广藿香种苗质量分级标准研究

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(1.广东药科大学中药学院， 广东 广州 510006；2.国家中医药管理局岭南药材生产与开发重点研究室， 广东 广州 510006)

广藿香来源于唇形科刺蕊属植物广藿香[Pogostemoncablin(Blanco) Benth]的干燥地上部分，属于十大广药之一，为广东省著名道地药材，主要用于治疗湿阻中焦症及腹痛吐泻等症。广藿香原产地为现今的东南亚一带，我国最早使用的广藿香是从越南、马来西亚等东南亚国家传入的[1]，现在广东省湛江、茂名、肇庆，海南省万宁市等地均有栽培。由于广东省和海南省的环境条件和原产地不同，引种到中国的广藿香很少会开花，即便开了花也很难结果，因此，中国境内的广藿香大多数采用扦插方式进行繁育。

种苗和种子作为中药药材种植的基础来源，种苗的质量在一定程度上影响着药材的最终品质，国家对中药材种植实施GAP认证时，就明确指出了中药材种植和繁殖材料在GAP生产中的重要性[2]。随着人们对种苗质量优劣意识的加强，有关种苗质量分级标准的研究逐渐增多，例如药材金线兰、金钗石斛、鱼腥草、素花党参等均有相关的种苗质量标准研究[4-7]，但仍存在部分中药材仅有种子分级而无种苗分级，种苗分级明显滞后于种子分级，以及种苗无专业市场渠道、市场无标准要求和种源退化等问题[3]。

一直以来，广藿香种苗没有相应的种苗检验标准和质量标准。在实地调查中发现，广藿香种苗一般为药农的自留苗，由于广藿香种苗在适宜的种植条件下成活率非常高，因此育苗一段时间的种苗可以直接移栽到大田，而并没有十分严格的选苗过程。广东省和海南省育苗及栽培过程差异较大，但目前尚未各自制定一套完善且规范的种苗质量分级标准，因此在实际生产中很难对广藿香种苗的质量进行有效控制。

本实验在广藿香种苗即将移栽到大田定植之前，在广东省广藿香主要种植区的田间或大棚随机采集广藿香种苗，测量各项生长指标，并使用SPSS 17.0统计软件对收集的数据进行基本的描述性统计，主成分分析、相关性分析和聚类分析，结合种苗生产的实际情况，对广藿香种苗进行分级，为广藿香种苗质量标准的制定和等级划分提供参考。

1 材料和方法

1.1 材 料

选取广东省和海南省广藿香种苗主要生产区作为样品收集地，根据当地广藿香每年的育苗时间及育苗次数，于2017—2018年间，在种苗繁育到一定时期并即将移栽至大田定植之前随机采样，共收集15份2 358株广藿香健康种苗作为实验材料，种苗样品具体情况见表1。

表1 广藿香种苗样品收集信息

号编种苗来源采集时间(年/月)育苗时间数量GHX-001肇庆市四会县迳口镇新围村2017/044～5个月217GHX-002肇庆市广宁县宾亨镇君崀村2017/044～5个月267GHX-003肇庆市德庆县武垄镇罗冲村2017/044～5个月209GHX-004湛江市遂溪县城月镇牛肝岭后溪村委会2017/094～5个月193GHX-005肇庆市四会县迳口镇新围村2018/044～5个月50GHX-006肇庆市高要莲塘镇2018/044～5个月50GHX-007肇庆市高要罗仁村12018/044～5个月35GHX-008肇庆市高要罗仁村22018/044～5个月32GHX-009肇庆市高要罗仁村32018/044～5个月35GHX-010肇庆市广宁县宾亨镇君崀村2018/044～5个月93GHX-0011海南省万宁市长丰镇马坡2017/10约20d192GHX-0012海南省万宁市长丰镇马坡2018/03约30d675GHX-0013海南省万宁市长丰镇马坡2018/04约30d105GHX-0014海南省万宁市长丰镇马坡2018/04约30d103GHX-0015海南省万宁市长丰镇马坡2018/04约30d101

样品编号苗高(cm)苗粗(mm)叶对数节数节间长(cm)根数根长(cm)GHX-00132.29±6.164.30±0.564.31±1.318.44±1.594.60±1.2815.97±6.4712.21±3.45GHX-00234.90±6.743.87±0.455.57±1.217.55±0.925.51±2.8910.31±2.9612.61±3.48GHX-00340.05±9.884.42±0.665.38±1.449.33±2.166.62±1.4613.67±5.4412.17±4.26GHX-00420.80±2.084.05±0.544.73±1.017.37±1.384.73±1.0134.59±8.889.54±2.26GHX-00525.54±5.493.40±0.553.66±0.946.14±1.284.38±1.8712.48±5.888.93±2.81GHX-00623.84±3.253.80±0.413.38±1.644.84±1.525.02±0.9618.90±5.807.94±2.17GHX-00722.87±3.613.79±0.473.57±0.987.57±1.526.33±1.1627.37±9.298.23±1.96GHX-00822.70±3.923.91±0.413.31±0.906.91±1.305.91±1.2723.34±9.747.55±1.86GHX-00922.89±3.743.90±0.373.83±0.997.43±1.426.44±1.3022.46±10.297.43±2.71GHX-01017.56±3.423.32±0.354.47±1.177.37±1.174.06±0.848.79±4.778.93±4.88GHX-0119.65±1.982.58±0.322.87±0.634.48±0.752.61±0.8626.30±8.458.31±2.24GHX-01215.7±2.133.55±0.403.24±1.044.97±0.916.05±1.0811.7±8.443.38±2.59GHX-01315.19±2.153.19±0.293.67±0.865.41±0.793.93±0.7528.71±9.318.33±2.17GHX-01413.41±1.263.04±0.323.01±0.715.00±0.803.33±0.439.75±7.694.14±3.02GHX-01513.89±1.443.03±0.323.14±0.745.40±0.973.54±0.6716.37±9.986.53±2.81

表3 广东省和海南省广藿香种苗质量指标的统计区间值和方差分析结果

统计项目质量指标苗高(cm)苗粗(mm)叶对数节数节间长(cm)根数根长(cm)性状统计区间值广东省10.6～65.22.2～6.91～103～151.7～14.01～611.0～27.5海南省4.6～22.01.7～-5.21～82～90.9～8.81～530.2～14.3多元方差分析F值2676.726996.461894.042894.04235.11613.3271587.822Sig值0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000

1.2 方 法

参考草本植物如金线兰、广金钱草、鱼腥草和菊花等在种苗质量标准研究时所考察的质量指标和研究方法[3-8]，初步选取苗高、苗粗、叶对数、节数、节间长、根数和根长作为广藿香种苗的质量指标并对其进行测定，使用SPSS 17.0统计软件对数据进行基本的统计描述，通过相关性分析、主成分分析来确定最终的分级指标，最后根据K-均值聚类分析结果，确定等级划分结果。

2 结果及分析

2.1 广藿香种苗质量指标统计描述结果

本次实验所选取的广藿香种苗样品均为健苗，健康的种苗一般茎直立，四棱型，有分枝，被绒毛，茎上一般有膨大的节。叶对生，上表面深绿色，被绒毛，下表面浅绿色或紫绿色，叶脉清晰。须根较细，分布于插入泥土部位的茎上。广东省和海南省各批次广藿香种苗质量指标测定结果见表2，广东省和海南省广藿香种苗质量指标的统计区间值和多元方差分析结果见表3。由以上结果可知，由于广东省与海南省气候条件和热量带的不同，造成育苗周期和时间显著不同，导致两省种苗的苗高、苗粗、节数、节间长和根长的区间值相差较大，最终导致种苗的各质量指标出现明显差异(p<0.01)，提示在后续的等级划分工作中应予以区分。

表5 广藿香种苗指标性状的相关性分析

相关系数苗高苗粗叶对数节数节间长根数根长苗高1苗粗0.653**1叶对数0.620**0.458**1节数0.765**0.584**0.664**1节间长0.308**0.349**0.174**0.103**1根数-0.099**-0.0030.049**0.067**-0.181**1根长0.610**0.367**0.496**0.576**0.0000.285**1

注：“**”表示p<0.01。

2.2 广藿香种苗分级指标的确定

2.2.1 广藿香种苗指标性状的主成分分析

对2 358株广藿香种苗的质量指标数据进行主成分分析，从表4中可以看出，前3个特征值累计贡献率达到79.53%，说明前3个主成分基本包含了全部的指标信息，其中第一主成分贡献率达到48.29%，第二主成分贡献率为19.28%，第三主成分贡献率仅为11.46%，所以第一主成分具备综合评价功能，而第一主成分对应的特征向量中以苗高(0.265)、节数(0.256)、叶对数(0.231)、苗粗(0.223)和根长(0.212)的值较大，所以通过主成分分析可以初步选取苗高、节数、叶对数、苗粗和根长作为种苗质量分级的指标。

表4 广藿香种苗主成分分析结果

项目成分123特征值3.4151.3490.802累计方差贡献率(%)48.79268.07079.530特征向量0.265-0.100苗高0.2560.082节数0.2310.045叶对数0.223-0.166苗粗0.2120.322根长0.092-0.508节间长0.0190.578根数

2.2.2 广藿香种苗指标性状相关性分析

各质量指标进行相关性分析结果见表5，除了根数和苗粗，根长和节间长之间没有明显的相关性外，其余各项指标之间均呈现极显著的相关性(p<0.01)，其中苗高和节数这2个质量指标之间呈现很强且极显著的正相关(p<0.01)，相关系数达到0.765，说明苗高和节数能较好地反应相互的数值信息。为了方便实际测量，可以择其一作为广藿香种苗分级选用的指标。

2.2.3广藿香种苗分级指标的最终确定

在广藿香种苗指标性状的主成分分析中，初步确定了苗高、节数、叶对数、苗粗和根长可以作为种苗质量分级的指标，同时在广藿香种苗指标性状的相关性分析中发现，苗高和节数之间有较强的相关性，而苗高比节数更直观。为了便于实际测量，最终选择苗高、叶对数、苗粗和根长作为广藿香种苗质量分级指标。

2.3 广藿香种苗质量分级

由于广东省和海南省的广藿香种苗繁育时间相差较大，导致两省的广藿香种苗各项质量指标的差异也随之增大，为了使等级划分的最终结果能够符合及适用于当地生产的需要，本实验在聚类分析和等级划分时两地分别进行。

表6 广藿香种苗K-均值聚类中心

质量指标聚类中心 广东省 海南省 1212苗高(cm)39.222.815.512.8苗粗(mm)4.33.83.53.0叶对数5433根长(cm)12.99.52.58.2

表7 广藿香种苗K-均值聚类中指标的方差分析结果

广东省 海南省 FSig.FSig.苗高2614.1010.000292.4020.000苗粗158.2660.000312.5090.000叶对数247.5420.0000.2220.638根长272.3850.0002928.3650.000

2.3.1 种苗指标参数的K-均值聚类分析及方差分析

利用SPSS 17.0统计软件，分别对1 181株广东省和1 177株海南省广藿香种苗的苗高、苗粗、叶对数和根长等4个质量指标进行K-均值聚类分析，分别得到2组聚类中心(见表6)，聚类分析所选取的质量指标的方差分析结果见表7。结果表明，广东省的4个聚类变量和海南省除叶对数以外的3个聚类变量Sig值均极显著(p<0.01)，即用于分类的4个质量指标对分类基本起作用，虽然聚类分析后，海南省2个聚类组种苗的叶对数无显著性差异，但是叶片决定了种苗光合作用的能力，对生长起到一定作用。本次聚类分析所得到的2组聚类中心可以作为种苗分级的参考，所选择的4个质量指标作为广藿香种苗等级划分的指标是合理的。

表8 广藿香种苗等级划分最终结果

质量指标广东省海南省ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ苗高(cm)≥40.023.0～40.011.0～23.0≥16.013.0～16.05.0～13.0苗粗(mm)≥5.04.0～5.03.0～4.0≥4.03.0～4.02.0～3.0叶对数≥541～4≥3≥31～3根长(cm)≥1310.0～13.01.0～10.03.0～9.0≥9.01.0～3.0

2.3.2广藿香种苗等级划分的最终结果

通过相关性分析和主成分分析，最终选取苗高、苗粗、叶对数和根长作为等级划分的质量指标，通过聚类分析得到了2组聚类中心，并以聚类中心值作为等级划分的参考值。由于广藿香种苗的成活率达到90%以上，且本次实验所选取的材料均为健康的种苗，因此最终确定以聚类分析的两组聚类中心值作为一、二等种苗划分的界限值，并以选取的4个质量指标在样本数据中的最小值作为第三等种苗的下限，为了便于日后实际生产中种苗的等级划分，最终确定把一、二、三等种苗划分的参数值向上取整为最接近的整数，结果见表8。

3 讨 论

由于广东省和海南省处于不同的气候带，气候差异较大，因此两省在种苗的繁育方式上存在着一定的差异。广东省一般为当年立冬前后，在成熟植株采收时同时取嫩枝扦插育苗，育苗周期一般为4～5个月，翌年清明前后移栽大田；海南省一般于当年中秋节至翌年清明前进行种苗的繁育，由于海南省处于北热带，平均日照时间长，雨水充沛，有利于种苗的生长发育，所以种植后的种苗一般20～30 d即可移栽大田，而存活率依然很高，当地一年可以育苗4～5次。基于种植和气候上的差异，本实验通过对两省种苗性状的统计和差异分析,进一步地说明，在后续的等级划分工作中应对两省种苗予以区分，确保等价划分的结果能够适用于实际生产。

广藿香属于草本植物，药用部位为干燥地上部分，有别于根类药材的种苗主要选择能反映根部发育程度的指标[9]，广藿香种苗选择的质量指标应该尽可能地反映植株整体的发育水平，本实验选择了能体现种苗粗壮程度的苗高、苗粗、节数和节间长，能反映根部发育状况的根数和根长，以及能体现叶片生长状况的叶对数作为初始的质量指标。然而，过多的测量指标在实际生产中既增加成本，又有可能因为指标间所存在的重叠信息而增加工作量，因此在种苗质量分级之前应该考虑减少指标，并利用尽量少的指标来反映种苗大部分的信息。本次实验采用了主成分分析法，通过比较最大方差贡献成分中各指标特征向量的绝对值，从中选择能反映种苗大部分信息的指标，同时利用相关性分析方法，尝试寻找关系较强，能相互反映各自信息的指标来进一步减少测量的项目，并最终得到苗高、苗粗、叶对数和根长共4个质量指标，这些指标即易于测量，同时还与药农种植经验上所认为的粗壮叶多有根的种苗更易于生长的观点相一致，因此指标的选择是科学合理的。

由于广东省和海南省广藿香种苗的育苗周期和时间的差异，不适宜采用相同的种苗标准来进行等级划分，本实验采用了多元方差分析方法，统计结果表明，两省种苗各质量指标差异均极显著，因此应该各自制定等级标准。此外，有别于常用的单因素方差分析和多个独立样本t检验，多元方差分析还考虑到不同因素之间相互的影响，正如相关性分析的结果，极大部分质量指标间均存在着显著差异，因此笔者认为，选择多元方差分析来考察不同产地、批次等因素所导致的种苗差异更科学、更合理。在聚类分析中，根据该方法的要求[10]，不同变量的数量级不能相差太大，否则会使2个变量的影响不平衡，而解决方法为对变量的数据进行标准化，而本次实验在统计描述的结果中发现，各变量的数量级相差不大，且各变量数值的变化幅度适宜，因此本实验没有对数据进行标准化的处理，而直接利用原始数据进行聚类分析是可行的。

在很多种苗质量标准的研究中，通常以种苗移栽后的存活率来检验种苗等级划分的合理性[8]，但是广藿香种苗的存活率极高，因此本实验并没用进行后续的检验。由于还处在种苗的状态，因此通过测量有效成分含量的方法来评价等级划分的优劣也是不合理的，而有效合理的检验方法应该是考察种苗的等级与植株成熟后的质量是否相吻合，但是广藿香是地上部分入药，在实际生产中既要考虑产量，还要考虑品质，涉及着众多的外在指标，而如何把这些指标整合并得到能体现广藿香植株质量的方法却尚未存在，因此这

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也是目前有待解决的问题。通过本实验的统计分析发现，大部分质量指标呈显著的正相关，说明指标的生长是同步的，而育苗的时间影响种苗的生长状况，同时育苗时间与成本相联系。因此，本实验所得到的种苗等级划分的结果，在实际生产中指导种苗的分类和种苗的定价，同时为日后广藿香种苗等级划分的优化提供参考。