目的:通过综合评价贵州太子参药材及其根际土壤的质量,分析两者之间的相关性,探讨影响贵州太子参质量的因素,为太子参的栽培及质量评价提供相关依据。方法:采用多点混合法与平行采样对照法采集贵州施秉、黄平、清镇、贵阳、铜仁等25个基地的太子参药材及土壤样品。采用紫外可见分光光度法分别测定不同产区太子参多糖的含量;采用常规方法检测浸出物和总灰分,测定土壤理化性质、药材无机元素、土壤无机元素及无机元素有效态含量;运用内梅罗综合指数法对土壤综合肥力进行评价,运用统计学软件SPSS17.0对太子参药材和根际土壤质量进行相关性分析和主成分分析。结果:1.太子参质量评价(1)太子参多糖的含量在23~281mg/g之间,变异系数为0.34,热浸法、冷浸法测定太子参浸出物的量范围分别为47.52%~57.63%、32.80%~47.20%,太子参总灰分的量范围为1.87%~3.39%。太子参质量主成分分析中,热浸法浸出物,冷浸法浸出物在第一主成分中绝对系数较大,分别为0.903,0.916。(2)不同产区太子参药材的Cu元素含量范围为0.82~6.31mg/kg,变异系数为0.47;Mn元素含量范围为4.13~23mg/kg,变异系数为0.73;Zn元素含量范围为18.31~37.83mg/kg,变异系数为0.18;Fe元素含量范围为92.5~531.44mg/kg,变异系数为0.45;Mg元素含量范围为776.42~1358.5mg/kg,变异系数为0.12;Ca元素含量范围为400.29~2686.1mg/kg,变异系数为0.48,K元素含量范围为7738.257~11666.64mg/kg,变异系数为0.10。(3)相关性分析结果:多糖与其他元素皆无显著相关性,冷浸法浸出物-热浸法浸出物,冷浸法浸出物-药材Fe,总灰分-药材Fe,总灰分-药材Mg,总灰分-药材K,药材Ca-药材Mg呈极显著正相关性;热浸法浸出物-药材Fe,冷浸法浸出物-药材Zn,药材K-药材Fe,药材K-药材Mg呈显著正相关性。热浸法浸出物-药材Cu,冷浸法浸出物-药材Cu呈显著负相关性;热浸法浸出物-药材Ca呈极显著负相关性。(4)太子参药材质量的主成分分析中,热浸法浸出物,冷浸法浸出物,药材Fe,药材K在第一主成分中的绝对系数较大,分别为0.666、0.888、0.848、0.634;药材Mg、Ca元素在第二主成分中的绝对系数较大,分别为0.868、0.691;药材Zn在第三主成分中的绝对系数较大,为0.825。2.根际土壤质量(1)贵州太子参种植基地的土壤以酸性为主,土壤p H均值为4.93,变异系数为0.34;土壤有机质含量均值为3.12%,变异系数为0.41;全氮含量均值为1.6 g/kg,变异系数为0.30;碱解氮含量均值为130.94mg/kg,变异系数为0.37;全磷含量均值为0.76g/kg,变异系数为0.48,速效磷含量均值为39.38mg/kg,变异系数为0.90;全钾含量均值为13.80g/kg,变异系数为0.63;速效钾含量均值为137.85m/kg,变异系数为0.20;有效钾含量均值为309.08mg/kg,变异系数为0.40。对贵州太子参种植基地土壤肥力水平进行综合评价,其中黄平县与施秉县的土壤综合肥力系数的均值分别为1.23和1.37。(2)土壤理化性质的相关性分析中,有机质与全氮、碱解氮,全氮与碱解氮、全磷和速效钾,碱解氮与速效钾,全磷与速效磷,全钾与有效钾,速效钾与有效钾含量之间有极显著正相关性(P<0.01),碱解氮与全磷含量之间有显著正相关性(P<0.05)。(3)不同种植地太子参根际土壤的Cu元素含量范围为5.47~38.04mg/kg,变异系数为0.47;Mn元素含量范围为27.24~819.14mg/kg,变异系数为0.46;Zn元素含量范围为757.83~989.60mg/kg,变异系数为0.07;Fe元素含量范围为10301~17023.7mg/kg,变异系数为0.09;Mg元素含量范围为10.48~1167.14mg/kg,变异系数为0.94;Ca元素含量范围为19.93~3997.79mg/kg,变异系数为2.11;Co元素含量范围为0.02~0.10mg/kg,变异系数为0.40;Cr元素含量范围为43.28~186.72mg/kg,变异系数为0.38;Cd元素含量范围为0.0073~0.04mg/kg,变异系数为0.29;Pb元素含量范围为0.13~1.38mg/kg,变异系数为0.58;As元素含量范围为3.48~16.49mg/kg,变异系数为0.26。(4)土壤无机元素的相关性分析中,无机元素中Cu-Fe,Cu-Co,Cu-Cr,Mn-Fe,Mn-Co,Fe-Co,Fe-Cr,Ca-As,Co-Cr之间呈现极显著正相关性,Mg-Ca,Pb-As呈现显著正相关性;Mg-Fe呈极显著负相关性,Mg-Pb,Mg-Co呈显著负相关性。(5)土壤中Cu、Cr、Cd、Pb、As的最小污染指数分别为0.0547,0.1731,0.0243,0,0.1391,最大污染指数分别为0.7608,1.2448,0.134,0.0055,0.4836。其中Cu元素因子指数有两个种植地在0.7-1.0之间,属警戒线级,Cr元素因子指数有一个种植地在1.0-2.0之间,属轻度污染,其他不同太子参种植地的土壤均无重金属污染;清镇市王庄乡罗田村的太子参土壤重金属综合污染指数为0.9404,污染等级属警戒线级,其他不同太子参种植地的土壤重金属综合污染指数均小于0.7。(6)土壤无机元素Fe/Mn比值的分析。不同产地的太子参Fe/Mn比值差异很大,范围为19.3-466.4,太子参可能出现铁中毒的情况,尤其是黄平县旧州镇芩花村下芩花组和上芩花组的太子参铁中毒情况非常严重。(7)不同太子参种植地的根际土壤有效元素Cu含量范围为0.13~7.23mg/kg,变异系数为1.43;有效Mn元素含量范围为2.67~308.84mg/kg,变异系数为0.95;有效Zn元素含量范围为0.06~0.46mg/kg,变异系数为0.66,有效Fe元素含量范围在0~546.47mg/kg,变异系数为0.50,变异程度有效锰>有效铜>有效锌>有效铁。无机元素有效态分布及丰缺度分析,有效Mn、Cu、Zn、Fe元素的平均值分别为82.44,0.97,0.21,332.29 mg/kg。(8)太子参根际土无机元素有效态相关性分析中,有效Mn-Fe,Mn-Zn与元素之间呈极显著正相关性。(9)对影响土壤中有效无机元素含量的因子p H、有机质、碱解N、速效K进行相关性分析,土壤有效Zn-有机质,土壤有效Zn-碱解氮,土壤有效Fe-有机质,土壤有效Fe-碱解氮,土壤有效K-速效K呈极显著正相关性,土壤有效Fe-PH值呈极显著负相关性。(10)土壤无机元素及有效态的主成分分析,土壤Mn,土壤Fe,土壤Co,土壤Cu,土壤Cr元素在第一主成分中的绝对系数较大,分别为0.806,0.913,0.888,0.827,0.886;土壤Ca,土壤有效Zn,土壤有效Fe元素在第二主成分中的绝对系数较大,分别为0.764,0.738,0.881;土壤As元素在第三主成分中的绝对系数较大,为0.720。(11)土壤质量主成分分析中,全氮,碱解氮,速效钾,土壤Mg在第一主成分中的绝对系数较大,分别为0.706、0.739、0.738、0.802;土壤Mn,土壤Co,全钾在第二主成分中的绝对系数较大,分别为0.838、0.762、0.781;土壤Ca,土壤As在第三主成分中的绝对系数较大,分别为0.735、0.762。3.相关性分析(1)药材质量与土壤理化性质的相关性,热浸法浸出物-有机质、碱解氮,冷浸法浸出物-有机质、全氮、碱解氮呈极显著正相关性,冷浸法浸出物-速效钾呈显著正相关性;热浸法浸出物-p H值呈显著负相关性,冷浸法浸出物-p H值呈极显著负相关性。(2)药材质量与土壤无机元素的相关性分析,热浸法浸出物-土壤有效Fe,总灰分-土壤有效Mn呈显著正相关性;冷浸法浸出物-土壤有效Zn、有效Fe极显著正相关性;多糖-土壤Cr、有效Mn,热浸法浸出物-土壤Ca、Cd呈显著负相关性,多糖-土壤有效Cu,冷浸法浸出物-土壤Mg呈极显著负相关性。(3)药材无机元素与土壤无机元素的相关性分析,药材Mn-土壤有效Mn,药材Mg-土壤有效Mn,药材Ca-土壤Cu呈显著正相关性;药材Zn-土壤有效Cu,药材Zn-土壤有效Zn,药材Zn-土壤有效Fe呈极显著正相关性,药材Zn-土壤Mn,药材Zn-土壤Fe,药材Zn-土壤Ca,土壤有效Mn-药材K呈显著负相关性。(4)不同种植地太子参药材对无机元素Cu的富集系数在0.056~1.1533之间,Mn的富集系数在0.0072~0.9797之间,Zn的富集系数在0.0209~0.0434之间,Fe的富集系数在0.0075~0.0332之间,Mg的富集系数在0.7419~103.9107之间,Ca的富集系数在0.3641~29.3059之间。(5)药材对无机元素有效态的富集性分析,Cu的富集系数在0.7461~25.8295之间、Mn的富集系数在0.2745~7.3593之间、Zn的富集系数在68.3473~449.1754之间、Fe的富集系数在0.2447~1799.46之间、K的富集系数在16.6757~176.102之间。结论:1太子参质量(1)不同种植地太子参多糖的含量,热、冷法浸出物的量和总灰分的量差异较大,冷浸法浸出物与总灰分的量均符合药典标准,太子参质量综合评价中热、冷浸法浸出物起较大作用。(2)不同种植地太子参药材无机元素含量差异均较大,属中等变异强度,其中差异最大的是Mn元素,说明Mn元素在不同种植地的含量分布差异较大,重金属元素Cu在太子参中的含量均较低,符合2010年版《中国药典》对中药中重金属的限定标准。太子参药材的无机元素限量初步拟订如下:无机元素Cu、Mn、Zn、Fe、Mg、Ca、K建议值分别为4.39、152.31、33.84、345.66、1165.89、1605.47、10094.7mg/kg。(3)热浸法浸出物量与冷浸法浸出物量呈正相关关系。药材浸出物的量、总灰分的量受无机元素含量影响较大,热浸法浸出物的量随药材Fe含量的增加而增加,随药材Cu、Ca含量的增加而减少,冷浸法浸出物的量随药材Fe、Zn含量的增加而增加,随药材Cu含量的增加而较少,总灰分的量随药材Fe、Mg含量的增加而增加。(4)综合药材无机元素含量进行的药材质量主成分分析表明,药材热浸法浸出物的量,冷浸法浸出物的量,药材Fe,药材K在质量综合评价上起较大作用,综合评价结果施秉县牛大场镇上坝小朝老的太子参药材质量最好。2土壤质量(1)根据全国第二次土壤普查的土壤分类标准,贵州太子参根际土壤酸碱度以强酸性为主,有机质、碱解氮含量主要以一、三级水平为主,全氮含量主要以二级水平为主,全磷、速效钾含量主要以二、三级水平为主,速效磷含量主要以一、二、三级水平为主,全钾含量主要以三、四级水平为主,有效钾含量主要以一级水平为主。土壤综合肥力水平为一般,且施秉县略高于黄平县。(2)土壤碱解氮、速效磷、有效钾含量分别随全氮、全磷、全钾含量的增高而增高,土壤有机质含量随全氮和碱解氮含量增高而增高,全磷含量随速效钾、碱解氮含量的增加而增加,碱解氮含量随速效钾含量增加而增加。为满足太子参生长的需要,在种植过程中,要保证土壤钾和氮的含量,必要时施加适量的钾肥和氮肥。(3)不同种植地太子参根际土壤Cu、Mn、Mg、Ca、Co、Cr、Cd、Pb、As元素含量差异较大,是太子参土壤的特征无机元素,其中Ca元素含量差异最大。土壤Cu元素含量随Fe、Co和Cr元素含量的增加而增加,土壤Cr元素含量随Fe、Co元素含量的增加而增加,土壤As元素含量随Ca、Pb元素含量的增加而增加,土壤Pb元素含量随Mg元素含量的增加而减小;清镇市王庄乡罗田村的太子参土壤重金属综合污染等级属警戒线级,其他种植地的太子参土壤重金属综合污染等级属安全级,土壤环境均符合太子参等中药材种植的土壤要求;为了控制土壤重金属元素Cu、Cr、Pb、As元素含量,要适当减少土壤Fe、Co、Ca元素含量,增加Mg元素的含量。(4)所有基地Fe/Mn比值均较高,提示土壤铁中毒现象严重,尤其是处于生活区域附近的基地,建议提高土壤中Mn的含量,使Fe/Mn处于适宜比值内,或减少人为干扰,选择距离人类生活区域较远的土地种植太子参。(5)不同种植地太子参根际土壤有效态Cu、Mn、Zn、Fe元素含量差异均较大,其中Cu元素的差异最大,土壤有效态Cu、Mn、Zn、Fe是太子参土壤的特征无机元素;无机元素有效态分布及丰缺度分析,除了有效态Zn,其它元素有效态含量丰富;有效Mn含量随着有效Fe和有效Zn含量增加而增加。(6)土壤有效Zn、有效Fe元素含量随着有机质、碱解氮的含量的增高而增高,土壤有效K含量随着速效K含量的增高而增高,土壤有效Fe含量随着p H值的增高而减小。土壤中有机质含量的高低在一定程度上与微量元素的有效态含量呈正相关性。(7)土壤Mn、Fe、Co、Cu、Cr、Ca元素,土壤有效Zn、有效Fe、As元素在土壤质量综合评价上起较大作用,黄平县旧州镇芩花村老湖井土壤无机元素质量最好。(8)土壤质量主成分分析表明全氮,碱解氮,速效钾,土壤Mg在质量综合评价上起较大作用,综合评价显示黄平县旧州镇芩花村瓦厂坪组的土壤质量最好。3相关性分析(1)不同种植地太子参药材热浸法浸出物的量随着有机质和碱解氮含量的增加而增加,冷浸法浸出物的量随着有机质、全氮和碱解氮含量增加而增加,热、冷浸法浸出物的量随着p H值的增加而减小,为了提高太子参质量,太子参种植基地应让适当增加有机肥和氮肥的施用量,并调节土壤p H值,避免在p H值过高的土壤上种植太子参。(2)热浸法浸出物的量随着土壤有效Fe含量的增加而增加,随着土壤Ca、Cd含量的增加而减少;冷浸法浸出物的量随着土壤有效Zn和有效Fe含量增加而增加,随着土壤Mg含量增加而减少总灰分的量随着土壤有效Mn含量的增加而增加;多糖含量随着土壤Cr、有效Cu、有效Mn含量的增加而减少。为了提高太子参的质量,种植太子参的土壤应选择土壤有效Zn和土壤Fe含量较高的土壤,并控制土壤中有效Mn、有效Cu、Cr、Cd、Ca、Mg含量。(3)药材Mn和药材Mg含量随着土壤有效Mn含量的增加而增加,药材Ca随着土壤Cu含量的增加而增加,药材Zn随着土壤有效Zn、有效Cu和有效Fe的增加而增加;药材Zn随着土壤Mn、Fe和Ca含量的增加而减少。在药材/土壤全量的富集能力分析中,药材对土壤Zn、Fe、Cu、Mn元素的富集能力较差,太子参对Mg和Ca的富集能力较强。在药材/土壤有效态的富集能力分析中,太子参对Zn、Cu和K的富集能力较强,对Fe、Mn的富集能力较低。太子参药材对Fe、Zn元素全量的富集能力比其他三种元素小,对Mn、Zn、Cu和Fe有效态的富集能力差异很大。因热、冷浸法浸出物的量随着土壤Ca、Mg元素含量增加而减少,在中药材规范化种植生产中,要注意控制Mg、Ca等微肥的配比和用量,以提高太子参的质量。(4)影响土壤质量的特征无机元素为:土壤Mn、Zn、Mg、Co、Ca、As、Cd、有效Cu元素。影响太子参质量特征无机元素为:土壤有效Fe、有效Mn、有效Zn、有效Cu、土壤Ca、Mg、Cr、Cd。5优质太子参栽培的建议为了提高太子参质量,对部分有机质含量较低的土壤加施有机肥,对大部分产区适当增加氮、磷、钾施用量,要保证土壤中钾肥和氮肥的含量,对部分氮、磷、钾含量较高的土壤适度降低化肥的施用量,并调节土壤p H值,避免在p H值过高的土壤上种植太子参。为了提高太子参质量,适当增加土壤有效Zn含量,降低土壤中有效Mn、有效Cu、Cr、Cd、Ca、Mg、Co、Ca元素含量,尤其要注意调节土壤Mg、Fe元素的含量,在保证太子参质量的同时,避免重金属污染,Mg、Fe元素的含量不宜过高或过低。通过调节土壤中无机元素的含量,合理控制药材中Fe元素的含量,尽量远离人类居住范围内。