黄芩野生与栽培资源分布调查研究

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  摘要:目的 调查黄芩野生与栽培植物资源现状,为其资源保护与可持续利用提供参考依据。方法 在充分文献调研的基础上,对不同地区黄芩野生和栽培资源的地理分布、生长情况以及采收和消长等资源现状进行调查研究。结果 黄芩野生资源主要分布在我国暖温带与中温带的干旱及半干旱地区,呈不连续的零星分布,其生境和群落特征多样、植株形态差异显著。栽培黄芩主要分布在山西、河北、甘肃、山东、内蒙古等地,栽培模式多样,各地黄芩资源产量和质量存在一定差异。结论 黄芩野生资源的破坏与资源质量不稳定是黄芩资源的两大问题。为保护黄芩植物资源使其可持续利用,建议加强黄芩质量成因和质量控制研究,并做好制度性保障工作。
  关键词:野生黄芩;栽培黄芩;资源分布;资源调查
  DOI:10.3969/j.issn.1005-5304.2013.12.016
  中图分类号:R282.1 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2013)12-0042-04
  黄芩(Radix Scutellariae)为唇形科黄芩属植物黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根,始记载于《神农本草经》,具清热燥湿、泻火解毒、止血、安胎的功效。黄芩是我国传统大宗中药应用品种。近30年来,随着我国中医药市场的迅速发展,对黄芩资源需求的增加,资源生态的恶化以及资源生产方式的变革对野生和栽培黄芩资源的分布及相关资源状况造成了不同程度的影响,使黄芩植物资源呈现出新格局。笔者对正品黄芩S.baicalensis野生和栽培资源的分布等情况进行调查,了解我国黄芩植物资源现状,旨在为黄芩基础研究和资源保护与可持续利用提供参考。
  1 资料与方法
  1.1 调查方法
  在广泛收集资料、全面了解黄芩在我国野生及栽培分布基础上,确定调查范围与调查地点。为保证各调查结果的平行比较,本调查尽量控制在同一物候期(盛花期),依次前往辽宁、吉林、内蒙古、河北、黑龙江、河南、山东、甘肃、山西等省进行实地调查。
  在调查区,参考资源调查的一般程序,向当地药材公司和农业科技部门了解黄芩资源现状,确定具体调查路线。对黄芩分布区域进行踏查,估算黄芩分布面积,并进行调查取样;对栽培黄芩则另设立栽培面积、栽培模式、良种选育及田间管理等调查内容,填写相应表格。另外,还对黄芩资源发展的历史现状、采收及加工方法、资源破坏的原因和资源保护措施等进行考察,以了解黄芩资源在调查区域内的历史现状及资
  源消长情况。
  1.2 样方选取
  对野生黄芩资源的调查,按居群取样原则选取代表性样地,样方选择采取随机抽样方法进行。根据调查地区特点和群落复杂程度,各个样地选30个样方,每个样方采用1 m×1 m正方形。调查时,现场记录样方特征(包括经纬度、坡向、坡度、生境类型、土壤质地、土壤pH值、伴生植物、优势种群、黄芩盖度及生育时期等),采挖黄芩标本,收集群落土壤,并拍摄样方生境照片。对栽培黄芩采用1 m×1 m正方形样方调查当地黄芩单位产量,并测量株行距,估算单位面积黄芩数量。
  1.3 数据处理
  取样时采用随机布点的原则,把样方内的药材取出10株,每个代表性样地设10次取样重复。外业调查时,对黄芩的株高(茎基部至花序顶部的生殖茎高度)、最大叶长、最大叶宽等数量性状进行测量。当天外业结束时,及时称量黄芩鲜重,制压标本。内业整理时,根据外业调查资料填写相应表格,并用SPSS13.0软件对所得数据进行统计分析。
  2 野生黄芩调查结果
  2.1 地理分布
  现有资料显示,作为正品收录的黄芩S.baicalensis广布于我国东北、华北北部和内蒙高原东部,东经110°~130°、北纬34°~57°范围内[1]。本次调查发现,黄芩野生资源广泛分布于长江以北大部分地区,其中,主要分布在我国暖温带与中温带的干旱半干旱地区,在内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、河北、山西、甘肃、陕西、山东、河南等省、自治区,以及北京市、天津市均有不连续的零星分布。本次调查时,北至内蒙古呼伦贝尔,南至河南省洛宁县,东至黑龙江省大庆市,西至甘肃省陇西县范围内均发现野生黄芩资源,其中,重点调查了不同分布区的34个居群(见表1),发现黄芩主要分布范围为海拔约50~1670 m,北纬34°27.910′~47°42.078′,东经130°43.110′~104°37.445′。由黄芩的居群状况可知,野生黄芩资源主要分布在燕山山脉、太行山脉及阴山山脉地区,道地产区河北承德及其周边地区是黄芩野生资源集中分布的地区。
  2.2 物种特征
  我国各地野生黄芩资源植株形态差异明显,株高范围约为15~60 cm,居群平均株高41.14 cm,居群间差异显著(P=0.000)。对各地野生黄芩平均株高的进一步研究表明,我国黄芩株高主要集中在20~60 cm。所调查黄芩居群平均盖度为10.89%,各居群间黄芩盖度差异显著(P=0.000),表明各地黄芩野生资源生长情况不一。叶片也是各地野生黄芩变异较大的数量性状之一,本次调查表明,各地野生黄芩居群间最大叶长与最大叶宽差异显著(P=0.000),而一级分枝数在居群间差异不显著(P=0.197)。这表明,黄芩在植物高度、叶片形态方面差异明显,可能通过株型及叶型等植物形态的重塑达到适应当地生态环境的目的。
  2.3 伴生物种
  黄芩呈不连续零星分布于阔叶林、针阔混交林下灌丛及草原草甸,伴生植物主要有以下几类。乔木类:鼠李(Rhamnus davurica Pall.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus liaotungensis Koidz.)等;灌木类:连翘[Forsythia suspense(Thunb.)Vahl]、胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)、虎榛子(Ostryopsis davidiana Decne.)、绣线菊(Spiraea salicifolia L.)等;禾本科草本植物:大油芒(Spodiopogon sibiricus Trin.)、黄花蒿(Artemisia annua L.)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum Ledeb.)、魁蒿(Artemisia princeps Pamp)等;草本植物:桔梗[Platycodon grandiflorum (Jacq.)A.DC.]、球果堇菜(Viola collina Bess.)、北柴胡(Bupleurum chinense DC.)、白头翁[Pulsatilla chinensis (Bunge)Regel]、蓝刺头(Echinops sphaerocephalus L.)、黄芪[Astragalus membranaceus(Fisch.)Bunge]、蓬子菜(Galium verum L.)、车前(Plantago asiatica L.)、唐松草(Thalictrum aquilegiifolium var.sibiricum L.)等。   2.4 光照和土壤
  野生黄芩的分布对光照条件无苛刻要求,阴坡、灌丛、林下等光照不充足的地方均能发现野生黄芩的分布,但向阳的偏坡和通风透光条件较好的东西向草坡或草甸上黄芩分布较多,可呈零星片状分布。表明黄芩对光的适应性较强,对强光和弱光均能有效利用[2]。土壤质地条件以沙土、沙壤土为主,其结构疏松、热量条件良好,有利于黄芩根部的生长。野生黄芩既能在土层较厚、石砾较少、有机质含量高的土壤上生长,也能在土壤发育程度较差、土壤土层较薄、石砾较多、有机质含量很低的石缝石壁中生长,其所在区域的土壤类型多样,有棕壤、暗棕壤、褐土、栗钙土、黑钙土、棕钙土等。野生黄芩分布区土壤pH值范围在7.0~8.0,表明野生黄芩分布区多为中性土或略碱性的土壤。
  2.5 群落类型
  野生黄芩所在群落类型多样,在灌丛、开阔的阳坡、砾石堆及路边均有分布。调查发现根据生境通风透光条件,可将其群落类型分为通风透光条件较差的山地灌丛群落和通风透光条件较好的草甸或草原群落两类。前者主要特征为郁闭度较高,遮光率在50%以上,土壤含水量较高,土壤腐殖质层厚度不均;此类群落生物多样性丰富,群落结构复杂,黄芩在此类群落中一般作为其他建群种的伴生种群存在,其投影盖度一般在1 m2样方15%以下。后者主要表现为群落生境郁密度较低,土壤含水量较低,土壤腐殖质层一般较薄;生物多样性相比较低,群落结构相对单一,黄芩能以建群种或者优势种群存在,其投影盖度一般在1 m2样方的15%以上。
  3 栽培黄芩调查结果
  3.1 黄芩栽培概况
  我国自20世纪60年代始开始黄芩栽培研究,至90年代,由于黄芩野生资源减少,栽培资源逐渐成为黄芩药源的主要来源,但由于栽培黄芩品种多来源于自留种,黄芩系统选育工作开展缓慢。近几年来,有关单位在广泛收集黄芩野生种质资源的基础上,系统地进行黄芩栽培品种的选育工作,在栽培方面积累了大量的经验,并形成了一些专利技术[3-5],黄芩的栽培种植形成了一定的规模。
  3.2 主要分布区
  栽培黄芩资源在我国北方各省均有分布,但以山西、河北、甘肃、山东、内蒙古等地栽培面积较大,形成多个典型的种植区域[6]。通过对不同栽培地调查发现,目前山西省北部(临汾市曲沃县,运城市新绛县、绛县,大同市灵丘县)、河北省北部(承德市燕山山地丘陵、坝上地区)、内蒙古中东部(赤峰市、武川县)、辽宁省(锦州市、锦西市),山东省(临沂市平邑县、日照市莒县)、吉林省(长春市)以及甘肃省(天水市、陇南市)等地是黄芩种植比较集中的地区。
  3.3 栽培模式
  调查发现,黄芩种植模式多样,除北方各省市常见的大田全作种植外,还有野生抚育、间作、套种等多种栽种形式。如在山西北部灵丘县,黄芩栽培方式为山区人工栽培,种子随机撒播;山东省莒县库山乡则采用全作与间作2种栽培方式,间作模式下,采用间作3行丹参和6行黄芩的方法。另外,在降水条件丰富地区一直采用“苗床育苗”的方式,以提高黄芩种子的萌发率。目前,我国各大中成药企业均有黄芩栽培基地,“公司+农户”等形式是其黄芩栽培基地的主要组织形式。
  3.4 田间管理
  黄芩栽培过程中需要在出苗期保持土壤湿润,适时做好除草工作,每年追肥2~3次。为促进根部生长,可在抽出花序之前剪去花枝。栽培过程中农药施用量小,污染较轻,但存在连作障碍和排水问题,应实行轮作种植。
  4 栽培黄芩与野生黄芩的比较
  从药材性状上看,野生黄芩多呈圆锥形,表面棕黄色或深黄色,上部有扭曲的纵皱纹或不规则的网纹,下部有顺纹和细皱纹。断面黄色,中心红棕色,有的老根具有空心。栽培品一般较细长,多有分枝,表面浅黄棕色,纵纹较细腻,断面黄色或浅黄色。各地栽培黄芩存在一定的地域差异,如甘肃所产2年生黄芩根部细长,韧皮部较薄;河北省承德道地产区所产2年生黄芩根部粗壮,韧皮部较厚。通过对山西、河北、河南、黑龙江、辽宁、山东等地栽培的黄芩资源进行化学成分分析,可知各地栽培黄芩资源质量均达到或超过《中华人民共和国药典》标准;经过对栽培黄芩与野生黄芩质量的横向比较可知,栽培黄芩的黄芩苷含量一般高于野生黄芩,可作为野生品的替代品,这与前人的研究结果一致[7-9]。但同时发现各地栽培黄芩化学成分含量差异明显,显示其质量不一。
  5 黄芩资源的采收和消长
  黄芩野生和栽培资源采收期由于地理纬度和生长期的差异而不同,各地一般在每年8月中下旬黄芩盛果期就开始对野生黄芩进行采收,大规模采收在黄芩枯萎期前后。黄芩采收时期随着地理纬度的南移而推迟,如山西省运城等地采收时间一般在每年10月15日左右,而黑龙江省大庆等地采收时间一般在每年9月20日左右。黄芩采收后,于室外晒干或室内阴干,滚筒撞皮后形成初加工产品,可直接用于生产饮片及其他中药类产品。
  目前野生黄芩资源破坏严重,其在各省区分布较过去有所减少,黄芩已被列为国家三级重点保护野生药材。由于制药企业需求量大,过度采挖和连年收购是野生资源锐减的直接原因。另外,制药企业青睐道地黄芩,道地产地承德地区的野生黄芩销量较大,野生黄芩资源破坏尤其严重,目前该地区野生黄芩资源分布的90%遭到过度采挖。
  随着黄芩栽培的成功,采挖野生黄芩耗费的人力成本收益不如栽培黄芩,过度采挖野生黄芩的行为渐已减少,加上政府保护生态环境力度的增强和正在积极进行的林权改革及土地经营权的流转,肆意采挖野生黄芩资源的现象有所遏制。由于栽培和野生黄芩在药效上并未发现存在明显差异[10],制药企业也普遍接受栽培黄芩。
  随着2002年《中药材生产质量管理规范(试行)》(GAP)的实施,各地黄芩药材种植面积均有所增加,黄芩资源市场供应遂以栽培品为主要来源。但是,栽培黄芩存在种质来源不明和品质退化的问题[11-12],因此,今后应继续加强黄芩栽培的相关研究和技术推广。   6 小结
  实现中药资源可持续利用是一个长期的过程,需要全社会的共同努力。根据目前黄芩资源中存在的实际问题,从科学研究、社会发展及制度保障等方面有针对性地解决是关键,其中对黄芩的基础科研应首先进行。如黄芩优良种质的选育、不同近缘种及不同产地黄芩药材质量评价和控制研究、黄芩次生代谢产物的合成机制及生态环境对黄芩次生代谢物质合成的影响等,以形成对黄芩质量形成机理和质量控制体系的认识。
  其次,要尽快在全国范围内明确黄芩野生资源的蕴藏量与栽培面积。在充分了解黄芩资源在我国资源分布的基础上,分析黄芩生态环境因子与黄芩质量的相关性,研究影响黄芩数量与质量的主导生态因子,为在全国范围内选择合适的黄芩资源适宜产区提供理论支持。
  再次,建立黄芩资源保护与生产专业协会,协调黄芩资源生产,改变当前中药资源开发保护无行政主管单位的现状,加强对脆弱生态系统(如易沙化的草原生态系统)中的黄芩资源保护,对此类资源进行有前提的保护性利用。
  最后,建议加强中药资源开发利用相关立法工作,让中药资源尤其是野生中药资源开发利用有法可依,从而切实保护资源和环境。
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  (收稿日期:2013-03-06,编辑:梅智胜)
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