宁夏六盘山地区膜荚黄芪迁地保护的适应性分析

Adaptive analysis on ex‐situ conservation of Astragalus membranaceus in Liupan Mountain region of Ningxia

摘要

目的 探讨膜荚黄芪迁地保护的适应性，为膜荚黄芪种质资源保护和引种回归提供理论依据。 方法 以膜荚黄芪为研究对象，综合比较其在六盘山野生分布区与迁地保护区之间生长、生理、化学计量及药效成分等多个维度的差异。 结果 迁地保护的膜荚黄芪繁殖正常，且发芽率与野生分布区相比无显著差异；野生和迁地保护区土壤pH均近中性，含水率（SWC）无显著差异。迁地保护区土壤全氮（TN）、全磷（TP）、碱解氮（HN）、速效钾（AK）含量均显著低于野生分布区，而有机碳（SOC）含量显著高于野生分布区，全钾（TK）和速效磷（AP）含量无显著差异；迁地保护区膜荚黄芪叶片的功能性状优于野生分布区，除叶片干物质含量无显著差异外，叶长、叶宽、叶表面积、叶长宽比和相对含水量较野生分布区分别提高了30.2%，17.4%，54.1%，17.4%和11.9%。迁地保护对膜荚黄芪叶片的蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）及水分利用效率（WUE）均有显著影响，与野生分布区相比，迁地保护区膜荚黄芪叶片的C_i和WUE显著降低了47.0%和40.3%，而T_r极显著提高了189.1%。迁地保护区膜荚黄芪绿叶期叶片氮和磷含量（20.0和18.4 mg/g）均低于野生分布区（23.9和23.2 mg/g），但其在较低养分条件下仍能维持形态建成。野生与迁地保护区膜荚黄芪叶片氮磷比（N∶P）分别为10.92和10.28，膜荚黄芪在两种生境下均受氮素限制。迁地保护区膜荚黄芪叶片的钾回收效率（KRE）极显著高于野生分布区，而氮回收效率（NRE）和磷回收效率（PRE）显著低于野生分布区；迁地保护区膜荚黄芪根中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量分别为0.286%和0.094%，均显著高于野生分布区（0.242%和0.046%），且符合《中华人民共和国药典》（2025版）标准；野生分布区与迁地保护区膜荚黄芪根中的差异与非差异代谢物类别和关键代谢通路无明显差异，其差异仅体现在各类型的相对占比和通路中富集的代谢物数量上。 结论 迁地保护后的膜荚黄芪适应宁夏固原市的迁地生境，生长状态良好，且药效品质高于野生分布区。

Abstract

Objective This study aims to investigate the adaptability of Astragalus membranaceus in ex-situ conservation，thereby providing a theoretical basis for its germplasm resource conservation and reintroduction. Method Using A.membranaceus as the research subject，multiple dimensions‐including growth，physio-logy，stoichiometry，and medicinal components‐were comprehensively compared between its wild distribution area in the Liupan Mountains and the ex-situ conservation site. Result The ex-situ conserved A.membranaceus exhibited normal reproduction，and its germination rate showed no significant difference from that in the wild distribution area.Soil pH in both wild and ex-situ conservation areas was nearly neutral，with no significant difference in soil water content （SWC）.In the ex-situ conservation area，soil total nitrogen （TN），total phosphorus （TP），alkali-hydrolyzable nitrogen （HN） and available potassium （AK） contents were significantly lower than those in the wild distribution area，while soil organic carbon （SOC） content was significantly higher.Total potassium （TK） and available phosphorus （AP） contents showed no significant differences between the two a-reas.Leaf functional traits of A.membranaceus in the ex-situ conservation area were superior to those in the wild distribution area.Except that leaf dry matter content showed no significant difference，leaf length，leaf width， leaf surface area，leaf length-to-width ratio and relative water content increased by 30.2%，17.4%，54.1%， 17.4%，and 11.9% compared to the wild distribution area.Ex-situ conservation exerted significant effects on transpiration rate （T_r），intercellular CO₂ concentration （C_i），and water use efficiency （WUE）.Compared to the wild distribution area，C_i and WUE in ex-situ individuals decreased significantly by 47.0% and 40.3%，respectively，while T_r increased extremely significantly by 189.1%.During the green leaf period， leaf nitrogen and phosphorus contents of ex-situ conserved A.membranaceus （20.0 and 18.4 mg/g） were lower than those in the wild distribution area （23.9 and 23.2 mg/g）.However，under these lower nutrient conditions，the ex-situ conserved A.membranaceus still maintained morphological development.The leaf N∶P ratios in wild and ex-situ conservation areas were 10.92 and 10.28，respectively，indicating that A.membranaceus was nitrogen-limited in both habitats.Potassium resorption efficiency （KRE） in ex-situ conserved A.membranaceus was extremely significantly higher than that in the wild distribution area，while nitrogen resorption efficiency （NRE） and phosphorus resorption efficiency （PRE） were significantly lower.The contents of astragaloside Ⅳ and calycosin-7-glucoside in roots were 0.286% and 0.094%，respectively，both significantly higher than those in wild individuals（0.242% and 0.046%），and conformed to the standards of the Pharmacopoeia of the People’s Republic of China （2025 edition）.No significant differences were observed in the categories of differential and non-differential metabolites or in key metabolic pathways in A.membranaceus roots between wild and ex-situ habitats.The differences only existed in the relative proportions of metabolite categories and the quantity of enriched metabolites within pathways. Conclusion The ex-situ conserved A.membranaceus adapted well to the ex-situ habitat in Guyuan，Ningxia，exhibiting good growth and superior medicinal quality than that in the wild distribution area.

Graphical abstract

关键词

膜荚黄芪 / 迁地保护 / 适应性 / 生态化学计量特征 / 宁夏六盘山

Key words

Astragalus membranaceus / ex-situ conservation / adaptability / ecological stoichiometric characteristics / Liupan Mountains of Ningxia

膜荚黄芪（Astragalus membranaceus）是豆科（Leguminosae）黄芪属（Astragalus）多年生草本植物，是我国重要的药用植物^［1］。膜荚黄芪在我国华北、西北地区（如内蒙古、陕西、甘肃、宁夏）的林缘及灌丛疏林中均有分布^［2］，其根中不仅含有黄芪甲苷、胆碱、甜菜碱、氨基酸、蔗糖、葡萄糖醛酸和微量叶酸，还富集硒、锌、镁、铜等多种微量元素^［3］，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、神经保护、保肝护肾及保护心脑血管等作用^［4］。近年来，六盘山地区因人为干扰等因素导致膜荚黄芪野生种群面临生存危机，其种群数量锐减，分布范围萎缩^［5］，加强种质资源保护并实现可持续利用已刻不容缓。因此深入开展膜荚黄芪的资源保护工作，对于保障其可持续供应和维持生态系统平衡具有至关重要的科学意义和实践价值。

迁地保护是植物多样性保护的一项关键策略，在珍稀濒危野生植物的保护与可持续利用中具有重要作用^［6］。该策略通过将目标物种的个体或繁殖体迁移至植物园、种子库、迁地保护基地等人工可控环境中，从而为其原生境中面临生存威胁的种群建立保障机制，以维持种群的延续能力^［7］。迁地保护在防止物种灭绝，维持遗传多样性，以及为种群的引种回归和栖息地恢复储备生物资源方面发挥着不可替代的作用^［8］。然而迁地环境与物种长期适应的原生境之间存在显著差异，导致迁地个体面临多重适应性挑战，例如环境胁迫引发的生理应激响应^［9］。因此系统评估物种在迁地环境中的适应性状态，已成为衡量保护实践成效的重要科学依据^［10］。迁地保护适应性分析通过综合运用生理生化指标检测、繁殖力评估、遗传多样性分析等方法，全面解析物种在人工环境下的生存表现，识别其面临的具体适应障碍与潜在风险，从而为优化保护策略提供依据^［11］。鉴于当前迁地保护适应性分析的方法和指标具有高度异质性，因此在实际应用中，需依据目标物种的生物学特性、迁地生境的具体条件以及保护目标，科学地选择适配的评价方法与指标体系。

本实验室前期已对六盘山分布的野生膜荚黄芪进行了迁地保护。本研究以膜荚黄芪为研究对象，通过对野生分布区与迁地保护区进行野外调查及采样分析，测定并比较二者土壤生理生化指标、叶片功能性状、光合参数、生态化学计量特征、养分回收效率、药效成分含量及代谢物差异，探讨六盘山地区膜荚黄芪迁地保护的适应性，以期为膜荚黄芪种质资源保护和引种回归提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

膜荚黄芪野生分布区位于宁夏回族自治区固原市六盘山国家级自然保护区（35°40′58″ N，106°20′13″ E）内，海拔1 822 m，属典型的温带半湿润-半干旱过渡区，具有大陆、海洋季风边缘气候特点，年日照时数2 425.9 h，年均气温5.8 ℃，年降水量689 mm，土层较薄，立地条件差，生态环境脆弱。

膜荚黄芪迁地保护区位于宁夏回族自治区固原市隆德县六盘山珍稀药用植物资源圃（35°56′7.37″ N，106°17′41.76″ E），海拔2 318 m，地处中温带季风气候区，年日照时数2 238.2 h，年均气温5.5 ℃，年降水量502.1 mm。作为典型的生态过渡带（半湿润向半干旱过渡），该区域不仅具有显著的水文调节功能，还兼具农牧交错的土地利用特征，特殊的环境使其生态系统表现出高度的敏感性。

1.2 试验设计

1.2.1 物候期观察及种子发芽

定期观察六盘山地区野生膜荚黄芪植株，记录物候期。同时将其引种于迁地保护区药用植物种质资源圃，定时、定株进行形态特征、生长发育和开花结实观察与记录。此外，采集成熟种子，自然风干后置于4 ℃种子保存柜内贮藏3个月。选取籽粒饱满、大小均匀且健康的种子，经砂磨破除物理休眠至种皮表面失光后，播种于由珍珠岩、蛭石和基质按体积比1∶1∶1配制的苗床中，每个处理60粒，于25 ℃下培养7 d后记录发芽情况。

1.2.2 土壤养分

2024年7月，分别在膜荚黄芪的野生分布区与迁地保护区内采用五点采样法各设置5个采样点，采集5份表层土壤（0~20 cm）样品，置于室内阴凉处风干，过筛并进行分装。pH测定参照HJ 704-2014的方法；土壤含水率（SWC）参考《土壤理化分析》，采用烘干法测定；有机碳（SOC）含量测定参照NY/T 1121.6-2006的方法；全氮（TN）含量测定参照NY/T 1121.24-2012的方法；全磷（TP）含量测定参照NY/T 88-1988的方法；全钾（TK）含量测定参照NY/T 87-1988的方法；碱解氮（HN）含量测定参照DB51/T 1975-2014的方法；速效磷（AP）含量测定参照HJ 704-2014的方法；速效钾（AK）含量测定参照NY/T 889-2004的方法。

每个采样点另取1份新鲜土样置于已知质量的铝盒中，烘干至恒质量后称其土壤干质量。

1.2.3 叶片功能性状和养分含量

2024年6月上旬（绿叶期）和9月上旬（衰老叶期），分别在膜荚黄芪的野生分布区与迁地保护区内，各选取9株健康成熟植株，并每株采集3片完全展开的健康叶片作为试验样品。样品采集后于2 h内称质量，随后用清水洗净，将叶片于5 ℃黑暗条件下在水中浸泡12 h，取出后用滤纸吸干表面水分后称质量，得饱和鲜质量；随后置于60 ℃烘箱中烘48 h至恒质量，冷却后称干质量。采用根系分析系统WinRHIZO（包含图像扫描系统和图像分析软件）及配套的STD4800扫描仪（Epson Perfection V850 Pro）获取叶片图像并分析其形态性状。通过Epson Scan软件获取数字图像后，使用WinRHIZO Pro图像分析软件测定叶表面积、叶长和叶宽。叶片干物质含量（LDMC）则通过烘干法单独测定并计算。

比叶面积=叶表面积/叶片干质量；

LDMC=（叶片干质量/叶片鲜质量）×100%；

相对含水量=［（鲜质量-干质量）/（饱和鲜质量-干质量）］×100%。

将采集的绿叶和衰老叶样品烘干至恒质量，经组织破碎机破碎后于球磨仪中进行研磨，用于养分含量测定。有机碳含量测定参照NY/T 1121.6-2006的方法；全氮含量测定参照GB/T 6432-2018的方法；全磷含量测定参照GB/T 6437-2018的方法，全钾含量测定参照NY/T 2420-2013的方法。根据2个叶期叶片所测养分含量计算叶片养分回收效率。养分回收效率=［（绿叶养分含量-衰老叶养分含量）/绿叶养分含量］×100%。

1.2.4 光合指标

迁地保护区与野生分布区膜荚黄芪叶片的光合指标使用GFS-3000便携式光合仪测定，测定时间为晴朗无风的上午08：30-11：00，各处理测定5个重复。测定时的环境参数设置为：气体流速750 µmol/s，叶轮转速7档，光强模式设定为顶部光强1 000 µmol/（m²·s），测定指标包括净光合速率（net phosynthetic rate，P_n）、蒸腾速率（transpiration rate，T_r）、气孔导度（stomatal conductance，G_s）和胞间CO₂浓度（intercellular CO₂ concentration，C_i），根据光合参数计算叶片水分利用效率（WUE）。

WUE=P_n/T_r。

1.2.5 根的药效成分

2024年9月采集野生和迁地保护区2年生膜荚黄芪完整根系，阴干后按照《中华人民共和国药典》（2020版）^［12］的方法测定黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量。

1.2.6 根的代谢组分析

2024年9月采集野生和迁地保护区2年生膜荚黄芪根，经去离子水洗涤后，用预冷的1×PBS缓冲液漂洗后剪切成1~2 mm小块，液氮冷冻后置于-80 ℃超低温冰箱保存。取膜荚黄芪根样品50 mg，液氮研磨后经预冷80%甲醇提取，匀浆、超声处理后，于-20 ℃沉淀，离心取上清，真空浓缩干燥。复溶后采用UHPLC（SHIMADZU LC-30系统，HSS T3色谱柱）进行分离，流动相为0.1%甲酸水溶液和乙腈，梯度洗脱，流速0.3 mL/min。质谱分析在QE Plus系统上进行，采用ESI正负离子模式检测。数据处理依托R XCMS软件，进行PCA与PLS-DA等多变量分析，筛选差异代谢物的标准为VIP>1.0、FC≥1.5或FC≤0.667且P<0.05，P≥0.05则为非差异代谢物。以P≤0.05为显著性阈值进行差异代谢物KEGG通路富集分析，相关结果基于Bioprofile云平台完成可视化。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel整理，并借助IBM SPSS Statistics 27进行独立样本t检验（显著性水平设为0.05，P<0.05），分析两保护区间土壤养分、叶片功能性状及生态化学计量特征的差异，相关结果图用GraphPad Prism 10.1.2绘制。

2 结果与分析

2.1 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪的物候期与种子发芽率

六盘山野生膜荚黄芪3月下旬多年生的芽萌发，4月初种子出芽，4月中旬展叶，6月下旬至7月初现蕾，7月中旬至8月下旬为盛花期，9月上旬进入结实期，9月中下旬荚果成熟，果皮黄褐色并自然开裂。种子散落后于10月下旬地上部分枯萎，地下根系进入越冬休眠期。迁地保护区的膜荚黄芪物候期与野生分布区的膜荚黄芪物候期基本一致。

对野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪的种子发芽率进行统计，结果显示野生分布区与迁地保护区膜荚黄芪的种子发芽率分别为（56.7±2.9）%和（55.0±5.0）%，差异不显著，表明迁地保护未显著降低种子成熟度和萌发率，可以通过种子进行繁殖。

2.2 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪土壤理化性质

对膜荚黄芪野生和迁地保护区土壤理化指标进行测定，结果见表1。

由表1可知，野生分布区与迁地保护区土壤的理化性质部分养分指标存在显著差异。在基础指标方面，两地土壤pH均接近中性（7.35和7.40），土壤含水率（SWC）分别为16.34%和13.38%，差异不显著。在养分指标方面，两地则表现出部分差异：迁地保护区的碱解氮（HN）和速效钾（AK）含量分别为87.01和94.33 mg/kg，显著低于野生分布区（133.32和202.78 mg/kg）。与之相反，迁地保护区的有机碳（SOC）含量则显著高于野生分布区。迁地保护区的全量养分全氮（TN）和全磷（TP）含量极显著低于野生分布区，相比之下，全钾（TK）和速效磷（AP）含量在两地间均未表现出显著差异。

2.3 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪叶功能性状及光合特性

2.3.1 叶片形态

对野生和迁地保护区膜荚黄芪绿叶期叶片形态指标进行测定，结果（表2）表明，除叶片干物质含量在两地无显著差异外，迁地保护区膜荚黄芪的叶长、叶宽、叶表面积、叶长宽比及相对含水量均显著高于野生分布区，而比叶面积显著低于野生分布区。

2.3.2 叶片光合特性

对野生和迁地保护区膜荚黄芪绿叶期叶片进行光合指标测定，结果（表3）显示，迁地保护区和野生分布区膜荚黄芪叶片的T_r分别为1.85和0.64 mmol/（m²·s），迁地保护区极显著高于野生分布区。膜荚黄芪叶片的气孔导度（G_s）和净光合速率（P_n）在两地间无显著差异，迁地保护区的胞间CO₂浓度（C_i）显著低于野生分布区。膜荚黄芪叶片的水分利用效率（WUE）在野生分布区和迁地保护区分别为5.73和3.42 μmol/mmol，野生分布区显著高于迁地保护区。

2.3.3 叶片生态化学计量特征

对野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪绿叶期和衰老叶期的叶片生态化学计量特征进行测定，结果（表4）表明，在绿叶期，迁地保护区膜荚黄芪叶片的有机碳（SOC）和全钾（TK）含量分别为480.35和7.07 mg/g，野生分布区膜荚黄芪叶片的有机碳和全钾含量分别为470.55和7.62 mg/g，两地无显著差异，而全氮（TN）与全磷（TP）含量在两地均存在显著差异，且TN和TP含量在迁地保护区（20.04和1.84 mg/g）显著或极显著低于野生分布区（23.86和2.32 mg/g）。在衰老叶期，迁地保护区膜荚黄芪叶片的有机碳和全钾含量显著低于野生分布区，而TN含量显著高于野生分布区，TP含量在两地无显著差异。进一步对绿叶期叶片的化学计量比进行分析，结果（表5）显示，碳氮比（C∶N）和氮磷比（N∶P）在两地表现均无显著差异；迁地保护区的碳磷比（C∶P）为262.41，极显著高于野生分布区（202.72）。

2.3.4 叶片养分回收效率比较

表6结果表明，在迁地保护区和野生分布区，膜荚黄芪叶片的碳回收效率（CRE）分别为16.3%和11.7%，两地无显著差异；在迁地保护区，膜荚黄芪叶片的氮回收效率（NRE）、磷回收效率（PRE）和钾回收效率（KRE）分别为-50.8%，-36.9%和-6.3%，在野生分布区分别为-12.5%，17.4%和-59.7%，在两地均存在显著差异，且PRE和KRE的差异极显著。

2.4 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪药效成分含量比较

对两地膜荚黄芪根部主要药效成分黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量进行测定，结果（表7）表明，迁地保护区的黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷积累量（0.286%和0.094%）显著优于野生分布区（0.242%和0.046%）。此外，两种生境下的药效成分含量均符合《中华人民共和国药典》（2025版）标准对相关指标的规定（黄芪甲苷含量大于0.080%，毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量大于0.020%），证实其药材品质合格。

2.5 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪代谢物比较

基于HMDB数据库的分类结果表明，膜荚黄芪野生分布区与迁地保护区比对组中的差异与非差异代谢物均涵盖脂质和类脂分子、芳香烃及其衍生物类、聚酮化合物、含氧有机化合物类、含氮杂环类化合物等主要类别，其差异仅体现在各类型的相对占比上。

对代谢物进一步进行二级分类分析，结果（图1）表明，在差异代谢物中，黄酮类化合物占比最高，为23%；其次是羧酸及其衍生物（12%）和有机氧化合物（11%）。在非差异代谢物中，黄酮类化合物占比为20%，有机氧化合物占比为15%，戊烯醇脂质占比为13%，其中特有化合物类别有4种（甾体类化合物及其衍生物、肉桂酸及其衍生物、酚类和咪唑并嘧啶类）。整体来看，黄酮类化合物在两类代谢物中最丰富，化合物的类别无显著差异，仅对应占比有所不同。

对野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪根的差异代谢物和非差异代谢物进行通路富集分析，结果（图2）表明，代谢物数量最多的通路都主要富集在ABC转运、蛋白质消化吸收、氨基酸生物合成、新陈代谢通路、异黄酮和黄酮类生物合成等途径。差异与非差异代谢物共享多数富集通路，仅在部分通路中富集的代谢物数量有所不同。总体来看，与药效成分相关代谢物的通路富集模式在两类代谢物间高度相似。

3 讨 论

3.1 膜荚黄芪物候期差异与适应策略

物候是植物的生长发育阶段随气候的季节性变化而产生萌芽和开花等规律性变化的自然现象^［13］，可以客观反映植物对外界气候和生态环境条件的反应及适应能力^［14］，具体表现为植物生育期的提前或推迟以及生育阶段的延长或缩短等。气温升高通常加速植物生长发育并缩短生育期^［15］。程珍等^［16］证实，气温升高使棉花出苗期、现蕾期、开花期和吐絮期提前，而播种期与成熟期推迟。张燚等^［17］对祁连山植被物候的研究指出，物候空间差异主要受海拔和坡向的影响，并通过调控水热条件驱动。六盘山膜荚黄芪迁地保护区的海拔虽然高于野生分布区，但其平均气温与野生分布区相比变化不大，而且迁地保护区膜荚黄芪的物候期与野生分布区膜荚黄芪的物候期基本一致。因此，膜荚黄芪物候期及生长发育与温度密切相关。此外，两地生境对种子成熟未产生显著影响，采收的种子发芽率无显著差异，均在55.0%左右。

3.2 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪叶片功能性状与其适应策略

叶片功能性状作为植物在长期进化过程中对环境因子（如光照、水分、温度、养分）响应的关键表型特征，其组合模式与可塑性深刻反映了植物在资源获取、利用效率及环境胁迫耐受性等方面的权衡策略和适应程度^［18］。叶片作为核心光合器官，其宽度是植物构型的关键性状，直接影响光能捕获与利用效率^［19］。本研究中迁地保护区膜荚黄芪叶片的形态指标（叶长、叶宽、叶表面积等）都显著高于野生分布区，表明迁地环境促进了膜荚黄芪叶面积扩张，进而增强了水分保持能力和光资源获取能力。同时，由于水分利用效率（WUE）是衡量植物碳同化与水分消耗平衡关系的核心生理生态指标，反映植物每消耗单位水分所能固定的碳量，直接关联抗旱性与资源转化效益^［20］。本研究发现，野生分布区膜荚黄芪的水分利用效率显著高于迁地保护区，表明其对干旱贫瘠生境具有更强的适应性，能以较低的水分成本获取碳资源，形成稳健的慢生长策略。除此之外，叶片干物质含量与植物生长和资源利用效率紧密相关，且随叶片干物质含量增加，植物叶片耐旱性逐渐增强^［21］。本研究中膜荚黄芪的叶片干物质含量在野生和迁地保护区无显著差异，暗示膜荚黄芪对两种环境具有相似的资源利用适应性。由于相对含水量是量化植物组织水分饱和或亏缺程度的核心生理指标，直接反映植物在环境胁迫下的水分保持能力与细胞水分平衡状态^［22］。迁地保护区膜荚黄芪叶片的相对含水量显著高于野生分布区，推测其抗脱水性与抗旱能力增强。因此，迁地保护通过协同优化光资源捕获（叶形态）与水分保持能力（生理），使膜荚黄芪呈现良好的适应性。

3.3 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪土壤特征与叶片生态化学计量特征

本研究中，膜荚黄芪的土壤理化特征除pH、SWC、AP、TK等指标在两地间无显著差异外，HN、AK、TN、TP和SOC在野生分布区和迁地保护区之间表现出显著差异；与之对应的是，绿叶期叶片SOC和TK含量在两地间无显著差异，TN和TP含量均存在显著性差异，且C∶P比值表现出极显著差异。值得注意的是，叶片养分含量在迁地保护种群和野生种群之间的差异并未表现出与土壤一致的变化规律，且表现出较高随机性。这表明土壤理化性状（尤其是氮、钾及有机碳）的差异显著影响叶片养分分配，可能反映植物对环境变化的适应性调控策略^［23］。C、N、P是维系植物生长不可或缺的元素，在养分循环、能量流动和生态系统功能的维持方面具有重要作用，其在植物体内的含量及C∶N、C∶P、N∶P不仅反映碳同化能力和养分利用效率，还可揭示植物的营养限制状态^［24］。本研究发现，与野生分布区相比，迁地保护区膜荚黄芪叶片的养分含量显著降低，但其在较低养分条件下仍能维持更优的形态建成，这表明迁地保护区膜荚黄芪对氮、磷养分利用效率更高，已对新生境做出积极生理响应及适应，并呈现更优的生长态势。

成熟植物叶片的平衡N∶P为14~16，其值小于14表示N含量有限，其值大于16表示P含量有限^［25］。在本研究中，野生与迁地保护的膜荚黄芪叶片N∶P均小于14，表明膜荚黄芪可能受氮元素限制，但还需进一步验证。有机碳是植物有机体的主要组分，是构成植物体内各种生命活性物质的基础，而N和P是调节陆地生态系统的生产力和碳固存关键因子^［26］。进一步分析显示，两地膜荚黄芪叶片有机碳含量均高于全球植物叶片平均有机碳含量基准值（（464±32.1） mg/g）^［27］，但叶片C∶N、C∶P比值却显著低于全球平均水平（C∶N为22.50，C∶P为469.16）^［28］。这一现象表明，尽管野生与迁地保护的膜荚黄芪具备较高的固碳潜力，但其氮、磷养分利用效率较低。

3.4 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪养分回收效率特征

植物养分内循环是一种经济的养分保存机制，包括衰老过程中植物养分从衰老组织向存活组织的再运移和储存，以及植物生长过程中储存养分的运移和再利用^［29］。本研究表明，野生与迁地保护区膜荚黄芪叶片碳回收效率（CRE）在两地无显著差异，但氮回收效率（NRE）和磷回收效率（PRE）在迁地保护区均显著低于野生分布区。尽管迁地保护区与野生分布区纬度、年均气温及年降水量等关键气候因子高度相近，但现有研究证实NRE随海拔升高而下降^［30］，暗示地理差异并非本研究中NRE和PRE分化的主因。值得注意的是，环境因子、植物生活史阶段及叶片功能性状的差异均可显著调控养分回收效率^［31］，这些因素可能是导致膜荚黄芪在迁地与野生种群间氮磷回收策略差异的潜在成因。此外，作为植物叶片中第二丰富的营养元素，钾在水分调节和植物生长中具有关键生理作用^［32］，但其回收机制研究相对薄弱。在本研究中，钾回收效率（KRE）在迁地保护区显著高于野生分布区。有研究表明，在生态系统的演替后期（如成熟森林阶段），植物KRE会显著提高^［33］。在草本植物膜荚黄芪中KRE差异成因仍需进一步研究。在本研究中，野生分布区与迁地保护区膜荚黄芪叶片的NRE和KRE均呈负值。前人研究指出，NRE的降低源于草本植物主动储存策略，尤其是多年生植物，在衰老阶段优先将氮滞留于叶片，延长体内循环，而非完全转移^［34］。KRE的负值则主要受低温和衰老进程协同调控，低温抑制离子再转运，导致回收能力下降甚至出现积累，从而使回收效率趋近于零或负值^［35］。

3.5 野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪根的药效成分及代谢物差异

膜荚黄芪传统功效补气固表、托毒生肌已被证实主要源于核心活性成分——黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷，因此通过对关键药效成分的分析与比较，可以推断迁地保护区膜荚黄芪对新环境的适应状况^［36］。《中华人民共和国药典》（2025版）^［37］中规定，以黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量作为黄芪药材质量标准，其中按干燥品计算，黄芪甲苷含量不得少于0.080%，毛蕊异黄酮葡萄糖苷含量不得少于0.020%。本研究中，对膜荚黄芪标志性成分（黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷）进行定量分析，迁地保护区膜荚黄芪的各项含量均满足《中华人民共和国药典》（2025版）的质控要求，且其水平均显著高于野生分布区，表明迁地保护区膜荚黄芪的药材质量较好，并未降低膜荚黄芪药效成分含量。此外，野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪根的小分子代谢物中，差异与非差异代谢物均主要属于脂质和类脂分子、芳香烃及其衍生物类、聚酮化合物、含氧有机化合物类、含氮杂环类化合物等类别，且其类别构成相似，仅各类型代谢物的相对占比不同，差异代谢物中戊烯醇脂质和黄酮类化合物占比均较高，但在非差异代谢物中，其占比要高于差异代谢物。对药效成分相关代谢物的分析表明，迁地保护区膜荚黄芪的核心代谢网络保持稳定。黄芪皂苷的生物合成主要通过甲羟戊酸途径（mevalonate，MVA）和甲基赤藓糖醇磷酸途径（2-C-methl-D-erythritol-4-phospate，MEP）这2条重要的代谢途径，且二者都依赖于戊烯醇脂质代谢产生的萜类前体物质异戊烯焦磷酸（IPP）^［38］；毛蕊异黄酮葡萄糖苷则通过苯丙烷途径合成，其关键中间体包括肉桂酸及其衍生物^［39］。本研究发现，戊烯醇脂质和黄酮类化合物在非差异代谢物中占比较高，且肉桂酸及其衍生物也属于非差异代谢物。说明与核心药效成分合成相关的萜类与苯丙烷代谢途径在迁地保护区膜荚黄芪中未发生显著扰动。因此，从药效成分合成与代谢基础上证实，迁地保护的膜荚黄芪已成功适应新的生境，并维持了其药效成分合成的稳定潜力。此外，进一步分析发现，野生分布区和迁地保护区的膜荚黄芪根无论代谢物表达是否存有差异，其均集中富集于新陈代谢通路、辅因子生物合成、ABC转运、氨基酸生物合成、蛋白质消化吸收、异黄酮和黄酮类生物合成等关键通路。这些通路的高度重叠，揭示野生和迁地保护的膜荚黄芪根在代谢网络上具有本质的相似性，表明二者的功能富集模式无显著差异。总体而言，与药效成分相关代谢物的通路富集模式在野生分布区和迁地保护区膜荚黄芪根的代谢物间高度相似。

4 结 论

膜荚黄芪适应六盘山迁地保护区环境且生长状态良好；六盘山迁地保护区膜荚黄芪根中黄芪甲苷和毛蕊异黄酮葡萄糖苷的含量均显著高于野生分布区，且符合《中华人民共和国药典》（2025版）标准。

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基金资助

宁夏回族自治区重点研发计划重点项目(2024BEG02037)

宁夏回族自治区重点研发计划重点项目(2022BBF02032)