全 文 :30卷05期
Vol.30,No.05
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
759-762
05/2013
角果毛茛中矿质营养元素
含量及季节动态
贾风勤,纳森巴特,张 娜,高 姗
(伊犁师范学院化学与生物科学学院,新疆 伊宁835000)
摘要:2011年4-6月,对四爪陆龟(Testudo horsfieldi)保护区内不同生育期角果毛茛(Ceratocephalus testicula-
tus)不同器官中的7种矿质元素含量进行测定,综合分析了各矿质元素在植物体内不同器官的分布与动态变化趋
势。结果表明,不同生育期角果毛茛中矿质元素在营养器官根、叶中呈现5种变化趋势;繁殖器官花、果实在开花
期和结实期内含量变化较明显;不同生育期角果毛茛中矿质元素在各器官中的相对变异量因其是否能参与循环
而呈现不同情况;不同生育期角果毛茛各器官中钙磷比超过2∶1的是营养期和结实期的根。
关键词:角果毛茛;矿质元素;含量动态;生育期;器官
中图分类号:Q945.12 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2013)05-0759-04
①
国家Ⅰ级保护动物四爪陆龟(Testudo horsf-
ieldi)是我国仅有的3种陆龟中唯一分布在北方干
旱地区的珍惜物种。对四爪陆龟的报道涉及其习
性、繁殖生态、活动节律、栖息地选择及食性、种群数
量及结构、栖息地植物组分等[1-5],但对其取食植物
中矿质营养含量鲜见报道。随着放牧、人为开垦荒
地等活动以及近年来干旱的日益加剧,四爪陆龟栖
息地环境遭到严重破坏,可取食的植物种类和数量
也均呈现下降趋势。四爪陆龟夏眠结束时可食植物
锐减,所以研究其取食植物中矿质元素含量的季节
变化情况,其恰当选择人工投食蔬菜或其他植物种
类以维持和延续四爪陆龟种群数量意义深远。
作为四爪陆龟在其3月底至6月初活动最为频
繁时期的主要食物———一年生早春短命植物角果毛
茛[5](Ceratocephalus testiculatus)因可以充分利用
早春季节较好的水分条件而正常生长,在很大程度
上满足了四爪陆龟营养生长和繁殖所必需的营养物
质,这对于四爪陆龟是否能度过每年7至9月的夏
眠甚至是自此一直延续到次年3月初的冬眠都极其
重要。
角果毛茛为一年生草本植物,高3~10cm,花
果期3-5月。在新疆北部海拔600~1 400m的山
前丘陵或山前平原荒漠、荒漠草原及撂荒地等广大
地区普遍分布并常常形成以角果毛茛为优势种的一
年生早春短命植物群落[6-8]。通过研究新疆伊犁霍
城县四爪陆龟保护区内角果毛茛根、茎、叶、花及果
实中矿质元素含量及其季节动态,以期为四爪陆龟
保护区管理和人工圈养环境下食物组成提供参考依
据。
1 材料与方法
1.1研究地概况 四爪陆龟保护区地处新疆伊犁
霍城县境内,位于天山支脉阿拉斯山山前荒漠草原
边缘。地貌呈垄状长岗形,为山前倾斜平原向山地
的过渡带,处于半干旱气候环境下。植物组成主要
以中生、旱生的草本、灌木为主。植被类型为囊果苔
草(Carex physodes)-毛穗旱麦草(Eremopyrum
distans)群落、苦豆子(Sophora alopecuroides)群
落、角果藜(Ceratocarpus arenarius)-蒿(Artemis-
iasp.)群落、蒿属植物群落、毛穗旱麦草群落,角果
毛茛-囊果苔草群落、角果毛茛群落、野燕麦(Ave-
na fatua)-角果毛茛群落等[5]。植物种类以短命
和类短命植物为主。
1.2研究方法 2011年4-6月在四爪陆龟保护
区内于营养期、开花期和结实期分别采集角果毛茛
根、茎、叶、花和果实。实验室内用自来水将各器官
清洗干净,再用超纯水冲洗,风干。用磷钼蓝分光光
度法测定磷(P)含量;用火焰原子吸收光谱法测定
钙(Ca)、镁(Mg)、锌(Zn)、铜(Cu)、铁(Fe)、钠(Na)
① 收稿日期:2012-07-20 接受日期:2012-11-13
基金项目:新疆维吾尔自治区国际合作科技项目(20116017)
作者简介:贾风勤(1973-),女,河南扶沟人,副教授,硕士,主要从事植物学教学和植物生态学方面的研究。E-mail:jfqanan@sina.com
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含量。数据统计和处理使用DPS软件。
2 结果与分析
2.1不同生育期角果毛茛中矿质元素在各器
官中含量动态 矿质元素分为常量元素和微量
元素,其含量高低决定了植物营养价值、适口性及生
产力高低等。3个生育期内7种元素含量在角果毛
茛三大营养器官根、茎、叶中呈现几种变化趋势。在
根、叶中为:1)低-高-低,在根中,P、Na、Cu和叶
中Ca含量表现为营养期较低,开花期出现小高峰
为3个生育期内最高,结实期略为下降但降幅表现
不一;2)高-低-高,根中 Mg与叶中Zn含量变化
恰好与第1种变化趋势相反,呈现出营养期较高,开
花期降低,结实期又升高;3)逐渐升高,根中Zn、Fe
在3 个生育期内含量由低到高,分别从1.38、
7.582×103 μg·g
-1增加至 9.21、8.904×103
μg·g
-1。叶中Na也呈现出此变化,含量从313.7
μg·g
-1增加至473.9μg·g
-1;4)逐渐降低,根中
Ca含量从营养期的8.915×103μg·g
-1降低至结
实期的5.044×103μg·g
-1,叶中P、Cu、Mg、Fe含
量在3个生育期内变化幅度较大,尤其是P,其含量
从营养期的2 910.0μg·g
-1降低至结实期的414.0
μg·g
-1,变化幅度为2 496.0μg·g
-1;5)在茎中各
元素含量除Cu、Mg外,主要表现为降低趋势,降低
幅度最明显的为P(表1)。
角果毛茛两大繁殖器官花、果实在两个生育期
内各元素含量变化情况为:开花期P、Na、Ca、Cu在
花中含量要高于结果期果实中的含量,其中P含量
变化幅度最大为438.0μg·g
-1,Cu含量变化幅度
最小,为2.18μg·g
-1;结实期 Mg、Zn、Fe在果实
中含量较其在开花期花中高,其中 Mg、Fe在结实期
含量分别为255.1、5.331×103μg·g
-1,在开花期
含量为198.3、2.506×103μg·g
-1,变化幅度为
56.8、2.825×103μg·g
-1(表1)。
通过测定角果毛茛不同器官中矿质元素含量,
为四爪陆龟食物不充足时人工投放蔬菜、水果种类
以及对整个植物体或植物体的某些部位提供了矿质
元素含量可量化标准,在很大程度上也为人工圈养
环境下四爪陆龟常出现的营养缺乏症开出了“药方”。
2.2不同生育期角果毛茛中矿质元素在各器
官中的变化动态 矿质元素在植物体各处的分
表1 各生育时期角果毛茛不同器官中矿质元素含量
Table 1 Mineral elements content in different organs of Ceratocephalus testiculatus during different growth period
元素含量
Element/μg·g
-1
生育期
Growth period
器官Organ
根Root 茎Stem 叶Leaf 花Flower 果实Fruit
总和
Total
P
营养期Vegetative period 381.0 2 910.0 3 291.0
开花期Flowering period 464.0 982.0 613.0 1 180.0 3 239.0
结实期Seed setting period 246.0 189.0 414.0 742.0 1 591.0
Na
营养期Vegetative period 248.9 313.7 562.6
开花期Flowering period 394.8 343.4 416.4 431.4 1 586.0
结实期Seed setting period 312.0 264.7 473.9 266.8 1 317.4
Ca/×103
营养期Vegetative period 8.915 2.829 11.744
开花期Flowering period 6.545 4.388 3.081 7.119 21.133
结实期Seed setting period 5.044 3.740 2.686 3.873 15.343
Cu
营养期Vegetative period 2.25 4.16 6.41
开花期Flowering period 3.56 2.05 3.17 4.65 13.43
结实期Seed setting period 3.46 2.12 3.11 2.47 11.16
Mg
营养期Vegetative period 356.9 368.1 725.0
开花期Flowering period 183.8 156.2 349.3 198.3 887.6
结实期Seed setting period 354.4 321.2 323.2 255.1 1 253.9
Zn
营养期Vegetative period 1.38 2.95 4.33
开花期Flowering period 6.98 7.01 1.81 1.21 17.01
结实期Seed setting period 9.21 6.75 2.00 2.80 20.76
Fe/×103
营养期Vegetative period 7.582 8.167 15.749
开花期Flowering period 8.315 4.432 6.443 2.506 21.696
结实期Seed setting period 8.904 3.821 4.150 5.331 22.206
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布,与离子在植物体内是否参与循环有关[9]。根据
其生化功能,将7种矿质元素分为3组[9]。作为能
量贮存的营养-P,在结实期茎中相对变异量最大;
在营养期根、叶中表现为最小。保留离子状态的营
养-Na、Ca、Mg,在3个生育期内相对变化情况差
别很大,具体情况为:在营养期相对变异量最大的是
存在于根中的Mg,最小的为存在于叶中的Na、Mg,
均为0.17%;在开花期相对变异量最大的为Ca,在
花和茎中。结实期相对变异最小的为Ca,分别在根
和果实中。参与氧化还原反应的营养-Cu、Zn、Fe,
在营养期、开花期及结实期相对变异量最大的分别是
存在于根中的Zn、茎中的Fe及根中的Fe,最小的分
别是存在于叶、花中的Cu和根中的Zn(表2)。
其中,前两组除Ca以外均为参与循环的元素,
这些元素在植物体内大多数分布在生长点和嫩叶等
代谢旺盛的部位,代谢较为旺盛的果实也含较多的
矿质元素[9]。数据显示,这类元素在营养期相对变
化量小,因此可以采集营养期整株角果毛茛作为四
爪陆龟的食物以满足其营养需求。第3组元素和
Ca为不能参与循环,这些元素被植物体地上部分吸
收后,被固定而不能移动,所以器官越老含量越高。
如需满足陆龟对Ca的需求则可采集开花期和结实
期的根和果实。
2.3不同生育期角果毛茛各器官中钙磷比
主要由钙磷等矿物质组成的龟板和鳖甲为龟鳖类动
物特有[11],钙和磷的摄取和积累对四爪陆龟生长具
有重要意义。营养期、结实期根中钙磷比超过2∶1,
分别为2.340∶1和2.050∶1;开花期根和结实期
茎中钙磷比介于 2∶1 和 1∶1 之间,分别为
1.411∶1和1.979∶1,其余的均小于1∶1(表3)。
钙是构成龟板的主要物质,龟板占整个龟体重
的40%左右,并参与肌肉功能、神经传递、调节渗透
压、酶促反应等重要生理过程的元素。磷是蛋白质、
核酸和磷脂等许多生物活性物质的重要成分。高磷
低钙会使过多的磷酸根与钙结合成难以吸收的磷酸
钙被排出体外。而机体为了保持血钙恒定,会刺激
甲状旁腺素大量分泌,促使钙盐脱出以提高血钙含
量,同时把多余的磷从肾脏排出,骨骼和龟甲中贮备
的钙磷被大量消耗,出现龟甲软化等[8]。对不同动
物来说,其日食中钙磷比可以为1.5∶1[11]、1∶1.5[12]、
表2 各生育时期角果毛茛中矿质元素在不同器官中的变异系数
Table 2 Coefficient of variability of mineral elements content in different organs of
Ceratocephalus testiculatus during different growth period %
生育期
Growth period
器官
Organ
变异系数Coefficience of variance
P Na Ca Mg Cu Zn Fe
营养期
Vegetative period
根Root 0.20 0.27 0.51 2.24 0.53 0.58 0.45
叶Leaf 0.20 0.17 0.54 0.17 0.27 0.30 0.54
开花期
Flowering period
根Root 0.08 0.19 0.15 0.42 0.29 0.29 0.90
茎Stem 0.30 0.18 0.27 0.30 0.47 0.31 1.19
叶Leaf 0.30 0.23 0.22 0.20 0.31 0.36 0.83
花Flower 0.00 0.20 0.85 0.27 0.23 0.52 0.66
结实期
Seed setting period
根Root 0.30 0.22 0.76 0.18 0.31 0.22 0.76
茎Stem 0.60 0.22 13.38 0.39 0.41 0.39 0.57
叶Leaf 0.30 0.21 0.42 0.39 0.31 0.59 0.58
果实Fruit 0.40 0.27 0.16 0.31 0.32 0.50 0.53
表3 各生育时期角果毛茛不同器官钙磷比
Table 3 Calcium to phosphorus ratio in different organs of Ceratocephalus testiculatus during different growth period%
生育期
Growth period
器官Organ
根Root 茎Stem 叶Leaf 花Flower 果实Fruit
营养期Vegetative period 2.340 0.097
开花期Flowering period 1.411 0.447 0.503 0.603
结实期Seed setting period 2.050 1.979 0.649 0.522
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2.2∶1[10]、5~7∶1[13]、1.7∶1[14]等,而对四爪陆龟
食谱中钙磷比鲜见报道。根据龟友圈养凹甲陆龟等
得出钙磷比经验值等于或大于2∶1效果较优,对于
四爪陆龟而言可以采集角果毛茛的根作为补充钙磷
的主要食物。
3 结论
四爪陆龟通过取食植物获得机体正常生长、发
育所需的矿质元素。所测定的7种矿质营养元素在
不同生育期角果毛茛营养器官根、叶中呈现低-高-
低、高-低-高、逐渐升高、逐渐降低几种变化趋势;
在茎中各元素含量主要表现为降低趋势。两大繁殖
器官花、果实在两个生育期内含量变化较明显。在各
器官中的相对变异情况为能参与循环即可以再利用
的元素在营养期相对变化量小;不能参与循环即不能
再利用元素在开花期和结实期的根和果实中相对变
异。钙磷比情况为营养期、结实期根中超过2∶1;开
花期根和结实期茎中介于2∶1和1∶1之间。
测定角果毛茛不同器官中矿质元素含量、变异
情况及钙磷比,为制定出与四爪陆龟自然生存环境
下摄入矿质元素相符合或较符合的食谱,以及针对
四爪陆龟出现的营养缺乏症应当给予何种食物的增
加或补充提供依据。
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Mineral element content and its seasonal dynamic in Ceratocephalus testiculatus
JIA Feng-qin,NA-SENG Ba-te,ZHANG Na,GAO Shan
(The chemistry and biological science of Yili normal university,Yili 835000,China)
Abstract:During April-June 2011,have analysed syntheticaly dynamic change trend of various mineral
elements in plants by measuring content of 7mineral elements in different organs of Ceratocephalus testic-
ulatus during different growth period in the reserve of Testudo horsfieldi.Results showed that there are 5
change trend of mineral elements that in the vegetative organs root and leaf during different reproductive
period of C.testiculatus;content change in reproductive organs flower and fruit during flowering period
and seed setting period is obvious;There are different conditions of relative variation of mineral element in
different component of C.testiculatus during different reproductive period,because of circulating whether
or not;Calcium-phosphorus ratio in different modules of C.testiculatus during different growth period over
2:1is root in the vegetative period and seed setting period.
Key words:Ceratocephalus testiculatus;mineral element;content dynamic;reproductive period;organ
Corresponding author:JIA Feng-qin E-mail:ifqanan@sina.com
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