楊 勇，梁 文**，趙亮慶，錢華麗，周治國，高鐵燕，羅新文，焦芝琳，李慶華，余壘柱，祝千惠，季鵬章,3**

(1.文山州質量技術監(jiān)督綜合檢測中心，云南 文山 663600；2.云南中醫(yī)藥大學 中藥學院，云南 昆明 650500；3.云南中醫(yī)藥大學 南藥研究院中藥材栽培研究所，云南 昆明 650500)

三七[Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen]為五加科人參屬植物，根和根莖供臨床使用[1].三七主產(chǎn)地為中國云南、廣西等?。▍^(qū)），云南文山是三七的道地產(chǎn)區(qū)，文山州的低緯高原生態(tài)環(huán)境是形成文山三七道地性的決定因素[2].三七用于治療咯血、吐血、衄血、便血、崩漏、外傷出血、胸腹刺痛、跌撲腫痛[3]等.自古以來三七被普遍應用在多種方劑中，如復方丹參丸、地奧心血康、云南白藥、血塞通等.近年來，三七除應用在醫(yī)藥行業(yè)外，也被廣泛用于化妝品和保健品，每年對三七的需求量達到8 000 t[4].三七是中國最常用大宗藥材之一，但因其適宜生境狹窄，要有特定的溫度、光照、水分，種植范圍較小，僅分布在北緯 23°30′附近的中高海拔地區(qū)，主要為云南、廣西等地，忌連作性很強，可流轉土地輪作緊張，已致其連作障礙十分嚴重[5].文山州是三七的道地產(chǎn)區(qū)和主要產(chǎn)區(qū)，受三七連作障礙的影響，三七種植地逐漸向外擴展，在大理、紅河、普洱等地均有種植，且種植面積正在不斷擴大[6].三七適應種植海拔也從1 200～2 000 m 的地區(qū)轉向更高海拔、高緯度的低溫地區(qū)引種，造成其種植帶逐漸向以冬春季極端低溫和易持續(xù)低溫天氣為主的北方轉移[7-8].目前有關不同產(chǎn)地三七種植地三七總皂苷及其土壤礦質元素、水質的相關性報道較少.本文對昆明、曲靖、保山、楚雄、紅河、文山等不同三七產(chǎn)區(qū)的92 個樣本中三七總皂苷質量分數(shù)進行分析，同時對其中45 個土壤樣本礦質元素、灌溉水質進行分析，旨在探討不同產(chǎn)地三七種植地三七總皂苷及其土壤礦質元素、水質的相關性，了解不同產(chǎn)地、土壤礦質元素、水質對三七總皂苷含量的影響，為三七異地引種種植提供基礎數(shù)據(jù)和參考.

1 材料與方法

1.1 供試材料2018 年1 月—2019 年10 月，分別從云南省昆明市（K）、曲靖市（Q）、保山市（B）、楚雄彝族自治州（C）、紅河哈尼族彝族自治州（H）、文山壯族苗族自治州（W）共6 州市三七種植基地采集正常生長、長勢一致的三年、二年生三七樣本共92 個；采集土壤樣本45 份及其對應灌溉水樣本45 份，具體信息見表1.將采集到的92 個三七樣本（主根）去泥洗凈，自然晾干，粉碎至細度350 μm以下，干燥密封備用.

表1 樣品信息表Tab.1 Sample Information

1.2 實驗方法

1.2.1 三七皂苷質量分數(shù)測定 用高效液相色譜儀法（HPLC、UPLC）檢測92 個三七樣本（主根）三七總皂苷含量.用十八烷基硅烷鍵合膠為填充劑，乙腈和水為流動相，GB/T19086—2008 法[9][V（乙腈）∶V（水），0 min，20∶80；6 min，30∶70；14 min，40∶60；20 min，30∶70；30 min，20∶80]進行梯度洗脫；流速每分鐘0.5 mL；檢測波長203 nm；精密稱取對照品人參皂苷Rg1、Rb1 及三七皂苷R1 加70%甲醇制成含對照品約1 mg/mL 的溶液，繪制標準曲線.稱取三七粉末樣品2 g，加入8～10 倍量甲醇，超聲提取60 min，離心，重復提取3 次，合并上清液，濃縮，然后用0.5 μm 濾膜過濾，定容至50 mL.用高效液相色譜儀法進行檢測.根據(jù)對照品溶液質量濃度的標準曲線計算提取液的質量濃度.

1.2.2 灌溉水檢測 用GB 5084—2005 中的方法分別檢測45 個灌溉水樣本的pH、氯化物、硫化物、鈣、鉀、鎂、硼、全鹽質量濃度（mg/L）[10].

1.2.3 土壤檢測 GB 15618—2018 中的方法分別檢測45 個土壤樣本的酸堿度、全氮、有效磷、全鉀、全鈣、全鎂、有效硫、有效硅、有機質和重金屬鉛、砷、鎘、汞質量比[11].

1.2.4 數(shù) 據(jù) 分 析 使 用Excel 進 行 數(shù) 據(jù) 整 理、SPSS21.0 進行相關性、主成分分析、多重比較分析.

2 結果與分析

2.1 二年生三七和三年生三七皂苷質量分數(shù)測定結果測定了6 個州（市）共92 個二年生、三年生三七樣品三七皂苷質量分數(shù)，具體結果如表2 所示.二年生三七63 個樣本皂苷質量分數(shù)平均為5.60%，從高到低依次為文山＞保山＞昆明＞楚雄＞紅河＞曲靖，最大值是文山市81 號樣品（8.9%），最小值是石林縣45 號樣品（3.9%），各地區(qū)間皂苷含量不具顯著性差異.三年生三七29 個樣本皂苷質量分數(shù)平均為7.87%，文山＞楚雄＞保山＞昆明＞曲靖＞紅河，最大值是文山富寧縣86 號樣品（13.2%），最小值是紅河瀘西縣37 號樣品（5.7%），各地區(qū)間皂苷質量分數(shù)具有顯著性差異.依據(jù)GB/T 19086—2008 第5.7 條規(guī)定三七（主根）總皂苷質量分數(shù)：合格品≥5.0%，優(yōu)等品≥5.5%.二年生三七合格率平均為73.16%，從高到低依次為保山（100%）＞文山（93.75%）＞紅河（58.33%）＞曲靖（53.85%）＞昆明（25%）＞楚雄（0）.三年生三七合格率平均為100%，各地區(qū)三年生樣本皂苷含量均合格.

表2 二年生和三年生三七總皂苷質量分數(shù)Tab.2 Total saponin contents of two years and three years P.notoginseng

2.2 種植土壤檢測結果共研究了6 個州、市共45 份種植土壤13 個成分質量比，多重比較（Duncan 新復極差法）的結果顯示：不同地州土壤中全氮、全鈣、有效磷、有效硅、有機質、汞和pH等7 個成分差異并不顯著，有效磷、全鉀、全鎂、鉛、鎘和砷等6 個成分差異顯著（表3）.全氮平均值為0.19%，保山＞曲靖＞文山＞紅河＞昆明＞楚雄；有效磷平均值115.9 mg/kg，昆明＞文山＞曲靖＞紅河＞楚雄＞保山；全鉀含量平均值1.88 g/kg，保山＞紅河＞文山＞昆明＞曲靖＞楚雄；全鈣平均值3.24 g/kg；保山＞紅河＞文山＞昆明＞曲靖＞楚雄；全鎂平均值3.36 g/kg；保山＞昆明＞紅河＞文山＞曲靖＞楚雄；有效硫平均值64.3 mg/kg，昆明＞曲靖＞楚雄＞文山＞保山＞紅河；有效硅平均值226.91 mg/kg，昆明＞曲靖＞楚雄＞文山＞保山＞紅河；有機質平均值48.25 g/kg，曲靖＞保山＞文山＞楚雄＞紅河＞昆明；鉛平均值74.32 mg/kg，文山＞保山＞紅河＞昆明＞曲靖＞楚雄；鎘平均值0.65 mg/kg，曲靖＞文山＞紅河＞昆明＞保山＞楚雄；汞平均值0.181 mg/kg，文山＞紅河＞曲靖＞昆明＞保山＞楚雄；砷平均值83.81 mg/kg，紅河＞文山＞保山＞昆明＞曲靖＞楚雄；pH 平均值5.46，紅河＞保山＞曲靖＞楚雄＞文山＞昆明；在本研究中，所研究土壤pH 均小于6，偏酸性.綜合分析可見，在6 個地州中，8 種土壤礦質元素保山、昆明等含量高，而文山為中等水平.文山土樣4 種重金屬含量均位居1～2 位，其中鉛、汞質量比最高，分別為96.11、0.23 mg/kg.文山州7 個樣本重金屬砷質量比均超標.推測可能是多年種植三七時使用了多種農(nóng)藥，導致了砷等重金屬的積累.

表3 不同產(chǎn)區(qū)土壤樣品礦質元素質量比Tab.3 Content of soil mineral elements of samples in different producing areas

2.3 灌溉水檢測結果共研究了6 個州、市共45份灌溉水8 個成分質量濃度，不同州市灌溉水質硫化物、鈣、鉀差異不顯著，氯化物、鎂、全鹽量和pH差異均不大（表4）.氯化物平均值6.41±5.85 mg/L，紅河＞曲靖＞文山＞昆明＞保山＞楚雄；硫化物無差異，皆為0.1 mg/kg；鈣平均值為31.75±22.26 mg/L，文山＞紅河＞曲靖＞昆明＞楚雄＞保山；鉀質量濃度平均值為1.64±1.42 mg/L，紅河＞昆明＞文山＞楚雄＞曲靖＞保山；鎂含量平均值為9.20±7.41 mg/L，紅河＞昆明＞文山＞保山＞曲靖＞楚雄；全鹽質量濃度平均值為166.40±116.77 mg/L，紅河＞文山＞曲靖＞昆明＞楚雄＞保山；酸堿度pH 平均值為7.65±0.74，偏堿性，楚雄＞保山＞紅河＞昆明＞文山＞曲靖；7 項指標中，紅河氯化物、鉀、鎂、鹽質量濃度平均值最高，文山鈣平均值最高，全鹽量第2.

表4 不同地區(qū)水樣成分質量濃度Tab.4 Content of water samples in different regions

2.4 相關性分析

2.4.1 經(jīng)緯度、海拔與三七總皂苷質量分數(shù)的相關性分析、回歸分析 對經(jīng)緯度、海拔及二年生三七、三年生三七總皂苷質量分數(shù)進行相關性分析（表5）.從表中可看出東經(jīng)與三七總皂苷為正相關，但不顯著；北緯、海拔與總皂苷有顯著負相關關系.二年生三七總皂苷與北緯相關性為-0.492，與海拔相關性為-0.682，三年生三七與北緯相關性為-0.577，與海拔相關性為-0.592.表明無論二年生三七還是三年生三七，北緯、海拔和三七總皂苷質量分數(shù)相關性是顯著負相關關系，并且受海拔影響更顯著.為了進一步尋找三七總皂苷與緯度、海拔之間的相互關系，對其進行了線性回歸分析（表5）.結果發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷含量與北緯、海拔呈顯著負相關.

表5 經(jīng)緯度、海拔與總皂苷相關性、回歸分析Tab.5 Correlation of latitude and longitude, altitude and total saponins, and regression analysis

2.4.2 種植土壤、灌溉用水與三七總皂苷質量分數(shù)的相關性分析 從選取的45 份樣品測定了土壤、水質各成分含量，并對各個成分與總皂苷質量分數(shù)進行相關性分析（表6）.從表中可看出三七總皂苷與土壤中全鎂、重金屬砷、鉛、鉀、汞有極弱的相關性，相關性并不顯著.與酸堿度、有效硫、全氮、有效磷、全鈣、有效硅、有機質、鎘呈弱負相關，均不顯著；灌溉水中三七皂苷與酸堿度、鎂、鉀、全鹽量、鈣含量呈弱正相關，與氯化物呈弱負相關，但均不顯著.

2.5 樣本PCA 分析進一步對45 份樣品土壤和水樣18 種成分和三七總皂苷進行PCA 分析（表7）.根據(jù)Kaiser 準則及累積貢獻率準則，前6 個主成分初始特征值均大于1 且累計貢獻率達74.390%，說明前6 個成分代表了云南6 個不同地區(qū)種植土樣和74.390%的變量信息.因此提取前6 個主成分因子進行分析.前6 個主成分的因子負荷量（表8），第1 主成分因子負荷量較大的是土樣中全鈣和有效硅，第2 主成分因子負荷量較大的是水樣中全鹽量、氯化物和鈣，第3 主成分因子負荷量較大的是土樣中全氮和有機質，第4 主成分因子負荷量較大的是土樣中汞、鉛和砷，第5 主成分因子負荷量較大的是土樣中鉀和鎂，第6 主成分因子負荷量較大的是三七皂苷、水樣中鎂和pH.

表7 不同地區(qū)三七土樣和水樣成分的PCA 分析Tab.7 PCA analysis soil and water samples of notoginseng in different regions

表8 旋轉成分矩陣Tab.8 The rotation composition matrix

3 討論

三七對種植地的選擇有較高要求，多在海拔約為1 200～2 000 m，年溫差較小，常年濕潤的坡地[12].目前三七最適宜種植地為文山丘北縣、廣南縣、西疇縣、硯山縣、馬關縣，文山周邊部分地區(qū)也有適宜三七生長的環(huán)境[13].研究采集了6 個不同地區(qū)的三七進行質量分數(shù)測定，文山的三七總皂苷質量分數(shù)最高，其次是紅河，表明文山是三七的最適宜產(chǎn)區(qū).Li 等[14]測定了不同產(chǎn)地三七的皂苷的質量分數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地三七皂苷質量分數(shù)存在顯著差異.孫玉琴等[15]比較了云南省11 個產(chǎn)區(qū)的三七中人參皂苷 Rb1、Rg1 和三七皂苷 R1 的總質量分數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地三七中皂苷質量分數(shù)有較大差異.諸多研究者等也發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的三七皂苷含量存在顯著差異性[16-18].引種三七主要成分組成與道地產(chǎn)區(qū)具有一致性，但其主要成分質量分數(shù)與道地產(chǎn)區(qū)所產(chǎn)三七存在一定的差異[19].引種三七各皂苷含量隨年限遞增，不同月份各皂苷含量不同，二年生三七6、7 和9 月總皂苷質量分數(shù)未達藥典要求，三年生三七5 至12 月均符合藥典要求[20].由上述文獻分析可以發(fā)現(xiàn)三七異地種植對三七總皂苷等成分的形成影響顯著.

三七對環(huán)境要求比較特殊，要有特定的溫度、光照、水分，種植范圍較小，僅分布在北緯23°30′附近的中高海拔地區(qū)，主要為云南、廣西等地[5].影響三七地理分布的主要生態(tài)因子為最暖季降水量、氣溫的季節(jié)性、海拔、等溫性、降水的季節(jié)性、月均溫范圍、最干月降水量、土壤體積密度和土壤質地[21].三七主根總皂苷質量分數(shù)以及各皂苷組分質量分數(shù)具有明顯的地域特征，較高的1 月低溫、大氣濕度、土壤Ca 含量，較低的緯度、7 月均溫是獲得三七主根高皂苷的關鍵[22].1 月降水量和年溫差是影響三七總皂苷的關鍵因子，降水較多的環(huán)境有利于黃酮的累積，卻對總苷、多糖和三七素的累積有抑制作用[23].周潤澤等[24]開展了不同溫度對三年生三七各部位皂苷質量分數(shù)的影響，也發(fā)現(xiàn)三七主根三七總皂苷含量在20 ℃處理時最高，高于15 ℃和10 ℃處理，表明在較高溫度下更適宜三七總皂苷的積累.中華人民共和國國家標準GB/T 19086—2008 中 5.1.5 條規(guī)定，地理環(huán)境應選擇北緯23°30′附近，海拔1 200～2 000 m 之間的特定區(qū)域[9].根據(jù)國家標準GB/T 19086—2008 中5.7 條規(guī)定三七（主根）總皂苷質量分數(shù)：合格品≥5.0%，優(yōu)等品≥5.5%為依據(jù)，三年生三七樣本總皂苷質量分數(shù)（主根）均達到優(yōu)等品以上；二年生三七合格率如表2 所示，約54%可評定為優(yōu)等品.從檢測出的二年生三七主根總皂苷質量分數(shù)分析來看，道地產(chǎn)區(qū)文山三七的合格率很高達93.75%.緯度較高的新產(chǎn)區(qū)合格率較低，如楚雄0、昆明25%、曲靖53.85%.可見緯度、海拔、溫度等環(huán)境生態(tài)因子會影響三七總皂苷的積累.本文的研究結果也印證了上述觀點.高緯、高海拔與三七總皂苷質量分數(shù)為顯著負相關關系，文山北緯23°30′附近的中高海拔是三七適宜區(qū)域，其三七總皂苷質量分數(shù)積累高，這部分詮釋了文山三七道地藥材品質形成的原因.

三七是云南乃至中國重要的中藥材，三七道地產(chǎn)區(qū)僅限于文山壯族苗族自治州等少數(shù)地區(qū).近年來，三七種植地不斷北擴，昆明、曲靖、楚雄、保山等地開始大面積種植三七，這些新產(chǎn)區(qū)三七的質量引起了廣大消費者和患者的關注.不同產(chǎn)區(qū)的土壤質量、水質可能會影響三七的質量和重金屬含量.本文研究結果表明高緯、高海拔會顯著影響三七總皂苷的積累，土壤和水質中的礦質元素對三七總皂苷含量影響較小.研究結果部分詮釋了文山三七道地藥材品質形成原因，并為新產(chǎn)區(qū)三七引種提供了可靠、科學的依據(jù).在新產(chǎn)區(qū)引種種植三七時，為保證三七質量達到2020 版《中國藥典》要求，選地時宜謹慎，要充分考慮適宜的緯度和海拔，避免過高的緯度和海拔.

4 結論

緯度、海拔會顯著影響三七總皂苷含量，高緯、高海拔不利于三七總皂苷的積累；土壤和水質中的礦質元素對三七總皂苷含量影響較小.在新產(chǎn)區(qū)引種種植三七時，選地時宜謹慎，要充分考慮適宜的緯度和海拔，避免過高的緯度和海拔.