天津薊縣山區(qū)藥用植物根際及自然土壤無機元素含量測定*

肖　波，孫啟生，張淑娟，李國輝，李慶和，李天祥

天津薊縣山區(qū)藥用植物根際及自然土壤無機元素含量測定*

肖波1，孫啟生2，張淑娟3，李國輝1，李慶和1，李天祥1

（1.天津中醫(yī)藥大學，天津300193；2.天津天士力現(xiàn)代中藥資源有限公司，天津300410；3.天津醫(yī)院，天津300211）

［目的］通過對天津薊縣山區(qū)8個代表區(qū)域的土壤以及常用重點藥材根際土壤中無機元素［鐵、錳、銅、鋅、鉀、鈣、鎂、鉛、鎘（Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg、Pb、Cd）］的含量測定，分析與評價土壤背景質(zhì)量，為天津野生中藥擴大種植奠定基礎。［方法］電熱板濕法消解，火焰原子吸收光譜法測定Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg的含量，石墨爐原子吸收光譜法測定Pb、Cd的含量。［結果］8個區(qū)域自然土壤樣品中大量元素Fe、K、Ca、Mg的含量較多，Cu、Zn、Pb的含量水平相當。重金屬元素Cu、Zn、Pb的含量均未超出標準，1個區(qū)域中Cd的含量稍有超標，但尚未對生態(tài)環(huán)境造成影響。藥用植物根際土壤無機元素水平與薊縣山區(qū)自然土壤相當。［結論］天津薊縣土壤無機元素含量適中，均達到自然背景水平，土壤整體質(zhì)量較優(yōu)。

薊縣土壤；藥用植物；無機元素；含量測定

DOI：10.11656/j.issn.1672-1519.2015.11.14

土壤是藥用植物生長的主要環(huán)境因子之一。中藥藥效是藥用植物秉承自然環(huán)境中氣候、土壤、生物、地形等環(huán)境因子綜合作用的結果［1-5］。土壤無機元素對中藥的影響已經(jīng)被大量實驗所證明［6-9］，它能夠影響植物根系營養(yǎng)及生理代謝活動，促進植物生長，影響中藥活性成分的形成和積累，同時也是中藥活性成分構成的因子，最終決定中藥的品質(zhì)［10-14］。實驗通過考察天津薊縣山區(qū)土壤無機元素狀況，分析并評價土壤質(zhì)量，為天津中藥材培育的基礎研究和可持續(xù)發(fā)展奠定基礎。

1　材料

1.1樣品來源樣品均為2011年7月、8月、10月采集于天津市薊縣山區(qū)，土樣采集過程中，同時記錄每個采樣點位置信息以及優(yōu)勢植物種。樣品采集于以下4點范圍內(nèi)，A（E117°14.660'，N40°03.021'）、B（E117°32.923'，N40°08.245'）、C（E117°14.983'，N40°02.755'）、D（E117°30.238'，N40°11.970'），從ABCD 4點圍成的范圍內(nèi)選取8個樣地作為考察區(qū)域，共收集樣品106份，涉及藥用植物40種，109種次。四分法留取土壤100 g，去除石塊及動植物殘體后室內(nèi)陰干，將通過2 mm篩的土壤粉碎、研磨，過100目篩，保存于樣品袋中待測。代表區(qū)域及部分采樣點位置信息見表1。

表1　考察代表區(qū)域及部分采樣點位置信息Tab.1　Survey position information in representative regions and part of the sampling points

1.2儀器與試劑單元素鐵、錳、銅、鋅、鉀、鈣、鎂、鉛、鎘（Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg、Pb、Cd）標準溶液，離子質(zhì)量濃度均為1 000 mg/L，購于天津傲然精細化工研究所。GBW 07427-土壤成分分析標準物質(zhì)-華北平原土壤，購于中國地質(zhì)科學院地球物理地球化學勘察研究所，硝酸、高氯酸、氫氟酸均為優(yōu)級純，實驗用水為娃哈哈純凈水。

iCE 3500原子吸收光譜儀（美國Thermo Fisher Scientific公司）；EH35A plus電加熱板（Lab-Tech公司）；元素空心陰極燈（北京曙光明電子光源儀器有限公司）；FA 2104電子天平（上海舜宇恒平科技儀器有限公司）；SB25-12DT超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司）；DFZ-6050型真空干燥箱（上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司）。

2　實驗方法

2.1供試液制備準確稱取0.5 g過100目篩恒重的試樣于50 mL聚四氟乙烯燒杯中，1 mL純凈水潤濕后加入10 mL硝酸-高氯酸（4∶1）混合酸，蓋上表面皿置于通風櫥內(nèi)浸泡過夜。次日于電熱板上微沸狀態(tài)消解3 h，2 mL硝酸沖洗表面皿，加入3 mL氫氟酸消解除硅，為了達到更好的飛硅效果，經(jīng)常搖動燒杯。趕酸至白煙冒盡，1%硝酸趁熱溶解殘渣，沖洗燒杯壁，轉移至50 mL容量瓶定容。每批樣品，同時消解華北平原土壤標準物質(zhì)并制備全程序空白溶液，所有樣品采用平行雙樣。

2.2儀器工作條件優(yōu)化采用儀器自帶氘燈或塞曼背景扣除方式，根據(jù)樣品各元素含量范圍，分別對測定波長、燈電流、光譜帶寬、燃氣流量、燃燒頭偏轉角度等進行優(yōu)化，儀器測定條件見表2。

表2　儀器測定條件Tab.2　Conditions of determination instrument

2.3回收率測定對樣品進行加標回收率測定，測得回收率在93.29%～104.04%之間，表明測定方法可行。測定結果見表3。

表3　待測元素回收率測定結果Tab.3　Recovery rate results of measured elements mg/L

2.4樣品含量測定火焰原子吸收光譜法測定Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg，石墨爐原子吸收光譜法測定Pb、Cd。在K及Ca、Mg的測定時分別加入適量Na標準溶液和鑭溶液，1%磷酸二氫銨為基體改進劑測定Pb、Cd。各樣品均以1%硝酸配制系列標準液繪制標準曲線，若溶液中元素濃度超出該元素線性濃度范圍，以1%硝酸對試樣溶液及空白溶液進行稀釋后重新測定。采用一般線性標準曲線法對樣品進行含量計算，每份試樣重復測定3次，取其算術平均值。

2.5統(tǒng)計學分析應用SPSS 19.0統(tǒng)計學軟件處理數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差（x±s）表示。

3　結果與分析

3.1自然土壤元素測定結果對8個區(qū)域的土壤樣品進行測定表明，大量元素Fe、K、Ca、Mg的含量較大，其中Mg的含量最少，為（11 905.00±8 003.19）mg/kg，而Fe的含量達到（30 466.12±1 757.81）mg/kg，為所測定元素中含量最高，據(jù)了解，薊縣有鐵礦開采歷史［15-16］，與測定結果相吻合。Mn含量居中，平均含量為（687.54±463.70）mg/kg。Cu，Zn，Pb在所測元素中含量水平相當，其中Zn的含量較大，為（69.75±9.43）mg/kg，Pb次之，Cu的含量較少，為（19.98±4.92）mg/kg，Cd的含量為所測9種元素中最少，為（0.21±0.09）mg/kg。測定結果見表4和表5。

表4　薊縣山區(qū)土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K測定結果（±s）Tab.4　Results of inorganic elements Cu，Zn，F(xiàn)e，Mn，K in Jixian mountainous soi（l±s）mg/kg

表4　薊縣山區(qū)土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K測定結果（±s）Tab.4　Results of inorganic elements Cu，Zn，F(xiàn)e，Mn，K in Jixian mountainous soi（l±s）mg/kg

測定元素CuZnFeMnK 115.12±6.9366.61±10.1632 098.94±4 065.70504.52±104.3628 923.93±2 628.54 218.18±11.4070.21±8.6930 865.34±3 262.13505.28±55.8727 904.48±2 760.74 313.67±4.5559.35±14.0228 138.83±2 986.03477.25±67.7727 958.94±6 003.66 428.34±27.8961.21±16.5630 861.76±16 268.08483.72±226.6525 427.68±7 546.26 519.32±5.2382.91±10.6527 999.56±5 461.27520.70±26.5117 679.01±6 623.13 623.12±4.7482.65±30.0033 120.74±7 342.21760.06±250.8318 971.49±5 549.14 724.23±4.2773.88±26.0330 151.07±6 158.980 1 809.20±1 235.8126 838.02±11 609.00 817.89±3.5261.15±12.6130 492.69±4 163.55439.62±65.2614 351.24±1 729.88均值19.98±4.9269.75±9.4330 466.12±1 757.81687.54±463.7023 506.85±5 627.10編號

表5　薊縣山區(qū)土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd測定結果（±s）Tab.5　Results of inorganic elements Ca，Mg，Pb，Cd in Jixian mountainous soi（ls）mg/kg

表5　薊縣山區(qū)土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd測定結果（±s）Tab.5　Results of inorganic elements Ca，Mg，Pb，Cd in Jixian mountainous soi（ls）mg/kg

編號測定元素CaMgPbCd 114 893.97±4 094.169 350.34±1 821.81 28.33±6.68 0.13±0.05 214 273.27±2 029.778 769.94±885.73 32.96±2.85 0.17±0.07 314 300.81±3 230.367 955.17±1 242.94 31.35±9.22 0.16±0.10 416 211.08±12 983.52 16 221.88±20 971.94 33.36±12.95 0.17±0.10 539 093.96±30 002.85 30 317.91±21 484.99 33.66±6.53 0.36±0.29 69 400.72±4 066.787 236.70±964.09 31.26±12.48 0.29±0.18 710 633.90±5 723.798 552.41±3 675.72 31.42±9.59 0.26±0.16 85 826.03±1 955.246 835.66±889.51 24.01±3.79 0.12±0.02均值15 579.22±10 105.91 11 905.00±8 003.19 30.79±3.22 0.21±0.09

3.2重金屬元素考察土壤環(huán)境質(zhì)量標準［17］對Cu、Zn、Pb、Cd做出了限量、分級要求，對比發(fā)現(xiàn)所考察的8個區(qū)域中Cu、Zn、Pb均未超標（超出自然背景），而Cd的考察區(qū)域共有5個達到一級土壤要求，1個達到二級標準，2個區(qū)域位于一級、二級緩沖區(qū)間，表明已受到一定的污染，但尚未對植物及環(huán)境造成影響。總體來講，薊縣山區(qū)土壤質(zhì)量較優(yōu)，基本維持在自然生態(tài)背景水平。測定結果見表6。

表6　薊縣山區(qū)土壤部分元素超標結果Tab.6　Exceeded standard results of partial inorganic elements in Jixian mountainous soil

3.3藥用植物根際土壤元素測定結果對記錄3次以上且蘊藏量大的15種重點藥用植物品種根際土壤元素含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理，結果表明藥用植物根際土壤各元素含量水平與薊縣山區(qū)自然土壤相當，并且含量大小順序均為Fe＞K＞Ca＞Mg＞Mn＞Zn＞Pb＞Cu＞Cd。測定結果見表7和表8。

表7　15種藥用植物根際土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K測定結果（±s）Tab.7　　Results of elements Cu，Zn，F(xiàn)e，Mn，K contents determination of fifteen medical materials rhizophere soil（±s）mg/kg

表7　15種藥用植物根際土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K測定結果（±s）Tab.7　　Results of elements Cu，Zn，F(xiàn)e，Mn，K contents determination of fifteen medical materials rhizophere soil（±s）mg/kg

植物防風桔梗草烏地榆地黃沙參遠志熱河黃精蒼術知母黃精玉竹卵葉遠志丹參柴胡均值n 3 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 7 7 9 1 0測定元素CuZnFeMnK 13.25±4.9953.20±15.0221 827.15±2 299.28304.19±85.7034 692.46±555.02 12.23±2.8144.48±9.8230 031.21±2 105.51384.65±48.1327 753.49±1 984.98 24.15±3.3179.34±21.0525 450.90±767.00875.62±356.4837 286.90±20 058.14 53.13±36.7056.66±8.4045 454.81±22 824.87781.65±335.8014 101.63±8 614.58 15.56±8.5955.82±11.5425 498.16±1 446.06424.56±30.6628 658.96±7 302.31 12.04±5.5355.66±4.9126 134.94±981.09454.46±76.3924 843.98±12 467.68 21.33±7.8365.10±3.3734 134.88±805.361 329.51±1 629.7327 554.85±4 233.81 31.94±10.8883.83±16.1131 960.30±9 428.53851.14±373.7323 282.34±3 894.42 20.88±3.7472.57±13.5830 390.18±3 979.571 591.05±1 328.9323 083.77±5 766.45 15.93±4.5171.41±18.6728 832.13±4 298.99469.91±62.5925 273.40±5 593.87 20.59±7.3879.11±27.6930 506.18±5 014.09942.36±840.0127 602.78±1 898.03 18.20±6.9880.64±18.8633 575.05±8 715.441 043.96±764.3024 184.61±5 753.28 18.22±4.5664.59±13.2529 640.21±3 429.77523.89±103.8917 545.09±5 548.59 15.66±7.8761.35±8.4231 555.25±3 402.43563.55±155.8629 366.96±3 358.01 16.57±7.9364.04±10.7530 159.04±3 272.101 400.01±1 667.6329 406.37±3 926.13 20.65±10.3465.89±11.6630 343.36±5 330.81796.03±403.0426 309.17±5 816.83

4　討論

土壤無機元素影響中藥品質(zhì)、活性成分、道地性、毒性［18］。植物和土壤在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)具有緊密的聯(lián)系，尤其是植物體內(nèi)的各元素含量與土壤中無機元素含量存在著一定的相關性［19-20］。

本實驗中以藥用植物生長作為土樣采集的主導因素，土樣在顆粒度、有機質(zhì)等方面存在差異，采樣范圍廣，因此呈現(xiàn)出部分數(shù)據(jù)偏差較大的結果。總體來說，天津薊縣山區(qū)土壤各無機元素含量水平適中，含量范圍較廣，除少量地區(qū)重金屬元素Cd有稍超標現(xiàn)象外，其他考察區(qū)域土樣均維持在自然背景，整體質(zhì)量較優(yōu)。實驗中發(fā)現(xiàn)個別地區(qū)有重金屬稍超標的現(xiàn)象，表明該地區(qū)土壤環(huán)境受到一定程度的污染，需針對其產(chǎn)生的原因采取相應的有效措施加以改善。本次實驗通過對薊縣山區(qū)土壤無機元素的含量測定，系統(tǒng)評價了天津薊縣山區(qū)土壤質(zhì)量水平和狀況，這為天津野生藥用植物資源的保護，引種馴化及可持續(xù)開發(fā)利用提供了重要保障。同時，有利的土壤狀況為天津優(yōu)質(zhì)藥材的挖掘和研究奠定了基礎。

表8　15種藥用植物根際土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd測定結果（±s）Tab.8　Results of elements Ca，Mg，Pb，Cd contents determination of fifteen medical materials rhizophere soi（l±s）mg/kg

表8　15種藥用植物根際土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd測定結果（±s）Tab.8　Results of elements Ca，Mg，Pb，Cd contents determination of fifteen medical materials rhizophere soi（l±s）mg/kg

植物防風桔梗草烏地榆地黃沙參遠志熱河黃精蒼術知母黃精玉竹卵葉遠志丹參柴胡均值n 3 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 7 7 9 1 0測定元素CaMgPbCd 9 984.20±880.565 399.91±351.9536.75±11.280.16±0.09 12 011.93±2 732.438 126.02±1 137.4530.35±7.230.08±0.02 12 459.31±5 885.776 890.98±1 267.0642.60±15.110.45±0.21 17 481.31±15 131.5715 366.27±12 363.4932.88±11.660.13±0.03 11 779.86±4 810.396 499.06±1 003.4525.47±7.330.18±0.05 12 276.12±3 623.927 174.26±1 561.8031.43±6.060.12±0.02 17 221.52±4 067.229 975.80±1 707.7427.13±4.790.13±0.09 11 589.31±4 167.138 154.13±809.2937.28±11.810.31±0.17 8 710.48±3 086.418 316.82±1 792.4834.77±9.080.26±0.09 11 922.93±3 812.498 522.79±2 075.8031.68±6.590.28±0.26 11 604.83±3 874.248 130.31±640.9334.67±10.310.26±0.18 12 284.99±3 430.5110 888.78±6 213.5031.40±9.450.20±0.12 15 539.86±19 733.4713 459.77±16 016.7325.79±4.350.15±0.03 13 724.85±3 337.668 596.38±1 425.3026.89±4.020.11±0.01 12 464.33±4 795.868 480.16±1 109.0430.12±4.660.17±0.06 12 737.05±2 398.128 932.10±2 608.0831.95±4.750.20±0.10

今后，還應致力于藥用植物生長過程中無機元素吸收與土壤中無機元素之間平衡關系的研究，揭示藥用植物中活性成分的累積與土壤無機元素的相關性，以提高和保證中藥材的質(zhì)量和臨床療效。

［1］唐仕歡，楊洪軍，黃璐琦.論自然環(huán)境因子變化對中藥藥性形成的影響［J］.中國中藥雜志，2010，35（1）:126-128.

［2］朱艷，崔秀明，施莉屏.中藥材道地性的研究進展［J］.現(xiàn)代中藥研究與實踐，2006，20（1）:58-61.

［3］劉洋，賀玉林，張佐雙，等.藥材品質(zhì)與生態(tài)因子關系的研究進展［J］.世界科學技術-中醫(yī)藥現(xiàn)代化，2007，9（1）:65-69.

［4］徐飛，黃茂芳，李積華，等.微量元素形態(tài)分析研究概況［J］.微量元素與健康研究，2009，26（4）:62-64.

［5］張燕，張洪斌，陳忠萌，等.磨盤草微量元素的初級形態(tài)分析［J］.時珍國醫(yī)國藥，2010，21（5）:1068-1070.

［6］謝彩香，索風梅，周應群，等.基于地理信息系統(tǒng)的中藥材生態(tài)適宜性定量化研究［J］.中國中藥雜志，2011，36（3）:379-382.

［7］湯長青，朱芳坤.ICP-AES測定7種花茶中8種微量元素的含量和溶出率［J］.光譜實驗室，2010，27（4）:1415-1418.

［8］劉大會，郭蘭萍，黃璐琦，等.礦質(zhì)營養(yǎng)對藥用植物黃酮類成分合成的影響［J］.中國中藥雜志，2010，35（18）:2367-2371.

［9］楊虹，劉虹，王萌，等.香加皮有效部位滴丸的質(zhì)量標準研究［J］.天津中醫(yī)藥，2011，28（4）:332-334.

［10］郭蘭萍，黃璐琦.中藥資源生態(tài)學研究的理論框架［J］.資源科學，2008，30（2）:296-304.

［11］馬云桐，萬德光，黃清龍.不同土壤因子與虎杖主要成分的相關性分析［J］.時珍國醫(yī)國藥，2009，20（6），1520-1522.

［12］趙曼茜.無機元素對中藥材品質(zhì)的多重性影響研究［D］.四川:西南交通大學，2010.

［13］王永炎，張文生.中藥材道地性研究狀況與趨勢［J］.湖北民族學院學報（醫(yī)學版），2006，23（4）:1-4.

［14］趙曼茜，呂金嶸，楊光，等.土壤無機元素對赤芍無機元素及芍藥苷含量的影響［J］.中國實驗方劑學雜志，2009，15（10）:38-42.

［15］饒玉學.天津薊縣盤山花崗巖麥飯石礦床及麥飯石研究［J］.礦產(chǎn)與地質(zhì)，2002，16（3）:179-182.

［16］張衎，朱祥坤.薊縣下馬嶺組富菱鐵礦地層的基本地質(zhì)特征［J］.巖石礦物學雜志，2013，32（4）:529-537.

［17］國家環(huán)境保護局.GB15618-1995.土壤環(huán)境質(zhì)量標準［S］.北京:北京大學出版社，1989:115-116.

［18］顧志榮，師富貴，金巖.土壤無機元素與中藥品質(zhì)關系研究進展［J］.廣東微量元素科學，2013，20（11）:18-22.

［19］李國輝，張春艷，李天祥，等.杠柳不同部位無機元素的分布及富集特征的研究［J］.天津中醫(yī)藥，2014，31（12）:756-759.

［20］黃建輝，陳靈芝.北京百花山附近雜灌叢的化學元素含量特征［J］.植物生態(tài)學與地植物學學報，1991，15（3）:224-233.

（本文編輯：高杉，滕曉東）

Determinnation of inorganic elements contents of rhizosphere and natural soil of Jixian country of Tianjin medical materials

XIAO Bo1，SUN Qi-sheng2，ZHANG Shu-juan3，LI Guo-hui1，LI Qing-he1，LI Tian-xiang1
（1.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；2.Tianjin Tasly Medicine Resources Limited Company，Tianjin 300410，China；3.Tianjin Hospital，Tianjin 300211，China）

［Objective］Analyze and evaluate the soil quality，through the determination of the contents of the inorganic elements（Fe，Mn，Cu，Zn，K，Ca，Mg，Pb，Cd）from eight representive areas in Tianjin Jixian county and rhizosphere soil samples of major frequently-used medical materials.Try to lay the foundation of plantation of Tianjin wild traditional Chinese medicine.［Methods］Contents of Fe，Mn，Cu，Zn，K，Ca，Mg were carried out by flame atomic absorption spectrophotometry.Pb，Cd were carried out by furance atomic absorption spectrophotometry and electric heating wet digestion.［Results］There were many contents among Fe，K，Ca，Mg which were major elements and the contents of Cu，Zn，Pb were the same level，through the determination of eight natural soil samples.The contents of Cd slightly exceeded the standard in one area，but did not impact on the ecological environment and the contents of Cu，Zn，Pb，did not exceed the standard，through the determination of contents of heavy metal elements.The inorganic contents level from the rhizosphere soil samples of medical materials were correspond to the level of natural areas of Jixian.［Conclusion］It is moderate for the contents of soil inorganic elements and reach to the natural level in Tianjin Jixian and the overall soil quality is good.

soil of Jixian；medical material；inorganic element；determination of content

R282

A

1672-1519（2015）11-0693-05

天津市科技支撐計劃項目（10ZCZDSY12400）；生多調(diào)查（環(huán)保部）：第四次全國中藥資源普查天津試點。

肖波（1990-），男，碩士研究生，研究方向為中藥質(zhì)量控制與資源開發(fā)。

李天祥，E-mail：litianxiang612@sina.com。

（2015-05-28）