全 文 ：不同产地香鳞毛蕨无机元素含量差异分析
常 缨，王 琦, 王晶玉
（东北农业大学生命科学学院，哈尔滨 150030）
摘 要：采用电热板消解-等离子体原子发射光谱测定香鳞毛蕨和对应产地土壤中无机元素含量，研究不同产
地香鳞毛蕨中无机元素含量差异及无机成分间的关联性。结果表明，不同香鳞毛蕨产地Ca、Al、Fe含量普遍较
高，且香鳞毛蕨对无机元素的吸收具有选择性，其中有6对元素的吸收表现出很好协同作用。该研究可为认识香鳞
毛蕨药效物质基础提供参考。
关键词：香鳞毛蕨；不同产地；无机元素；关联分析
中图分类号：R275.9 文献标志码：A 文章编号：1005-9369（2013）10-0145-05
常缨,王琦,王晶玉.不同产地香鳞毛蕨无机元素含量差异分析[J].东北农业大学学报, 2013, 44(10): 145-149.
Chang Ying, Wang Qi, Wang Jingyu. Analysis of variance of inorganic element content in Dryopteris fragrans L. Schott at
different regions [J]. Journal of Northeast Agricultural University, 2013, 44(10): 145-149. (in Chinese with English abstract)
Analysis of variance of inorganic element content in Dryopteris fra-
grans L. Schott at different regions/CHANG Ying, WANG Qi, WANG Jingyu(School
of Life Sciences, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)
Abstract: The contents of inorganic elements in D. fragrans and soil were determined by electric
hot plate digestion- ICP- AES. The differences of inorganic components in D. fragrans L. Schott at
different plots and the relevance among inorganic element components were investigated. The results
showed that the content of Ca, Al and Fe was generally high, and D. fragrans had a strong ability of
selective absorption to inorganic elements. There were synergistic effects between six pairs of elements
in D. fragrans. This result would provide a scientific reference for understanding of medicinal com-
ponents in D. fragrans.
Key words: Dryopteris fragrans L. Schott; different plots; inorganic element; correlation analysis
香鳞毛蕨（Dryopteris fragrans L. Schott）具有抗
炎镇痛的药理作用，对牛皮癣、银屑病、青少年
痤疮具有良好疗效 [1]。在我国香鳞毛蕨主要分布
在东北三省，以黑龙江省五大连池地区为分布中
心[2]。研究发现，香鳞毛蕨植物体内含有多种活性
物质，其中黄酮类、多糖类、间苯三酚类化合物
均具有较强的抗氧化性、抑菌和抗肿瘤功效[3]。目
前对香鳞毛蕨的研究主要集中在形态解剖[4]、化学
成分 [5]、病理 [6]等方面，而对不同产地植物体内无
机元素含量差异及其相关性分析的研究尚未见报
道。本文通过对不同产地香鳞毛蕨及土壤中无机
元素的相关性进行分析，探讨香鳞毛蕨植物体中
无机元素的富集特征，并对香鳞毛蕨产地土壤中
无机元素的特征进行研究。
收稿日期：2012-01-26
基金项目：国家自然科学基金项目（31070291）
作者简介：常缨（1970-），女，教授，博士，博士生导师，研究方向为植物资源学与植物分子生物学。E-mail: yingchang1970@yahoo. com.cn
Journal of Northeast Agricultural University
东 北 农 业 大 学 学 报第44卷第10期 44(10): 145~149
2013年10月 Oct. 2013
网络出版时间 2013-10-23 15:09:40 [URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20131023.1509.003.html
1 材料与方法
1.1 样地设置及样品采集与处理
调查发现目前香鳞毛蕨长势较好的区域为黑
龙江省五大连池火山群和镜泊火山群，根据其不
同的地质年代和火山岩石类型差异性最终选择这
两个火山群为研究的代表样地。其中五大连池火
山群形成较为复杂，设置五大连池、老黑山、龙
门石栈、南泉四个样地；香鳞毛蕨在镜泊火山群
分布较为集中设置样地镜泊湖，每个样地均为多
点采取混合样本。于 2010年 8月从黑龙江省五大
连池、老黑山、龙门石栈、南泉、牡丹江五个样
地采集香鳞毛蕨样品，同时采集植株周围的土
壤，样品均为多点采集的混合样品。植物样品由
哈尔滨师范大学生命科学学院刘保东教授鉴定其
为香鳞毛蕨（Dryopteris fragrans L. Schott）。先将植
物样品洗净经，风干后，再经过 75 ℃烘干，取其
地上部分和地下部分研磨成粉末待用。土样采集
取植株根系周围0~10 cm土层的土壤，充分混匀后
用四分法缩分，室内自然风干，磨细，分别过
40、80目筛，供测定用。香鳞毛蕨样品和土壤样
品采集情况见表1。
表1 不同产地样品采集信息
Table 1 Accession number and sources of tested materials
序号No.
1
2
3
4
5
6
样品采集地Sample different plots
老黑山
龙门石栈
南泉
五大连池二池
五大连池三池
牡丹江
植物样品编号Number of plant samlpes
HP
LP
NP
W2P
W3P
MP
土壤样品编号Number of soil samlpes
HT
LT
NT
W2T
W3T
MT
1.2 仪器与试剂
ECH-II型微机控温消解器、超纯水处理机、
KQ200VDE超声波、泰斯勒粉碎机、5300DU等离
子体原子发射光谱、硝酸（优级纯）、高氯酸（优级
纯）、双氧水（分析纯）。
1.3 方法
1.3.1 无机元素标准品配制
Ca、 Al、Mg、 Fe、Mn、 Zn、 Si、 Cu、 Ba、
Ti、As、Gr标准品制备参见GB/T 24194-2009、GB/
T25282- 2010、GB/T 24194- 2009、GB12396- 90、
GB/T5009.15- 1996、 GB/T25282- 2010、 GB/T24585-
2009、GB/T25282-2010、GB/T 24197-2009、GB/T126
90.14- 2006、GB/T5009.15- 1996、GB/T17104- 1997。
每份样品进行3次平行试验。
1.3.2 无机元素测定
土壤和植物消解处理：采用湿灰化法，每份
样品精确称取 0.5 g加入 10 mL HNO3，混匀，在聚
四氟乙烯罐中浸泡过夜。120 ℃电热板消解，依次
加入2 mL HNO3（2 h），140 ℃ HClO4 3 mL（3 h），加
入适当H2O2 120 ℃加热直至消解罐中液体呈无色或
微黄色，冷却后用 30% HNO3定容至 25 mL，同时
做试剂空白，待测。
ICP-AES条件：射频功率 1.3 W；等离子气流
量 15 L·min-1；雾化气流量 0.8 L·min-1；进样延时
60 s；泵流速1.5 mL·min-1；读数次数2次。
1.3.3 数据处理及统计方法
采用Excel 2003和SPASS 18.0统计软件对数据
进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同产地香鳞毛蕨土壤中无机元素含量
本文对黑龙江省不同产地的香鳞毛蕨土壤中
无机元素含量进行分析（见表2）。经过测定发现不
同样地土壤中Ca、Fe含量普遍较高；Mg、Al变异
程度最大，Ba的变异程度最小，其 RSD仅为
0.19%，土壤无机元素含量表现为 Fe>Ca>Al>Mg>
Ba≈Ti>Zn>Cu，差异性可能与样地火山岩石形成的
地质年代以及生态环境有关。土壤中 Zn、Cu、
As、Gr的含量均低于国家土壤环境标准，根据
中华人民共和国农业标准（NY/T391.2009）中土壤
东 北 农 业 大 学 学 报· 146 · 第44卷
污染元素评价，该地区土壤污染元素均在限定范
围内。
2.2 不同产地香鳞毛蕨中无机元素含量
由表 3可知，通过ANVOA分析，不同产地香
鳞毛蕨中无机元素Mg、Zn、Ti、Cu、Mn含量差异
显著。Mg含量MP>HP>W2P>W3P>LP>NP，Zn含
量W3P>MP>HP>NP>LP>W2P，Ti含量 HP>LP>MP>
NP>W3P>W2P，Cu含量MP>HP>W3P>W2P>LP>NP，
Mn含量LP>HP>MP>NP>W3P>W2P，Ga、Fe、Al差
异不显著。
表2 不同样地土壤中无机元素含量的差异
Table 2 Discrepancy of soil inorganic elements in different plots
元素Elements
Ca
Al
Mg
Fe
Zn
Cu
Mn
Ba
Ti
As
Cr
变异范围Range of variation
10.7~31.83
3.65~14.69
1.43~7.72
22.73~42.73
0.08~0.17
0.02~0.05
0.54~1.57
0.39~0.83
0.34~1.26
极少、部分地区未检测出
极少、部分地区未检测出
极差Range
21.13
11.04
6.29
20
0.09
0.03
1.06
0.44
0.92
-
-
均值Mean
19.47
8.70
4.71
31.34
0.11
0.03
0.79
0.62
0.62
-
-
RSD（%）
35.51
40.48
41.15
18.70
21.31
35.66
38.60
18.54
36.33
-
-
表3 不同产地香鳞毛蕨中无机元素含量差异
Table 3 Discrepancy of Dryopteris fragrans L. Schott inorganic elements in different plots（ xˉ±s，n=3) (mg·kg-1)
元素Elements
Ca
Al
Mg
Fe
Zn
Ti
Cu
Mn
HP
7 252.5±1 091.01a
2 798.75±288.75ab
2 909.25±493.25b
1 941.75±128.25ab
39.75±9.75b
162.00±5.5a
6.75±0.25b
67.50±7.5ab
LP
4 667.5±392.14b
3 428.51±1 240a
2 125.75±351.2bc
2 272.15±852a
22.82±6.17a
148.51±61.05a
5.25±0.25bc
102.51±47.5a
NP
6 772.5±532.15ab
1 005.25±36.75c
1 821±22.01c
496.35±87.15c
25.00±5.00ac
31.15±6.15b
4.30±6.00c
31.68±1.67b
W2P
7 126.67±169.03a
560.00±4.08c
2 615.16±297.08c
203.25±27.35c
20.96±1.36a
13.16±0.84b
5.29±0.70bc
17.68±1.77b
W3P
6 569±1 120.26ab
685.67±99.68c
2 206.5±445.61c
257.97±24.43c
151.26±95.60a
16.75±1.76b
5.66±0.62bc
28.71±7.81b
MP
901.3±708.94c
1 500.33±433.91bc
3 936.33±160.09a
1 023.16±478.15bc
54.86±3.44b
62.6±23.54b
14.56±1.31a
61.27±14.21ab
2.3 香鳞毛蕨植株对无机元素的富集情况及无机
元素间的关联性分析
2.3.1 香鳞毛蕨植株对无机元素的富集情况分析
富集系数（Bioconcentration factors）是描述化学
物质在生物体内累积趋势的重要指标。由香鳞毛蕨
对无机元素的富集系数可知（见表4），香鳞毛蕨对钙
的吸收较为特殊，其地下部分富集系数约是地上部
分的两倍，说明香鳞毛蕨对钙元素的吸收可能是以
选择性主动吸收方式转运。当富集系数C<0.5时相
对贫化，0.5
的富集处于同一水平且相对较弱。香鳞毛蕨对Mg、
Zn、Cu的富集处于同一水平，其富集程度与土壤中
无机元素富集程度属同一水平。
2.3.2 香鳞毛蕨中无机元素间的关联性分析
表5数据显示，香鳞毛蕨中有6对无机元素Ca
常 缨等：不同产地香鳞毛蕨无机元素含量差异分析第10期 · 147 ·
3 讨论与结论
3.1 香鳞毛蕨不同产区地质及无机元素含量分析
五大连池火山群和镜泊火山群在地理位置和形
成年代上有很大差异，但均有香鳞毛蕨分布。调查
发现，五大连池火山群分布较广，二池、三池人为
破坏较少，长势较好；南泉和龙门石栈由于是旅游
景点，人为破坏较为严重，香鳞毛蕨分布较少，且
植株较小；老黑山植被覆盖率高，香鳞毛蕨长势也
比较好。目前香鳞毛蕨在镜泊火山群仅在镜泊湖、
民俗村附近发现有分布，其他火山岩石区未见分
布。通过对五大连池和镜泊两个火山群采集的香鳞
毛蕨植株外形进行观察发现，五大连池地区香鳞毛
蕨长势较好，较少有疏羽香鳞毛蕨的分布；而镜泊
火山群疏羽香鳞毛蕨分布较多。本研究对两个主产
区土壤中无机元素含量做相关测定，结果表明，两
个产区的土壤养分有一定差异。五大连池地区土壤
中有害重金属（Cu、Pb）含量均比镜泊地区低，而
对生长有益的元素如Zn、Mg、Fe含量均比镜泊地
区高；这些元素参与香鳞毛蕨的初生和次生代谢产
物合成，影响香鳞毛蕨的品质。其中Al诱导植物
体产生低分子质量有机酸，试验证明在重组大肠杆
菌发酵液中加入柠檬酸可以提高乙酰辅酶A羧化酶
的活性，有效提高间苯三酚的合成量，香鳞毛蕨的
主要药用成分为间苯三酚衍生物[9-10]，研究铝离子
与合成间苯三酚含量的关系为无机元素与香鳞毛蕨
药效之间的关系提供理论依据。五大连池火山群和
镜泊火山群的岩石成分有很大差异，五大连池岩石
主要成分为碱性玄武岩，镜泊地区岩石多为碧玄
岩，少数为碱性橄榄玄武岩，这一结构差异导致五
大连池地区 pH接近中性，而镜泊地区则呈弱酸
性；因此土壤无机元素差异性使五大连池地区适宜
表4 香鳞毛蕨不同部位对无机元素的富集系数
Table 4 Inorganic element BSAF in different parts of the fern
表5 香鳞毛蕨中无机元素相关性矩阵
Table 5 Inorganic elements correlation matrix in the fern
样品Sample
地上部分Overground Part
地下部分Underground Part
Ca
0.86
1.33
Al
0.06
0.07
Mg
0.48
0.49
Fe
0.04
0.01
Zn
0.40
0.55
Ti
0.04
0.02
Cu
0.69
0.61
Mn
0.08
0.05
样品Sample
Al
Mg
Fe
Zn
Ti
Cu
Mn
Ca
-0.393
0.845*
-0.318
0.076
-0.284
0.835*
-0.345
Al
0.039
0.997**
-0.373
0.972**
0.016
0.253
Mg
0.116
-0.024
0.125
0.935**
-0.156
Fe
-0.378
0.981**
0.085
0.229
Zn
-0.354
0.073
0.770
Ti
0.045
0.198
Cu
-0.028
注：**and*分别表示1%和5%水平差异显著。
Note: **and* denote significant difference at 0.01 and 0.05 levels, respectively.
东 北 农 业 大 学 学 报· 148 · 第44卷
和Mg、Fe和Al、Ti和Al、Ti和 Fe、Cu和 Ca、Cu
和Mg之间呈正相关。其中Fe和Al、Ti和Al、Ti和
Fe、Cu和Mg呈显著正相关，结果表明香鳞毛蕨对
上述6对元素的吸收具有协同作用。有10对无机元
素呈负相关，但显著性不明显，说明香鳞毛蕨对这
10对元素吸收的协同作用不明显。
植物生长及有效物质储存。
3.2 无机元素对药用植物药效的影响
无机元素作为植物体一部分参与植物生命活
动，分析显示香鳞毛蕨对无机元素的吸收具有选择
性，无机元素的存在形式会影响香鳞毛蕨对无机元
素的吸收和转运。朱梅年等试验表明中草药中微量
元素的重要性，并开展中药微量元素研究[11]。前期
研究表明，无机元素作为药用植物的基本成分对植
物体药效有一定调节作用[12-13]。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1 ] Ding L, Jiang J K. Study on the in virto antibacterial activity of
amoxicillin /tazobatam against clinically isolated 128 strains of
bacteria[J]. Chinapharm, 2002, 13(1): 33.
[ 2 ] 徐东英.药用蕨类植物的研究进展[J].中医药信息, 1997, 14(4):
20-21.
[ 3 ] 沈志滨, 金哲雄, 张德连. 香鳞毛蕨的生药学研究[J]. 中草药,
2002, 33(7): 661-663.
[ 4 ] 黄庆阳,樊锐锋,常缨.香鳞毛蕨配子体发育及其快速繁殖的
研究[J].中草药, 2007, 38(10): 1573-1576．
[ 5 ] 沈志滨,张维库,马英丽.香鳞毛蕨化学成分的研究[J].中草药,
2006, 37(7): 995-997．
[ 6 ] 罗容,金哲雄,张延萍.香鳞毛蕨擦剂的药效学研究[J].哈尔滨
商业大学学报:自然科学版, 2003, 19(4): 355-340.
[ 7 ] Chen D Y,Zou Z X,Ren D Y. Preliminary application of plant
exploration in search for thallium mineral deposits[J]. Bulletin of
Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2000, 19(4): 397-400.
[ 8 ] Tisdale S L, Nelson W L, Beaton J D. 土壤肥力与肥料[M].金继
运,刘荣乐译.北京:中国农业科技出版社, 1998.
[ 9 ] Widén C J, Fraser-Jenkins C R, Reichstein T, et al. A survey of
phenolic compounds in Dryopteris and related fern genera, Part III
[J]. Ann Bot Fennici, 2001, 38: 99-138.
[10] Patama T T, Widen J C. Phloroglucinol derivatives from Dryo-
pteris fuscoatra and D. hawaiiensis[J]. Phytochemistry, 1991, 30
(10): 3305-3310.
[11] 朱梅年.微量元素与健康[M].贵阳:贵州人民出版社, 1980.
[12] 言丽娜,陈波,姚守拙. ICP -MS和AAS法研究中药材中元素指
纹特征[J]．亚太传统医学, 2008, 4(1): 25-29．
[13] 王桂艳,魏春,刘娟.中药当归不同药用部位微量元素含量测
定[J].黑龙江医药科学, 2003, 20(1): 30.
常 缨等：不同产地香鳞毛蕨无机元素含量差异分析第10期 · 149 ·