白木通果實不同生育時期植株不同部位礦質元素含量變化分析

王宇航　趙致　劉紅昌　李園園　楊玉寧

摘 要：探索白木通果實不同生育時期植株不同部位礦質元素變化特性和相關性，為白木通栽培及科學施肥提供參考。采用凱氏定氮法測定白木通果實不同生育時期嫩莖、葉片和果實中的全氮含量，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定P、K、Ca等11種礦質元素含量，利用顯著性、動態(tài)變化和相關性分析等分析方法，對白木通果實不同生育時期嫩莖、葉片和果實中的不同礦質元素含量及變化特性進行比較分析。在白木通果實形成的整個周期中，葉片中N、Mg、Al、Ca、Fe、Mn和B元素含量較高，果實中P、K、Cu、Na、Fe、B和Zn元素含量較高，嫩莖中各元素相對較低。在植株各部位中，N 和K含量先下降后上升，Ca含量剛好相反，F(xiàn)e、Al和Mn 含量呈現(xiàn)波動性變化，而P、Mg、Na、Cu、Zn 和 B 含量總體變化相對平穩(wěn)。相關性分析結果表明，在白木通莖、葉和果中，除了果實中K元素外，N、P、K間含量均表現(xiàn)出極顯著正相關，N、P、K含量與Ca含量均呈現(xiàn)出不同程度的負相關;嫩莖中N、P、Ca、Fe元素和對應的葉片中礦質元素含量呈顯著正相關。白木通果實發(fā)育形成期不同部位礦質元素含量差異明顯，具有規(guī)律性的動態(tài)變化。在白木通施肥過程中，基肥中控制Ca、Mg、Mn含量有利于植株對N、P和K的吸收，可通過增施葉面肥來提高葉片中 Na、Cu、Zn 元素的含量，在果實膨大期追施Mg、Fe、Mn等肥料可促進果實發(fā)育。

關鍵詞：白木通;礦質元素;含量變化;相關性

中圖分類號：S-3文獻標識碼：A

文章編號：1008-0457（2020）06-0067-07國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2020.06.012

Abstract：To explore the characteristics and correlation of mineral elements in different parts of plant at the different growth stages of Akebia trifoliate， and provide a reference for the cultivation and scientific fertilization of A.trifoliate. The total nitrogen contents in young stems， leaves and fruits of A.trifoliate formation were analyzed by using Kjeldahl method， and the contents of 11 mineral elements such as P， K， Ca were detected using an inductively coupled plasma emission spectrometer. Analysis methods such as significance， dynamic change and correlation analysis were used to compare and analyze the content and change characteristics at different mineral elements in the young stems， leaves and fruits of A.trifoliate during its formation. The results showed that during the whole period of fruit formation of A.trifoliate， the content of N， Mg， Al， Ca， Fe， Mn and B in the leaves was higher， and the content of P， K， Cu， Na， Fe， B and Zn in the fruit was higher， but each element in the young stem was relatively lower. In each part of the plant， the contents of N and K first decreased and then increased. However， the contents of Ca was just the opposite， the contents of Fe， Al， and Mn fluctuated， while the contents of P， Mg， Na， Cu， Zn， and B changed relatively stablely. Correlation analysis showed that， in addition to the K element in the fruit， the contents of N， P and K in A.trifoliate stem， leaves， and fruit showed a very significant positive correlation， and N， P， K contents and Ca contents all showed negative correlations.There was a significant positive correlation in N， P， Ca， Fe between in the tender stem and in the corresponding leaves. The content of mineral elements in different parts of the A.trifoliate fruit during the development period was significantly differen， with regular dynamic changes. Thus， during the fertilization process of A.trifoliate， controlling the content of Ca， Mg， and Mn in the base fertilizer is beneficial to the absorption of N， P， and K by the plant. Increasing the application of foliar fertilizer helps to increase the content of Na， Cu， Zn in the leaves. Applying fertilizers such as Mg， Fe， Mn during fruit expansion can promote fruit development.

Keywords：Akebia trifoliate;mineral element; content changes;correlations

白木通[Akebia trifoliata （Thunb.） Koidz.var.australis （Diels） Rehd.]為木通科（Lardizabalaceae）木通屬（Akebia Decne）植物木通（Akebia quinata）的亞種，其果實、莖、葉、根均可入藥，性寒、味苦，具疏肝理氣、活血止痛、散結利尿等功效，主要用于脘脅脹痛、痛經(jīng)閉經(jīng)、小便不利等癥[1-3]。礦質元素對植物生長發(fā)育、果實形成及產(chǎn)量和品質具有直接的影響，研究白木通果實不同生育時期植株不同部位礦質元素的積累特性，明確植株不同部位礦質元素需求狀況，從而為白木通種植合理施肥奠定理論基礎。白木通、三葉木通和木通果實中均含有K、Ca、Na、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu等8種礦質元素，且白木通果實富集礦質元素的能力較強，這種特性使白木通的藥用價值可能高于其他兩種植物[4];野生三葉木通中也含有上述8種礦質元素，但對礦質元素的富集能力低于人工栽培的三葉木通[5]。從現(xiàn)有文獻報道來看，關于木通礦質元素的研究只涉及單個器官或微量元素，本試驗對白木通果實不同生育時期嫩莖、葉片和果實中的12種礦質元素積累特性進行系統(tǒng)性研究，并分析各礦質元素間的相關性，旨在全面了解白木通果實不同生育時期植株不同營養(yǎng)部位礦質元素積累特性，為白木通種植合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料經(jīng)貴州大學植物鑒定中心鑒定為木通科木通屬植物白木通[Akebia trifoliata（Thunb.）Koidz.var.australis（Diels）Rehd.]，于2014年12月種植于貴州省黎平縣中潮鎮(zhèn)。選取長勢基本一致的白木通植株掛牌標記，每10株為1小區(qū)，共6個小區(qū)，重復3次。于2018年4月10日開始第一次取樣，以后每隔30d取樣1次，9月15日為最后一次取樣。木通物候期分為萌芽期2月下旬，初花期2月底，盛花期3月上旬，幼果期4月下旬至5月上旬，果實膨大期5月上旬至8月下旬，果實成熟期在9月中旬[6]。

1.2 主要儀器與試劑

凱氏定氮儀（SKD-100）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Optima8100）。P、K、Ca、Mg、Na、Fe、Al、Cu、Mn、Zn、B 元素標準溶液（批號：GBS04-17XX-2004，購自國家有色金屬及電子材料分析測試中心），乙醇、硫酸、硝酸等為分析純。

1.3 取樣及檢測

隨機選取整株嫩莖、當年生新鮮葉片和果實的 1/3量作為檢測樣品，果實在植株穩(wěn)定掛果后（5月份）開始采集，每次取樣將每個小區(qū)樣品混合成 1份嫩莖樣品、1份葉片樣品和1份果實樣品，3次重復。將供試樣品置105℃烘箱中殺青30min，然后在65℃烘干至恒重，粉碎，過三號篩。N元素含量采用凱氏定氮法，其他礦質元素含量采用等離子發(fā)射光譜儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010和SPSS23.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理及相關分析。

2 結果與分析

2.1 白木通植株不同部位礦質元素含量比較

葉片中N、Mg、Al、Ca、Mn元素含量極顯著高于果實和嫩莖，果實中N元素含量極顯著高于嫩莖，果實與嫩莖中Mg、Al元素含量差異不顯著，嫩莖中Ca、Mn元素含量極顯著高于果實。果實中P元素含量顯著高于葉片，果實和葉片中P元素含量極顯著高于嫩莖;由于白木通果實中含有種子，該結果符合P含量在植物中種子>葉片>莖稈的一般規(guī)律[7]。果實中K、Cu、Na、Zn元素含量極顯著高于嫩莖和葉片，葉片與嫩莖中K、Cu元素含量無顯著差異，葉片中Na元素含量顯著高于嫩莖，葉片中Zn元素含量極顯著高于嫩莖。葉片和果實中Fe、B元素含量差異不顯著，兩者中Fe、B元素含量均極顯著高于嫩莖（表1）。

2.2 白木通不同部位礦質元素含量的動態(tài)變化

2.2.1 不同部位大量元素和Na元素含量動態(tài)變化

在植株各部位中，N和K含量變化整體趨勢一致，呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢;N含量在果實中有下降趨勢，可能是土壤環(huán)境和供氮水平不足導致的;K作為品質元素，在果實中的含量始終高于嫩莖和葉片，說明果實對K元素需求較高。Ca含量在植株嫩莖和葉片中的變化表現(xiàn)一致，從4月10日一直上升到8月11日并達到最大值11.06g/kg（嫩莖）和42.04g/kg（葉片），從8月11日至9月15日，Ca含量在嫩莖中顯著（P<0.05，下同）降低，在葉片中下降極顯著（P<0.01，下同）;在果實中，Ca含量從5月12日至6月10日上升極顯著，隨后直至果實成熟Ca含量變化均不顯著。P、Mg和Na含量在植株各部位中總體變化相對平穩(wěn)，各部位P含量最大值均出現(xiàn)在生育初期，分別為1.63g/kg（嫩莖）和2.37g/kg（葉片）和2.47g/kg（果實）;嫩莖中Na含量從7月13日至9月15日上升顯著，葉片中Na含量從8月11日至9月15日上升極顯著（圖1）。

2.2.2 不同部位微量元素和Al元素含量動態(tài)變化

在植株各部位中，F(xiàn)e含量呈現(xiàn)波動性變化，嫩莖和葉片中的Fe含量呈現(xiàn)先上升后下降再上升的“S”型趨勢，并且含量變化時間點十分相似，F(xiàn)e常參與葉綠素的合成，這也是幼嫩的葉片和綠莖在生育初期Fe含量較高的原因;Fe含量在果實中反復波動，F(xiàn)e含量在6月10日達到峰值（177.99mg/kg），下降至7月13日后再次開始上升，在升高到8月11日后又開始降低。Al含量在植株體內變化幅度較大，在嫩莖中，Al含量上升5月12日后開始下降，直至8月11日開始再次上升，并在9月15日達到峰值，含量為442.75mg/kg;葉片中Al含量升高6月10日后開始下降，經(jīng)歷短暫的降低后在7月13日再次上升，直到9月15日達到峰值（700.25mg/kg）;果實中Al含量從5月12日一直降低至7月13日，并在7月13日后出現(xiàn)最低值（218.31mg/kg），隨后上升至8月11日，達到峰值（421.41mg/kg）后迅速下降。不同部位中Mn含量變化差異較大，嫩莖中Mn含量波動性較大，從4月10日下降至5月12日后迅速上升，到7月13日開始下降;葉片中的Mn含量變化為先升后降，在6月10日達到峰值（733.81mg/kg）后一直下降，從8月11日至9月15日，Mn含量顯著下降; 在果實中，Mn含量呈緩慢上升趨勢，差異不顯著。Cu、Zn和B含量在整個果實形成過程中整體變化相對平穩(wěn)，僅在8月11日至9月15日期間，葉片中Cu和Zn含量表現(xiàn)出極顯著的下降趨勢（圖2）。

2.3 白木通植株不同部位礦質元素含量相關性分析

2.3.1 嫩莖中礦質元素含量相關性

在嫩莖中，N、P、K間含量表現(xiàn)出極顯著正相關;Ca含量與N、P、K含量呈現(xiàn)極顯著負相關，與Mn含量呈現(xiàn)顯著正相關;Cu含量與N、P、K含量呈現(xiàn)顯著正相關;Mn含量與N、P含量呈現(xiàn)顯著負相關;B含量與N含量呈現(xiàn)顯著正相關，與Ca、Mn含量呈現(xiàn)顯著負相關?？梢哉J為N、P、K之間存在增效作用，Ca和Mn對N、P和K存在一定的拮抗作用（表2）。

2.3.2 葉片中礦質元素含量相關性

葉片中N、P、K間含量呈現(xiàn)極顯著正相關;Ca含量與N、P、K含量呈現(xiàn)顯著負相關;Mg含量與N、K含量呈現(xiàn)極顯著負相關，與P含量呈現(xiàn)顯著負相關;Na、Cu、Zn之間含量表現(xiàn)出極顯著正相關;Mn含量與N、K含量呈現(xiàn)顯著負相關，與P含量呈現(xiàn)極顯著負相關。說明N、P、K之間存在增效作用，Ca、Mg、Mn對N、P和K均存在一定的拮抗作用;Na、Cu、Zn之間也存在一定增效作用（表3）。

2.3.3 果實中礦質元素含量相關性

果實中N與P含量呈現(xiàn)極顯著正相關，與Mn含量呈現(xiàn)顯著負相關;Ca含量與Cu含量呈現(xiàn)顯著正相關;Mg含量與P含量呈現(xiàn)顯著正相關。說明在果實中各元素含量之間相關性較?。ū?）。

2.3.4 白木通植株不同部位間礦質元素含量相關性

嫩莖中N、P、Ca、Fe和對應的葉片中礦質元素含量呈顯著正相關，嫩莖中K元素與葉片中K元素含量呈極顯著正相關;嫩莖中K、Ca元素和對應的果實中礦質元素含量呈顯著正相關，嫩莖中Mg元素與果實中Mg元素含量呈極顯著負相關，嫩莖中Na、Cu元素和果實中Na、Cu元素含量呈顯著負相關;葉片與果實間未檢測出相關性（表5）。

3 結論與討論

3.1 結論

在果樹生長發(fā)育過程中，不同部位中的礦質元素對其細胞生長發(fā)育起到不同程度的調節(jié)作用，各元素在不同生長期內含量的動態(tài)變化相互影響[8]。在白木通中，莖、葉、果的生長發(fā)育對不同礦質元素的需求和吸收存在差異，但也表現(xiàn)出一些共有的規(guī)律：在白木通嫩莖、葉片和果實中，N和K元素在盛花期、幼果期含量較高，隨后開始降低，到果實成熟期時再次上升;K元素在果實中含量始終高于其他元素，這與木通、三葉木通的結論一致[4]。在葉片中，Ca元素的含量遠高于除N以外的其他10種元素，這個結果與三葉木通中藤莖的情況相似[5]。酥梨果實對鈣的積累主要發(fā)生在幼果期，并隨著果實生長發(fā)育而降低[9]，白木通果實發(fā)育與此一致，主要是由于幼果的蒸騰作用比老果強，更多的鈣會轉運到幼果中。Cu元素含量變化在不同部位表現(xiàn)不同，在嫩莖和葉片中，Cu元素含量呈現(xiàn)為先降后升的趨勢，在果實中Cu元素出現(xiàn)先升后降的趨勢;Cu元素參與植物呼吸作用、影響植株葉片中葉綠素的形成[7]，在果實膨大期，果實快速成長需要大量營養(yǎng)，葉片中Cu元素含量迅速上升，保證了植株的光合作用。

白木通植株不同部位中礦質元素相關性分析表明，N、P、K元素在嫩莖、葉片和果實中均表現(xiàn)出正相關，而Ca、Mg、Mn等元素與N、P、K普遍存在負相關。其中葉片中Na、Cu、Zn之間極顯著正相關，K元素與葉片光能吸收有關[11]，Na+作為功能元素具有代替K+營養(yǎng)的作用[12]，Cu元素與葉綠素的形成有關[13]，Zn元素參與葉綠素的生成[14]，在白木通的光合作用中，Na、Cu、Zn之間可能存在一定的協(xié)同作用。

3.2 討論

本試驗研究了白木通果實不同生長發(fā)育時期，不同部位礦質元素含量變化，論文研究結果對指導白木通施肥具有一定的參考作用。在白木通生長初期，為保證嫩莖和葉片的正常生長，基肥中應盡可能少地施入Ca、Mg、Mn等抑制植株吸收N、P和K的肥料;在幼果期施入適量的Ca，能夠促進果實蒸騰作用，幫助果實對Ca的吸收;三葉木通果實屬于高鉀磷鎂、富含鐵錳等元素的保健水果[16]，在果實膨大期追施Mg、Fe、Mn等肥料有利于果實發(fā)育，同時可以通過增施葉面肥來提高葉片中Na、Cu、Zn元素的含量以保證光合作用的正常運行，促進植株對不同營養(yǎng)元素的吸收，實現(xiàn)白木通高產(chǎn)優(yōu)質。在白木通實際生長中，不同部位礦質元素含量變化與施肥量、土壤養(yǎng)分、光照等諸多因素有關，對白木通內部營養(yǎng)變化的了解，還有待更深入和系統(tǒng)的研究。

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