不同種植年限土壤微量元素對山銀花品質的影響

顏秋曉, 林昌虎,2,3, 高安勤,4, 張珍明, 樂 樂, 何騰兵

(1.貴州大學, 貴州 貴陽 550025; 2.貴州省中國科學院天然產物化學重點實驗室, 貴州 貴陽 550002;

3.貴州科學院, 貴州 貴陽 550001; 4.六盤水市土肥站, 貴州 六盤水 553000; 5.貴州省生物研究所, 貴州 貴陽 550009)

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不同種植年限土壤微量元素對山銀花品質的影響

顏秋曉1, 林昌虎1,2,3, 高安勤1,4, 張珍明5, 樂 樂1, 何騰兵1

(1.貴州大學, 貴州 貴陽 550025; 2.貴州省中國科學院天然產物化學重點實驗室, 貴州 貴陽 550002;

3.貴州科學院, 貴州 貴陽 550001; 4.六盤水市土肥站, 貴州 六盤水 553000; 5.貴州省生物研究所, 貴州 貴陽 550009)

摘要：[目的] 探索不同種植年限土壤微量元素對山銀花品質的影響，篩選山銀花高產優質的最佳種植年限范圍。 [方法] 采用野外調查和室內分析結合的方法，研究貴州省綏陽縣不同種植年限山銀花土壤微量元素對山銀花品質的影響。 [結果] 不同種植年限下土壤pH值為4.67~6.01，土壤微量元素平均含量為：Cu 17.17~37.50 mg/kg，Mo 1.52~2.24 mg/kg，Mn 444.6~544.26 mg/kg，Zn 102.06~114.39 mg/kg；山銀花花蕾微量元素平均含量為：Cu 6.91~14.52 mg/kg，Mo 0.16~0.24 mg/kg，Mn 30.06~79.36 mg/kg，Zn 12.73~23.54 mg/kg；不同種植年限山銀花綠原酸含量為2.988%~7.840%。[結論] 土壤中Zn，Cu含量隨種植年限增加而遞增，Mo，Mn含量總體呈下降趨勢。11~15 a的山銀花綠原酸含量最高,植物生長狀況良好，花蕾微量元素含量總體隨年限增加而增加。微量元素Cu，Zn能促進山銀花的生長和綠原酸的合成， Mn元素與山銀花的莖粗和葉片生長有關。

關鍵詞：種植年限; 微量元素; 土壤; 山銀花

山銀花(Loniceraeflos)作為單獨的中藥材被《中國藥典》收載，山銀花為忍冬科植物灰氈毛忍冬(Loniceramacranthoides)、紅腺忍冬(LonicerahypoglaucaMiq)、華南忍冬(Loniceraconfusa)和黃褐毛忍冬(Lonicerafulvotomentosa)的干燥花蕾或帶初開的花[1-2]。山銀花富含有揮發油類、黃酮類和有機酸類(綠原酸、異綠原酸、新綠原酸等)等化學成分以及15種微量元素等，對普通感冒的發熱、頭痛身酸、咽喉腫痛等具有抗病毒作用，灰氈毛忍冬對某些病原菌的抑制和殺滅方面甚至顯示出比正品金銀花更強的活性[3-5]。微量元素增強山銀花營養及生理代謝活動，促進植物的生長發育，也還是山銀花藥效成分的重要因子。

灰氈毛忍冬中含有豐富的人體必需的Fe，Zn，Cu，Mn等微量元素，Fe，Cu能參與人體的造血過程，Zn，Mn與多種酶的合成有關，具有抗菌、抗病毒的功效[6-8]。研究還發現血清中Cu/Zn比值升高可作為肝癌的一個重要標志，其他疾病也出現銅高鋅低現象。山銀花對Mg，Mn和Zn富集能力較強，定期施用適量的Mg，Mn，Cu，Zn等微肥是中藥材銀花優質豐產的關鍵[9-10]。張重義[11]等研究表明，道地產區土壤中K，Na，Mg和Ca含量比非道地產區高，差異達到顯著水平，可作為道地產區土壤標識特征。楊建文[9]等對綏陽土壤中微量元素對山銀花質量的影響進行了研究，但并沒有研究微量元素對山銀花的生長及綠原酸合成的影響，而且山銀花種植過程漫長，土壤微量元素含量及有效性等均隨著種植年限的延長而變化，對山銀花生長發育和綠原酸合成影響也有差異。空間序列代替時間序列進行群落演替研究是生態學常用的方法之一。

本文利用研究區內不同樹齡的山銀花來代替山銀花時間序列的群落演替，研究不同種植年限下土壤微量元素含量特征及對山銀花品質的影響，為貴州省綏陽縣山銀花GPA基地建設及生產提供一定的理論基礎。

1研究區域概況

山銀花是貴州省中藥材中重要組成部分，是促進農民增收的支柱產業。而綏陽縣是貴州山銀花灰氈毛忍冬主要出產地，山銀花種植達30年之久，據統計2011年縣內僅小關鄉山銀花種植面積就達3 850.07 hm2，干花產量1 065 t[12]。綏陽縣屬亞熱帶濕潤季風氣候，溫暖濕潤，雨熱同季；年平均氣溫10~15℃，年平均降水量900~1250 mm，適宜山銀花的生長。土壤類型主要是由頁巖、砂頁巖、白云質灰巖、石灰巖的第四紀黏土的風化坡積和殘積物的成土母質發育而成的黃壤、黃棕壤、石灰土等，低海拔地區主要是黃壤和水稻土。山銀花種植地多為山間盆地及緩丘地帶[13]。土壤類型主要為砂頁巖風化物發育而來的酸黏黃壤，以硅鋁質、鐵鋁質黃壤為主，呈酸性反應。區域內土層深厚，硅質黃壤地區含有大量的二氧化硅，達到70%以上，有明顯的富鋁化和黃化的成土過程，形成明顯的土壤發生層。

綏陽縣耕地質量屬于中等水平，整體上在全貴州省屬于中上等，中南部及中部地區(包括蒲場鎮大壩、風華大壩等)土壤等級較高，東部、西部及北部地區土壤等級多屬于中等[14]。土壤物理性質較貴州其他產地相比，較為黏重，容重較高，酸度較低，通透性較差，對山銀花限制因子較多。樂樂等[15]對綏陽縣不同種植年限下山銀花產地根區土壤養分如表1所示。

表1　不同種植年限下山銀花根區土壤養分含量

2材料與方法

2.1　樣品采集與處理

根據山銀花生長特性及基地的實際種植情況，在研究區以土壤成土母質、海拔、種植年限、坡度和坡向為采樣控制指標，于2012年5月，在基地內選取具有代表性的不同種植年限的樣區，每個樣區內選擇相同年限的花樹4~6株，均勻、代表性地采摘山銀花花蕾，并測量山銀花的冠幅、莖粗、花枝節數、葉片長(寬)度、花蕾筒長等。并在同一山銀花樹下用木制工具采集根區(距樹干0~0.5 m)0—20 cm耕層土樣，混勻，四分法縮份后裝入干凈布袋。共采集土樣27個；山銀花樣品27份。土樣經前處理后，均過0.25 mm篩；植株樣經90 ℃殺青和烘干(60~70 ℃)至恒重，粉碎備用。

2.2　測試方法

土壤及山銀花植株微量元素含量分析主要依據《土壤農化分析》[16]以及中華人民共和國農業行業標準[17]進行測定，植株樣品綠原酸含量的測定則按有關文獻資料來進行[18]。

土壤pH值采用電位法測定，土液比1：2.5；土壤有機質采用油浴加熱重鉻酸鉀氧化容量法測定。微量元素的測定：土壤和植株Mo用石墨爐原子吸收分光光度法測定；土壤和植株的Mn，Cu，Zn用火焰原子吸收光譜法；采用標準土樣控制準確度，以空白值控制誤差和污染。土樣測定平行數為30%。

山銀花綠原酸用紫外分光光度法進行測定；山銀花植株生長特性的測定：a.葉片長度和寬度：每個樣點根據長勢選擇兩個植株，各抽取有代表性的兩個枝條，測量每一片葉子長度和寬度，最后取平均值；花枝節數：抽取兩個新生枝條，記錄開花節數，10個枝條上開花節數的平均值作為新生枝條的花枝節數；花蕾筒長：每個取樣點上測定10個具有代表性的大白期花蕾的長度，取平均值作為該采樣點的花蕾筒長；莖粗和冠幅：莖粗是利用卡尺在選取的帶有花蕾的新莖的不同的部位量其半徑值，最后取平均值為一個新莖的莖粗；冠幅是利用投影測量方法，測量計算其面積。

2.3　數據處理

試驗數據首先按統計學的方法，剔除異常值，把分布于平均值±3倍標準差之外的異常數值去除，然后用Excel軟件對土壤微量元素等進行統計分析，并將計算結果匯總繪制成總數據表。再對各指標數據進行平均，計算標準偏差、誤差，進行相關性分析。

3結果分析

3.1　不同種植年限土壤微量元素含量特征

由表2可以看出，研究區內土壤隨種植年限增加，pH值出現逐漸下降的趨勢，有機質含量先增加后減少，與樂樂等[15]研究結果相一致。由表3知，Cu，Zn含量上升，Mo，Mn呈下降趨勢，其現象與耕作的方式及人為活動較為密切，每年采摘帶走大量的Mo和Mn元素，二者含量減少。土壤酸堿度、有機質和土壤質地等對微量元素有效性影響也較大[19]，土壤酸增大了微量元素的有效性，利于植物的吸收；有機質增加也可能與微量元素形成復雜的絡合物，降低其有效性[20]，有機質本身也含多種微量元素。總體上Cu和Mo的變異系數比其他元素大，說明這兩種元素在不同種植年限土壤中均勻性較差；其他元素分布較均一，這可能與砂頁巖風化物母質有關。

不同種植年限的山銀花根區土壤中，Cu和Zn間有極顯著的相關性(表4)，Mn和Mo有正相關性；Mn與Cu，Zn呈負相關性；Mo與Cu，Zn呈極顯著負相關。表明土壤中Cu和Zn伴隨存在，Mn和Mo也有一定的協同作用；但元素Cu，Zn與Mn，Mo卻存在不同程度的拮抗作用。

表2　不同種植年限山銀花土壤pH值及有機質含量

表3　不同種植年限山銀花土壤微量元素含量

3.2　不同種植年限山銀花質量

3.2.1山銀花生長狀況山銀花植株生長情況(表5)表明，隨著種植年限的增加，山銀花花枝節數、花蕾長度也增加，花枝節數最大值為16~20 a的13.17個，花蕾生長茂盛飽滿；莖粗無明顯變化，花蕾筒長6~10 a具有最大值26.18 mm，其后略有下降，20 a后又有緩慢增加。葉片直接反映植株生長狀況，葉片長度16~20 a達最大，其次為6~10 a；葉片寬度6~10 a最大。冠幅是用來衡量苗木長勢的參考標準，反映營養的均衡性，是決定產量的重要指標之一。1~15 a冠幅變化最快，生長繁茂，1~10 a期最為明顯，苗期至第一輪產花期生長旺盛，生長迅速；15 a后，冠幅生長明顯減緩，生長速率降低；在20~25 a冠幅達到最大。山銀花植株綜合生長最好的年限為6~10 a與16~20 a，此時葉片濃綠，花枝節數多，花蕾筒長良好。

表4　不同種植年限山銀花根區土壤微量元素相關性分析

注：*為0.05水平上顯著相關, **為0.01水平上顯著相關；

表5　不同種植年限山銀花生長狀況

3.2.2不同種植年限山銀花花蕾綠原酸含量綠原酸是山銀花主要有效成分之一，也是山銀花及其制劑重要質量控制指標[21]。如圖1所示，1~10 a內的綠原酸含量增幅最大，之后增速減緩；1~5 a綠原酸含量為2.988%，6~10 a上升至7.328%，增速最快；11~15 a達峰值7.840%，之后有所下降，20~25 a為7.253%。1~10 a是綠原酸含量變幅最大一個時期，主要是因為樹齡小，細胞分裂旺盛，水肥管理到位。

1~10 a綠原酸變幅最大，在這個時期要注重有機肥、復合肥等的施用，以促進綠原酸的合成。11~15 a綠原酸含量最豐富，藥用價值最高。應加強田間水肥管理和疏松表土，以延長豐產期和品質最佳期。

3.2.3不同種植年限山銀花花蕾微量元素含量及相關性分析由表6可知，4種微量元素含量隨著種植年限的增加呈增加趨勢，土壤酸增強了微量元素的活性，增加了山銀花對微量元素的吸收量；后期土壤中+Mn含量降低，山銀花中Mn含量21~25 a有所下降；4種微量元素變異系數不大，為弱變異和一般變異。Cu，Zn，Mo呈極顯著正相關；Cu與Mn呈顯著正相關；Mn與Zn，Mo呈正相關(表7)。山銀花對這4種微量元素吸收時，存在協同作用，其中Cu，Zn，Mo以及Cu，Mn協同作用較好。

圖1　不同種植年限的山銀花綠原酸含量變化

種植年限/a樣本數/個項目 錳(Mn)銅(Cu)鋅(Zn)鉬(Mo)1~55平均值/(mg·kg-1)30.06±6.696.91±1.5112.73±2.170.16±0.006變異系數(%)22.2521.8717.053.756~106平均值/(mg·kg-1)61.40±14.478.99±1.2115.51±2.100.17±0.02變異系數(%)23.5613.4713.549.3011~156平均值/(mg·kg-1)77.30±2.449.99±0.9915.81±2.590.18±0.03變異系數(%)3.159.9116.3815.2516~206平均值/(mg·kg-1)79.36±3.5013.71±1.9521.39±2.900.23±0.06變異系數(%)4.4114.2113.5625.7521~254平均值/(mg·kg-1)79.20±10.1014.52±2.0223.54±0.770.24±0.03變異系數(%)12.7513.923.2713.39

表7　山銀花微量元素含量的相關性

注：*為0.05水平上顯著相關, **為0.01水平上顯著相關。下同。

3.3　根區土壤微量元素含量與山銀花微量元素及品質的相關性分析

3.3.1根區土壤微量元素與山銀花品質的相關性分析如表8所示，土壤微量元素Mn、Mo與花蕾綠原酸含量及花枝節個數、花蕾長度、花蕾筒長和冠幅呈負相關，其中Mn與花蕾長度、冠幅呈顯著負相關；此外，Mo還與葉片長度、冠幅呈負相關；Cu除了與莖粗、葉片寬度呈負相關外，與其他指標均呈正相關，其中與花蕾長度呈極顯著正相關，相關系數為0.97，與冠幅呈顯著正相關，相關系數為0.94。Zn與山銀花各指標均呈正相關，與花蕾長度、冠幅呈顯著正相關，相關系數分別為0.93和0.89。可見，微量元素Cu、Zn能促進山銀花花蕾、花枝節及葉片的生長和綠原酸的合成。Mn元素與山銀花的莖粗和葉片生長有關，Mo元素對山銀花的生長作用不明顯。

3.3.2根區土壤微量元素與花蕾微量元素的相關性分析如表9，不同種植年限的山銀花根區土壤Mn與花蕾中的Mn，Cu，Mo均呈負相關，與Cu呈顯著負相關，與Zn極顯著正相關；土壤Mo與花蕾中Mn呈負相關，與花蕾Zn，Mo呈顯著負相關，與花蕾Cu有顯著正相關；土壤Cu與花蕾Mn有正相關，與花蕾Zn，Mo均為顯著正相關，與花蕾Cu有極顯著正相關；土壤Zn與Cu，Mo為顯著正相關，與花蕾Zn極顯著正相關。表明不同種植年限的山銀花對微量元素進行吸收時優先選擇吸收Cu和Zn，有較好的富集能力，與楊建文等[9]研究結果一致。

對Mn和Mo則可能存在選擇性的抑制性吸收；綜合前面內容可以發現，山銀花產地土壤中Mn和Mo含量隨年限增加而降低，但山銀花中卻是逐年增加，可能是山銀花對Mn和Mo不斷地吸收，但又沒有外界的補充而導致土壤中含量減少，在栽培管理中應適當施用Mn和Mo肥。研究表明，山銀花中Cu和Zn能增加清熱解毒的功效，鋅、鐵、銅離子的絡合物有很好的抗菌作用[22-23]。因此在山銀花的種植過程中要注意微量元素的補充，特別要注重Cu、Zn微肥的施用；

表8　土壤微量元素與山銀花品質的相關分析

表9　土壤微量元素與山銀花微量元素的相關性

4結論與討論

(1) 山銀花根區土壤Zn，Cu含量隨種植年限的增加而遞增，Mo和Mn含量總體呈下降趨勢。土壤Cu和Zn間有極顯著的相關性，Cu，Zn均與Mn呈負相關，與Mo呈極顯著負相關；元素Cu，Zn與Mn，Mo有不同程度的拮抗作用。山銀花中4種微量元素含量總體上隨年限增加而增加，但Mn含量在21~25 a有所下降。花蕾中Cu，Zn，Mo呈極顯著正相關；Cu與Mn呈顯著正相關；元素Cu，Zn，Mo之間以及Cu與Mn之間在植物吸收時具有協同作用。

(2) 不同種植年限的山銀花根區土壤Mn與花蕾中的Mn，Cu，Mo均呈負相關，與Cu呈顯著負相關，土壤Mn與Zn極顯著正相關；土壤Mo與花蕾中Mn呈負相關，與花蕾Zn，Mo呈顯著負相關，與花蕾Cu有顯著正相關；山銀花產地土壤中Mn和Mo含量隨年限增加而降低，但山銀花中卻是逐年增加趨勢，可能是山銀花對Mn和Mo長時間地吸收與土壤理化性質改變的影響，且又沒有外界的補充而導致土壤中含量減少，韓春麗等[24]也研究發現，連作年限的延長，耕層土壤中Mo的含量有著顯著的下降，Mn含量也有一定的降低。因此若土壤中微量元素沒有實質性的補充，僅靠枯枝落葉等歸還土壤，長時間下土壤微量元素同步下降必定不能供給植物吸收。土壤Cu與花蕾Mn有正相關，與花蕾Zn，Mo均為顯著正相關，與花蕾Cu有極顯著正相關；土壤Zn與Cu，Mo為顯著正相關，與花蕾Zn極顯著正相關。表明不同種植年限的山銀花對微量元素進行吸收時優先選擇吸收Cu和Zn，有較好的富集能力。不同種植年限的山銀花對微量元素進行吸收時優先選擇吸收Cu和Zn，有較好的富集能力。

(3) 山銀花植株綜合生長最好的年限為6~10 a與16~20 a，此時葉片濃綠，花枝節數多，花蕾筒長良好；11~15 a綠原酸含量最豐富，藥用價值最高。土壤中Mn，Mo與綠原酸含量及花枝節個數、花蕾長度、花蕾筒長和冠幅呈負相關，Mn與花蕾長度、冠幅呈顯著負相關；Cu，Zn與花蕾長度、花枝節及葉片長和綠原酸呈顯著相關，能促進山銀花植株的生長以及綠原酸的合成。Mn與山銀花的莖粗和葉片生長有關，Mo對山銀花的作用不明顯。種植過程中要注重有機肥的施用，并有針對性和選擇性地施用微肥，加強田間水肥管理和疏松表土，以延長豐產期和品質最佳期。

(4) 本文對不同種植年限的山銀花產地土壤微量元素特征及山金銀花的品質等方面做了系統研究，一定程度上揭示了不同種植年限山銀花產地土壤微量元素含量和藥材品質的變化特征，以及土壤微量元素對山銀花品質的影響。但忽略了單一植株在不同種植年限下土壤和藥材中微量元素的變化以及不同種植年限山銀花土壤養分背景值對品質的貢獻，這有待進一步研究。

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Effects of Soil Trace Elements on Quality ofLoniceraeFlosin Different Cultivating Years

YAN Qiuxiao1, LIN Changhu1,2,3, GAO Anqin1,4, ZHANG Zhenming5, YUE Le1, HE Tengbing1

(1.GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China; 2.TheKeyLaboratoryofChemistryforNaturalProductsofGuizhouProvinceandChineseAcademyofSciences,Guiyang,Guizhou550002,China; 3.GuizhouAcademyofSciences,Guiyang,Guizhou550001,China; 4.SoilandFertilizerStationofLiupanshui,Liupanshui,Guizhou553000,China; 5.InstituteofBiology,GuizhouAcademyofSciences,Guiyang,Guizhou550009,China)

Abstract：[Objective] To explore the quality of theLoniceraeflosflower in different levels of soil trace elements in order to confirm the optimum planting years ofLoniceraeflosin Suiyang County, Guizhou Province. [Methods] Field investigation and laboratory analysis of a combination of methods were used. [Results] In the soil, pH value was from 4.67 to 6.01, and the average contents of Cu, Mo, Mn, and Zn were from 17.17 to 37.50 mg/kg, 1.52 to 2.24 mg/kg, 444.6 to 544.26 mg/kg, 102.06 to 114.39 mg/kg, respectively. And in the buds ofLoniceraeflos, the average content was from 6.91 to 14.52 mg/kg, 0.16 to 0.24 mg/kg, 30.06 to 79.36 mg/kg, 12.73 to 23.54 mg/kg for Cu, Mo, Mn, and Zn, respectively. At the same time, the chlorogenic acid content was from 2.988% to 7.840% forLoniceraeflosplanted in different years. [Conclusion] The contents of Zn and Cu in soil increase along with the increasing of planting years, but the contents of Mo and Mn decrease. The content of chlorogenic acid is at a higher level and the plants are growing well in 11 to 15 planting years. Trace elements contents in flowers show an upward tendency as a whole in the course of their planting years. The growth of stem and leaf ofLoniceraeflosis greatly favored by Mn in soil with an additional favor from Cu and Zn, which helps the botanic growth and promotes the synthesis of chlorogenic acid.

Keywords:different cultivating years; trace elements; soil;Loniceraeflos

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)03-0299-06

中圖分類號：S153.6+1

通信作者：林昌虎(1961—),男(漢族),貴州省盤縣人,本科,研究員,主要從事土壤學與環境科學方面研究。 E-mail:linchanghu79@sina.com。

收稿日期：2014-04-02修回日期：2014-04-15

資助項目：貴州省科技廳中藥現代化重大專項“貴州地產石斛、半夏等7種中藥材產地適宜性評價技術體系構建與應用示范”(2012-6010); 貴州省科技創新人才團隊建設計劃項目“貴州省土壤水肥調控與農業環境污染防治”(2013-4020)

第一作者：顏秋曉(1989—),女(穿青族),貴州省納雍縣人,碩士生,研究方向為土壤肥力與作物生產。 E-mail:yanqxecho@gmail.com。