高海拔地區土壤—黨參系統微量元素富集特征

張家春+張珍明+劉盈盈

摘要：為了解高海拔地區黨參產地土壤和黨參中微量元素含量及其富集特征，對土壤和黨參中微量元素含量進行測定，并分析土壤與黨參中微量元素含量的相關性及黨參對微量元素的富集能力。結果表明：土壤中Mn、Cu、Zn、Mo全量含量由高到低依次為Zn>Mn>Cu>Mo，土壤中Mn、Cu、Zn、Mo有效態含量由高到低依次為Mn>Zn>Cu>Mo，黨參中Mn、Cu、Zn、Mo全量含量由高到低依次為Mn>Zn>Cu>Mo。在研究區域貴州省威寧縣，以小海鎮土壤Mn、Cu、Zn全量最高，黑石鎮土壤Mo全量最高；小海鎮土壤Mn、Cu有效態含量最高，黑石鎮土壤Zn有效態含量最高，海拉鎮、迤那鎮土壤Mo有效態含量均為最高。黨參塊根中Mn、Mo含量與土壤中Mn、Mo含量呈顯著正相關，黨參塊根中Zn含量與土壤中Zn含量呈正相關，黨參塊根中Cu含量與土壤中Cu含量沒有相關性。黨參對4種微量元素的富集能力不同，對Mn具有較強的富集能力。

關鍵詞：微量元素；土壤；黨參；相關性；富集

中圖分類號：S567.5+30.4；S153.6 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）11-0450-03

黨參為傳統補氣藥，為桔梗科植物黨參[Codonopsis pilosula （Franch.） Nannf.]、素花黨參[Codonopsis pilosula Nannf.var.modesta （Nannf.） L.T.Shen]或川黨參（Codonopsis tangshen Oliv.）等的干燥根[1]，味甘性平，歸脾、肺經，具有補中益氣、補養脾胃、潤肺生津生血、健運中氣等功效，主要用于治療脾肺氣虛、食少倦怠、咳嗽虛喘、氣血不足等癥[2]。黨參有效成分包括多糖、氨基酸、黨參炔苷、蒼術內酯Ⅲ、膽堿、果糖等[3]。黨參主要分布于山西省、四川省、云南省、貴州省、湖北省、甘肅省等地區，以山西省潞黨、臺黨的品質最好[4-5]。近年來，因黨參性能與人參極為相似，可燉湯食用，使得其銷售量與出口量逐年遞增?，F商品黨參主要來源栽培品，黨參栽培面積大幅增加。土壤是中藥材生長和品質形成所需營養元素的最主要供給者。但目前對黨參的研究更多集中在分子生物學、有機化學成分和生理活性等方面[6-8]。研究表明，中藥的藥效與微量元素含量有著密切關系[9]，植物中微量元素含量與土壤微量元素含量之間有著良好的相關性[10-12]。貴州省黨參主產于黔西北高海拔地區，尤以海拔2 200 m以上地區生產的黨參產量高、品質好。本研究以貴州省黨參大宗產區威寧縣為研究區域，探討高海拔地區土壤和黨參植株中微量元素含量的關系，旨在為高海拔地區黨參種植提供理論依據。

1 研究區域概況

貴州省威寧縣總面積6 296.3 km2，平均海拔2 200 m，是貴州省面積最大、海拔最高的縣，屬亞熱帶季風氣候。年均溫 11.2 ℃，年均日照時數1 805.4 h，年均太陽總輻射量 4 698.4 kJ/km2，≥10 ℃的年積溫2 275 ℃，無霜期204 d，年平均降水量950.9 mm，地貌為高原丘陵盆地，地面起伏較大。威寧縣于1964年引種栽培黨參成功，現已推廣為貴州省大宗藥材[13]。威寧縣絕大部分土地都適宜種植黨參，但以迤那鎮和草海鎮黨參品質較好。

2 材料與方法

2.1 樣品的采集與制備

土壤微量元素采集受人為影響較大，采集土壤樣品時應充分考慮地形、植被、耕作及施肥等因素的影響，遠離人為干擾。采用“S”形方式采集樣品，保證采樣點具有典型性、代表性，同時兼顧樣點空間分布的均勻性。采集時剔除植物殘體、大礫石等非土壤物質，采樣0～20 cm的表層土壤，每5個采樣點土壤混合為1個土壤樣品，共采集土壤樣品15個。采集土壤樣品時，采集對應點相同生長環境下黨參植株樣品，共采集黨參植株樣15個。將土壤樣品分別裝入干凈的布袋，帶回實驗室曬干。取風干樣品，充分混勻后采用四分法取一半樣品用瑪瑙缽研磨，另一半作為備用樣品保存。樣品按照不同要求研磨過尼龍篩，將過篩樣品置于密封袋中并標注，放入干燥器中保存備用。植物樣品去除塵土，經65 ℃烘干后，用粉碎機粉碎，過60目篩。

2.2 測定方法

土壤Mn、Cu、Zn、Mo全量的測定方法[14-15]：稱取0.1 g風干土樣（精確到0.000 2 g），放入25 mL聚四氟乙烯坩堝中，加少許水濕潤，緩慢加入3 mL濃硝酸，另加1 mL高氯酸，將其放入高壓密封罐中，置于烘箱中，調節至180 ℃，消解 3 h。消解完畢后，通風冷卻至室溫，將其轉移至50 mL離心管中，以超純水定容至刻度，搖勻上電感耦合等離子質譜儀（ICP-MS）測定Mn、Cu、Zn、Mo全量。

土壤Mn、Cu、Zn、Mo有效態含量的測定[14]：稱取10 g風干土樣于塑料瓶中，加入EDTA浸提劑20 mL，常溫下 180 r/min 振蕩2 h，立即過濾，上原子吸收分光光度計測定Mn、Cu、Zn、Mo有效態含量。

黨參植株Mn、Cu、Zn、Mo全量測定[16]：稱取2 g黨參樣品于瓷皿中，置于馬福爐中加熱至700 ℃，保持恒溫 1 h，冷卻后將樣品移入100 mL燒杯中，加1 mL濃HCl于電爐上加熱，至全部溶解呈透明液，轉移至100 mL量瓶中，用1% HCl溶液稀釋，定容至刻度，作為母液備用。吸取母液10 mL于另一量瓶中，再用1% HCl溶液稀釋，定容至 100 mL，待測，用 AAS-6000 型原子吸收分光光度計測定Mn、Cu、Zn、Mo全量。

3 結果與分析

3.1 土壤微量元素全量

從表1可知，高海拔地區黨參產地土壤各微量元素全量平均含量不同，各微量元素全量變異系數為28.90%～50.66%，屬于中等變異程度，變異系數表現為Mn>Mo>Cu>Zn。土壤全Mn含量為47.77 mg/kg，土壤全Cu含量為 7.79 mg/kg，土壤全Zn含量為61.24 mg/kg，土壤全Mo含量為0.29 mg/kg，4種微量元素全量平均含量表現為Zn>Mn>Cu>Mo。高海拔地區黨參產地4種土壤微量元素全量平均含量均低于中國土壤微量元素平均含量；高海拔地區黨參產地土壤微量元素Mn、Cu、Mo全量平均含量均低于世界土壤微量元素平均含量，Zn全量平均含量高于世界土壤微量元素平均含量。高海拔地區黨參產地土壤各微量元素全量平均含量不同，同時相同微量元素在不同產區其全量平均含量也不同。小海鎮土壤全Mn、全Cu、全Zn平均含量均最高，黑石鎮土壤全Mo平均含量最高；迤那鎮土壤全Mn平均含量最低，黑石鎮土壤全Cu、全Zn平均含量均最低，海拉鎮土壤全Mo平均含量最低。

3.2 土壤微量元素有效態含量

高海拔地區黨參產地土壤4種微量元素有效態含量見表2。4種微量元素有效態平均含量表現為Mn>Zn>Cu>Mo，其中有效態Mn含量為4.81 mg/kg，有效態Zn含量為 3.40 mg/kg，有效態Cu含量為0.38 mg/kg，有效態Mo含量為0.05 mg/kg。4種微量元素有效態平均含量均屬于中等變異程度，變異系數為60.00%～94.80%。高海拔地區黨參產地土壤微量元素Mn、Cu、Mo有效態含量低于中國和世界土壤微量元素平均含量，Zn有效態含量高于中國和世界土壤微量元素平均含量。小海鎮土壤有效Mn和有效Cu平均含量最高，黑石鎮土壤有效Zn平均含量最高，海拉鎮、迤那鎮土壤有效Mo平均含量相同且均為最高。海拉鎮土壤有效Mn和有效Zn平均含量最低，黑石鎮土壤有效Cu、有效Mo平均含量最低。

3.3 黨參植株微量元素全量

黨參以根入藥，從表3可以看出，高海拔地區黨參塊根4種微量元素中Mn含量屬于強變異程度，Cu、Zn、Mo含量屬于中等變異程度，變異系數從大到小依次為Mn>Mo>Zn>Cu。高海拔地區黨參塊根4種微量元素中Mn平均含量最大，為127.84 mg/kg，Mo平均含量最小，為0.02 mg/kg。黨參塊根4種微量元素全量平均含量各不相同，不同產區黨參塊根中微量元素平均含量也不同。黑石鎮黨參塊根中Mn平均含量最高，黨參塊根中Cu、Zn、Mo平均含量最大值均在小海鎮產區，黨參塊根4種微量元素平均含量最低均在迤那鎮，迤那鎮、海拉鎮黨參塊根中Mo平均含量相等。

根據高海拔地區黨參土壤和塊根中微量元素全量平均含量測定結果，對高海拔地區黨參土壤和塊根中微量元素含量進行相關性分析，結果見表4。高海拔地區黨參土壤微量元素全量與黨參塊根中微量元素含量具有一定關系。黨參塊根微量元素中Mn、Mo含量與土壤中Mn、Mo含量呈顯著正相關，相關系數分別為0.52、0.56；黨參塊根的Zn含量與土壤中Zn含量呈正相關（相關系數為0.04），黨參塊根的Cu含量與土壤中Cu含量沒有相關性。

3.4 黨參植株微量元素富集特征

研究表明，微量元素是一切中藥的基本成分，是中藥有效藥成分的核心組分，是傳統中藥理論的物質基礎[17-18]。土壤作為中藥材生產的物質基礎，中藥材植株中有效成分的含量與土壤存在一定關系。植物對某元素的富集系數可以用來評價植物對土壤中該元素的需求程度，反映了植物中某元素相對富集和貧化程度[19]。富集系數越高，表示植物對該元素的富集程度越高[20]。從圖1可以看出，黨參植株對4種微量元素的富集能力不同，對Mo的富集系數小于0.1，表明黨參中Mo屬于強烈貧化；對Cu、Zn的富集系數小于1.5，表明黨參中Cu、Zn處于同一水平；對Mn的富集系數大于1.5，說明高海拔地區黨參對Mn具有較強的富集能力，同時也表明Mn比Cu、Zn、Mo更容易從土壤中轉移到黨參植株中。

4 結論與討論

本研究中高海拔地區黨參產地土壤全Mn含量為 47.77 mg/kg，土壤全Cu含量為7.79 mg/kg，土壤全Zn含量為61.24 mg/kg，土壤全Mo含量為0.29 mg/kg。土壤微量元素全量可以反映土壤中微量元素潛在供給水平，但評價土壤微量元素有效程度更多依賴于土壤微量元素有效態含量高低。土壤微量元素的有效態含量是母質、地形、地貌、氣候以及人為等各種因素綜合作用的結果，土壤有效態微量元素含量更能說明土壤微量元素的供應水平。高海拔地區黨參產地土壤中有效態Mn含量為4.81 mg/kg，有效態Zn含量為 3.40 mg/kg，有效態Cu含量為0.38 mg/kg，有效態Mo含量為0.05 mg/kg。本研究中有效Mn和有效Cu含量低于盧燕林等的研究結果[21]。高海拔地區黨參塊根中Mn平均含量最大，為127.84 mg/kg；Mo平均含量最小，為0.02 mg/kg。微量元素不但是中藥療效的物質基礎之一，而且還通過與氨基酸等成分絡合產生協同作用，促進吸收利用并增強其療效。由于黨參中含有豐富的微量元素和氨基酸，因而具有極為重要的食用、保健價值。黨參塊根中Mn、Mo含量與土壤中Mn、Mo含量呈顯著正相關，相關系數分別為0.52、0.56；黨參塊根中的Zn含量與土壤中Zn含量呈正相關（相關系數為 0.04），黨參塊根中Cu含量與土壤中Cu含量沒有相關性。黨參對4種微量元素的富集能力不同，對Mn具有較強的富集能力。

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