地形因素与三七的皂苷含量关系分析

（文山学院，云南文山 663099）

三七[Panax notoginseng（Burk.）F.H.Chen]是云南名贵中药材。云南既是三七的主产地，也是三七的原产地，[1-2]三七在药用及人工种植方面均有着悠久的历史，[3]国内多省区具有适宜三七生长的条件，[4]大多省区也有引种三七的历史，[5-7]但经济效益都不明显。目前，对三七生境研究主要集中在温度、水分、光照和地形等方面，[8]海拔、坡度与三七种植关系已有研究，坡向研究还未见报道，但海拔、坡度的研究中也仅强调了三七适宜种植的区域范围，并未对与三七的皂苷含量关系进行深入研究。

在区域气候的大背景下，海拔、坡度、坡向对局地小气候有重要影响，是区域内生物物种分布及质量的关键影响因素。云南文山三七在全国乃至全球范围内有重要影响，不仅在大气候背景的适应种植性，而且微观的气候影响因子更是关键。对微观环境因子与三七的皂苷含量关系研究，有助于进一步提升文山三七的皂苷含量，对三七种植土地选择也具有一定指导作用。

三七是对环境极度敏感的植被，不同温度、光照、水分、[8]土壤养分组成和类型都会对三七的生长及有效成分的累积产生影响，坡向是影响局地小气候的重要因素。在局地地区，不同坡向的变化会导致局地地区温度、降水、光照及土壤等环境因子的变化。云南地区云贵高原，夏季同时受来自太平洋的东南季风气候和来自印度洋的西南季风气候的影响，冬季则受到来自北方冷气团的影响和控制，同时还受到青藏高原的影响，使云南气候具有多样化、复杂化的特征。地形的起伏和地貌类型的多变，如高山、峡谷和山间小盆地相间分布等，也意味着云南海拔、坡度和坡向因素变化也更加复杂，使云南局地气候变得更加复杂、更多样，对云南生物多样性产生重要影响，同时也影响三七种植的产量和皂苷含量。

1 样品采集

市场上出现的三七按其生长年限可以分为一年生、二年生和三年生三种。本次研究所指三七均为三年生三七。所用样品采集主要通过应用腾讯卫星地图获取云南三七种植地基本信息，但通过网络地图是不能完全确定其信息的真实性，其主要通过三七棚特征进行判断，但目前云南石斛和重楼种植棚特征与三七非常相似。因而需要进行实地确认才能最终确定是否是三七种植地，是否是三年生三七。

本次样品采集点涉及文山、红河、曲靖、玉溪、普洱和保山6州市共25个乡镇，经度集中分布于东经98°～163°之间，纬度集中分布于北纬22°～26°之间，大部分采样点海拔集中于1500～2000米，只有少量样品分布于2000米以上和1500米以下，这与种植地海拔分布有关。

2 三七样品处理与皂苷含量测定

2.1 样品处理

将采集到的样品带回并清洗干净，在相应的标签内标注好相关的信息，并将洗净的三七切片放入相应的样品盒中自然风干后等待实验测定其皂苷含量。

2.2 样品测定

三七的总皂苷与三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1的测定：

皂苷是三七主要有效活性成分，也是目前研究较为系统的化学物质，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Rb1的测定采用“高效液相色谱法”，三七的皂苷含量测定方法采用“2015药典三七饮片皂苷含量测定方法①”。

2.3 分析方法

样品采集点海拔在进行样品采集时使用GPS获取，测量精度为±5m，采用spss软件进行海拔与三七的皂苷含量的相关分析。在GIS中分别对云南坡度、坡向分别进行栅格计算，获得不同区间坡度和坡向分布图。采样点分布图分别与坡度、坡向分布图进行叠加，以样品皂苷含量大小为分类值，以反映不同坡度、坡向与三七的皂苷含量间的关系。

根据分析需要，对三七皂苷总量、地形坡度、坡向等要素进行等级划分。《药典》皂苷含量标准品中把皂苷含量小于5%看作是不符合标准。因此，把三七皂苷总量（S）分为S＜5%，5%≤S＜10%，S≥10%三个等级；坡度以5°为间隔进行等级划分。坡向则划分为北向、北东向、东向、南东向、南向、南西向、西向和北西向等八个坡向。通过对皂苷含量等级划分（表1）可得，皂苷总含量S＜5%，不符合《药典》皂苷含量标准的样品11个，占样品总量的12.8%；皂苷总含量5%≤S≤10%的样品数量51个，占样品总量的59.3%；皂苷总含量S＞10%的样品24个，占样品总量的27.9%。

3 结果与分析

3.1 海拔与三七的皂苷含量

通过spss软件对海拔与皂苷R1、Rb1、Rg1、皂苷总量进行双变量Pearson相关分析，得出表1。相关分析表明，海拔与皂苷R1、Rb1、Rg1及皂苷总量均成负相关，对三七种植区海拔与三七皂苷R1、Rb1、Rg1及总皂苷含量之间的相关系数，f=86，在显著水平α=0.05上，r0.05=0.2172，在显著水平α=0.01上，r0.01=0.2830，说明海拔与人参皂苷R1相关性不显著，与三七皂苷Rg1在置信水平α=0.05上显著相关，与人参皂苷Rb1、皂苷总含量在置信水平α=0.01上显著相关。以三七皂苷总含量S为因变量，海拔h为自变量进行曲线拟合，可获得回归方程：

S=-1.572+16635.492*H-1

表1 海拔与三七皂苷R1、Rg1、Rb1、总量相关性

在回归分析中，方程中F=19.793，在置信水平α=0.01上，F0.01（1,86）=6.94。F＞6.94。因此，三七的皂苷含量（S）与海拔高度（h）之间的回归方程S=-1.572+16635.492*h-1是显著的。通过理论分析计算，要想获得符合《药典》皂苷含量标准要求的三七，种植的极限海拔理论值应在2500米以下的区域，但通过样品散点分布来看，当种植区域海拔达到1800米后，样品皂苷含量呈现明显的下降趋势，且质量稳定性较小。三七的皂苷含量在某一海拔高度值以下会出现一个下降趋势，但受本次样品采集海拔（1120米＜h＜2199米）分布的局限，本方程h取值范围仅限于1100米以上区域。在众多有关三七种植海拔适宜高度的研究中，下限为1100米，上限为2000米。[4,9-11]1100米以下区域和2200米以上区域海拔与三七的皂苷含量关系还需要更多数据支撑做进一步研究。

3.2 坡度与三七皂苷总含量的关系

在所采集样品的坡度分布中，主要集中分布于坡度P≤15°的区域，占样品总量的74.4%。其中：坡度10°≥P＞5°的样品分布最多，达36个，占样品总量的41.9%，其余样品分布区坡度40°≥P≥15°。通过三七皂苷总含量等级与坡度等级叠加分析，在11个不符合（皂苷含量小于5）《药典》皂苷含量标准的样品，有5个样品集中分布于坡度0°～5°之间的区域，占本区域样品的31.3%，3个样品分布于5°～10°之间，其余3个样品分布于坡度P≥10°的区域。而含量大于10的24个样品中，3个分布于坡度小于5°的区域，3个样品分布于坡度大于25°的区域，其余均分布于5°～25°之间的区域。坡度5°＜P≤25°样品总量占比61.6%，优质样品出现率34%。在这需要指出的是，在坡度P＞25的区域优质样品数占优质样品总量的比例仅为17.6%，低于坡度P＜5°区域的18.8%，但不符合皂苷含量标准要求的样品数为0。从获取稳定皂苷含量三七和水土保持②的角度考虑，三七种植坡度下限应不小于5°，上限不大于25°。

通过以上分析可以认为，第一，坡度对三七的皂苷含量会产生一定影响；第二，由于排水不畅或积水等原因，坡度小于5°的区域不宜种植三七；第三，坡度大于25°及其以上，随着坡度增加，虽然三七的皂苷含量会受到一定影响，但稳定性较好，有利于稳定获得符合皂苷含量标准的三七。

3.3 坡向与三七皂苷总含量的关系

通过对样品坐标与云南坡向图叠加，并按样品总皂苷含量进行统计得表2。

表2 样品坡向分布表

通过对上表分析可知：第一，在8个基本方向上，正北向、南东向、正南向和北西向获得低皂苷含量三七的可能性较大；第二，在正东向、正南向、南西向和正西向4个方向上，获得高皂苷含量三七的可能性较大，尤其是正南方向，概率超过50%，而南东向则是获取高皂苷含量三七和低皂苷含量三七的可能性都较高；第三，在偏北方向上，即正北向、北东向和北西向获取高皂苷含量三七的可能性都较低，而同时伴随的是低皂苷含量三七出现的高概率。

综上，坡向对三七的皂苷含量会产生一定影响，在选择三七种植土地时，需要注意避开偏北坡向以获取高皂苷含量三七，最好是选择正东向、正西向和正南向。

3.4 影响机制分析

上述分析表明，地形因子中的海拔、坡度和坡向均会对三七的皂苷含量产生影响，但具体关系还需要更多数据来进行进一步深入分析。水分、光照、温度对三七的皂苷含量和产量都会产生影响[8],而海拔、坡度和坡向均是影响局地小气候的重要因素。云南是典型的山地地区，夏季同时西南季风气候和东南季风气候的影响，也是冬季风影响的南部边缘地区，锋面雨和地形雨是重要的降水类型，随着海拔的上升，降水量会出现先增加后减少的分布趋势。与此同时，随海拔的升高，气温在不断降低。坡度对三七的皂苷含量的影响机制则主要表现为对积水和排水的影响，坡度过于平缓则会导致排水不畅和积水严重，而坡度较陡则会导致土壤水分流失过快，不利于土壤保湿，同时也会导致土壤营养成分流失，肥力下降，尤其是随着极端天气出现越来越频繁，上述现象会变得更加严重。从样品采集点来看，主要集中于22°N～26°N之间，北回归线附近，太阳高度角较大，光照质量较高，在22°N～23.5°N之间的区域虽有太阳直射，但大多时间偏北坡向依然是阴坡，光照效果较差，这就形成了阴坡和阳坡光照在光照质量和时长的差异，因同时受东南季风气候和西南季风气候的影响，也形成了迎风坡和背风坡的差异，从而也就导致了不同坡向对三七的皂苷含量的影响。

4 三七适宜种植区描述

综上所述，根据海拔、坡度和坡向因子对三七质量的影响，在海拔上把1200～1800米范围看作是三七最适宜种植区，1000～1200米、1800～2500米区看作是次适宜区，2500米以上视为不适宜区；在坡度上则把坡度5°～25°视为适宜种植区，小于5°的区域则视为次适宜区，25°及其以上视为不适宜区；在坡向上则视正东向、正西向和偏南向为适宜区，偏北向为次适宜区。对三者进行叠加，条件满足海拔1200～1800米，坡度在5°～25°之间，方向为正东向、正西向和偏南向可视为最适宜区；在最适宜条件中，只满足其中一个条件的为适宜种植区；海拔h小于1200米或大于1800米，坡度p小于5°的区域为次适宜区；不满足海拔1000～2500米，坡度大于25°及其以上的区域为不适宜区。

根据上述条件对云南地形进行分析发现，云南三七最适宜种植区主要分布于滇东南、滇南及滇西南地区。其中：适宜种植地分布最集中的区域是位于滇东南文山州和红河州中、北部，滇东北东部和北部也有一定面积的集中分布区，滇南和滇西南分布区则相对分散。次适宜种植区则主要集中分布于滇东和滇中曲靖、昆明、玉溪及文山州西部，适宜区分布范围是在最适宜区的基础上向北延伸，零星分散于最适宜区与次适宜区之间，不适宜区主要集中分布于滇西北及昭通西部、昆明北部。从地形上看，最适宜区和适宜区主要集中分布于中低山山地地区，坝区及滇东部中、高山区为次适宜种植区，不适宜区集中分布于滇西北部、滇北部高山山地地区以及滇南和滇东南地区主要要河流的河谷地区。

注释：

①2015药典三七饮片质量标准：按干燥品计算，含人参皂苷Rg1（C42H72O14）、人参皂苷Rb1（C54H92O23）及三七皂苷R1（C47H80O18）的总量不得少于5.0%。

②中华人民共和国水土保持法第二十条规定“禁止在二十五度以上陡坡地开垦种植农作物”。