陳方永 王 平 程玉芳 倪海枝 王 引 顏幫國 吳 江 邱智敏 柳新紅

（1.浙江省柑橘研究所 浙江臺州 318026；2.臺州市黃巖區(qū)林業(yè)技術推廣總站 浙江臺州 318020；3.臺州市林業(yè)技術推廣總站 浙江臺州 317700；4.浙江省林業(yè)技術推廣總站 浙江杭州 310022）

菜頭腎（Strobilanthes sarcorrhizaC. Ling）為爵床科馬藍屬多年生草本中藥材，別名土太子參、肉根馬藍，是浙江省東南部丘陵山區(qū)的特產(chǎn)，當?shù)刈鳛樗幨惩?、藥品與保健功能兼?zhèn)涞闹参?，是浙江省重點保護野生植物[1-5]。 菜頭腎在民間被開發(fā)入藥保健食品已有數(shù)百年的歷史，是浙江省東南部山區(qū)民間“七腎湯”的主要材料。 菜頭腎主要以塊根入藥，熬煮湯能夠補腎健腰，同時對陰虛牙痛、肝炎、腎炎、癤腫也有療效。 因此，深受消費者的歡迎，回頭客中群體化、家庭化特點明顯，且銷量大。 然而，菜頭腎一度曾被《中國物種紅色名錄》列入極危（CR）等級[6]，物種保護任務艱巨。 基于此，對菜頭腎進行仿野生栽培，對野生物種保護和資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

林下仿野生栽培作為一種優(yōu)選的人工栽培方式，既可高效利用自然資源、節(jié)約勞動力、提高作物生產(chǎn)力及減少病蟲害[7-8]，又可創(chuàng)造較高的經(jīng)濟價值[9]。朱振光等人對半夏間作玉米的栽培方式進行了研究，收獲的半夏品質符合藥典要求，且間作玉米可為半夏提供更好的生長環(huán)境，增強半夏生長勢、提高半夏產(chǎn)量[10]。 目前，菜頭腎的仿野生栽培方式實現(xiàn)了從單作、連作向林下套種（水平空間基本有重疊）、間作（水平空間基本無重疊）發(fā)展。 菜頭腎的栽培規(guī)模已經(jīng)從零星向連片，栽培人數(shù)從少數(shù)專業(yè)戶向專業(yè)鄉(xiāng)村全面推進。2000 年以前，菜頭腎的主產(chǎn)地在永嘉縣道志山區(qū)；后從高山栽培下移到平地、水田為主，初步形成專業(yè)戶栽培的雛形，全縣面積約8 hm2。 2010 年以后， 整個產(chǎn)業(yè)發(fā)生質的變化， 栽培重點地從永嘉縣迅速集聚到相鄰的臺州市黃巖區(qū)上鄭鄉(xiāng)為主的寧溪片區(qū)。 目前該區(qū)域貢獻了全國90%以上的產(chǎn)量與面積， 栽培方式向生態(tài)公益林、 經(jīng)濟林的仿野生栽培快速發(fā)展，從而拯救了即將枯竭的野生資源，同時發(fā)展培育了當?shù)禺a(chǎn)業(yè)。 目前，黃巖區(qū)菜頭腎常年栽培面積超350 hm2，原材料（塊根）直接銷售收入20 萬～45 萬元/hm2， 已成為當?shù)厣絽^(qū)農民脫貧致富與鄉(xiāng)村振興的經(jīng)濟支柱。 然而，不同林下仿野生栽培方式對菜頭腎產(chǎn)量、品質差異較大，為此，優(yōu)選合適的栽培方式，系統(tǒng)研究成為必然。

基于此， 本文作者針對多種林下仿野生栽培菜頭腎的現(xiàn)狀，研究了不同樹種、不同栽培方式對菜頭腎產(chǎn)量、品質及化學成分的影響，以期為仿野生栽培菜頭腎提供技術和理論支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 林地樹種選擇 選擇15 年樹齡杉木（Cunninghamia lanceolata）；10 年樹齡紅肉枇杷（Eriobotrya japonica）；10 年樹齡馬尾松（Pinus massoniana）、錐栗（Castanea henryi）、青 岡（Cyclobalanopsis glauca）；以一年生菜頭腎根狀莖作為種苗。 菜頭腎野生種為杉木林下栽培地附近的自然生長地采集。 上述材料產(chǎn)地均為臺州市黃巖區(qū)上鄭鄉(xiāng)美豐村基地及其附近。

1.1.2 肥料 挪威產(chǎn)復合肥（16∶13∶26）、自制焦泥灰。

1.1.3 分析與檢測儀器

（1）土壤營養(yǎng)檢測的儀器設備：紫外/可見分光光度計、原子吸收分光光度計、酸度計、真空泵、恒溫振蕩器、消化爐、電子分析天平、定氮儀、離心機。

（2）化學成分分析儀器與試劑：高效液相色譜儀U3000 （賽默飛， 美國）、 1290 超高壓液相色譜與6545 四極桿-飛行時間質譜聯(lián)用系統(tǒng) （安捷倫，美國）、Milli-Q 超純水儀為Milli PAK advantage A10（Millipore，美國）、色譜純乙腈（默克，美國）。

1.2 試驗方法

1.2.1 栽培方法 菜頭腎的套種密度為36～44 株/畝。枇杷林下栽培分為套種、 間作2 種方式， 杉木林下栽培為套種模式。 各處理設置3 個生物學重復。 各處理的密度以米尺實地丈量確定， 并在100 m2內隨機選取3 個點， 每個點面積均為1 m2， 人工清點栽培數(shù)量。

化肥原則上1 年施用1 次，最多2 次。 所用肥料為挪威產(chǎn)復合肥（16∶13∶26），第1 年施用量為30 g/m2，以當年施用4 月為主，7 月酌情再補施1 次。 第2 年施用量為50 g/m2左右。 在栽培時以客土形式摻合一次性使用焦泥灰500 g/m2。

1.2.2 土壤取樣方法 4 種栽培模式下的土壤樣本為種植地100 m2隨機選取3 個點， 然后每個點挖取1 m2內的土壤。

1.2.3 土壤營養(yǎng)成分檢測 由課題組實驗室按農業(yè)農村部、國家林業(yè)和草原局的相關標準執(zhí)行。 其中，pH 按NY/T 1121.2-2006 檢測標準執(zhí)行， 全鹽量按NY/T 1121.2-2006 檢測標準執(zhí)行， 有機質按NY/T 1121.6-2006 檢測標準執(zhí)行， 全氮按NY/T 53-1987檢測標準執(zhí)行， 水解性氮按LY/T 1228-2015 檢測標準執(zhí)行， 有效磷按NY/T 1121.7-2014 檢測標準執(zhí)行， 速效鉀及緩效鉀按NY/T 889-2004 檢測標準執(zhí)行， 交換性鈣及交換性鎂按NY/T 1121.13-2006 檢測標準執(zhí)行， 有效硼按NY/T 1121.8-2006 檢測標準執(zhí)行。

1.2.4 菜頭腎品質檢驗方法 綜合多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，決定對馬尾松、錐栗、青岡林下栽培菜頭腎的產(chǎn)量品質進行檢測，以此明確不適宜栽培的理由。 綜合分析苗高、長勢、塊根大小、根長、形狀、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益等。

（1）菜頭腎商品等級劃分：根據(jù)市場銷售行規(guī)，確定優(yōu)質塊根產(chǎn)品長度6～8 cm， 最粗處直徑1.0～1.2 cm； 二級塊根產(chǎn)品長度9～12 cm， 最粗處直徑0.5～0.9 cm；次品塊根產(chǎn)品長度＞13 cm，最粗處直徑＜0.5 cm。

（2）市場與現(xiàn)場調查的相關依據(jù)：馬尾松林下栽培產(chǎn)量為475～750 kg/hm2，價格為20～45 元/kg，收入為13 000～17 000 元/hm2；錐栗林下栽培產(chǎn)量為475～750 kg/hm2， 價格為20～45 元/kg， 收入為13 000～18 000 元/hm2； 青岡林下栽培產(chǎn)量為475～750 kg/hm2，價格為20～45 元/kg， 收入為13 000～19 000 元/hm2；杉木林下栽培產(chǎn)量為4 500～4 950 kg/hm2， 價格為85～145 元/kg，收入為490 000～565 000 元/hm2；枇杷林下栽培產(chǎn)量為4 800～5 380 kg/hm2， 價格為85～145 元/kg，收入為510 000～580 000 元/hm2。本數(shù)據(jù)為2021-2022 年市場銷售調查結果匯總， 年度間價格、產(chǎn)量、品質有所波動，但均在5%～10%的范圍內。 各樹種林下栽培的產(chǎn)量以現(xiàn)場隨機取樣推算確定。 以100 m2內選擇取3 個點，每個點樣地均為1 m2，然后進行菜頭腎的挖取稱量， 最后結合整個收獲季的總產(chǎn)量計算單位面積產(chǎn)量； 經(jīng)濟效益根據(jù)銷售結果計算平均值。

1.2.5 水溶性浸出物含量測定 參照《中國藥典》水溶性浸出物測定法。 將菜頭腎塊根粉碎， 過3 號篩網(wǎng)，得供試樣品粉末，取上述粉末約2 g，精密稱量；置100 mL 的錐形瓶中，加水50 mL，密塞，稱得質量，靜置1 h 后連接回流冷凝管，加熱至沸騰，并保持微沸1 h。 冷后取下錐形瓶，密塞，再稱得質量，用水補足減少的質量，搖勻，再用干燥濾器濾過，量取濾液25 mL，置于已干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，并在水浴上蒸干后，在105℃下干燥3 h，然后置于干燥器中冷卻30 min，迅速稱得質量。

1.2.6 菜頭腎化合物成分分析

（1）樣品提取：將烘干后的菜頭腎塊根打粉，過3 號篩網(wǎng)，各稱取0.5 g，加5 mL 的70%乙醇浸泡過夜，超聲提取，離心，取上清液，直接進入液相分析。

（2）液相條件：所用液相色譜儀為賽默飛U3000，色譜柱為ACQUITY UPLC HSS T3（2.1×100 mm，1.8 μm，100 A）；柱溫為40℃；流速為0.4 mL/min ；進樣量為5 μL；以乙腈為流動相A 相，0.1%甲酸/水為流動相B相， 流動相梯度為0～15 min （0～95% A）、15～20 min（95% A）。 紫外檢測波長為254 nm。

（3）液質分析與品質評判：取1.2.5 中的上清液進行液質聯(lián)用分析。 所使用的儀器為安捷倫1290 超高壓液相色譜與6545 四極桿-飛行時間質譜聯(lián)用系統(tǒng)，配有電噴霧離子源。 其中液相條件同前所述，質譜條件分別為毛細管電壓3 500 V， 毛細管溫度320℃，碎裂電壓為70 V，碰撞能為30 eV，MS 范圍為100～1 200 Da，MS/MS 范圍為50～1 200 Da。 高效液相色譜-紫外（HPLC-UV）的指紋圖譜技術作為評價中藥材品質的主要依據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2016 和SPSS 19.0 軟件進行分析。 用SPSS 19.0 軟件中的ANOVA 作差異顯著性分析，顯著水平為P＜0.05。用Mev 軟件繪制聚類熱圖。

2 結果與分析

2.1 樹種選擇

由表1 可知，在杉木、枇杷林下栽培的菜頭腎長勢均較好， 莖高枝粗葉厚， 蠟質含量高， 光澤度高；而馬尾松、錐栗、青岡林下栽培的植株矮小、塊根細長，表皮粗糙，產(chǎn)量不及杉木、枇杷林下的1/5，且單位面積經(jīng)濟效益不及枇杷、 杉木林下的1/20。 由此判斷， 馬尾松等3 個樹種林下不適宜栽培菜頭腎。 因此， 后續(xù)研究應選擇枇杷和杉木林下為對象進行進一步研究。

表1 不同樹種林下仿野生栽培情況

2.2 不同栽培方式對菜頭腎土壤營養(yǎng)和礦質營養(yǎng)狀況的影響

研究枇杷林下間作（DD）、枇杷林下套種（TZ）和杉木林下套種（QC）這3 種方式對菜頭腎土壤營養(yǎng)的影響，并與野生種（CK）進行對比，旨在通過科學施肥保證并優(yōu)化菜頭腎的固有品質。 不同栽培方式的土壤營養(yǎng)檢測結果見表2，3 種仿野生栽培方式的有機質、水解性氮、有效磷、交換性鈣、有效硼含量均顯著高于野生林地， 說明這些林下仿野生栽培方式均能夠為菜頭腎提供足夠的營養(yǎng)。

表2 供試對象林地礦質營養(yǎng)成分檢測

4 種栽培方式對菜頭腎營養(yǎng)的影響見表3，枇杷林下套種、杉木林下套種和野生種植較為類似，而枇杷林下間作的菜頭腎塊根礦質營養(yǎng)含量除鈣外，都顯著高于其他3 種栽培方式下的礦質營養(yǎng)含量。 這與仿野生栽培條件下人為的有機質、營養(yǎng)補充有關，而自然生長的林地肥力補充依靠自然環(huán)境消化吸收。 因此，肥力差異比較顯著。

表3 不同取樣（栽培）條件菜頭腎塊根礦質營養(yǎng)含量

2.3 不同栽培方式對菜頭腎化學成分的影響

植物中的次級代謝產(chǎn)物是植物與環(huán)境相互作用的結果。 因此，研究不同環(huán)境中代謝產(chǎn)物的差異十分重要。 菜頭腎作為藥食同源的植物，主要以水熬煮的方式入食或作藥用， 水溶性浸出物含量是一個最直接的評價指標。 菜頭腎3 個仿野生栽培方式和1 個野生種的水溶性浸出物見表4， 其中野生種、 杉木林下套種、 枇杷林下套種3 種栽培方式下的菜頭腎浸出物含量較接近， 分別為28.8%、 26.6%和30.7%， 而枇杷林下間作的菜頭腎浸出物含量最低，僅為15.6%，這可能與枇杷林下間作的光合作用較強有關。

表4 不同栽培條件菜頭腎水溶性浸出物含量

用高效液相色譜-紫外檢測器對菜頭腎的整體化學成分進行分析。 結果表明，上述4 種來源的菜頭腎色譜圖輪廓類似， 主要色譜峰的保留時間均能對應， 說明不同栽培方式的菜頭腎含有的化合物的成分相似。 然而，4 種栽培方式獲得的菜頭腎色譜響應有較大差別，說明這些化合物含量差異較大，其中，枇杷間作（DD）栽培方式的含量最低，杉木套種（QC）的含量最高，而野生與枇杷套種（TZ）的較為接近。 野生種主要化學成分有16 種，仿野生種主要化學成分有19 種。 為進一步直觀表示菜頭腎化合物的相對含量， 分析時采用熱圖對4 種立地條件的菜頭腎主要共有化合物的含量差異進行可視化（圖1）。不同栽培方式下的菜頭腎中每種化合物的含量差異顯著，仿野生種植的部分化合物含量顯著高于野生種植（CK），但從整體相似度來說，野生種植（CK）與枇杷套種（TZ）化合物含量最為相似，而與枇杷間作（DD）差異最大，這與前述結論相吻合。

圖1 菜頭腎中主要化合物相對含量的熱圖分析

3 討論與結論

林下仿野生栽培是目前發(fā)展林下經(jīng)濟的普遍做法，它可以最大限度地提高林地的利用率，增加經(jīng)濟效益。 從生態(tài)環(huán)境分析，它可以改變地表徑流方向、減少水土流失，從而穩(wěn)定優(yōu)化生態(tài)系統(tǒng)[11-13]。

對中藥材進行仿野生栽培，尤其是間作、套種，是求得較高性價比的做法， 表現(xiàn)為介質隔離與非介質隔離2 種類型。 根系間存在化感物質交流，存在地上部與光照競爭、根部水肥吸收及空間競爭的現(xiàn)象。復合栽培方式較多，其中套種、間作比連作、單作綜合效果顯著，如當歸間作大蒜[14]，茶樹套種滇龍膽[15]，決明、辣椒、紫蘇、玉米套種丹參[16]，防風與各林型套種[17]，均比連作和單作效果顯著。 當歸與不同作物間作也會產(chǎn)生較大差異[18]。 因此，林下栽培的模式選擇對于菜頭腎的仿野生栽培有著重要借鑒意義。

中藥材連作影響土壤中養(yǎng)分的平衡和酶活性的高低，易出現(xiàn)化感自毒現(xiàn)象。 如三七連作3 年，鐵、錳、鉀、鈉元素得到富集，鈣、銅的含量卻減少，品質下降。 經(jīng)過2 輪采收后， 土壤的營養(yǎng)平衡被不斷打破， 有益菌活性在下降， 化感自毒現(xiàn)象出現(xiàn)的概率高。菜頭腎的連作也會出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。菜頭腎與任何樹種林下連作2 輪，即6 年后不宜再種，否則產(chǎn)量品質會極顯著下降， 其原理可能與三七連作原理相同[19]。 此前有研究表明，不同類型的樹種對中藥材套作、間作也會產(chǎn)生顯著影響，如黨參間作大蒜、玉米及向日葵對黨參的主根長、主根直徑、地下部分鮮干重的提升效果比黨參單作和其余間作處理更顯著[20]。本研究結果與此相近，發(fā)現(xiàn)馬尾松、錐栗、青岡等樹種林下套種菜頭腎均不及杉木林下套種和枇杷樹下間作、套種產(chǎn)量的1/5、收入的1/20，且前者品質差、市場滯銷。 另有研究發(fā)現(xiàn)，選擇不同作物進行間作的影響明顯強于不同栽培模式的差異[21]。

本研究總結前人做法， 對菜頭腎化學成分分別采用了浸出物含量測定， 色譜指紋圖譜和液質聯(lián)用分析[22-26]，明確仿野生種化學成分物質19 種、野生種16 種，仿野生栽培化學物質多于野生種。 為此，從浸出物總量、 整體色譜輪廓和代謝物含量等方面進行了深入分析。 最終結果均表明，枇杷套種與野生種的化學成分和含量更為相似， 從而進一步驗證了前面的考察結果。 相比于中藥，菜頭腎的研究還有相當空間。 隨著林下栽培技術的發(fā)展，菜頭腎已經(jīng)開始走出浙江，將為更多人所熟知，從而為其深入研究、開發(fā)和推廣提供基礎條件。