林药复合种植的滇龙胆中元素的化学计量特征研究.doc

林药复合种植的滇龙胆中元素的化学计量特征研究 李远菊，王元忠，张霁，赵艳丽，张金渝，金航 （云南中医学院中药学院，昆明；云南省农业科学院药用植物研究所，昆明） 摘要：药用植物复合种植是对传统中药材种植模式的优化，在一定程度上可缓解中药材与作物争地的矛盾，对中药资源的保护与可持续发展具有重要意义。试验通过采集单一种植模式的滇龙胆（）样品以及滇龙胆与茶树（）、大叶桉（）、木瓜（）、旱冬瓜（）、核桃（）、杉木（）、木果石栎（）等林药复合种植模式的滇龙胆样品，用微波消解法测定各滇龙胆样品中的、等元素含量，以探明不同种植模式下滇龙胆植株中元素的化学计量特征。结果表明，该方法的加标回收率在，相对标准偏差在。其中滇龙胆根中的元素含量排序为、，茎、叶中的为、。以滇龙胆茶树复合种植模式的元素含量最高，其在根、茎、叶中分别为、；滇龙胆旱冬瓜复合种植模式的和元素含量最高；滇龙胆大叶桉复合种植模式的元素含量最高，其根、茎、叶中分别为、；滇龙胆核桃复合种植模式的元素含量最高，其根、茎、叶中分别为、。重金属元素与、元素含量之间呈显著或极显著正相关，相关系数分别为、；与、含量之间呈显著或极显著正相关，与含量之间呈显著负相关；与含量之间呈显著正相关，与含量之间呈极显著正相关。 关键词：滇龙胆（）；复合种植；元素；化学计量特征 ：；：（）49065 ：433 ： 基金项目：国家自然科学基金项目（）；科技部“十二五”国家科技支撑计划项目（）；云南省自然科学基金项目（；） 作者简介：李远菊（），女，云南宁蒗人，在读硕士研究生，研究方向为中药资源开发与利用，（电话）（电子信箱）；通信作者，金航，研究员，硕士研究生导师，（电子信箱）。 植物中的元素含量与药用植物防病治病的作用密切相关，研究表明，和能调节机体免疫功能，以谷胱甘肽过氧化物酶形式发挥抗氧化作用。与基因型相比，环境因素是影响植物中元素含量变化的主要因子。等对不同功能型植物中的种元素计量特征进行了比较，结果表明气候、土壤和植物功能群显著影响元素含量。药用植物中元素响应环境变化与代谢物的改变密切相关。元素化学计量特征研究主要揭示元素与环境间的关系，这对于中药资源保护和道地药材形成机制研究具有重要意义。 林药复合种植是对传统中药材种植模式的优化，是将药用植物与农林生物复合种植及充分利用土地、光、水分、养分等自然资源的保护生态环境方式之一，也是中药资源保护与持续生产的主要研究内容之一，所以在一定程度上可以借鉴农业生态学的理论与方法来指导中药材种植生产。研究表明，合理的复合种植提高了生产效率，实现了药用植物栽培地的可持续利用。目前国内外关于复合种植对作物中元素含量影响的研究报道较多，但在药用植物研究上尚未见系统报道。 滇龙胆（）为龙胆科（）多年生草本植物，是中国传统医学的常用中药材。具有清热燥湿、泻肝胆火之功效，可用于治疗湿热黄疸、肝火目赤、耳鸣耳聋等病征。云南省临沧市是滇龙胆的主产区，主要种植模式有单一种植及其与茶树（）、大叶桉（）、木瓜（）、旱冬瓜（）、核桃（）、杉木（）、木果石栎（）等经济林木的林药复合种植。试验采用微波消解电感耦合等离子体原子发射光谱法，分析了单一种植模式及其林药复合种植模式的滇龙胆植株中元素含量，探寻不同种植模式下滇龙胆植株中元素的化学计量特征，旨在为滇龙胆的质量评价和栽培上的合理施肥提供科学依据。 材料与方法 仪器 参试仪器主要有微波消解仪（意大利公司）、超纯水处理器（成都优越科技有限公司）、型恒温鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）、分析天平梅特勒托利多（上海）有限公司、型电感耦合等离子体原子发射光谱仪（日本岛津公司），测定中的工作参数主要是高频发生器功率、载气流量、辅助气流量。 试剂 元素、标准溶液的浓度都为，均购自国家标准物中心，再根据测定需要配制成不同浓度的混合标准溶液；硝酸（优级纯）、（分析纯）均购自广东西陇化工股份有限公司。 样品及处理 试验所用二年生滇龙胆样品采自云南省临沧市，经云南省农业科学院药用植物研究所金航研究员鉴定为滇龙胆无疑。田间种植分为单一种植模式和分别与茶树、大叶桉、木瓜、旱冬瓜、核桃、杉木、木果石栎等混植的林药复合种植模式。各模式植物样品都有根、茎、叶，样品采集后用水冲洗干净，再用去离子水反复清洗、阴干，置于烘箱中烘干至恒重，粉碎后过目筛，备用。测定时称取样品粉末于聚四氟乙烯消解罐中，加入硝酸、去离子水，放入消解仪中，按表中的消解步骤进行消解，待消解完全后冷却至室温，转移至容量瓶中，用去离子水定容至刻度，摇匀，得供试样品溶液，样品一式份，同时备空白溶液一份。各模式样品都用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测元素含量。 结果与分析 各元素标准曲线 根据、各元素的标准溶液计算各元素的标准曲线方程，结果见表。通过绘制各元素的标准曲线，发现各元素在标准溶液浓度范围内呈线性关系，相关系数在。 试验方法的精密度和加标回收率 将同一样品溶液重复测定次，计算相对标准偏差，结果为。称取样品粉末，加入各元素标准溶液，测定各元素的含量，计算加标回收率，结果各元素的回收率在，表明试验所采用的方法可信度适宜。 不同种植模式下滇龙胆根中的元素含量 试验测定的不同种植模式下滇龙胆根中的各元素含量结果见表。由表可知，不同种植模式下滇龙胆根中的元素含量由高到低依次为、。以滇龙胆茶树复合种植模式（以下简写为茶树，其他的复合种植模式下同；各表中也如此）下和元素的含量最高，分别为、；以旱冬瓜复合种植模式下和元素的含量最高，分别为、；以核桃复合种植模式下和元素的含量最高，分别为、；元素含量在不同种植模式里由高到低依次为大叶桉、旱冬瓜、茶树、木瓜、木果石栎、滇龙胆单一种植模式、杉木、核桃；与、元素的含量相比，元素含量各种植模式都较低，在；元素含量各种植模式在，其中，滇龙胆单一种植模式的元素含量与木瓜的元素含量差异不显著（），分别为、。 不同种植模式下滇龙胆茎中的元素含量 试验测定的不同种植模式下滇龙胆茎中的各元素含量结果见表。由表可知，不同种植模式的滇龙胆茎中的元素含量由高到低依次为、。以大叶桉、茶树、旱冬瓜复合种植模式中、和元素的含量最高，分别为、；滇龙胆单一种植模式和与茶树复合种植模式里元素的含量差异不显著（），但与其余复合种植模式的元素含量差异显著（）；以核桃复合种植模式里的和元素含量最高，分别为、；元素含量的变化较稳定，各种植模式在；核桃和木瓜复合种植模式里元素的含量两者之间差异不显著（），分别为、；元素的含量以旱冬瓜复合种植模式的最高，为，以大叶桉复合种植模式的最低，为。 不同种植模式下滇龙胆叶中的元素含量 试验测定的不同种植模式下滇龙胆叶中的各元素含量结果见表。由表可知，不同种植模式的滇龙胆叶中的元素含量高低排序与茎中的相同。以旱冬瓜复合种植模式里、和元素的含量最高，分别为、；以大叶桉复合种植模式里元素的含量最高，为；元素含量各种植模式之间差异显著（）；以茶树复合种植模式里的元素含量最高，为；元素含量各种植模式在；以核桃复合种植模式中元素的含量最高，为。 滇龙胆不同种植模式、不同部位的重金属含量 试验测定的滇龙胆不同种植模式、不同部位的重金属元素（、）含量结果见表。从表可知，元素含量在，不同种植模式同一部位元素含量差异显著（），以核桃复合种植模式的元素含量最低；根据中国药典版规定的重金属含量标准（），滇龙胆单一种植模式、旱冬瓜和木果石栎复合种植模式里的元素含量高于药典标准，因此滇龙胆不适宜与旱冬瓜和木果石栎复合种植。元素含量仍然是核桃复合种植模式的较低。元素含量在，平均含量为；根据中国药典版规定的重金属含量标准（），所有种植模式的元素含量均符合药典标准。 不同种植模式里滇龙胆中的元素含量相关性分析 对不同种植模式里滇龙胆中种元素含量进行相关性分析，结果见表。分析表明，滇龙胆中有对元素之间的相关性达到显著水平，对元素之间的相关性达到极显著水平。与之间呈显著正相关，相关系数为，但与其他元素之间的相关性均未达到显著水平；与之间呈显著正相关，相关系数为，与、之间呈极显著正相关，相关系数分别为、；与之间呈显著正相关，相关系数为，但与其他元素之间的相关性均未达到显著水平；与之间呈显著正相关，相关系数为；与之间呈极显著正相关，相关系数为，但与其他元素之间的相关性均未达到显著水平；与之间呈极显著正相关，相关系数为；与之间呈显著负相关，相关系数为。 小结与讨论 试验结果表明，不同种植模式下滇龙胆中的必需元素含量存在差异。滇龙胆茶树复合种植模式里的元素含量最高，在根、茎、叶中分别为、；滇龙胆旱冬瓜复合种植模式里和元素的含量最高，在根、茎、叶中分别为、和、；滇龙胆核桃复合种植模式里元素的含量最高，在根、茎、叶中分别为、；滇龙胆大叶桉复合种植模式里元素含量最高，在根、茎、叶中分别为、。等研究发现，小麦鹰嘴豆复合种植模式的茎中、和含量增加，小麦小扁豆复合种植模式的种子中、和含量增加，因此推断种间互补作用有利于促进植物的营养吸收。 不同种植模式里滇龙胆中重金属元素的含量具有指导意义，如滇龙胆核桃复合种植模式里元素含量最低，单一种植、滇龙胆旱冬瓜、滇龙胆木果石栎复合种植模式里元素含量均高于中国药典版的标准；元素含量均符合药典标准。等研究了青菜、甘蓝、番茄、玉米和鸡眼草种植物在不同种植方式下对重金属的吸收，结果表明，玉米与其他作物的间作可降低作物对重金属的吸收。我们的试验结果也说明复合种植可降低药源植物对重金属的吸收。 滇龙胆不同种植模式中，有对元素之间的相关性达到显著或极显著水平，其中与呈显著正相关，相关系数为，与、呈极显著正相关，相关系数分别为、；与呈极显著正相关，相关系数为，与呈显著正相关，相关系数为，与呈显著负相关，相关系数为；与呈显著正相关，相关系数为；与呈极显著正相关，相关系数为。 林药复合种植模式能够充分利用土地、光、水分、养分等自然资源，有利于扩大传统中药材的生产规模，并对保护生态环境、保护生物多样性发挥积极作用，具有显著的生态效益、经济效益。同时，复合种植模式对中药材产量具有积极影响，对确保药材品质具有重要意义。中药材品质的形成取决于植物的代谢途径，而矿质营养元素的丰缺和平衡将影响植物的生长发育，进而影响代谢途径，导致药材品质产生变化。所以林药复合种植模式的元素计量特征研究可为中药材的规范化种植及合理施肥提供借鉴。由于复合种植模式下的元素含量变化可能与根际间的相互作用有关，因此根际间的作用机理还有待进一步研究。 参考文献： ，： ，：88 A，：E，（）： ，L，（）： ，PE，（）：-4186 张霁，金航，张金渝，等生态化学