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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 24 期摇 摇 2011 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
柑橘黄龙病株不同部位内生细菌群落结构的多样性 刘摇 波,郑雪芳,孙大光,等 (7325)………………………
小兴安岭红松径向生长对未来气候变化的响应 尹摇 红,王摇 靖,刘洪滨,等 (7343)……………………………
污水地下渗滤系统脱氮效果及动力学过程 李海波,李英华,孙铁珩,等 (7351)…………………………………
基于生态系统服务的海南岛自然保护区体系规划 肖摇 燚,陈圣宾,张摇 路,等 (7357)…………………………
羌塘地区草食性野生动物的生态服务价值评估———以藏羚羊为例 鲁春霞,刘摇 铭,冯摇 跃,等 (7370)………
湖北省潜江市生态系统服务功能价值空间特征 许倍慎,周摇 勇,徐摇 理,等 (7379)……………………………
滇西北纳帕海湿地景观格局变化及其对土壤碳库的影响 李宁云,袁摇 华,田摇 昆,等 (7388)…………………
基于连接性考虑的湿地生态系统保护多预案分析———以黄淮海地区为例
宋晓龙,李晓文,张明祥,等 (7397)
………………………………………
……………………………………………………………………………
青藏高原高寒草甸生态系统碳增汇潜力 韩道瑞,曹广民,郭小伟,等 (7408)……………………………………
影响黄土高原地物光谱反射率的非均匀因子及反照率参数化研究 张摇 杰,张摇 强 (7418)……………………
基于 GIS的下辽河平原地下水生态敏感性评价 孙才志,杨摇 磊,胡冬玲 (7428)………………………………
厦门市土地利用变化下的生态敏感性 黄摇 静,崔胜辉,李方一,等 (7441)………………………………………
我国保护地生态旅游发展现状调查分析 钟林生,王摇 婧 (7450)…………………………………………………
黄腹山鹪莺稳定的配偶关系限制雄性欺骗者 褚福印,唐思贤,潘虎君,等 (7458)………………………………
食物蛋白含量和限食对雌性东方田鼠生理特性的影响 朱俊霞,王摇 勇,张美文,等 (7464)……………………
具有捕食正效应的捕食鄄食饵系统 祁摇 君,苏志勇 (7471)………………………………………………………
桑科中 4 种桑天牛寄主植物的挥发物成分研究 张摇 琳,WANG Baode,许志春 (7479)………………………
栗山天牛成虫羽化与温湿度的关系 杨忠岐,王小艺,王摇 宝, 等 (7486)………………………………………
人工巢箱条件下杂色山雀的巢位选择及其对繁殖成功率的影响 李摇 乐,万冬梅,刘摇 鹤,等 (7492)…………
鸭绿江口湿地鸻鹬类停歇地的生物生态研究 宋摇 伦,杨国军,李摇 爱,等 (7500)………………………………
锡林郭勒草原区气温的时空变化特征 王海梅,李政海,乌摇 兰,等 (7511)………………………………………
UV鄄B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响 兰春剑,江摇 洪,黄梅玲,等 (7516)………………………
小麦和玉米叶片光合鄄蒸腾日变化耦合机理 赵风华,王秋凤,王建林,等 (7526)………………………………
利用稳定氢氧同位素定量区分白刺水分来源的方法比较 巩国丽,陈摇 辉,段德玉 (7533)……………………
2010 年冬季寒冷天气对闽江口 3 种红树植物幼苗的影响 雍石泉,仝摇 川,庄晨辉,等 (7542)………………
人参皂苷与生态因子的相关性 谢彩香,索风梅,贾光林,等 (7551)………………………………………………
芘对黑麦草根系几种低分子量有机分泌物的影响 谢晓梅,廖摇 敏,杨摇 静 (7564)……………………………
盐碱地柠条根围土中黑曲霉的分离鉴定及解磷能力测定 张丽珍,樊晶晶,牛摇 伟,等 (7571)…………………
不同近地表土壤水文条件下雨滴打击对黑土坡面养分流失的影响 安摇 娟,郑粉莉,李桂芳,等 (7579)………
煤电生产系统的能值分析及新指标体系的构建 楼摇 波,徐摇 毅,林振冠 (7591)………………………………
专论与综述
西南亚高山森林植被变化对流域产水量的影响 张远东,刘世荣,顾峰雪 (7601)………………………………
干旱荒漠区斑块状植被空间格局及其防沙效应研究进展 胡广录,赵文智,王摇 岗 (7609)……………………
利用农业生物多样性持续控制有害生物 高摇 东,何霞红,朱书生 (7617)………………………………………
研究简报
洪湖湿地生态系统土壤有机碳及养分含量特征 刘摇 刚,沈守云,闫文德,等 (7625)……………………………
氯氰菊酯和溴氰菊酯对萼花臂尾轮虫生殖的影响 黄摇 林,刘昌利,韦传宝,等 (7632)…………………………
学术信息与动态
SCOPE鄄ZHONGYU 环境论坛(2011)暨环境科学与可持续发展国际会议成功举办 (7639)……………………
《生态学报》3 篇文章入选 2010 年中国百篇最具影响国内学术论文摇 等 ( 玉 )………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*316*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄12
封面图说: 泥炭藓大多生长在多水、寒冷和贫营养的生境,同时有少数的草本、矮小灌木也生长在其中,但优势植物仍然是泥炭藓
属植物。 泥炭藓植物植株死后逐渐堆积形成泥炭。 经过若干年的生长演变,形成了大片的泥炭藓沼泽。 这种沼泽地
有黑黑的泥炭、绿绿的草甸和亮晶晶的斑块状水面相间相衬,远远看去就像大地铺上了锦绣地毯一样美丽壮观。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 24 期
2011 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 24
Dec. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金重点项目(81130069);国家自然科学青年基金(30801519);国家科技支撑计划(2006BAI09B02);科技部重大新药
创制专项(2009ZX09502鄄025);北京市科委计划项目(D08080203640901);中医药行业专项基金(200707007, 200807042)
收稿日期:2011鄄06鄄23; 摇 摇 修订日期:2011鄄11鄄10
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: lfhuang@ implad. ac. cn
谢彩香,索风梅,贾光林,宋经元,黄林芳,陈士林.人参皂苷与生态因子的相关性.生态学报,2011,31(24):7551鄄7563.
Xie C X,Suo F M,Jia G L,Song J Y,Huang L F,Chen S L. Correlation between ecological factors and ginsenosides. Acta Ecologica Sinica,2011,31(24):
7551鄄7563.
人参皂苷与生态因子的相关性
谢彩香1,索风梅1,贾光林2,宋经元1,黄林芳1,*,陈士林1
(1. 中国医学科学院摇 北京协和医学院药用植物研究所,中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室,北京摇 100193;
2. 青岛农业大学 动物科技学院,青岛摇 266109)
摘要:环境条件影响中药材活性成分的形成和积累。 利用各种数学统计分析方法探讨影响人参皂苷积累的生态因子,提高人参
品质。 人参样品采自人参道地产区(主产区)吉林、辽宁、黑龙江三省 5 年生栽培人参,同时采集采样点处的土壤样品。 超高效
液相(UPLC)色谱法分析了不同产区 9 种人参皂苷(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)的含量;利用“中药材产地适宜性分
析地理信息系统冶的生态因子空间数据库,获得采样区包括温度、水分、光照等 10 个生态因子数据;按土壤理化性质常规方法测
定土壤样品中的有效硼、有效铁等微量元素和速效氮、速效钾等有效养分。 对人参有效成分含量与土壤养分进行典型相关性分
析发现,土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量呈显著正相关,即适当提高土壤中有效硼、有效铁和速效氮的含量可
以促进人参皂苷成分的积累,土壤水分与所测人参皂苷含量(Rb3 除外)呈显著正相关,速效磷(P)、pH、速效锌(Zn)与各人参
皂苷含量呈弱相关;人参皂苷与气候因子相关分析表明,温度(年活动积温、年平均气温、7 月最高气温、7 月平均气温、1 月最低
气温、1 月平均气温)与人参皂苷含量呈显著负相关,其中与药典中人参含量测定项下的人参皂苷 Rg1、Re、Rb1 负相关尤为显
著( r>0郾 6),说明在一定温度范围内,人参皂苷是随着温度的降低而升高的,即适当低温有利于人参皂苷有效成分的积累;海拔
与人参皂苷 Rc、Rb2、Rb3 含量呈显著正相关( r>0郾 6),即相对较高的海拔可以促进这 3 种成分的积累;而年均降水量、年相对湿
度和年均日照时数与人参皂苷相关不显著。 通过主成分分析(PCA)、典型相关分析、排序等统计方法,考察不同产地样品中人
参皂苷含量与生态因子间的相关性,研究结果揭示了温度在人参的主要活性成分鄄皂苷类形成中起决定性作用,在一定的温度
范围内,温度越低越有利于人参皂苷的积累;阐明了土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量成正相关。 研究结果提示
在人参实践生产中可以通过适当低温处理,增施硼、铁、氮肥等农艺措施来调控人参皂苷含量。
关键词:温度;人参皂苷;生态因子
Correlation between ecological factors and ginsenosides
XIE Caixiang1,SUO Fengmei1,JIA Guanglin2,SONG Jingyuan1,HUANG Linfang1,*,CHEN Shilin1
1 The Key Laboratory of Bioactive Substances and Resources Utilization of Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education, Institute of Medicinal Plant
Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College,Beijing 100193, China
2 Animal Science Iinstitute, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
Abstract: Environmental conditions affect the distribution and quality of Chinese herbal medicines. Specific ecological
conditions influence the formation and accumulation of the active ingredient of these medicines, therefore an appropriate
ecological environment is a prerequisite for production of high鄄quality genuine medicinal materials. Ginseng is a valuable
Chinese herbal medicine. Ginsenoside content is the main indicator used for evaluation of ginseng quality. This study aimed
to explore the impact of ecological factors on ginsenoside accumulation to enhance the quality of ginseng. The data was
analyzed with multiple statistical analytic methods. Root samples were collected from five鄄year鄄old cultivated panax ginseng
plants in the major genuine (Daodi) ginseng鄄producing areas of Jilin, Liaoning, and Heilongjiang provinces, China. Soil
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samples from the sampling sites were collected. Ultra鄄performance liquid chromatography was used to analyze the contents of
nine ginsenosides ( Rg1, Re, Rf, Rg2, Rb1, Rc, Rb2, Rb3, and Rd). Data for 10 ecological factors, including
temperature, moisture, and sunlight, were obtained from the ecological database of Geographic Information System for
Traditional Chinese Medicine. Effective boron, effective iron and other trace elements as well as available nitrogen,
available potassium and other soil nutrients were determined by conventional soil physicochemical property assay methods.
Canonical correlation analysis between ginsenosides contents and soil nutrients showed that soil available boron, effective
iron, and available nitrogen were significantly positively related to ginsenosides contents. Thus, increased quantities of soil
available boron, effective iron and available nitrogen could promote the accumulation of ginsenosides. In addition, a
significant positive correlation existed between soil moisture and ginsenosides contents ( Rb3 excluded), and a weak
correlation was obtained between available phosphorus, pH, quick zinc and ginsenosides contents. The correlation between
ginsenosides contents and climatic factors ( annual active accumulated temperature, annual mean temperature, July
maximum temperature, July mean temperature, January minimum temperature, and January mean temperature) was strongly
negative in this study. In particular, there existed a significant negative correlation ( r>0郾 6) between climatic factors and
the ginsenosides Rg1, Re and Rb1, which were specified in the pharmacopoeia. These results implied that ginsenosides
contents increased with decreasing temperature within a certain temperature range; an appropriate low temperature was
conducive to the accumulation of the ginsenosides, and elevation was significantly positively related to the contents of Rc,
Rb2, and Rb3 ( r > 0郾 6) . In other words, a relatively high elevation could promote the accumulation of these three
components. However, the results showed average annual precipitation, relative humidity, annual average sunshine hours
were not significantly correlated with ginsenosides contents in this study. In conclusion, principal component analysis,
canonical correlation analysis and ordination were applied to investigate the correlation between ecological factors and
ginsenosides contents of cultivated ginseng collected from three ginseng鄄producing areas. The results indicated temperature
factors play a decisive role in the accumulation of ginsenosides. Within a certain temperature range, the lower the
temperature the more beneficial was the accumulation of ginsenosides; in addition, the levels of available boron, effective
iron and available nitrogen in the soil were positively correlated to ginsenosides contents. These results indicated an
appropriate low temperature and enhancement of boron, iron, and nitrogen in the soil could improve the ginsenosides
contents in cultivated ginseng.
Key Words: temperature; ginsenosides; ecological factors
人参(Panax ginseng C. A. Mey. )系五加科人参属多年生草本植物[1],素有“百草之王冶美誉,是第三纪幸
存下来的极其珍贵的植物活化石[2],具有滋补强壮、安神益智之功效;已有几千年的药用历史,在国内外中药
领域占有极其重要的地位[3],主要分布于东北的吉林、辽宁、黑龙江等地。 由于野生资源非常稀少,已被“国
家重点保护野生药用动植物名录冶列为一类保护植物。 人参研究目前主要集中在栽培、分类、化学成分、药理
及临床应用等方面[4鄄12],近年来,随着人们生活水平的提高和保健意识的增强,对人参的消费需求呈日益增加
的趋势,人参价格每年以 5%—10%的速度上升[13];另一方面,连作障碍已成为制约人参种植水平和生产规模
的主要因素[14鄄15]。 由于人参对生态环境要求相当高,因此盲目的引种栽培和扩大生产规模不仅使人参品质
不稳定,而且对参农具有极大的风险性,研究人参品质和环境(气候因子、土壤因子等)的相关性,对提高人参
品质,保障人参产业的可持续发展具有重要意义。
人参皂苷是人参的主要活性成分,人参皂苷含量随产地不同变化较大,作为主要的环境因子,温度、光照、
水分等气候因子单一或相互作用影响着人参品质[16鄄17]。 近年研究发现,多变的气候因子和复杂的地形地貌,
使不同批次人参质量差异较大[18]。 也有资料表明,人参有效成分的次生代谢产物是由遗传、环境因素及二者
的相互作用决定的[19鄄21]。 目前对人参有效成分与生态因子之间的相关性研究[22鄄23]仅局限于某一个、某几个
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环境因子或小范围的模拟实验。 关于人参各产区的人参皂苷类活性成分与多个土壤、气候因子(温度、水分、
光照)之间的关系研究尚未见报道。 本文拟对人参主产区和道地产区的吉林、辽宁、黑龙江三省的人参样品
的 9 个人参皂苷类(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)含量与各产地 9 个气候因子、13 个土壤指标,应
用典型相关分析和主成分分析进行研究, 以探讨影响人参活性皂苷类成分合成富集的主导生态因子。 该研
究对提高人参品质和道地药材人参 GAP基地建设提供科学参考。
1摇 材料与方法
1. 1摇 实验材料
本文选用的人参样品为 2008 年 10 月采自人参道地产区(主产区)吉林、辽宁、黑龙江三省的人参栽培样
地(图 1)。 16 个栽培样地的立地条件主要是平地,少数为阳坡,采样时按照东、西、南、北、中 5 个方位分别采
集 5 株 5 年生人参样品和土样,并同时记录人参样品的长度、直径、鲜重等形态学指标,室内烘干机将人参样
品烘干,做好标记;土壤样品的采集方法是取距土壤表面 5cm以下至人参基部土壤 500g,剔除杂质,装入密封
袋混匀,并做好标记。 人参样品由中国医学科学院药用植物研究所林余霖教授鉴定,凭证标本保存于中国医
学科学院药用植物研究所标本馆。
图 1摇 人参采样点空间地理分布
Fig. 1摇 Collection sites of geographic distribution for Panax ginseng
1. 2摇 人参有效成分测定
人参皂苷(Rg1、Re、Rf、Rg2、Rb1、Rc、Rb2、Rb3、Rd)用超高效液相(UPLC)色谱法测定。 精密称定样品粉
末(四号筛,65 目)1. 0g,置于具塞三角瓶中,加入甲醇 50mL, 密塞,称重,超声提取 30 min,冷却至室温,用甲
醇补足减少的重量,滤过。 精密吸取续滤液 25mL,挥去溶剂,残渣用适量甲醇溶解并转移至 10 mL量瓶中,加
甲醇稀释至刻度,用 0. 2滋m微孔滤膜过滤,滤液作供试品溶液用于含量测定。
色谱条件为:ACQUITY UPLC BEH C18 色谱柱(50 mm 伊 2. 1 mm ,ID 1. 7滋m),柱温 30益,流速 0. 3 mL /
min,检测波长 203 nm,进样量 2 滋L,流动相 A为乙腈、B为水,梯度洗脱(0寅3 min,19% A;3寅4 min,19%寅
21% A;4寅5 min,21%寅26% A;5寅9 min,26%寅27% A;9寅12 min,27%寅32% A;12寅15 min,32%寅43%
A;15寅18 min,43%寅60% A;18寅20 min,100% A),以人参皂苷 Rf 计算理论塔板数不低于 63000[24]。 方法
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学考察结果显示精密度、重现性、稳定性良好。
1. 3摇 土壤理化性质测定
将土壤样品风干、磨细、过筛、装瓶以备各项测定,按土壤理化性质常规方法分别参照 DB13 / T 843—
2007、NY / T 889—2004、GB9834—88、NY / T1121. 16—2006、NY / T52—1987、NY / T1377—2007、NY / T 1121. 8—
2006、NY / T890—2004 测定土壤样品中速效氮、速效钾、有机质、水溶性盐总量、水分、pH 值、有效硼、有效锌、
有效锰、有效铁、有效铜、有效钙的含量。 速效磷的测定参照《土壤农化分析》中 NH4F鄄HCl法测定酸性土壤速
效磷[25]。
1. 4摇 气候因子栅格数据生成
将中国 600 多个气象台站 30a的站点数据(年均温、活动积温、1 月平均气温、7 月平均气温、最冷月气温、
最热月气温、年降水量、年均相对湿度、年均日照时数),按照 DEM的多元线性回归插值方法转换成栅格曲面
数据[26],气候栅格数据生成过程如下(以 1 月平均气温为例),气象站月平均气温与气象站的海拔高度和经纬
度有极显著的相关性。
(1)建立基于 DEM的多元线性回归方程可表达为:
T = c + aX + bY + hH (1)
式中, T为气象站的气温; X为气象站的经度; Y为气象站的纬度; H为气象站的高度; c为常数项; a , b , h
为回归系数。
(2)用回归方程(1)计算月均温图层中每个栅格的气温值 Vi :
Vi = c + aX i + bYi + hHi (2)
式中, Vi为栅格所代表的月均温值; X i为该栅格的经度; Yi为该栅格纬度; Hi为该栅格海拔; c , a , b , h为根
据方程(1)解算出来的回归系数。 根据气象站的气温残差,用逆距离权重法计算每个栅格的气温残差。
(3)最终的月均温栅格数据
Ti = Vi + vi = c + aX i + bYi + hHi + vi
式中, Ti 是最终的月均温栅格数据值; Vi 是根据线性回归方程得到的每个栅格的月均温值; vi 是每个栅格的
修正残差。
1. 5摇 数据处理
数据分析和图表绘制采用 canoco4. 5 软件包、simca鄄p 11. 5 (Umetrics 公司,瑞典) 和 SPSS 18. 0 软件进
行。 调用 spss18. 0 提供的典型相关分析宏插件对人参有效成分含量与气候因子、土壤因子分别进行典型相
关性分析,得出各相关系数,并利用 simca鄄p 11. 5 软件对人参有效成分与环境因子(气候、地形、土壤因子)进
行主成分分析(PCA),得到人参有效成分和环境因子分别在主成分分析中的聚类结果。 最后为明确各环境因
子梯度间的关系,应用 canoco4. 5 软件包对环境因子进行排序分析。
2摇 结果
2. 1摇 样品生物学性状测定结果
通过对 16 组人参样品长度、直径、鲜重、干重测定后发现,人参样品平均鲜重数值较大的是吉林集安,辽
宁新宾,吉林长白、通化等,分别为 82. 82,51. 56,48. 75,33. 53 g /株;平均干重数值较大的是吉林集安,辽宁新
宾,吉林长白,黑龙江宁安,吉林抚松等样品,分别为 32. 26,19. 2,18. 61,13. 7,13. 23 g /株;平均根长最长的是
辽宁新宾,吉林长白、集安,黑龙江宁安,吉林抚松、通化等样品,分别为 33. 9,32. 2,31. 0,30. 0,28. 3,25. 2cm /
株;平均直径最大的是吉林集安、安图、长白、通化和辽宁新宾的人参样品,分别为 3. 4, 3. 0,2. 7,2. 6,2. 5 cm /
株。 综合 4 个指标得出,吉林省和辽宁新宾的人参样品生物学性状较优(图 2)。
2. 2摇 人参样品有效成分含量分析
人参有效成分 UPLC测定结果显示,辽宁新宾、吉林通化、吉林集安、吉林抚松、吉林长白、吉林靖宇、吉林
安图和吉林敦化的样品人参皂苷含量均较高,这与人参样品的生物学性状的测定结果相一致(图 3)。 其中吉
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/(cm/株)
/(cm/株)
/(g/株)
/(g/株)
生物
学性
状
Biolo
gical
char
ateris
tics
图 2摇 人参样品生物学性状
Fig. 2摇 Biological characteristics of Panax ginseng
图 3摇 人参样品人参皂苷类含量
Fig. 3摇 Content of 9 ginsenosides of Panax ginseng
林靖宇人参样品有效成分含量总体最高。 其中人参中的主要化学成分人参皂苷 Rg1、人参皂苷 Re 和人参皂
苷 Rb1 含量较高(表 1),这 3 种化学成分也是《中华人民共和国药典》(2010 年版,一部)规定的成分;9 个化
学成分在 16 组样品中变异系数较高的为 Rd、Rg1。 各种人参皂苷成分含量由高到低的排序为:
Rg1摇 吉林敦化>吉林靖宇>吉林安图>吉林珲春>辽宁新宾>黑龙江宁安>吉林汪清>吉林长白>吉林抚松
>辽宁桓仁>吉林集安 1>吉林集安 2>辽宁清源 1>吉林通化>辽宁清源 2>辽宁宽甸;
5557摇 24 期 摇 摇 摇 谢彩香摇 等:人参皂苷与生态因子的相关性 摇
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Re摇 吉林靖宇>吉林敦化 >吉林长白>吉林集安 1>黑龙江宁安>吉林安图>辽宁新宾>辽宁清源 1>吉林集
安 2>吉林汪清>吉林珲春>吉林抚松>吉林通化>辽宁桓仁>辽宁宽甸>辽宁清源 2;
Rb1摇 吉林靖宇>吉林敦化>黑龙江宁安>吉林长白>吉林集安 1>吉林安图>辽宁新宾>吉林珲春>吉林汪
清>吉林抚松>吉林集安 2>辽宁桓仁>辽宁清源 1>吉林通化>辽宁宽甸>辽宁清源 2;
Rb2摇 吉林长白>吉林靖宇>吉林集安 2>吉林珲春>黑龙江宁安>吉林集安 1>吉林安图>吉林抚松>辽宁
新宾>吉林汪清>吉林通化>吉林敦化>辽宁清源 1>辽宁桓仁>辽宁宽甸>辽宁清源 2;
Rb3摇 吉林长白>吉林靖宇>吉林集安 2>辽宁桓仁>吉林安图>吉林珲春>吉林抚松>黑龙江宁安>吉林集
安 1>辽宁新宾>吉林通化>辽宁清源 1>吉林汪清>吉林敦化>辽宁宽甸>辽宁清源 2;
Rc摇 吉林靖宇>吉林长白>黑龙江宁安>吉林集安 2>吉林珲春>辽宁新宾>吉林抚松>吉林敦化>吉林集
安 1>吉林安图>吉林汪清>吉林通化>辽宁清源 1>辽宁桓仁>辽宁宽甸>辽宁清源 2;
Rd摇 黑龙江宁安>吉林靖宇>吉林长白>辽宁新宾>吉林珲春>吉林敦化>吉林抚松>吉林安图>吉林集安
2>吉林集安 1>辽宁清源 2>辽宁清源 1>吉林汪清>吉林通化>辽宁桓仁>辽宁宽甸;
Rf摇 吉林靖宇>吉林敦化>吉林珲春>吉林安图>黑龙江宁安>辽宁新宾>吉林汪清>吉林通化>吉林集安 1
>吉林长白>吉林集安 2>辽宁清源 1>吉林抚松>辽宁桓仁>辽宁清源 2>辽宁宽甸;
Rg2摇 黑龙江宁安>辽宁新宾>吉林靖宇>吉林安图>吉林敦化>辽宁清源 1>吉林长白>吉林汪清>吉林集
安 2>吉林集安 1>吉林抚松>辽宁清源 2>吉林通化>辽宁宽甸>吉林珲春>辽宁桓仁;
人参皂苷总含量由高到低的排序为:吉林靖宇>吉林敦化>吉林长白>黑龙江宁安>吉林安图>辽宁新宾>
吉林珲春>吉林集安>吉林汪清>吉林抚松。
表 1摇 人参样品 9 种人参皂苷含量
Table 1摇 Content of 9 ginsenosides of Panax ginseng
采样点
Collection sites
人参皂苷 Ginsenosides(mg / g)
Rg1 Re Rb1 Rb2 Rb3 Rc Rd Rf Rg2
辽宁省清源县 1 2. 30 3. 61 1. 69 0. 93 0. 13 0. 76 0. 14 0. 56 0. 25
辽宁省清源县 2 1. 98 2. 45 1. 17 0. 48 0. 06 0. 49 0. 16 0. 46 0. 17
辽宁省宽甸县 1. 08 2. 55 1. 34 0. 51 0. 09 0. 52 0. 12 0. 32 0. 15
辽宁省桓仁县 2. 71 2. 66 1. 73 0. 80 0. 18 0. 74 0. 12 0. 51 0. 14
辽宁省新宾县 3. 42 3. 76 2. 35 1. 04 0. 14 1. 12 0. 30 0. 83 0. 31
吉林省通化县 2. 30 2. 87 1. 68 1. 00 0. 13 0. 82 0. 12 0郾 64 0. 16
吉林省集安市 1 2. 46 4. 46 2. 89 1. 15 0. 14 1. 05 0. 16 0郾 61 0. 20
吉林省集安市 2 2. 36 3. 43 2. 26 1. 44 0. 18 1. 22 0. 19 0. 57 0. 22
吉林省抚松县 2. 85 3. 03 2. 28 1. 08 0. 15 1. 08 0. 27 0. 52 0. 20
吉林省长白县 2. 89 4. 49 2. 92 1. 73 0. 23 1. 43 0. 31 0. 58 0. 24
吉林省靖宇县 4. 62 4. 87 3. 55 1. 59 0. 18 1. 44 0. 39 0. 97 0. 29
吉林省安图县 4. 17 4. 00 2. 51 1. 14 0. 16 1. 04 0. 24 0. 90 0. 26
吉林省敦化市 4. 86 4. 85 3. 52 0. 96 0. 11 1. 06 0. 28 0. 96 0. 25
吉林省珲春市 3. 76 3. 22 2. 34 1. 27 0. 15 1. 17 0. 28 0. 91 0. 14
吉林省汪清县 3. 08 3. 41 2. 29 1. 02 0. 11 0. 89 0. 12 0. 76 0. 23
黑龙江省宁安市 3. 28 4. 04 3. 13 1. 16 0. 14 1. 31 0. 49 0. 83 0. 32
平均值 Mean 3. 01 3. 61 2. 35 1. 08 0. 14 1. 01 0. 23 0郾 68 0. 22
标准差 Standard deviation 0. 99 0. 79 0. 72 0. 33 0. 04 0. 29 0. 11 0. 20 0. 06
变异系数
Coefficient of variation / % 33. 02 22. 02 30. 56 30. 91 28. 25 28. 50 47. 38 29. 05 26. 56
摇 摇 Rg1、Re、Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rf、Rg2 都是人参皂苷成分
综上所述,吉林地区人参皂苷总含量最高,辽宁地区(除新宾外)人参样品的皂苷含量都较低(图 3)。 利
用 simca鄄p软件包对人参皂苷含量进行 PCA分析发现,1—10 号样品主要分布在 PCA 三维图的左上半部分,
6557 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 4摇 人参皂苷含量主成分分析
Fig. 4摇 PCA for ginsenoside
而 11—15 号样品主要分布在右下半,且较为分散(图
4)。 这与采样点的地理分布极为相似,1—10 号采样点
主要分布于吉林抚松至辽宁宽甸一带,11—16 号采样
点主要分布于吉林靖宇至黑龙江宁安一带。
2. 3摇 人参有效成分含量与气候因子、地形因子相关性
分析
基于气候数据库获得人参采样点处的生态因子及
地形数据(表 2),同时对所测人参样品有效成分含量与
气候因子数据进行典型相关性分析,分析结果表明(表
3)年活动积温、年平均气温、7 月最高气温、7 月平均气
温、1 月最低气温、1 月平均气温与人参皂苷含量相关系
数均为负值,说明在一定温度范围内,人参皂苷是随着
温度的降低而升高的,即适当低温有利于人参皂苷有效
成分的积累。
其中 Rg1 与气候因子的相关系数大小顺序为 | r
| 1月平均温> | r | 年活动积温 = | r | 1月最低温> | r | 年均温> | r | 纬度> | r | 七月平均温> | r | 七月最高温 = | r | 年降水量> | r | 经度> | r | 年日照时数> | r | 海拔>
| r | 年相对湿度;
Re与气候因子的相关系数大小顺序为 | r | 1月平均温 = | r | 年活动积温> | r | 1月最低温> | r | 年均温> | r | 七月平均温> | r | 七月最高温>
| r | 年相对湿度> | r | 海拔> | r | 纬度> | r | 经度> | r | 年日照时数> | r | 年降水量;
Rb1 与气候因子的相关系数大小顺序为 | r | 年均温> | r | 1月平均温> | r | 七月平均温> | r | 1月最低温> | r | 年活动积温 = | r | 七月最高温
> | r | 经度> | r | 纬度> | r | 年相对湿度> | r | 海拔> | r | 年降水量> | r | 年日照时数。
另外人参皂苷 Rc、Rb2、Rb3 含量与海拔成显著正相关( r>0郾 6),即相对较高的海拔可以促进这三种成分
的积累。 年日照时数、年相对湿度、年降水量与人参皂苷含量呈弱相关。
2. 4摇 人参有效成分含量与土壤因子相关性分析
土壤样品中养分的测定结果显示,速效氮、速效钾和有效铁的平均值较高,分别为 541. 60、267. 52 mg / kg
和 230. 75 mg / kg(表 4)。 对人参有效成分含量与土壤养分进行典型相关性分析(表 5)发现,土壤中的有效
硼、有效铁与人参皂苷含量呈显著正相关,即适当提高土壤中有效硼和有效铁的含量可以促进人参皂苷成分
的积累。 另外除 Rb3 外土壤水分与所测人参皂苷含量呈显著正相关;pH 值与人参皂苷各成分皆为弱负
相关。
2. 5摇 人参采样点生态因子分析
为更加全面分析采样点人参的生态因子,对人参生长环境中的气候因子和土壤因子进行 PCA 分析(图
5),发现 1—9 号组主要集中在 PCA图的左上部,而 10—16 号组则分散在 PCA图的右下部,与人参样品有效
成分含量 PCA分析的集散形式比较相似(图 4)。
用 canoco软件对人参有效成分与环境因子进行排序,得到 16 份人参样品各项指标的排序图(图 6),结果
显示温度因子都集中在排序图纵轴左侧,1 月平均气温与(MT1)、1 月最低气温(HT1)与横轴夹角最小,表明
与人参有效成分之间存在显著负相关;另外,年均气温、7 月最高气温、7 月平均气温等其他温度因子也都与人
参有效成分之间呈负相关,即适当低温有利于人参皂苷有效成分的积累,这与人参有效成分含量与气候因子、
地形因子相关性分析中的结论基本一致。
土壤无机元素主要集中在排序图纵轴的右侧,有效硼(B)与横轴夹角最小,表明其与人参有效成分之间
呈显著正相关。 土壤有效铁(Fe)、速效氮(N)与人参有效成分含量也呈显著正相关,土壤速效磷(P)、速效锌
(Zn)、pH值与人参有效成分含量呈弱相关。 这与人参有效成分含量与土壤因子相关性分析中的结论一致。
7557摇 24 期 摇 摇 摇 谢彩香摇 等:人参皂苷与生态因子的相关性 摇
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8557 　 生　 态　 学　 报　 　 　 31 卷　
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Rg1 Re Rb1 Rb2 Rb3 Rc Rd Rf Rg2
速效氮 Available nitrogen 0. 5705 0. 2199 0. 3436 0. 4656 0. 4907 0. 4673 0. 2953 0. 5158 0. 0883
速效磷 Available phosphorus -0. 0686 0. 273 0. 0233 0. 0573 0. 0137 -0. 0055 -0. 2028 0. 0454 0. 2824
速效钾 Available potassium -0. 0824 0. 0047 0. 0304 0. 3678 0. 3092 0. 2133 -0. 2083 -0. 0536 0. 0471
有效硼 Effective boron 0. 4841 0. 5099 0. 5055 0郾 6018 0. 4721 0. 5709 0. 4612 0. 5079 0. 5516
有效铜 Effective copper 0. 1484 0. 3831 0. 2789 0. 2965 0. 2011 0. 3255 0. 4776 0. 2663 0. 5925
有效铁 Effective iron 0. 4901 0. 5361 0. 5176 0郾 6293 0. 5648 0郾 6213 0. 5851 0. 4849 0. 5426
有效锌 Effective zinc -0. 0307 0. 3317 0. 2256 0. 591 0. 5594 0. 413 0. 0852 0. 0011 0. 2169
有效锰 Effective manganese 0. 2494 0. 2418 0. 1572 0. 1267 0. 1747 0. 1258 0. 022 0. 2246 0. 1684
有效钙 Effective calcium 0. 1546 -0. 011 0. 0444 0. 072 0. 0132 0. 0256 0. 0162 0. 1963 0. 0819
有机质 Organic matter -0. 1115 0. 1046 0. 1317 0. 365 0. 2995 0. 2417 0. 1079 -0. 1003 -0. 1408
水溶性盐 Water soluble salt 0. 4257 0. 1604 0. 2214 0. 2201 0. 1502 0. 2634 0. 1194 0. 4 0. 0005
水分 Water 0. 4165 0. 492 0. 5154 0郾 6459 0. 2778 0郾 6155 0. 5273 0. 502 0. 4519
pH -0. 0836 -0. 1925 -0. 0969 -0. 1431 -0. 2468 -0. 1847 -0. 1929 -0. 0447 -0. 0583
图 5摇 采样点生态因子主成分分析
Fig. 5摇 PCA for environmental factors of collection sites
3摇 结论与讨论
环境条件影响中药材的分布、生长发育、产量及品
质,只有适宜的生态环境才能生产出优质高产的道地药
材。 特有的气候、土壤、地形因子条件有利于药材某种
活性成分的形成和积累,从而影响到药材的品质。 人参
皂苷是评定人参品质的主要指标,本文采用主成分分析
(PCA)、典型相关分析、排序等统计方法,考察了不同产
地人参样品中人参皂苷含量与生态因子间的相关性,寻
找并揭示影响人参皂苷富集和影响人参品质的主要生
态因子,阐明生态因子对人参的作用规律,为提高人参
品质、扩大种植区域,保证人参中药资源可持续利用奠
定基础。
3. 1摇 与气候、地形生态因子的关系
人参主产区在北纬 40—44毅,东经 117. 5—134毅,位
于长白山区及辽东山地,靠近渤海和日本海,属于中温
带大陆季风气候,形成了特有的气候生态类型。 人参皂苷与气候因子相关分析表明,温度(年活动积温、年平
均气温、7 月最高气温、7 月平均气温、1 月最低气温、1 月平均气温)与人参皂苷含量呈显著负相关,其中与药
典中人参含量测定项下人参皂苷 Rg1、Re、Rb1 负相关尤为显著( r>0郾 6)。 此外,人参皂苷含量分析显示,吉林
靖宇、敦化产的人参中的人参皂苷 Rg1、Re、Rb1 含量最高,其中吉林靖宇人参皂苷含量指标均较高(除 Rg2
外)。 年均降水量、年相对湿度和年均日照时数与人参皂苷相关不显著。 典型相关分析表明温度是影响人参
皂苷含量的主导气候因子,这些结论与已有报道[27鄄28]一致。
地理位置因素通过影响光、热量、水分等环境因子的空间分布间接影响着植物的生长,不同的环境影响着
植物体内有机物质的分布[29]。 相关分析表明海拔与人参皂苷 Rc、Rb2、Rb3 含量呈显著正相关( r>0郾 6),与前
人研究一致[30]。 通过 PCA分析发现,人参采样点的空间分布集散形式和人参气候、土壤环境因子的分析结
果极为相似(图 1,图 5),1—9 号样品组地理空间分布相对集中,10—16 号样品组地理空间分布相对分散,在
一定程度上说明人参人参皂苷含量最终受环境因子的制约与调控[31鄄32]。
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图 6摇 采样点环境因子排序
Fig. 6摇 environmental factors rank for collection sites
3. 2摇 与土壤生态因子的关系
土壤理化性质对药用植物的产量和质量有显著影响。 微量元素铁有助于植物体内叶绿素形成、促进植物
体内氮素代谢(糖类、脂肪、蛋白质)以及增强抗病力,硼能有效促进植物体内糖的运输,改善有机物质的供
应,促进细胞分裂生长和木质素合成,促进根系生长。 对促进根系生长和增强吸收能力, 对人参皂苷和多糖
的合成和代谢起调控作用[33鄄35]。 硼是人体内重要的微量元素,有助于提高男性睾丸甾酮分泌量,强化肌肉能
改善脑功能,具有提高反应能力和提高机体活动能力的作用,与人参抗疲劳的功效相关。 土壤因子与人参皂
苷含量相关性分析结果表明有效硼、有效铁与人参皂苷含量成正相关。 与简在友等[28,36]研究发现重茬人参
土壤中铁、硼含量明显低于生茬土壤,硼缺乏或者过量均不利于人参皂苷积累的报道一致。
综上所述,本文揭示了温度在人参的主要活性成分—皂苷类形成中起决定性作用,在一定的温度范围内,
温度越低越有利于人参皂苷的积累;阐明了土壤中的有效硼、有效铁、速效氮与人参皂苷含量成正相关。 研究
结果提示在人参实践生产中可以通过适当低温处理,增施硼、铁、氮肥等农艺措施来调控人参皂苷含量,可以
用于指导人参精准施肥及土壤养分管理;亦可将人参皂苷含量较高的吉林省靖宇、敦化地区作为基准产区,将
其环境因子数据作为基准数据进行产地生态适宜性分析,根据生态相似性原理得到与基准产区生态相似度较
高的区域做为人参适宜发展区域,从而为人参产业的发展提供科学依据,该研究结果对科学阐明东北人参道
地性本质起着指导作用。
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3657摇 24 期 摇 摇 摇 谢彩香摇 等:人参皂苷与生态因子的相关性 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 24 December,2011(Semimonthly)
CONTENTS
The community structure of endophytic bacteria in different parts of huanglongbing鄄affected citrus plants
LIU Bo, ZHENG Xuefang,SUN Daguang,et al (7325)
………………………………
……………………………………………………………………………
A research on the response of the radial growth of Pinus koraiensis to future climate change in the XiaoXing忆AnLing
YIN Hong, WANG Jing, LIU Hongbin, et al (7343)
…………………
………………………………………………………………………………
Efficiency and kinetic process of nitrogen removal in a subsurface wastewater infiltration system (SWIS)
LI Haibo, LI Yinghua, SUN Tieheng, et al (7351)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Designing nature reserve systems based on ecosystem services in Hainan Island
XIAO Yi, CHEN Shengbin, ZHANG Lu, et al (7357)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Assessing ecological services value of herbivorous wild animals in Changtang grassland: a case study of Tibetan antelope
LU Chunxia, LIU Ming, FENG Yue, et al (7370)
……………
…………………………………………………………………………………
Spatial characteristics analysis of ecological system service value in QianJiang City of Hubei Province
XU Beishen,ZHOU Yong, XU Li,et al (7379)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
Landscape pattern change and its influence on soil carbon pool in Napahai wetland of Northwestern Yunnan
LI Ningyun, YUAN Hua, TIAN Kun, et al (7388)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Multi鄄scenarios analysis for wetlands ecosystem conservation based on connectivity: a case study on HuangHuaiHai Region, China
SONG Xiaolong, LI Xiaowen, ZHANG Mingxiang, et al (7397)
…
……………………………………………………………………
The potential of carbon sink in alpine meadow ecosystem on the Qinghai鄄Tibetan Plateau
HAN Daorui, CAO Guangmin,GUO Xiaowei, et al (7408)
………………………………………………
…………………………………………………………………………
The relations of spectrum reflectance with inhomogeneous factors and albedo parameterization ZHANG Jie, ZHANG Qiang (7418)…
Groundwater ecological sensitivity assessment in the lower Liaohe River Plain based on GIS technique
SUN Caizhi,YANG Lei,HU Dongling (7428)
………………………………
………………………………………………………………………………………
Ecological sensitivity of Xiamen City to land use changes HUANG Jing, CUI Shenghui, LI Fangyi, et al (7441)……………………
Investigation and analysis on situation of ecotourism development in protected areas of China
ZHONG Linsheng,WANG Jing (7450)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Handicapping male鄄cheaters by stable mate relationship in yellow鄄bellied prinia, Prinia flaviventris
CHU Fuyin,TANG Sixian, PAN Hujun,et al (7458)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of dietary protein content and food restriction on the physiological characteristics of female Microtus fortis
ZHU Junxia, WANG Yong,ZHANG Meiwen,et al (7464)
……………………
…………………………………………………………………………
Predator鄄prey system with positive effect for prey QI Jun,SU Zhiyong (7471)…………………………………………………………
Volatile constituents of four moraceous host plants of Apriona germari ZHANG Lin, WANG Baode, XU Zhichun (7479)……………
Relationship between adult emergence of Massicus raddei (Coleoptera: Cerambycidae) and temperature and relative humidity
YANG Zhongqi, WANG Xiaoyi,WANG Bao, et al (7486)
………
…………………………………………………………………………
Nest site selection and reproductive success of Parus varius in man鄄made nest boxes
LI Le, WAN Dongmei, LIU He, et al (7492)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………………
A study on bio鄄ecology of the stopover site of waders within China忆s Yalu River estuary wetlands
SONG Lun,YANG Guojun, LI Ai, et al (7500)
……………………………………
……………………………………………………………………………………
The spatial鄄temporal change variations of temperature in Xilinguole steppe zone
WANG Haimei, LI Zhenghai,WU Lan, et al (7511)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
The growth and photosynthetic responses of Cleyera japonica Thunb. seedlings to UV鄄B radiation stress
LAN Chunjian, JIANG Hong, HUANG Meiling,et al (7516)
………………………………
………………………………………………………………………
Photosynthesis鄄transpiration coupling mechanism of wheat and maize during daily variation
ZHAO Fenghua, WANG Qiufeng, WANG Jianlin, et al (7526)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Comparison of the methods using stable hydrogen and oxygen isotope to distinguish the water source of Nitraria Tangutorum
GONG Guoli,CHEN Hui,DUAN Deyu (7533)
…………
………………………………………………………………………………………
Effects of cold weather on seedlings of three mangrove species planted in the Min River estuary during the 2010 winter
YONG Shiquan, TONG Chuan, ZHUANG Chenhui, et al (7542)
……………
…………………………………………………………………
Correlation between ecological factors and ginsenosides XIE Caixiang,SUO Fengmei,JIA Guanglin,et al (7551)……………………
Effects of pyrene on low molecule weight organic compounds in the root exudates of ryegrass (Lolium perenne L. )
XIE Xiaomei, LIAO Min, YANG Jing (7564)
……………………
………………………………………………………………………………………
Isolation of phosphate solubilizing fungus (Aspergillus niger) from Caragana rhizosphere and its potential for phosphate solubili鄄
zation ZHANG Lizhen, FAN Jingjing, NIU Wei, et al (7571)……………………………………………………………………
Effect of raindrop impact on nutrient losses under different near 鄄surface soil hydraulic conditions on black soil slope
AN Juan, ZHENG Fenli, LI Guifang,et al (7579)
………………
…………………………………………………………………………………
Emergy analysis of coal鄄fired power generation system and construction of new emergy indices
LOU Bo,XU Yi,LIN Zhenguan (7591)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
The impact of forest vegetation change on water yield in the subalpine region of southwestern China
ZHANG Yuandong, LIU Shirong, et al (7601)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
Reviews on spatial pattern and sand鄄binding effect of patch vegetation in arid desert area
HU Guanglu, ZHAO Wenzhi,WANG Gang (7609)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Sustainable management on pests by agro鄄biodiversity GAO Dong, HE Xiahong, ZHU Shusheng (7617)……………………………
Scientific Note
Characteristics of organic carbon and nutrient content in five soil types in Honghu wetland ecosystems
LIU Gang,SHEN Shouyun,YAN Wende,et al (7625)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of cypermethrin and deltamethrin on reproduction of Brachionus calyciflorus
HUANG Lin, LIU Changli, WEI Chuanbao, et al (7632)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 24 期摇 (2011 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 24摇 2011
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