李 旭，孙文松*，刘 莹*，杨正书

（1.辽宁省经济作物研究所，辽宁辽阳 111000；2.辽宁省农业科学院药用植物研究所，辽宁辽阳 111000；3.中国医学科学院药用植物研究所辽阳研究中心，辽宁辽阳 111000）

五味子为木兰科多年生落叶木质藤本植物五味子[Schisandra chinensis（Turcz.）Baill.]的干燥成熟果实，具有收敛固涩、益气生津、补肾宁心的功效[1]。野外常分布在沟谷、溪旁或山坡地带，为辽宁道地药材之一。由于五味子为果实入药，种植后可连续多年收获，具有较大的经济效益，目前在辽宁省约有9 000 hm2的五味子栽培基地，分布在辽宁省多个区域，凤城、本溪桓仁县均有大面积栽培，抚顺新宾县、清原县，朝阳市，辽中市，宽甸市，海城市也有五味子栽培基地。药用植物生长发育和有效成分的积累与土壤的理化性质和无机元素有着密不可分的关系，影响不同品种的药用植物中有效成分含量的主导因子不尽相同[2-11]。目前关于五味子有效成分与土壤因子相关性的研究尚未见报道，有研究表明南五味子在栽培过程中应注重氮素与钾素的配合[12]。该研究以不同产地五味子果实及土壤为研究对象，采用相关分析、主成分分析、聚类分析等统计方法，对五味子中五味子醇甲等成分的含量与土壤中氮、磷、钾、有机质及土壤酶活进行相关性研究，为五味子药材合理栽培种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验仪器。高效液相色谱仪（K2025，山东悟空仪器有限公司）；高速万能粉碎机（FW100，天津市泰斯特仪器有限公司）；分析天平（YP502N，上海菁海仪器有限公司）；KQ-500E 型超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）。

1.1.2 试验试剂。对照品五味子醇甲（20200622），五味子醇乙（190919），五味子酯甲（191219），五味子甲素（190716），五味子甲素（20200622），所有对照品纯度均在98%以上，均购自河南奥科标准物质科技有限公司；甲醇（色谱纯，赛默飞世尔科技有限公司）；纯净水（杭州娃哈哈集团有限公司）；土壤蔗糖酶（S-SC）活性检测试剂盒，土壤酸性磷酸酶（S-ACP）活性检测试剂盒，土壤脲酶（S-UE）活性检测试剂盒，土壤过氧化氢酶（S-CAT）活性检测试剂盒均为北京索莱宝科技有限公司生产。

1.1.3 试验材料。试验共收集8 个产地14 批五味子样品，经鉴定为五味子的果实，样品阴干，粉碎，过60 目筛，备用（表1）。

表1 五味子果实样品及土壤采集信息

1.2 方法

1.2.1 不同产地五味子有效成分含量测定。化学成分含量测定，采用HPLC 法测定五味子醇甲、五味子醇乙、五味子酯甲、五味子甲素、五味子乙素的含量，采用Venusil MP-C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）色谱柱；流动相：甲醇（A）-水（B），梯度洗脱（0~20 min，55 %A；20~25 min，55%~75%A；25~4 0 min，75%~65%A；40~45 min，65%~55%A；50~65 min，35% A；65~66 min，35%~55% A；66~70 min，55% A）；检测波长217 nm，流速1.0 mL/min[13]，柱温25℃，进样量10 μL。方法学考察结果显示线性、精密度、稳定性、重复性、加样回收率良好。

1.2.2 不同产地土壤因子测定。委托黑龙江中医药大学测定各土壤样品中的速效磷、铵态氮、有效钾、有机质、pH及土壤盐分（%）；利用土壤蔗糖酶（S-SC）活性检测试剂盒、土壤酸性磷酸酶（S-ACP）活性检测试剂盒、土壤脲酶（S-UE）活性检测试剂盒、土壤过氧化氢酶（S-CAT）活性检测试剂盒对五味子根际土壤样品中的蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶的酶活性进行测定。

1.3 数据处理

采用SPSS 20.0 统计软件对试验数据进行Spearman相关性分析，主成分分析、聚类分析和灰色关联分析。

2 结果与分析

2.1 五味子样品及土壤因子测定结果

从表2 可以看出，不同产地五味子醇甲、醇乙、酯甲、甲素、乙素含量差异较大，以吉林野生和抚顺清原县栽培五味子有效成分含量最高。土壤养分含量见表3，酶活见表4，各产地间土壤盐分含量和酸性磷酸酶活性差异不显著，其余土壤因子各产地之间均有显著差异。

表2 不同产地五味子有效成分含量（x±s，n=3）

表3 不同产地五味子根际土壤养分含量（x±s，n=3）

表4 不同产地五味子根际土壤酶活性（x±s，n=3）

2.2 土壤因子主成分分析

从表5 可以看出，铵态氮、土壤盐分、酸性磷酸酶与其他土壤因子均无显著相关关系。在进行主成分分析时，剔除铵态氮、土壤盐分、酸性磷酸酶3 个因子，KMO 统计量=0.691>0.5，适宜进行主成分分析，Bartlett 球形检验近似x2=178.455，单侧P=0.000，可认为7 个指标不独立，可进行主成分分析。从运算的方差贡献率来看，λ1=4.842，贡献率为69.165%，贡献率最大；λ2=1.314，贡献率为18.733%，第1，2 个主成分累计贡献率为87.938%>80%，因此，前2个主成分已经能反映五味子样品土壤因子的基本特征。表6 为初始因子载荷矩阵，表7 为主成分特征向量，有效钾和脲酶与第1 主成分的相关性较强，速效磷、有机质、pH、蔗糖酶和过氧化氢酶与第2 主成分的相关性较强。

表5 五味子根际土壤酶活性与土壤养分含量的相关性

表6 主成分初始因子载荷矩阵

表7 主成分特征向量

2.3 土壤因子聚类分析

利用SPSS 20.0 对8 批五味子根际土壤样品中的10 个土壤因子成分含量进行标准化处理，采用标准化处理后的数据进行系统聚类方法对其进行分析（图1），当阈值为20 时，8 个不同产地土壤样品聚类为2 组，其中抚顺市清原县、吉林市丰满区的土壤样品聚为I 组，其余土壤样品聚为II 组。

图1 不同产地五味子生长地区土壤因子聚类分析

2.4 不同产地五味子有效成分含量与土壤因子灰色关联性分析

利用Excel 2019 软件，采用灰色关联分析法对五味子有效成分含量与土壤因子进行分析。从表8 可以看出，从五味子醇甲含量来看，10 个因子的关联系数从大到小依次为γ5>γ4>γ8>γ10>γ2>γ7>γ6>γ1> γ3>γ9，影响五味子醇甲的重要因素是pH，其次是有机质和酸性磷酸酶；从五味子醇乙来看，土壤因子的关联系数从大到小依次为γ4>γ8>γ10>γ5>γ3>γ2> γ9>γ7>γ6>γ1，影响五味子醇乙的重要因素是有机质，其次是酸性磷酸酶和过氧化氢酶；从五味子酯甲来看，灰色关联系数依次为γ2>γ8>γ1>γ5>γ6>γ4>γ10>γ3>γ7> γ9，影响五味子酯甲的主要因素是速效磷，其次是酸性磷酸酶和铵态氮；从五味子甲素来看，灰色关联系数依次为γ1>γ2> γ6>γ8>γ5>γ4>γ7>γ10>γ3>γ9，影响五味子甲素的主要因素是铵态氮，其次是速效磷、土壤盐分；从五味子乙素来看，灰色关联系数依次为γ8>γ4>γ5>γ2>γ10>γ6>γ7>γ1> γ9>γ3，影响五味子乙素的主要因素是酸性磷酸酶，其次是有机质、pH；从混合木脂素来看，灰色关联系数依次为γ5>γ4>γ2>γ10>γ8>γ6>γ1>γ7> γ9>γ3，影响五味子中木脂素类成分的主要因素是pH，其次是有机质和速效磷。可见五味子中木脂素类成分受有机质、pH 和速效磷影响最大。

表8 五味子有效成分含量与土壤因子灰色关联分析

2.5 不同产地五味子有效成分含量与土壤因子相关性分析

从表9 可以看出，五味子醇甲与土壤因子中的速效磷有极显著负相关关系（r=-0.598，P<0.01），与有效钾、有机质、蔗糖酶、脲酶有极显著正相关关系（r=0.779，0.559，0.553，0.806，P<0.01），与酸性磷酸酶有显著负相关关系（r=0.421，P<0.05）；五味子醇乙与铵态氮、速效磷有极显著负相关关系（r=-0.552，-0.517，P<0.01），与有效钾、有机质有极显著负相关关系（r=0.627，0.559，P<0.01），与脲酶、过氧化氢酶有显著正相关关系（r=0.436，0.415，P<0.05）；五味子酯甲与有机质有极显著负相关关系（r=-0.601，P<0.01），与铵态氮有显著正相关关系（r=0.495，P<0.05），与蔗糖酶、脲酶有显著负相关关系（r=-0.427，-0.427，P<0.05）；五味子甲素与铵态氮、速效磷有极显著正相关关系（r=0.855，0.726，P<0.01），与脲酶有极显著负相关关系（r=-0.516，P<0.01），与有效钾、有机质、蔗糖酶有显著负相关关系（r=-0.502，-0.798，-0.497，P<0.05）；五味子乙素与速效磷有极显著负相关关系（r=-0.521，P<0.01），与铵态氮有显著负相关关系（r=-0.438，P<0.05）；混合木脂素与有效钾有极显著正相关关系（r=0.561，P<0.01），与脲酶有显著正相关关系（r=0.443，P<0.05），土壤中的pH、盐分与有效成分的积累相关性均不显著。该研究结果表明，土壤中有效钾、有机质、蔗糖酶及脲酶的含量增高对促进五味子有效成分的形成和积累有积极作用。

表9 五味子品质指标与其根际土壤化学指标的相关性

3 结论与讨论

该试验通过对不同产地五味子有效成分和土壤因子的含量测定，探究五味子有效成分与10 个土壤因子的相关性，发现10 个土壤因子的含量在不同产地之间存在一定的差异。从聚类分析可以得知，抚顺市清原县（栽培）和吉林市丰满区（野生）2 个地区的土壤样品聚为一类，其余6 个地区的土壤样品聚为一类，而这2 个地区的五味子果实中有效成分、有效钾、有机质含量均明显高于其他6 个地区，且灰色关联性分析结果显示，五味子中木脂素类成分受有机质、pH 和速效磷影响最大；而相关性分析结果表明，土壤中有效钾、有机质、蔗糖酶及脲酶的活性增高对促进五味子有效成分的形成和积累有积极作用，但速效磷的含量增高对五味子有效成分的形成有消极作用。

土壤中有效钾、有机质的含量能够在一定程度上促进五味子果实中木脂素类成分的积累，钾与植物代谢过程有着密切的关系，参与糖和淀粉的合成、运输和转化，有机质能够促进作物生长发育，而土壤肥力越高，蔗糖酶活性越强，脲酶与有机质的含量有一定程度的相关性[14]。在合理范围内施用钾肥和有机肥，能够在一定程度上提高五味子品质，需在后续进行验证性试验。