蔣向輝，苑 靜，祝軍委，胡秀虹，楊承慧

（凱里學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 凱里 556011）

青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量季節(jié)動(dòng)態(tài)變化研究

蔣向輝，苑 靜，祝軍委，胡秀虹，楊承慧

（凱里學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院，貴州 凱里 556011）

對(duì)湖南通道、貴州雷山、貴州榕江3個(gè)不同地區(qū)的青錢柳（Cyclocarya paliurus）材料不同時(shí)期葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量進(jìn)行分析，研究其不同季節(jié)礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明：Mg、Mn和Ca的含量在不同種源間的差異達(dá)到了顯著水平，湖南通道的青錢柳中K和Mg的含量較高，貴州雷山的青錢柳中Cu、Zn、Mn和Ca的含量較高，貴州榕江的青錢柳中Fe含量最高，Ca含量較高，其他元素含量均較低；不同來源的青錢柳礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量有著一定的差異，但其在不同季節(jié)的動(dòng)態(tài)變化特性有一定的相似性，除Zn、Cu的變化趨勢(shì)在不同來源的青錢柳間表現(xiàn)出差別較大外，其余元素均表現(xiàn)出大體相似的變化趨勢(shì)；6月底到7月底葉片中各種營養(yǎng)元素含量變化相對(duì)穩(wěn)定，是葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素分析的最佳時(shí)期。

青錢柳葉片；礦質(zhì)營養(yǎng)元素；季節(jié)動(dòng)態(tài)變化

青錢柳（Cyclocarya paliurus）系胡桃科（Juglandaceae）青錢柳屬（Cyclocarya）植物，廣泛分布于貴州、湖南、湖北、四川、江西、江蘇、浙江、安徽、福建、臺(tái)灣等地海拔350～2 500 m的山地，是我國特有的單種屬植物，其具有藥用、材用和觀賞等多種價(jià)值[1～2]。青錢柳提取液具有增強(qiáng)機(jī)體免疫、抗疲勞、抗氧化、降血壓、降血脂、降血糖等多種重要的生物活性[3～4]，近年來對(duì)其藥用價(jià)值的開發(fā)與利用方面的研究逐年增多。而當(dāng)前青錢柳葉主要來自野生植株，導(dǎo)致資源越來越貧乏。近年來對(duì)青錢柳的人工栽培越來越受到了重視，但由于不重視科學(xué)合理施肥，多個(gè)地方栽培青錢柳植株表現(xiàn)出礦質(zhì)元素不均衡癥狀，造成了青錢柳品質(zhì)的下降，而造成缺乏礦質(zhì)營養(yǎng)微量元素的首要原因是土壤中能提供的礦質(zhì)營養(yǎng)少。因此，在青錢柳栽培中加強(qiáng)肥水管理，提高青錢柳葉片的品質(zhì)已迫在眉睫。礦質(zhì)營養(yǎng)元素在植株的生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)的形成過程中起關(guān)至關(guān)重要的作用，通常根據(jù)需要量的多少分為常量元素（N、P、K、Ca、Mg、S）和微量元素（B、Zn、Fe、Cu、Mn、Mo）等，有關(guān)果樹葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素的研究已經(jīng)很多[5～6]，而有關(guān)青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)的研究還未見報(bào)道。本研究擬探討不同來源青錢柳葉片營養(yǎng)元素含量的差異以及葉片營養(yǎng)元素含量隨季節(jié)的變化規(guī)律，為不同時(shí)期采集不同葉齡和類型的葉片進(jìn)行營養(yǎng)豐缺診斷提供理論依據(jù)，同時(shí)也有利于了解青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素的代謝規(guī)律，為青錢柳栽培過程中進(jìn)行合理施肥提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

日立Z-8000型原子吸收光譜儀（日本日立）；Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg、K空心陰極燈（北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司）；Milli-Q Academic超純水器（美國MILLIPORE）；MARSXpress微波消解系統(tǒng)（美國CEM公司）；電熱板（金壇市正基儀器有限公司）；濃硝酸與高氯酸為優(yōu)級(jí)純，其他試劑均為分析純，水為超純水；各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為100 mg/L（湖南省食品藥品檢驗(yàn)研究院）。

1.2 材料來源

所測(cè)樣品分別來自湖南通道縣木腳鄉(xiāng)（109° 34′ E，26° 07′ N）、貴州省榕江縣平陽鄉(xiāng)（108° 30′ E，25° 55′ N）和貴州省雷山縣西江鎮(zhèn)（108° 16′ E，26° 28′ N），選取生長相對(duì)一致的5年生青錢柳各5株，每5株為一重復(fù)，每株各采葉片鮮樣500 g，分別于4月30日、5月30日、6月30日、7月30日、8月30日、9月30日、10月30日采集春梢營養(yǎng)枝上的葉片進(jìn)行分析。

1.3 樣品處理

為了防止樣品化學(xué)成分發(fā)生轉(zhuǎn)變或損耗，首先將樣品置于105℃的烘箱中烘15 min進(jìn)行殺青處理，然后，將樣品放入烘箱內(nèi)于65℃烘干至恒重，粉碎后過180目篩，用分析天平準(zhǔn)確稱取0.25 g的粉末，加入15 mL濃硝酸和5 mL高氯酸，放于微波消解系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行消解，消解程序參照鄭海芳等[7]的方法，消解后將所得的溶液轉(zhuǎn)移至250 mL的燒杯中，采用水浴加熱趕酸的方法，當(dāng)樣品接近干燥時(shí)轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，最后用0.5%的硝酸溶液稀釋至刻度備用，采用火焰法進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0軟件進(jìn)行分析，用單因素方差分析（one-way ANOVA）和多重比較（Duncan）方法比較不同數(shù)據(jù)組間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)

3個(gè)不同來源的青錢柳樣品在不同時(shí)期7種礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量的變化如圖1。

從圖1可知，K元素含量在前6個(gè)時(shí)期中，湖南通道青錢柳樣品明顯高于其它兩個(gè)樣品，而到10月30日時(shí)，湖南通道樣品要低于貴州雷山樣品，K元素含量總的變化趨勢(shì)是：從4月30日開始逐漸上升，到7月30日時(shí)達(dá)到最高，以后逐漸下降；在各個(gè)時(shí)期中3個(gè)不同來源的樣品Cu元素含量差異均不顯著，變化趨勢(shì)基本相似，總的變化特點(diǎn)是：從4月30日開始逐漸上升，到6月30日時(shí)達(dá)到最高，以后急劇下降，從7月30日到8 月30日，湖南通道和貴州雷山樣品中變化趨于平緩，此后下降速率又加快；Mg元素含量的變化特點(diǎn)在7個(gè)時(shí)期中，湖南通道和貴州雷山樣品都顯著高于貴州榕江樣品，且湖南通道和貴州雷山樣品變化基于一致，都是先期升高，后期下降，兩者不同的是湖南通道樣品在5月30日達(dá)到最高，貴州雷山樣品在6月30日達(dá)到最高，貴州榕江樣品在5月30達(dá)到最高后，一直處于下降趨勢(shì)，直至8月30日后變化才處于平緩；Zn的含量在7月30日前，3個(gè)樣品間變化基本一致，都是5月30日達(dá)到最高，且都是先升后降，而湖南通道樣品在6月30日到7月30日之間變化趨緩，且在8月30日又出現(xiàn)了一個(gè)小高峰，這可能與樣品之間遺傳差異有關(guān)；Fe元素含量的變化特點(diǎn)是：除5月30日在品種間有差異外，6月20日至9月8日變化都比較平緩，從9月8日開始略有上升；Fe元素含量的變化在3個(gè)樣品間基本一致，從4月30日開始含量一直處于上升的趨勢(shì)，不同的是6 月30日，貴州雷山樣品明顯要低于其他兩個(gè)樣品，6月30日后含量基本相同；Mn元素含量的變化在3個(gè)樣品間基本一致，從4月30日開始含量一直處于上升的趨勢(shì)，湖南通道和貴州雷山樣品在8月30日出現(xiàn)一個(gè)小高峰，此后略有下降，9月30日后又逐漸上升，但各個(gè)時(shí)期中，貴州榕江樣品要明顯低于其他兩個(gè)樣品；Ca元素含量的變化在3個(gè)樣品間基本一致，從4月30日開始含量一直處于上升的趨勢(shì)，且于9月30日略有下降，此后湖南通道樣品急驟上升，而另外兩個(gè)樣品變化較緩。貴州雷山樣品中Ca元素含量在7個(gè)時(shí)期中都要顯著高于湖南通道樣品。

圖1 青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量動(dòng)態(tài)變化Picture 1 Seasonal variation of mineral nutrient content in the leaves of C. paliurus from different provenances

2.2 青錢柳葉片不同礦質(zhì)營養(yǎng)元素變化相關(guān)性

對(duì)青錢柳葉片中7種礦質(zhì)元素季節(jié)變化的相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果如表1，葉片中K元素含量與Cu、Mg、Zn元素含量的季節(jié)變化呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為r（K，Cu）= 0.827、r（K，Mg）= 0.969、r（K，Zn）= 0.815，但K與Fe、Mn和Ca元素含量的季節(jié)變化呈一定的負(fù)相關(guān)但沒有達(dá)到顯著水平；Cu 元素含量與Mg、Zn元素含量的季節(jié)變化呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為r（Cu，Mg）= 0.993、r（Cu，Zn）= 0.971，但Cu與Fe、Mn和Ca元素含量的季節(jié)變化呈一定的負(fù)相關(guān)但沒有達(dá)到顯著水平；Mg元素含量與Zn元素含量的季節(jié)變化呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為r（Mg，Zn）= 0.873；Fe元素含量與Mn、Ca元素含量的季節(jié)變化呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為r（Fe，Mn）= 0.989、r（Fe，Ca）= 0.995；Mn元素含量與Ca元素含量的季節(jié)變化呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為r（Mn，Ca）= 0.985。魏雪梅等[8]對(duì)梨葉片營養(yǎng)與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，土壤中N、P、Mg與梨樹葉片中對(duì)應(yīng)元素之間相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，因此，青錢柳葉片中礦質(zhì)元素的豐缺及不同礦質(zhì)元素含量之間的差異并非完全是土壤中相對(duì)應(yīng)礦質(zhì)元素含量的高低所致，有可能是土壤類型與結(jié)構(gòu)、pH及其它環(huán)境因子造成青錢柳根

系對(duì)某種礦質(zhì)元素吸收效率的差異所致，這有待更進(jìn)一步的研究。

表1 青錢柳葉片不同礦質(zhì)營養(yǎng)元素變化相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of mineral elements in C. paliurus leaves

2.3 不同品種葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量差異

以7個(gè)不同時(shí)期各元素含量的平均值為指標(biāo)，比較不同元素在三個(gè)不同來源樣品中的差異，結(jié)果如表2。

由表2可以看出，Mg、Mn和Ca的含量在不同來源樣品間的差異達(dá)到了顯著水平，湖南通道和貴州雷山樣品中Mg含量差異不明顯，但兩者都比貴州榕江樣品明顯要高。湖南通道和貴州雷山樣品中Mn含量差異不明顯，湖南通道和貴州榕江樣品中Mn含量差異也不明顯，而貴州雷山與貴州榕江樣品中Mn含量差異達(dá)到了顯著水平。貴州雷山與貴州榕江樣品中Ca含量沒有顯著性差異，湖南通道與貴州榕江樣品中Ca含量也沒有顯著性差異，但湖南通道與貴州雷山樣品中Ca含量差異達(dá)到了顯著水平。這些結(jié)果表明，青錢柳葉片中礦質(zhì)營養(yǎng)元素的含量除受營養(yǎng)條件影響外，還因種質(zhì)不同而有差異。從表2還可以看出，在青錢柳葉片中，7種礦質(zhì)營養(yǎng)元素在含量上存在著很大差別，含量多少的順序依次是：K > Ca >Mg > Fe >Mn >Zn > Cu。

表2 不同來源青錢柳葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素年周期均值比較Table 2 Comparison of mineral nutrient content in C. paliurus leaves from different provenances

3 結(jié)論與討論

一般來說，在植株體內(nèi)可移動(dòng)的元素隨著植物組織和器官的老化而逐漸降低，不易移動(dòng)的元素則隨著組織和器官的老化而增高。對(duì)柑橘的相關(guān)研究表明N、P、K、Mg為高移動(dòng)性元素，其含量隨葉齡增大而下降，Ca、S、Fe和B在樹體內(nèi)難被再運(yùn)轉(zhuǎn)利用[9]，本研究綜合葉片元素含量的季節(jié)變化來看，對(duì)于高移動(dòng)性元素K、Mg 和Zn，青錢柳葉片在較幼齡階段時(shí)含量較高，但隨著葉齡的增加和樹體生長結(jié)果等對(duì)這些元素的消耗和累積，葉片中的這些元素被慢慢轉(zhuǎn)移出去，導(dǎo)致含量下降。而Ca、Fe和Mn含量趨勢(shì)變化則是在增加。另外，對(duì)葉片營養(yǎng)元素含量分析發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)元素含量的變化是基因型與生態(tài)條件、人工管理等因素相互作用的結(jié)果，本研究結(jié)果顯示，來自湖南通道的青錢柳中Mg和K的含量較高；來自貴州雷山的青錢柳中Cu、Zn、Mn和Ca的含量較高；來自貴州榕江的青錢柳中Fe含量較高，而Zn、Mn、Ca、Mg、K含量均較低，這表明，在青錢柳葉片中，以Mg、Mn和Ca含量受環(huán)境因素影響較大、波動(dòng)性強(qiáng)，其在不同來源的青錢柳中具有明顯的動(dòng)態(tài)特征。

每年的6-8月是青錢柳果實(shí)膨大期，也是果實(shí)中營養(yǎng)元素最大累積時(shí)期，葉片中的營養(yǎng)元素被轉(zhuǎn)移到果實(shí)，導(dǎo)致葉片元素含量下降。8-10月，果實(shí)中的營養(yǎng)元素累積速度大幅度下降，葉片中的營養(yǎng)元素含量也就相對(duì)穩(wěn)定，10月到翌年2月根系吸收率低，又要供應(yīng)花芽分化，葉片中可移動(dòng)元素含量進(jìn)一步下降。2-4月是萌芽、抽梢、開花時(shí)期，這一時(shí)期的生命活動(dòng)所消耗的養(yǎng)分主要是依靠樹體前一年貯藏的養(yǎng)分，導(dǎo)致上一年葉片中可移動(dòng)營養(yǎng)元素的繼續(xù)下降。4月后樹體礦質(zhì)營養(yǎng)以根系吸收為主，無需老葉供應(yīng)，所以含量增加。在翌年的 6 -8月，土溫適宜，根系吸收作用強(qiáng)，吸收和轉(zhuǎn)移達(dá)到相對(duì)平衡，所以含量較穩(wěn)定。對(duì)于難移動(dòng)元素 Ca、S、Fe和B，在葉片中不能被轉(zhuǎn)移出去，即使是6-10月的果實(shí)膨大期對(duì)Ca、S、Fe和B需求量大，但也不能從葉片中獲取，只能從土壤中吸收而來，此期土溫適宜、根系對(duì)這些元素吸收快，吸收后不僅供果實(shí)需要，同時(shí)因葉片蒸騰作用，這些元素被動(dòng)運(yùn)輸至新老葉片中，使其含量進(jìn)一步增加或維持基本穩(wěn)定。10-12月，這些難移動(dòng)元素在葉片中基本穩(wěn)定或略有增加，與此期根系的微弱吸收和土壤中這些元素隨蒸騰流進(jìn)入葉片有關(guān)。3-4月后，土溫上升，根系活動(dòng)轉(zhuǎn)入旺盛階段，根系對(duì)營養(yǎng)元素的吸收增加，葉片中這些難移動(dòng)元素含量增加，所以在6-10月吸收率較高，不可移動(dòng)元素含量普遍增加。因此在青錢柳施肥過程中，N、P、K等營養(yǎng)元素在6月底葉面噴施較好，Ca、S、Fe和B等營養(yǎng)元素在6-8月采用土壤施肥法效果較好。解發(fā)等[10]研究認(rèn)為，植物發(fā)育后期營養(yǎng)元素含量只能夠說明其累積總量或者需求總量，不能反映植物生長發(fā)育過程中的營養(yǎng)元素累積動(dòng)態(tài)及需求規(guī)律，某一時(shí)期植物葉內(nèi)礦質(zhì)營養(yǎng)含量多的時(shí)期也并不一定是其需量大的時(shí)期。因此，本研究對(duì)青錢柳葉中各礦質(zhì)營養(yǎng)元素在不同時(shí)期累積量進(jìn)行研究，就可直接反映其生長發(fā)育各階段對(duì)礦質(zhì)營養(yǎng)的需求，即某時(shí)期葉片累積的礦質(zhì)營養(yǎng)較多，那么此階段亦是其需肥時(shí)期，這為確定青錢柳適宜的施肥量和施肥時(shí)期提供了重要的理論依據(jù)。

青錢柳葉片是其制造養(yǎng)分的主要器官，為當(dāng)年果實(shí)生長發(fā)育和花芽分化等生理活動(dòng)提供必要的礦質(zhì)營養(yǎng)，其也能反映青錢柳樹體的營養(yǎng)狀況，因此，通常以葉片分析法測(cè)定葉片中的礦質(zhì)元素的含量來指導(dǎo)科學(xué)施肥。本研究從青錢柳礦質(zhì)營養(yǎng)的季節(jié)變化趨勢(shì)可以看出，不同時(shí)期葉片中不同礦質(zhì)元素含量的變化不同，如K、Cu、Mg和Zn等部分礦質(zhì)元素含量季節(jié)變化較大，其最大值與最小值的比值分別為1.34、1.48、1.42和1.56，說明不同采樣時(shí)期對(duì)葉片分析的準(zhǔn)確性與可靠性影響很大。因此，對(duì)青錢柳葉進(jìn)行營養(yǎng)分析時(shí)，如何確定合理的采樣時(shí)期、科學(xué)的采樣與樣品前處理方法就顯得尤為重要，應(yīng)選擇在葉片礦質(zhì)元素含量變化穩(wěn)定且對(duì)養(yǎng)分供應(yīng)狀況反應(yīng)敏感期進(jìn)行葉片分析，本研究結(jié)果顯示青錢柳6月底到7月底的葉片中各種營養(yǎng)元素含量變化相對(duì)穩(wěn)定，是葉片礦質(zhì)營養(yǎng)元素分析的最佳時(shí)期。

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Seasonal Variation of Mineral Nutrient Contents in Cyclocarya paliurus Leaves

JIANG Xiang-hui，YUAN Jing，ZHU Jun-wei，HU Xiu-hong，YANG Cheng-hui
（School of Chemistry and Materials Engineering, Kaili University, Kaili 556011, China）

Determination was conducted on mineral nutrient (Cu, Zn, Fe, Mn, Ca, Mg and K) contents in leaves of Cyclocarya paliurus collected from Tongdao county of Hunan, Rongjiang and Leishan county of Guizhou province. The results indicated that it had great difference of the contents of Mg, Mn and Ca among different provenances. Leaves of C. paliurus from Tongdao had higher content of Mg and K, that from Leishan had higher content of Cu, Zn, Mn and Ca, and that from Rongjiang had the highest content of Fe, higher content of Ca, but lower content of Cu, Zn, Mn, Mg and K. The result demonstrated that it had different content of mineral nutrient contents in leaves of C. paliurus among different provenances, but their dynamic seasonal variation had similarity, except Zn and Cu. Nutritive element content had little change from late June to late July, the best time for nutrition determination.

Cyclocarya paliurus; leaf; mineral nutrient elements; seasonal variation

S718.43

A

1001-3776（2015）02-0017-05

2014-10-23；

2015-01-14

貴州省材料物理與化學(xué)特色重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金（黔教高發(fā)〔2011〕208）；貴州省特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)基金（黔財(cái)教〔2012〕225）

蔣向輝（1974-），男，湖南安化人，副教授，博士，從事藥用植物成分研究。