当归根际土壤矿质元素含量及指纹图谱研究
来源:用户上传
作者:邓淑芳 刘洁丽 孙宇靖 王亚丽
摘要：目的 研究当归根际土壤中矿质元素含量和指纹图谱。方法 采用电感耦合等离子质谱和原子吸收光谱法测定15个产区的151批当归根际土壤样品中15种矿质元素含量，采用方差分析比较不同产区样品中矿质元素差异，采用向量相似法建立当归根际土壤矿质元素的指纹图谱并进行相似度评价。结果 不同产区当归根际土壤中15种矿质元素含量存在显著差异（P<0.05，P<0.01），以铬、镍、钙、镁为最;在所有产区样品中，甘肃漳县、康乐、临潭样品与其他产区样品的差异最大;甘肃岷县和渭源样品中的重金属和有害元素含量较其他产区低。根据指纹图谱和相似度，将15个产区分为三类，甘肃岷县、渭源、漳县、临洮、宕昌、武都、文县为一类，甘肃临潭、卓尼、康乐、和政为一类，云南沾益、德钦、玉龙、鹤庆为一类，三类产区在地理位置上分布较为相似。结论 当归根际土壤矿质元素含量及其指纹图谱可为揭示当归的道地性与土壤无机元素因子之间的相关性提供依据。
关键词：当归;根际土壤;矿质元素;指纹图谱
中图分类号：R284.1 文献标识码：A 文章编号：1005-5304（2019）10-0076-05
DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.10.017 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Abstract： Objective To investigate contents of mineral elements and fingerprints of rhizosphere soil of Angelicae Sinensis Radix. Methods The contents of 15 mineral elements in 151 batches of rhizosphere soil samples from 15 producing areas were determined by ICP-MS and AAS. The statistical differences of the mineral elements in rhizosphere soil from different producing areas were identified by ANOVA. The fingerprint of mineral elements in rhizosphere soil was established by vector similarity analysis and the similarity was evaluated. Results There were significant differences （P<0.05， P<0.01） in the contents of 15 mineral elements of samples from different producing areas， especially in Cr， Ni， Ca and Mg. Among all the producing areas， samples from Zhangxian， Kangle， and Lintan showed obviously differences from samples from other producing areas; The contents of heavy metal and harmful elements in Minxian and Weiyuan soils were lower than those in other producing areas. According to the fingerprint and similarity， the 15 producing areas were divided into three groups： Minxian， Weiyuan， Zhangxian， Lintao， Tanchang， Wudu and Wenxian were the first group; Lintan， Zhuoni， Kangle and Hezhen were the second group; Zhanyi， Deqin， Yulong and Heqing were the third group. The distribution of the three groups of producing areas was similar in geographical location. Conclusion The contents of mineral elements in the rhizosphere soil from Angelicae Sinensis Radix and their fingerprints can provide a basis for revealing the correlation between the genuineness of Angelicae Sinensis Radix and the inorganic elements in the rhizosphere soil.
Keywords： Angelicae Sinensis Radix; rhizosphere soil; mineral elements; fingerprints
當归是伞形科植物当归Angelica sinensis（Oliv.）Diels的干燥根，具有润肠通便、活血调经等功效[1]，主产于甘肃岷县、渭源、宕昌及文县等地。药用植物品质的形成与产地土壤因子息息相关[2]，土壤中的无机元素及有机质是构成药材道地性特征的主要土壤环境因子[3]。研究表明，土壤矿质元素与当归相关质量指标及矿质元素之间存在相关性[4-5]。另外，土壤重金属含量和分布也会影响药材中重金属的含量及分布。目前，对当归根际土壤中的矿质元素已有一些研究[6-8]，但其含量指纹图谱尚未见报道。本研究采用电感耦合等离子质谱法（ICP-MS）和原子吸收光谱法（AAS）测定不同产区当归根际土壤中15种矿质元素的含量并建立其指纹图谱，以期为当归道地性与土壤矿质元素的相关性研究提供依据。 3 讨论
土壤是药用植物获取营养物质的主要介质，药用植物60%～70%的养分来源于土壤。GAP规定，药材种植产区的土壤质量必须达到GB15618-1995土壤环境质量标准的二级标准，即Cd≤0.30 mg/kg，Hg≤0.50 mg/kg，As（旱地）≤30 mg/kg，Cu（农田）≤100 mg/kg，Pb≤300 mg/kg，Cr（旱地）≤200 mg/kg，Zn≤250 mg/kg，Ni≤50 mg/kg。根据不同产区当归根际土壤矿质元素含量平均值可知，除甘肃临潭县土壤Zn含量超标外，其余元素含量均达到国家标准。
本试验通过比较不同产区当归根际土壤中15种矿质元素含量发现，所有产区土壤中的Fe、Ca和K含量最高，Mn、Zn、Mg和Na含量次之，Pb、Cd、As、Hg、Cu、Cr、Sb和Ni含量最低，其中Cr、Ni、Ca和Mg含量在不同产区的差异较为显著。在所有产区中，以甘肃岷县、康乐、临潭与其他产区差异最大，重金属及有害元素含量较高。对甘肃11个产区和云南4个产区进行整体比较。①有害元素。Pb：甘肃（8.18 mg/kg）<云南（13.37 mg/kg），Cd：甘肃（0.10 mg/kg）<云南（0.17 mg/kg），As：甘肅（9.06 mg/kg）<云南（9.73 mg/kg），Hg：甘肃（0.03 mg/kg）<云南（0.04 mg/kg），Cu：甘肃（15.85 mg/kg）<云南（35.24 mg/kg），Cr：甘肃（51.86 mg/kg）<云南（67.84 mg/kg），Sb：甘肃（1.01 mg/kg）>云南（0.64 mg/kg），Ni：甘肃（19.63 mg/kg）<云南（22.02 mg/kg），Zn：甘肃（162.80 mg/kg）<云南（177.20 mg/kg）;②有益元素。K：甘肃（1059.61 mg/kg）>云南（904.82 mg/kg），Ca：甘肃（2385.69 mg/kg）>云南（128.82 mg/kg），Mg：甘肃（427.95 mg/kg）>云南（340.59 mg/kg），Mn：甘肃（474.36 mg/kg）<云南（539.24 mg/kg），Na：甘肃（224.36 mg/kg）>云南（204.47 mg/kg），Fe：甘肃（29 178.88 mg/kg）<云南（29 559.76 mg/kg）。由此可见，有害元素除Sb外，甘肃产区含量均比云南产区低，有益元素除Mn和Fe外，甘肃产区含量均比云南产区高，这与严辉等[4]研究结果一致。另外，土壤中Cu、K、Pb含量与当归药材中Cu、K、Pb含量呈显著正相关[14]，这也可能是甘肃被认为当归道地产区的因素之一，因而可大致认为甘肃产区整体上优于云南产区。Sb被列为对人体有害的重金属之一，GB15618-1995土壤环境质量标准和2015年版《中华人民共和国药典》均未对其做出限量规定，且当归药材中Sb与土壤中Sb之间有极显著相关性[8]，所以在选择当归种植基地时应注意土壤中Sb含量。
土壤中矿质元素含量不仅与药材指标性成分之间存在相关性[5]，也与药材中矿质元素含量存在相关性[4]。土壤中的矿质元素是药材道地性的因素之一[15]，其含量与指纹图谱可以作为药材道地性研究的重要内容。本研究建立了不同产区当归根际土壤中矿质元素的指纹图谱，根据S1和S2向量相似度的综合比较结果，将15个当归产区分为三类：甘肃岷县、渭源、漳县、临洮、宕昌、武都及文县为一类，甘肃临潭、康乐、和政及卓尼为一类，云南沾益、德钦、玉龙、鹤庆为一类。三类产区在经度、纬度、海拔和土壤质地等地理位置分布上较为相似，且岷县、渭源、漳县、宕昌和文县被认为是当归的道地产区，研究结果可为揭示药材道地性与土壤矿质元素的相关性提供依据。
另外，矿质元素的类别和含量也与药材的功效和药理作用密切相关[16-17]，研究根际土壤中矿质元素的含量及指纹图谱，可为药材中无机元素与药理作用的相关性奠定基础。
参考文献：
[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典：一部[M].北京：中国医药科技出版社，2015：133.
[2] 曹海禄，曹国番，魏建和，等.遗传和环境因子对药用植物品质的影响[J].中草药，2007，38（5）：785-788.
[3] 杨俊东，陈兴福，杨文钰，等.川泽泻质量与其根际土壤理化性质的相关性分析[J].中草药，2012，43（3）：581-587.
[4] 严辉，段金廒，钱大玮，等.不同产地当归药材及其土壤无机元素的关联分析与探讨[J].中药材，2011，34（4）：512-516.
[5] 顾志荣，王亚丽，孙宇靖，等.土壤矿质元素与当归药材质量的相关性分析[J].国际药学研究杂志，2014，41（4）：483-489.
[6] 王耀鹏，方燕，顾志荣，等.土壤中矿质元素与当归NIR指纹图谱的相关性研究[J].中药材，2016，39（6）：1201-1206.
[7] 丁军霞，顾志荣，王亚丽，等.土壤矿质元素与当归HPLC指纹图谱共有峰的关联分析[J].中药材，2015，38（8）：1595-1599.
[8] 顾志荣，丁军霞，梁馨月，等.当归产区土壤中矿质元素的分布及其与海拔、土壤类型的关系研究[J].中药材，2014，37（11）：1919-1924.
[9] 张明智，牛文全，许健，等.微灌与播前深松对根际土壤酶活性和夏玉米产量的影响[J].应用生态学报，2016，27（6）：1925-1934.
[10] 梅桂林，王星星，孙煜铮，等.石台县虎杖药材及其根际土壤中硒及重金属元素含量检测与相关性分析[J].安徽中医药大学学报，2017，36（1）：81-85.
[11] 张奇凤，朱隆尹，丁树良，等.大活络丸原子吸收指纹图谱和鉴别的研究Ⅰ.建立生产厂的厂标的无机元素指纹图谱的探讨[J].光谱学与光谱分析，2008，28（3）：681-685.
[12] 陈瑶，张志鹏，张阳，等.关黄柏药材及产区土壤无机元素含量特征分析[J].中国农学通报，2016，32（18）：121-129.
[13] 张建逵，康廷国，窦德强.林下山参与园参无机元素的聚类分析和主成分分析[J].中草药，2012，43（9）：1839.
[14] 柴烨，刘峰林，崔治家，等.当归药材与土壤中无机元素及其指标性成分相关性分析[J].中兽医医药杂志，2014，33（4）：20-23.
[15] 李金亭，张晓伟，魏慧芳，等.牛膝道地与非道地产区药材及土壤中无机元素分析[J].河南师范大学学报：自然科学版，2010，38（3）：131-135.
[16] 张柯瑶，郭惠，王媚，等.扶正固本类中药中微量元素含量测定及药效关系研究[J].陕西中医，2017，38（3）：398-400.
[17] 王懿萍，张小荣，杨巧艳，等.中药微量元素与药效的关系[J].陕西中医，2006，27（12）：1573-1576.
（收稿日期：2018-11-12）
（修回日期：2019-01-14;编辑：陈静）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15041294.htm
