青钱柳叶片矿质营养元素含量季节动态变化研究

蒋向辉，苑 静，祝军委，胡秀虹，杨承慧

（凯里学院化学与材料工程学院，贵州 凯里 556011）

青钱柳叶片矿质营养元素含量季节动态变化研究

蒋向辉，苑 静，祝军委，胡秀虹，杨承慧

（凯里学院化学与材料工程学院，贵州 凯里 556011）

对湖南通道、贵州雷山、贵州榕江3个不同地区的青钱柳（Cyclocarya paliurus）材料不同时期叶片矿质营养元素含量进行分析，研究其不同季节矿质营养元素含量的动态变化，结果表明：Mg、Mn和Ca的含量在不同种源间的差异达到了显著水平，湖南通道的青钱柳中K和Mg的含量较高，贵州雷山的青钱柳中Cu、Zn、Mn和Ca的含量较高，贵州榕江的青钱柳中Fe含量最高，Ca含量较高，其他元素含量均较低；不同来源的青钱柳矿质营养元素含量有着一定的差异，但其在不同季节的动态变化特性有一定的相似性，除Zn、Cu的变化趋势在不同来源的青钱柳间表现出差别较大外，其余元素均表现出大体相似的变化趋势；6月底到7月底叶片中各种营养元素含量变化相对稳定，是叶片矿质营养元素分析的最佳时期。

青钱柳叶片；矿质营养元素；季节动态变化

青钱柳（Cyclocarya paliurus）系胡桃科（Juglandaceae）青钱柳属（Cyclocarya）植物，广泛分布于贵州、湖南、湖北、四川、江西、江苏、浙江、安徽、福建、台湾等地海拔350～2 500 m的山地，是我国特有的单种属植物，其具有药用、材用和观赏等多种价值[1～2]。青钱柳提取液具有增强机体免疫、抗疲劳、抗氧化、降血压、降血脂、降血糖等多种重要的生物活性[3～4]，近年来对其药用价值的开发与利用方面的研究逐年增多。而当前青钱柳叶主要来自野生植株，导致资源越来越贫乏。近年来对青钱柳的人工栽培越来越受到了重视，但由于不重视科学合理施肥，多个地方栽培青钱柳植株表现出矿质元素不均衡症状，造成了青钱柳品质的下降，而造成缺乏矿质营养微量元素的首要原因是土壤中能提供的矿质营养少。因此，在青钱柳栽培中加强肥水管理，提高青钱柳叶片的品质已迫在眉睫。矿质营养元素在植株的生长发育、产量与品质的形成过程中起关至关重要的作用，通常根据需要量的多少分为常量元素（N、P、K、Ca、Mg、S）和微量元素（B、Zn、Fe、Cu、Mn、Mo）等，有关果树叶片矿质营养元素的研究已经很多[5～6]，而有关青钱柳叶片矿质营养的研究还未见报道。本研究拟探讨不同来源青钱柳叶片营养元素含量的差异以及叶片营养元素含量随季节的变化规律，为不同时期采集不同叶龄和类型的叶片进行营养丰缺诊断提供理论依据，同时也有利于了解青钱柳叶片矿质营养元素的代谢规律，为青钱柳栽培过程中进行合理施肥提供指导。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

日立Z-8000型原子吸收光谱仪（日本日立）；Cu、Zn、Fe、Mn、Ca、Mg、K空心阴极灯（北京中西远大科技有限公司）；Milli-Q Academic超纯水器（美国MILLIPORE）；MARSXpress微波消解系统（美国CEM公司）；电热板（金坛市正基仪器有限公司）；浓硝酸与高氯酸为优级纯，其他试剂均为分析纯，水为超纯水；各元素标准溶液浓度为100 mg/L（湖南省食品药品检验研究院）。

1.2 材料来源

所测样品分别来自湖南通道县木脚乡（109° 34′ E，26° 07′ N）、贵州省榕江县平阳乡（108° 30′ E，25° 55′ N）和贵州省雷山县西江镇（108° 16′ E，26° 28′ N），选取生长相对一致的5年生青钱柳各5株，每5株为一重复，每株各采叶片鲜样500 g，分别于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日采集春梢营养枝上的叶片进行分析。

1.3 样品处理

为了防止样品化学成分发生转变或损耗，首先将样品置于105℃的烘箱中烘15 min进行杀青处理，然后，将样品放入烘箱内于65℃烘干至恒重，粉碎后过180目筛，用分析天平准确称取0.25 g的粉末，加入15 mL浓硝酸和5 mL高氯酸，放于微波消解系统内进行消解，消解程序参照郑海芳等[7]的方法，消解后将所得的溶液转移至250 mL的烧杯中，采用水浴加热赶酸的方法，当样品接近干燥时转移至50 mL容量瓶中，最后用0.5%的硝酸溶液稀释至刻度备用，采用火焰法进行检测。

1.4 数据分析

试验结果采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0软件进行分析，用单因素方差分析（one-way ANOVA）和多重比较（Duncan）方法比较不同数据组间的差异。

2 结果与分析

2.1 青钱柳叶片矿质营养元素含量季节动态变化特点

3个不同来源的青钱柳样品在不同时期7种矿质营养元素含量的变化如图1。

从图1可知，K元素含量在前6个时期中，湖南通道青钱柳样品明显高于其它两个样品，而到10月30日时，湖南通道样品要低于贵州雷山样品，K元素含量总的变化趋势是：从4月30日开始逐渐上升，到7月30日时达到最高，以后逐渐下降；在各个时期中3个不同来源的样品Cu元素含量差异均不显著，变化趋势基本相似，总的变化特点是：从4月30日开始逐渐上升，到6月30日时达到最高，以后急剧下降，从7月30日到8 月30日，湖南通道和贵州雷山样品中变化趋于平缓，此后下降速率又加快；Mg元素含量的变化特点在7个时期中，湖南通道和贵州雷山样品都显著高于贵州榕江样品，且湖南通道和贵州雷山样品变化基于一致，都是先期升高，后期下降，两者不同的是湖南通道样品在5月30日达到最高，贵州雷山样品在6月30日达到最高，贵州榕江样品在5月30达到最高后，一直处于下降趋势，直至8月30日后变化才处于平缓；Zn的含量在7月30日前，3个样品间变化基本一致，都是5月30日达到最高，且都是先升后降，而湖南通道样品在6月30日到7月30日之间变化趋缓，且在8月30日又出现了一个小高峰，这可能与样品之间遗传差异有关；Fe元素含量的变化特点是：除5月30日在品种间有差异外，6月20日至9月8日变化都比较平缓，从9月8日开始略有上升；Fe元素含量的变化在3个样品间基本一致，从4月30日开始含量一直处于上升的趋势，不同的是6 月30日，贵州雷山样品明显要低于其他两个样品，6月30日后含量基本相同；Mn元素含量的变化在3个样品间基本一致，从4月30日开始含量一直处于上升的趋势，湖南通道和贵州雷山样品在8月30日出现一个小高峰，此后略有下降，9月30日后又逐渐上升，但各个时期中，贵州榕江样品要明显低于其他两个样品；Ca元素含量的变化在3个样品间基本一致，从4月30日开始含量一直处于上升的趋势，且于9月30日略有下降，此后湖南通道样品急骤上升，而另外两个样品变化较缓。贵州雷山样品中Ca元素含量在7个时期中都要显著高于湖南通道样品。

图1 青钱柳叶片矿质营养元素含量动态变化Picture 1 Seasonal variation of mineral nutrient content in the leaves of C. paliurus from different provenances

2.2 青钱柳叶片不同矿质营养元素变化相关性

对青钱柳叶片中7种矿质元素季节变化的相关性进行分析，结果如表1，叶片中K元素含量与Cu、Mg、Zn元素含量的季节变化呈极显著正相关，其相关系数分别为r（K，Cu）= 0.827、r（K，Mg）= 0.969、r（K，Zn）= 0.815，但K与Fe、Mn和Ca元素含量的季节变化呈一定的负相关但没有达到显著水平；Cu 元素含量与Mg、Zn元素含量的季节变化呈极显著正相关，其相关系数分别为r（Cu，Mg）= 0.993、r（Cu，Zn）= 0.971，但Cu与Fe、Mn和Ca元素含量的季节变化呈一定的负相关但没有达到显著水平；Mg元素含量与Zn元素含量的季节变化呈极显著正相关，其相关系数为r（Mg，Zn）= 0.873；Fe元素含量与Mn、Ca元素含量的季节变化呈极显著正相关，其相关系数分别为r（Fe，Mn）= 0.989、r（Fe，Ca）= 0.995；Mn元素含量与Ca元素含量的季节变化呈极显著正相关，其相关系数为r（Mn，Ca）= 0.985。魏雪梅等[8]对梨叶片营养与土壤养分之间的相关性研究发现，土壤中N、P、Mg与梨树叶片中对应元素之间相关系数为负值，因此，青钱柳叶片中矿质元素的丰缺及不同矿质元素含量之间的差异并非完全是土壤中相对应矿质元素含量的高低所致，有可能是土壤类型与结构、pH及其它环境因子造成青钱柳根

系对某种矿质元素吸收效率的差异所致，这有待更进一步的研究。

表1 青钱柳叶片不同矿质营养元素变化相关性分析Table 1 Correlation analysis of mineral elements in C. paliurus leaves

2.3 不同品种叶片矿质营养元素含量差异

以7个不同时期各元素含量的平均值为指标，比较不同元素在三个不同来源样品中的差异，结果如表2。

由表2可以看出，Mg、Mn和Ca的含量在不同来源样品间的差异达到了显著水平，湖南通道和贵州雷山样品中Mg含量差异不明显，但两者都比贵州榕江样品明显要高。湖南通道和贵州雷山样品中Mn含量差异不明显，湖南通道和贵州榕江样品中Mn含量差异也不明显，而贵州雷山与贵州榕江样品中Mn含量差异达到了显著水平。贵州雷山与贵州榕江样品中Ca含量没有显著性差异，湖南通道与贵州榕江样品中Ca含量也没有显著性差异，但湖南通道与贵州雷山样品中Ca含量差异达到了显著水平。这些结果表明，青钱柳叶片中矿质营养元素的含量除受营养条件影响外，还因种质不同而有差异。从表2还可以看出，在青钱柳叶片中，7种矿质营养元素在含量上存在着很大差别，含量多少的顺序依次是：K > Ca >Mg > Fe >Mn >Zn > Cu。

表2 不同来源青钱柳叶片矿质营养元素年周期均值比较Table 2 Comparison of mineral nutrient content in C. paliurus leaves from different provenances

3 结论与讨论

一般来说，在植株体内可移动的元素随着植物组织和器官的老化而逐渐降低，不易移动的元素则随着组织和器官的老化而增高。对柑橘的相关研究表明N、P、K、Mg为高移动性元素，其含量随叶龄增大而下降，Ca、S、Fe和B在树体内难被再运转利用[9]，本研究综合叶片元素含量的季节变化来看，对于高移动性元素K、Mg 和Zn，青钱柳叶片在较幼龄阶段时含量较高，但随着叶龄的增加和树体生长结果等对这些元素的消耗和累积，叶片中的这些元素被慢慢转移出去，导致含量下降。而Ca、Fe和Mn含量趋势变化则是在增加。另外，对叶片营养元素含量分析发现，营养元素含量的变化是基因型与生态条件、人工管理等因素相互作用的结果，本研究结果显示，来自湖南通道的青钱柳中Mg和K的含量较高；来自贵州雷山的青钱柳中Cu、Zn、Mn和Ca的含量较高；来自贵州榕江的青钱柳中Fe含量较高，而Zn、Mn、Ca、Mg、K含量均较低，这表明，在青钱柳叶片中，以Mg、Mn和Ca含量受环境因素影响较大、波动性强，其在不同来源的青钱柳中具有明显的动态特征。

每年的6-8月是青钱柳果实膨大期，也是果实中营养元素最大累积时期，叶片中的营养元素被转移到果实，导致叶片元素含量下降。8-10月，果实中的营养元素累积速度大幅度下降，叶片中的营养元素含量也就相对稳定，10月到翌年2月根系吸收率低，又要供应花芽分化，叶片中可移动元素含量进一步下降。2-4月是萌芽、抽梢、开花时期，这一时期的生命活动所消耗的养分主要是依靠树体前一年贮藏的养分，导致上一年叶片中可移动营养元素的继续下降。4月后树体矿质营养以根系吸收为主，无需老叶供应，所以含量增加。在翌年的 6 -8月，土温适宜，根系吸收作用强，吸收和转移达到相对平衡，所以含量较稳定。对于难移动元素 Ca、S、Fe和B，在叶片中不能被转移出去，即使是6-10月的果实膨大期对Ca、S、Fe和B需求量大，但也不能从叶片中获取，只能从土壤中吸收而来，此期土温适宜、根系对这些元素吸收快，吸收后不仅供果实需要，同时因叶片蒸腾作用，这些元素被动运输至新老叶片中，使其含量进一步增加或维持基本稳定。10-12月，这些难移动元素在叶片中基本稳定或略有增加，与此期根系的微弱吸收和土壤中这些元素随蒸腾流进入叶片有关。3-4月后，土温上升，根系活动转入旺盛阶段，根系对营养元素的吸收增加，叶片中这些难移动元素含量增加，所以在6-10月吸收率较高，不可移动元素含量普遍增加。因此在青钱柳施肥过程中，N、P、K等营养元素在6月底叶面喷施较好，Ca、S、Fe和B等营养元素在6-8月采用土壤施肥法效果较好。解发等[10]研究认为，植物发育后期营养元素含量只能够说明其累积总量或者需求总量，不能反映植物生长发育过程中的营养元素累积动态及需求规律，某一时期植物叶内矿质营养含量多的时期也并不一定是其需量大的时期。因此，本研究对青钱柳叶中各矿质营养元素在不同时期累积量进行研究，就可直接反映其生长发育各阶段对矿质营养的需求，即某时期叶片累积的矿质营养较多，那么此阶段亦是其需肥时期，这为确定青钱柳适宜的施肥量和施肥时期提供了重要的理论依据。

青钱柳叶片是其制造养分的主要器官，为当年果实生长发育和花芽分化等生理活动提供必要的矿质营养，其也能反映青钱柳树体的营养状况，因此，通常以叶片分析法测定叶片中的矿质元素的含量来指导科学施肥。本研究从青钱柳矿质营养的季节变化趋势可以看出，不同时期叶片中不同矿质元素含量的变化不同，如K、Cu、Mg和Zn等部分矿质元素含量季节变化较大，其最大值与最小值的比值分别为1.34、1.48、1.42和1.56，说明不同采样时期对叶片分析的准确性与可靠性影响很大。因此，对青钱柳叶进行营养分析时，如何确定合理的采样时期、科学的采样与样品前处理方法就显得尤为重要，应选择在叶片矿质元素含量变化稳定且对养分供应状况反应敏感期进行叶片分析，本研究结果显示青钱柳6月底到7月底的叶片中各种营养元素含量变化相对稳定，是叶片矿质营养元素分析的最佳时期。

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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

贵州省材料物理与化学特色重点学科建设基金（黔教高发〔2011〕208）；贵州省特色重点实验室建设基金（黔财教〔2012〕225）

蒋向辉（1974-），男，湖南安化人，副教授，博士，从事药用植物成分研究。