遮阴对箭叶淫羊藿生长和药用有效成分含量的影响

颜家雄， 彭翠英， 梁军生， 张 翼， 王旭军

(1.攸县黄丰桥国有林场，湖南 攸县 412307； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 3.湖南省林下特色生物资源培育与利用工程技术研究中心，湖南 长沙 410004)

箭叶淫羊藿(Epimediumsagittatum)俗称三枝九叶草，属小檗科(Berberidaceae)淫羊藿属(EpimediumL.)多年生常绿草本植物，广泛分布于海拔200～1 750 m的林下、灌丛中、山坡草丛中、水沟边或岩边石缝中[1]，是淫羊藿属中分布最广、形态变异最大的种[2]。箭叶淫羊藿能补肾阳、强筋骨、祛风湿等，其药用历史悠久，2 000多年前的《神农本草经》就将其列为“中品”[3]，其干燥叶则为中药淫羊藿(Epimediifolium)的基源植物之一[4]，临床上主要用于治疗骨质疏松、更年期综合征、高血压、冠心病等[5-6]。现代药理研究显示，箭叶淫羊藿在抗炎[7]、抗衰老[8]、提高免疫力[9-11]、抑制肿瘤[12-14]等方面有很好的疗效，为最具开发潜力的中药之一[15]。研究还表明，箭叶淫羊藿对郁闭的生态环境非常适应，利用弱光的能力较强，可适应林分郁闭度达到 0.7以上的生境[16]。在湖南、浙江和江西等省，箭叶淫羊藿的适宜生境总面积达4200万hm2[17]。因此，箭叶淫羊藿可作为这些地区林下中药材发展的重要候选药用植物之一。据不完全统计，湖南省乔木林中的成、过熟林面积近140万hm2，且大部分林分郁闭度达0.7以上。目前，关于生长在高度郁闭林分中的箭叶淫羊藿产量和质量未见报道。笔者利用黑色遮阴网模拟遮阴的方法，研究箭叶淫羊藿在高度郁闭环境下的生长及其有效成分含量变化特征，以期为其在林下规范化栽培提供参考。

1 试验区概况

试验在湖南省长沙市雨花区湖南省林业科学院国家林下经济示范基地内进行。该基地地理坐标为113°01′30″E，28°06′40″N，海拔60～80 m。该区属于中亚热带季风性湿润气候区，年平均气温17.2 ℃，年降水量1400～1 900 mm，四季分明，年均日照1 496～1 550 h，无霜期264 d。试验地土层深厚，土壤为地带性第四纪红壤，微酸性，pH值约5.0[18]。

2 研究方法

2.1 试验设计

2019年1月将生长良好、长势基本一致的箭叶淫羊藿栽植于上口直径15 cm、下口直径10 cm、高14 cm的塑料容器中，栽植后统一放置于防雨棚内。待箭叶淫羊藿恢复生长后，于2019年4月开始进行遮阴试验[18]。分别设置1层、2层和3层黑色遮阴网覆盖等3种处理。用LI-6400XT光合仪测定不同遮阴条件下的光照强度，再计算其遮光率。1层、2层和3层黑色遮阴网的遮光率分别为70%、85%和90%。各处理均栽植箭叶淫羊藿容器苗50盆，每盆栽植1株。采用完全随机区组设计，重复3次。日常管理为常规管理。

2.2 生长指标测量和药用有效成分含量测定

根据箭叶淫羊藿一回三出复叶的特征，以其当年生成熟复叶的中间叶片为测试叶片[18]。2019年9月中旬测量其生长性状，然后采收并烘干，测定其药用有效成分含量。

2.2.1 生长指标测量 分别采用直尺和电子游标卡尺测量株高(精确到0.1 cm)和地径(精确到0.01 mm)；采用LI-3000C便携式叶面积仪测量叶长、叶宽和叶面积等；采用电子游标卡尺按10片1组测量叶厚后取其平均值(精确到0.01 mm)；采用电子天平称量叶鲜质量和叶干质量(精确到0.000 1 g)。

2.2.2 药用有效成分含量测定 总黄酮和总黄酮醇苷含量均参照《中国药典》(2020年版)[4]规定的方法进行测定。总黄酮醇苷的组成成分为朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C及淫羊藿苷。

2.3 数据统计分析

数据均采用Microsoft Office 2016中的Excel和统计分析软件SPSS 22.0进行处理。以叶干质量、总黄酮及总黄酮醇苷含量为指标，参考刘学义[19]的隶属函数方法，对不同遮阴处理的箭叶淫羊藿进行综合评价。

3 结果与分析

3.1 遮阴对箭叶淫羊藿生长的影响

3.1.1 遮阴对箭叶淫羊藿株高、地径生长的影响 由表1看出：随着遮阴程度的逐渐提高，箭叶淫羊藿株高呈现先增大后减小的变化趋势。当遮光率为85%时，箭叶淫羊藿的株高最大，为9.4 cm；当遮光率为90%时，株高最小，仅为前者的88.3%。其地径则随着遮光率的逐渐提高而呈现一直减小的变化趋势。当遮光率为70%时，其地径最大，为1.43 mm；当遮光率为85%时，其地径为1.16 mm，仅为前者的81.1%；当遮光率为90%时，其地径与遮光率为85%时的相差无几。方差分析表明，处理间的株高、地径均无显著性差异。

表1 遮阴对箭叶淫羊藿株高、地径、叶鲜质量与叶干质量的影响Tab.1 Effect of shade on height, ground diameter, fresh weight and dry weight of leaf of Epimedium sagittatum遮光率/%株高/cm地径/mm叶鲜质量/(g·片-1)叶干质量/(g·片-1)709.3±1.521.43±0.350.302 0±0.148 20.127 7±0.063 4859.4±1.251.16±0.070.615 2±0.103 80.284 5±0.057 8908.3±0.101.15±0.140.463 9±0.145 00.213 5±0.076 6Sig.0.4780.2880.0750.073

3.1.2 遮阴对箭叶淫羊藿叶片生物量的影响 由于箭叶淫羊藿的药用部分为其干燥叶，因此，研究遮阴处理对其叶生物量的影响十分重要。由表1还可以看出：随着遮光率的逐渐提高，箭叶淫羊藿的叶鲜质量和叶干质量均呈现出先增大后减小的变化趋势，但处理间没有显著性差异；当遮光率为85%时，其叶鲜质量和叶干质量分别为遮光率70%时的2.04倍和2.23倍，均为遮光率90%时的1.33倍。当遮光率为70%时，叶鲜质量和叶干质量分别仅为遮光率90%时的65.10%和59.81%。

3.1.3 遮阴对箭叶淫羊藿叶片形态性状的影响 如表2所示：箭叶淫羊藿的叶长、叶宽、叶厚和叶面积等形态性状对遮阴处理的响应表现程度各异。随着遮阴程度的逐渐提高，箭叶淫羊藿的叶长、叶宽和叶面积均呈现先增大后减小的变化趋势。当遮光率为85%时，箭叶淫羊藿的叶长、叶宽、叶面积均为最大；当遮光率为90%时，箭叶淫羊藿的叶长、叶宽及叶面积相对前者均明显减小。这可能是由于过度遮阴，导致其所获得的光能不能满足其生长的需要。方差分析结果表明，叶长和叶厚在遮阴处理间无显著性差异，而叶宽和叶面积在处理间有显著性差异。

表2 遮阴对箭叶淫羊藿叶片形态性状的影响Tab.2 Effect of shade on leaf morphological characteristics of Epimedium sagittatum遮光率/%叶长/cm叶宽/cm叶厚/cm叶面积/(cm2·片-1)705.64±1.103.92±0.93 b0.23±0.0114.23±7.98 b 857.14±0.726.23±0.52 a0.24±0.0137.25±7.20 a 906.02±0.795.48±0.83 a0.25±0.0525.82±8.58 abSig.0.1780.0280.5010.034注: 同列不同小写字母表示在α=0.05水平上差异显著。下同。

3.2 遮阴对箭叶淫羊藿药用有效成分含量的影响

总黄酮和总黄酮醇苷是箭叶淫羊藿药用有效成分的重要组成部分，其含量高低直接影响到箭叶淫羊藿的药用品质及药用价值。据《中国药典》规定，淫羊藿干燥叶总黄酮含量不得低于5%，总黄酮醇苷含量不得低于1.5%。由表3可以看出：随着遮阴程度的提高，箭叶淫羊藿叶片总黄酮和总黄酮醇苷含量均呈现出高-低-次高的变化趋势，且总黄酮醇苷的组成成分朝藿定A、朝藿定B、朝藿定C及淫羊藿苷也显示同样的变化趋势。方差分析结果表明，遮阴处理间各种药用有效成分含量均存在显著或极显著差异。由表3还可以看出：全部处理箭叶淫羊藿叶片的总黄酮含量均超过了《中国药典》5%的规定，特别是当遮光率为70%时，其叶片总黄酮含量达到了9.97%，为《中国药典》规定的1.99倍，且其总黄酮醇苷含量达到了《中国药典》规定1.5%的2.14倍；当遮光率为85%时，其叶片总黄酮含量达6.22%，但其总黄酮醇苷含量却未达到《中国药典》1.5%的规定，仅为1.09%。

表3 遮阴对箭叶淫羊藿叶片药用有效成分含量的影响Tab.3 Effect of shade on the contents of medicinal active constituent in leaves of Epimedium sagittatum%遮光率/%总黄酮总黄酮醇苷朝藿定A朝藿定B朝藿定C淫羊藿苷709.97±1.182 Aa3.21±0.05 Aa0.308±0.004 Aa0.369±0.008 Aa1.585±0.033 Aa0.948±0.013 Aa856.22±0.184 Bb1.09±0.01 Cc0.125±0.001 Cc0.154±0.002 Cc0.540±0.007 Cc0.275±0.002 Cc907.27±0.100 ABb1.83±0.03 Bb0.194±0.003 Bb0.250±0.004 Bb0.951±0.014 Bb0.435±0.006 BbSig.0.0120.0000.0000.0000.0000.000注: 同列不同大写字母表示在α=0.01水平上差异显著。

3.3 遮阴对箭叶淫羊藿品质影响的综合评价

由表4看出：当遮光率为70%时，其综合隶属度为2.000 0，排名第一；当遮光率为85%时，其综合隶属度为1.000 0，排名最末；当遮光率为90%时，其综合隶属度为1.176 3，排名第二。当遮光率为85%时，其叶片生物量虽然最大，但其药用有效成分含量却最低，且其总黄酮醇苷含量未达到《中国药典》的要求。因此，综合考虑生物量和药用有效成分含量，箭叶淫羊藿在遮光率为70%时的品质最好，不宜在高度郁闭的林分中进行林药复合经营。

表4 不同遮阴处理下箭叶淫羊藿的综合隶属函数值Tab.4 The membership function value under different shading conditions of Epimedium sagittatum遮光率/%隶属度值叶干质量总黄酮总黄酮醇苷综合隶属度700.000 01.000 01.000 02.000 0851.000 00.000 00.000 01.000 0900.547 2 0.280 0 0.349 1 1.176 3

4 结论与讨论

4.1 遮阴对箭叶淫羊藿生长的影响

前人的研究表明，在遮荫胁迫下，植物为了最大程度地获取光照，积累更多的光合产物，其地径变细，株高增大，且其叶片变薄，叶面积增大，表现出“细长”的特征[20]。本研究表明，随着遮光率的提高，箭叶淫羊藿的株高、叶面积和叶生物量均表现出先增大后减小的趋势，地径则持续变小。这一结果进一步验证了前人的研究结论。但箭叶淫羊藿的叶厚却没有相应变薄，这可能与物种特性有关。同时，当遮光率为90%时，箭叶淫羊藿的株高、地径和叶面积相对遮光率为85%时均减小。这可能是因为箭叶淫羊藿需在一定强度的光照条件下才能进行光合作用，从而为其生长、开花等生命活动提供光合产物，当遮阴过度时，箭叶淫羊藿叶片所能捕获的光能已不能满足其充分生长发育的需要。

4.2 遮阴对箭叶淫羊藿药用有效成分含量的影响

药用植物中所含的药用有效成分绝大多数为其次生代谢产物，是其在长期进化过程中与其生存环境相互作用的结果[21]。药用植物在面临环境胁迫时，往往会合成更多的次生代谢产物，即药用有效成分，以提高其自身保护和生存竞争能力[21-22]。朱灿灿[23]研究发现，在遮光率为0.6的重度遮阴即低光照强度下，有利于银杏苗生长初期叶中黄酮的积累。本研究发现，随着遮光率的逐渐提高，箭叶淫羊藿叶片总黄酮和总黄酮醇苷含量均表现出高-低-次高的变化趋势。这可能与物种特性有关，也可能与本试验的起始遮光率为70%即为重度遮阴有关。因此，当遮光率低于70%时，箭叶淫羊藿的营养生长和药用有效成分的变化规律有待我们进一步研究。

4.3 遮阴对箭叶淫羊藿品质影响的综合评价

本研究发现，随着遮阴程度的逐渐提高，虽然箭叶淫羊藿的生长量增大，特别是其药用部分即叶生物量增大，但其药用有效成分含量却降低。因此，栽培以次生代谢产物为有效成分的药用植物时，难以做到既高产又优质。提高药用植物中次生代谢产物的产量，要以牺牲一定的生物量为代价。在药用植物的栽培过程中，不能完全照搬传统农作物的管理技术措施，应以健壮、快速生长作为优质药材栽培的田间管理标准[23]。

综合以上讨论，结合隶属函数法综合评价结果得出，箭叶淫羊藿适合在郁闭度0.7左右的林下进行林药复合经营。当林分郁闭度超过0.7时，必须对林分进行间伐处理。