臨界值,并進行等級劃分。
白木香實生苗各批次各項質(zhì)量指標測定結(jié)果見表2,白木香實生苗質(zhì)量指標統(tǒng)計結(jié)果見表3。10批次白木香實生苗中各批次間及每株個體之間都存在差異,各質(zhì)量指標數(shù)據(jù)區(qū)間較大,苗高及株鮮重兩項指標結(jié)果較為分散。BMX-01平均苗高最小,但其高徑比最小,莖根比相對較小,說明其生長較為均衡,地下根系相對發(fā)達。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,高徑比相對較小,說明此批次根系最為發(fā)達,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)不同苗場的實生苗,地理位置相近各質(zhì)量指標差異較小。經(jīng)實地考察,這五個批次實生苗育苗間距、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批白木香實生苗各質(zhì)量指標測定(XS)Table 2 Determination of quality indexes of 10 batches of A. sinensis seedlings
表3 白木香實生苗質(zhì)量指標統(tǒng)計
由表4可知,白木香苗木各項指標中除根幅與地徑、一級支根數(shù),莖根比與株鮮重、分枝數(shù),無顯著相關(guān),一級支根數(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。由于各指標間相關(guān)性密切,致使分類時會存在信息上的重疊[15],為確定影響苗木質(zhì)量的主導(dǎo)因素,故對各成分進行主成分分析(表5)。
表4 白木香實生苗各項指標相關(guān)分析
表5 白木香實生苗主成分分析Table 5 Principal component analysis of A. sinensis seedlings
主成分分析時特征值只取大于1的成分,由表5結(jié)果可知,前三個特征值累計貢獻率達到74.127%,說明前三個主成分基本包含了全部的指標信息,其中第一主成分(F 1)貢獻率達31.034%,具備綜合評價功能。為減少指標之間的信息重疊,通過主成分分析初步選取第一主成分內(nèi)貢獻率大于0.6的指標,分別為株鮮重、地徑、一級支根數(shù)、分枝數(shù)和苗高等5個指標。
但在實際生產(chǎn)中5個指標確定苗木等級過于繁瑣,需要根據(jù)實際情況做進一步精簡。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,便于運輸,定植不受季節(jié)影響,與裸根苗相比定植后存活率更高。株鮮重及一級支根數(shù)的測定需要將苗取出,抖落根際土進行測量,會破壞容器苗的優(yōu)勢,故在實際生產(chǎn)中不宜選取,并且株鮮重與苗高,一級支根數(shù)與地徑極顯著性相關(guān)(見表4),故舍去株鮮重與一級支根數(shù)兩個指標。
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)量分級的指標,能夠滿足白木香苗木分級標準,并且便于操作。
將選定的白木香實生苗的各分級指標,地徑、分枝數(shù)和苗高導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 23.0軟件進行K-均值聚類,將聚類結(jié)果進行方差分析,并計算每個聚類中各質(zhì)量指標的標準差,結(jié)果見表6、表7及表8。
表6 白木香實生苗K-均值聚類
表7 白木香實生苗聚類結(jié)果方差分析Table 7 Analysis of variance of clustering results ofA. sinensis seedlings
表8 白木香各級苗木標準差的統(tǒng)計量Table 8 Statistics of standard deviation of A. sinensis seedlings at all levels
由表7可得,白木香實生苗的各指標差異性均呈極顯著水平(p<0.01),且各等級間存在極顯著差異(p<0.01),說明各項性狀指標均對苗木質(zhì)量有顯著影響,可用于白木香苗木分級質(zhì)量標準的制定。
根據(jù)相關(guān)分析結(jié)果(表4)和主成分分析結(jié)果(表5),對選定的地徑、分枝數(shù)和苗高3個質(zhì)量指標進行K-均值聚類,得到三組聚類中心,并以聚類中心值作為等級劃分的參考值,使用聚類中心(或值)±標準差法確定苗木分級臨界值,本次實驗所選取的樣本均為健康的實生苗,所得數(shù)據(jù)均可使用。木本植物苗木等級劃分一般分為三個等級,Ⅲ級為不合格苗,為了便于實際生產(chǎn)中苗木的等級劃分,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 白木香苗木等級劃分
白木香種植的經(jīng)濟效益周期長,從育苗到人工結(jié)香需要近10年的時間,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)?;I(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)量是由多個質(zhì)量指標構(gòu)成,但多指標評定往往會面臨信息重疊的問題,單一指標通常與其他指標顯著性相關(guān),且在實際生產(chǎn)中,部分指標的測定可操作性不強甚至人為造成誤差極大,故需要對所測得的指標進行精簡,本實驗在10個質(zhì)量指標內(nèi)通過主成分分析篩選出對白木香苗木質(zhì)量評價貢獻率高的指標,并進一步結(jié)合實際及各指標間的相關(guān)性確定滿足白木香苗木分級標準的需要,并且便于操作的分級質(zhì)量指標。
最終白木香苗木質(zhì)量分級標準指標包含苗高與地徑,潘超美等[12]的等級劃分體系中選定苗高與地徑為白木香苗木質(zhì)量分級標準指標,同時多數(shù)藥用木本植物的苗木質(zhì)量分級標準指標[7-11]也選定苗高與地徑,新增了分枝數(shù),用于評價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,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,不合格的植株定植后生長相對緩慢。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。
本等級劃分結(jié)果可用于白木香苗木的分類、定價及區(qū)分用途,建立白木香苗木質(zhì)量分級標準。