全 文 ：热带亚热带植物学报 2005，l3(3)：21 1-216
Journal ofTropical and Subtropical Botany
浙江及邻近地区蛇足石杉依存环境的初步研究
李沛玲，黄朝表， 郭水良 ， 钟艳斌
(浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江 金华 321004)
摘要：对浙江及邻近地区产的蛇足石杉(Huperzia serrata)7个种群的自然环境进行野外观察，测定了土壤含水量、电导
率、有机质含量、pH值，植株和土壤中K、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Na、A1、Pb、Cd l1种元素的含量，以及植株中石杉碱
I~l(HupA)含量。结果表明，蛇足石杉种群多分布于海拔350一l 700m的山地密林下或沟谷阴湿土中，郁闭度、年均降雨
量、空气相对湿度均较大：环境中土壤含水量为 10％一30％，pH值4．57—5．3l，电导率0．061—0．385 ms cm- ，有机质含量
6．18％一9．75％；蛇足石杉对K、Ca、Zn和Na的需要程度较高，对Pb、Cu、Cd 3种重金属元素的富集能力较强，在人工栽
培中应注意协调各元素的合理配给：蛇足石杉较适宜生长的环境条件为：土壤电导率以及口H值相对较低；郁闭度高，
年均降雨量和空气相对湿度较大。基于土壤理化性质，对7个种群分布点进行除趋势对应分析，表明石杉碱甲含量高
的磐安种群分布点具有特殊性，提示环境条件对蛇足石杉中HupA含_量有较大的影响。
关键词：蛇足石杉：环境；土壤：元素
中图分类号：Q948．11 文献标识码：A 文章编号：l005—3395(2005)03—02l1—06
An Investigation on the Habitats of Huperzia serrata
Populations in Zhejiang and Adjacent Area
LI Pei—l ing， HUANG Chao—biao， GU0 Shui—l iang ， ZHONG Yan—bin
(Colege ofChemistry and Life Science，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China)
Abstract：Natural environment of the growth of Huperzia serata populations were investigated in Zhejiang and
adjacent area．The water content，organic mater content，conductivity and pH in soils．and the content of K、Ca、
Mg、Fe、Zn、CU、Mn、Na、Al、Pb and Cd in soils and plants as well as the content of huperzine A in plants were
determined． The results showed that Huperzia serrata mostly grew under closed forests or in ravine with wet soils
at altitude 350一l 700 m，with over l 500 mm annual rainfall，78％ relative humidity，l 0％一30％ soil water content．
4．57—5．3l soil pH，0．06l一0．385 ms cm soil conductance．and 6．18％一9．75％ organic matter．This plant absorbed
more K，Ca，Zn and Na than other elements，meanwhile，the accumulation level of Pb，CU and Cd Was higl，to
which more atention should be paid in cultivation． It iS suggested that shady habitats with SH伍cient rainfall and
hi曲relative humidity，and with soils of lower conductance，4．75-5．3 l pH，are good for the cultivation of the
plant． The scater plot produced using Detrended Correspondence Analysis (DCA) based on the soil indices
showed that the environm ental vailables for Pan’an population are distinctly difierent from those for the other
sites，revealing the special environm ental conditions having some impacts on the huperzine A content in the plant．
KeY words：Huperzia serrata；Environm ent；Soil；Elements
蛇足石杉[Huperzia serrata(Thunb．)Trev．]为蕨
类植物，属石杉科(Huperiaceae)石杉属，又名千层
塔、蛇足草、救命王、金不换等，分布于全国各地，其
收稿 日期：2004—09—21 接受日期：2005—02—18
基金项目：浙江省自然科学基金项 N(301028)资助
通讯作者 Coresponding author
体内的石杉碱甲Huperzine A(HupA)作为乙酰胆碱
酯酶(AchE)抑制剂具有低毒、高效、可逆和高选择
性等优点，对重症肌无力、记忆力减退和老年性痴
维普资讯 http://www.cqvip.com
212 热带亚热带植物学报 第l3卷
呆具有很好的疗效 。
蛇足石杉是现存维管植物中的古老类群，常分
布于茂密的阔叶林、针阔混交林等特殊生境中，植
株生长极为缓慢，配子体和孢子体阶段均需要与土
壤中的特定真菌共生，形成菌根才能生长f4J。当前生
境的恶化，加之对野生药材的盲目采挖，使其野生
资源极为稀缺。因此，急需对其开展种质资源保护
和人工栽培工作。目前对蛇足石杉栽培所需要的环
境条件了解得很少，限制了引种栽培工作。由于不
同产地的蛇足石杉有效成分的含量不同，这也需要
了解它们的环境特点[51。本文对蛇足石杉生境的土
壤理化性质、土壤和植物的一些元素含量及植物中
的石杉碱甲含量进行测定分析，为高含量石杉碱甲
种群的筛选与栽培提供参考。
夷山。各采集地的生境特点见表 1。每个种群随机选
取 10株左右植物样品，用自来水和蒸馏水洗去表
面尘土和杂质，分成根、茎、叶压干，保存于干燥器
中备用。在采到蛇足石杉的地方随机采集适量土壤
(除去枯叶等覆盖物后的 0—5 cm深土壤，约 500
cm，)，每个样地约取 10个点的土壤混合均匀，作为
此种群土壤样品。土样首先除去杂质。自然风干后，
研磨，用土壤筛(孔径为2 mm、1 mm、0．25 mm)逐级
筛选后取其细碎部分。
土壤含水量的测定 在各种群采集少量土
壤用密封塑料袋带回，在实验室将土样置于铝盒
中，称重后于 105℃烘 10 h，然后每 2 h称重一次，
直到恒重，计算含水量。
土壤pH值测定 用PH2llC型的酸度计测
1材料和方法 定
土壤电导率测定 用 。。s一3。7型电导仪测
材料 蛇足石杉[Huperzia serata(Thunb．)
Trev．】样品采自浙江金华北山、磐安大盘山、庆元百
山祖、遂昌九龙山、大西坑、临安西天目山和福建武
定I71。
土壤有机质含量测定 用石蜡加热的重铬酸
钾 一硫酸法测定【 。
表 1蛇足石杉7个种群分布点的环境资料
Table l Environmental conditions of 7 populations ofHuperzia serata
维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 李沛玲等：浙江及邻近地区蛇足石杉依存环境的初步研究 213
植株及土壤中部分元素含量的测定 精确
称取样品 1．000 g，用硝酸 一高氯酸一硫酸法【9】将样
品进行硝化处理，设一组对照。应用日本岛津
AA 670型原子吸收／火焰发射分光光度计，测定植
物和土壤样品中 Pb、Cu、Fe、K、Na、Zn、Mn、Ca、Mg、
Cd 10种元素的含量。应用752型紫外分光光度计，
测定样品中Al元素的含量 。
石杉碱甲含量的测定 蛇足石杉样品茎叶
分开于50~C烘干，粉碎过60目筛。精确称取一定
量，加入 0．5％HCI 40 ml，浸泡 48 h(浸泡过程中轻
摇混匀两次)，定性滤纸过滤，取过滤液一定量，氨水
调pH值 8-9，氯仿萃取 5次，合并滤液并挥干，甲
醇定容至20 ml，0．45 m微孔滤膜过滤后进样。
仪器：Waters高效液相色谱仪，Waters 1525高
压输出泵，Waters 2487双波长紫外吸收检测器，
Breeze色谱工作站 ：测定条件 ：CI8柱(4．5 mm×
150 mm)，流动相：甲醇：水(含 0．02％三乙醇胺)一
65：35，流速 ：0．8 ml min- ，柱温：25℃ ，检测波 长：
310 nnl，进样量：l5 l。试剂均为分析醇，石杉碱甲
对照品由浙江温岭制药厂赠送。
数据分析 应用PC—ORD4．0软件进行除趋
势 对 应 分 析 (Detrended correspondence analysis，
DCA)，对7个样地土壤特点进行排序。
2结果和分析
2．1土壤含水量、pH值、电导率及有机质含量
蛇足石杉7个种群分布点的部分理化指标测定
结果见表2。各采集地的土壤含水量在 10％一30％之
间，土壤pH值偏酸性(4．57—5_31)，主要是因为采样
点均位于长江以南亚热带典型红壤和黄壤区域，黄
表2 土壤含水■、pH值、电导率、有机质含■
Table 2 Water contents，pH，conductivity and organ ic maaer in soils
棕壤、棕壤、黄褐土等pH稍低的土壤应该也适于蛇
足石杉的生长 [1,12]。土壤的有机质含量在6．18％一
9．75％之间，属于有机质含量较高的土壤，土壤有机
质含量相差较大，反映出蛇足石杉可以在不同肥力
的土壤中生长。这也和它的生长环境有关，它的根
都分布在上层土壤中，深度约3—5 em，腐殖质非常
丰富。
2．2土壤和植物样品中矿质元素含量特点
土样和植物中 1 1种矿质元素含量的测定结果
见表 3。土壤中 11种元素的含量依次为 Fe>K>
AI>Mg>Ca>Mn>Na>Zn>Pb>Cu>Cd，反映出不
同元素在土壤中的含量差异，有个别地区个别元素
含量是其他地区的数倍，这也一定程度反映出栽培
蛇足石杉时所需要的矿质营养条件。不同元素在植
物根、茎、叶中含量也不一样，Ca、K、Mg 3种元素在
茎、叶中的含量高于根中的，其他8种元素根中的
含量要高于茎、叶中的，这与Ca、K、Mg是植物体的
重要组成成分和它们在生命活动中的重要作用相
关。蛇足石杉植株内必需元素K、Ca、Zn和有益元
素Na的含量多数高于土壤中的含量，据方海波等
【l3】的观点，提示蛇足石杉对这 4种元素的需要程度
较高，在栽培中应注意补给。
所测土壤中Fe和Mn的含量普遍较高，远远高
出植物体内的含量。这对避免蛇足石杉因缺铁、锰
性非正常生长是必要的。Al在土壤中的含量非常
高，是植物必需的大量元素K的一半，是植物中Al
含量的5_3倍，植物根内Al的含量又高于茎叶(表
3)，这是与酸性土壤中Al的溶解度增加有关的。有
研究表明过高的土壤 Al含量容易引起铝毒害，抑
制菌根的形成，从而降低植物对不良环境的抵抗能
力[14,151，这对与真菌共生并生成菌根的蛇足石杉来
说势必会受到影响。另外，Al还可能抑制对 Ca、K
和 Zn等营养元素的吸收和转运【l6】，表 3反映出蛇
足石杉分布点土壤Al的含量范围，需要做深入的
研究才能了解蛇足石杉生长所需要的土壤 Al最适
浓度范围。
由表4还可以看出，在蛇足石杉生长的土壤中
Pb、Cu两种元素的含量大部分低于土壤环境质量标
准 GB15618—1995[ J7】中一级标准的 35 mgkgI，而 Cd
元素则普遍高于标准中的0．20 mg k ·：植株中Pb、
Cd两种重金属的含量均高于2001年颁布的药用植
物及制剂进出口绿色行业标准【 81规定的5 mg kgI和
0_3 mg kg ，而Cu元素过量的(>20 mg kg- )多分布
维普资讯 http://www.cqvip.com
214 热带亚热带植物学报 第 13卷
ND：末榆测到。Not detected．
在根中，叶中也有部分超标。如果仅从植物中提取
生物碱单体，则其成品中重金属的含量会大大降
低，但是，如果以茎叶入药，则植株中的超标现象会
影响药物的质量和人体的健康。
某元素的富集系数是指此元素在植物器官中
的含量与土壤中的含量的比值，蛇足石杉对3种有
害重金属的富集能力比某些杂草还要强 (表4)，其
中对镉元素的富集能力最强，是杂草富集能力的
3．77倍㈣，说明这 3种元素容易在蛇足石杉植株内
富集，提示在人工栽培中应控制栽培基质中 Pb、
Cu、Cd的含量，以减少药材中重金属的污染。
与人为干扰严重的金华城郊环境㈣相比，蛇足
石杉对环境条件的要求较高，也提示着蛇足石杉对
环境污染的敏感程度。 ‘ ．
目前从自然环境中采集到的蛇足石杉，其体内
重金属元素的含量还是相当低的。植物体内矿质元
素含量的多少，与植物种类和土壤条件有关。植物
体内的矿质元素的浓度与其生活环境中的浓度可
以相差很大，这表明植物对于矿质元素是有选择性
的吸收[2ol。
维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 李沛玲等：浙江及邻近地区蛇足石杉依存环境的初步研究 215
表 4 蛇足石杉不同器官中3种重金属元素的含量(mgg-I)~lWm系数
2．3基于土壤理化性质和元素含量的除趋势对应
分析
除趋势对应分析是一种间接排序方法，能够将
分析对象作为点在二维和三维空间加以排列，可客
观地反映分析对象间的相似关系，适合于非线性的
o
I
●
● 7
4
-
6
●
。3 5
(} l 2
Axis
I土壤理化性质及元素含量的除趋势对应分析
Fig．I The detlended co~espondence analysis(DCA)of
the characters ofthe soils
序 号 l一7分别代表：两天 目山(I)、北 山(2)、武夷 山(3)、人盘 山
(4)、人两坑(5)、九龙th(6)~l酉山祖(7)种群采集点。The number I一7
ale for populations Xitianmushan(I)， Beishan(2)， Wuyishan(3)，
Dapanshan(4)， Daxikeng(5)， Jiulongshan(6)，and Baishanzu(7)，
respectively．
数据，在生态学和统计学上已得到广泛应用【2l】。基于
土壤的理化指标和元素含量数据，应用除趋势对应
分析，对 7个种群样地进行排序，得到散点图f图
1)，可以看出，4号磐安大盘山样品在图中的位置明
显区别于其它 6个种群，说明其土壤性质具有 自身
特征。进一步分析表明，4号种群分布地的土壤样品
有机质含量相对偏低，电导率也明显偏低，而K和
Cu这两种元素的含量明显高于其它样地，Zn、A1和
Pb的含量则是 7个样地中最低的。
2．4环境条件与石杉碱甲含量关系
7个种群中蛇足石杉的石杉碱 甲 (HupA)含量
(茎叶平均值)依次为大盘山(0．475 mg g-i)>九龙山
(0．108 mg g )>武夷 山(0．094 mg g )>大西坑
(0．070 mg g )> 北 山(0．062 mg g )>西 天 目山
(0．029 mg g-i)>百山祖(0．021 mg g-i)。采白磐安大盘
山的蛇足石杉的石杉碱 甲的含量最高，是遂昌九龙
山的 4倍多，更远远高于其它种群，说明大盘山的
环境特点较适宜蛇足石杉中石杉碱甲的合成和积
累。从图l也可以看出，大盘山土壤明显与众不同。
同时，3号武夷山、5号大西坑和6号九龙山3个种
群的石杉碱甲含量较接近，而它们在图 l中的位置
也较接近。综合分析各种群的环境特点发现，蛇足
石杉的石杉碱甲含量与环境条件的综合作用之间
维普资讯 http://www.cqvip.com
216 热带亚热带植物学报 第 13卷
确实存在某种关系，但各气候、环境因子及土壤性
质对蛇足石杉生长及其体内石杉碱甲含量的具体
影响，有待开展更深入的研究。
通过本研究，我们认为适宜蛇足石杉生长的一
般环境条件为：海拔 300 m以上，环境的郁闭度较
高，年均降雨量 1 500nlnl以上，空气相对湿度78％
以上：电导率在0．061—0．385 ms cm- 之间，有机质含
量在 6．18％一9．75％之间，土壤含水量在 11．9％一
30．1％之间的偏酸性(pH 4．75—5-31)土壤。但对于高
HupA含量的蛇足石杉种群，较适宜生长的环境条
件是电导率以及pH值相对较低，郁闭度高，年均降
雨量、空气相对湿度偏大，对Ca、Mg等元素利用率
较高且土壤中Al的含量较高等。在蛇足石杉优质
高产栽培过程中，应该注意磐安产种群的环境特
点。
参考文献
【l】Cheng Y S(程源深)，Ln c z(吕传真)，Ying Z L(应智林)，et a1．
128 cascs ofmyasthenia gravis treated with huperzine A【J】．New
Drugs Clinical Remedies(新药与临床)，1986，5(4)：197—199．(in
Chinese1
【2】Wang Y E(王月娥)，Yue D x(岳冬贤)’Tang X c(唐希灿)．Anti—
cholinesterase activity of huperzine A【J】．Acta Pharmacol Sin(中
国药理学报)，1986，7(2)：l 10一ll3．(in Chinese)
【3】Zhang C L(张慈禄)．Therapeutic efects ofhuperzine A on the aged
with memory impairment【J】．New Drugs Clinical Remedies(新药
与临床)，1986，5(5)：260—262．(in Chinese)
【4】Lu R L(鲁润龙)，Zhou Z z(周忠泽)，Bao S L(鲍时来)，et a1．
Biological features of Huperzia serata： An important medicine
plant【J】．J Univ Sci Techn Chin(中国科学技术大学学报)，1999，
29(1)：1 19-121．(in Chinese)
【5】 Sun Y M(孙远 明)，Yu H Y(余红英)，Yang Y S(杨跃生)，et a1．
Determination ofhup~ne A in Huperzia serrata by HPLC【J】．Chin
Trad Herbal Drugs(~草药)2002，33(12)：1078—1080．(in Chinese)
【6】 Lju F(刘 芬 )．Determination of soil pH in Zhuzhou area 【J]．
Agro—environ Protect(农业环境保护)，1998，17(2)：84—85，88．(in
Chinese)
【7】Nanjing Institute ofSoil Science，Chinese Academy ofSciences(中
国科学院南京土壤研究所1．Soil Physical and Chemical Analysis
【M】． Shanghai： Shanghm Scientific and Technical Publishers，
1978．(in Chinese)
【8】Zhang Y(张岩)，Lj x w(李小为)，xu w P(徐文萍)．Determination
of organic mater in soil by heating up with oven【J】．Modem
A (现代化农业)’1994，(6)：9．(in Ch inese)
【9】HuangCB(黄朝表)，Guo S L(郭水良)，ChenXM(陈旭敏)，eta1．
Absorption and accumulation of four heavy metals by eleven
weeds in Jinhua，Zhejiang【J】．Agro-environ Protect(农业环境保
护)，2001，2O(4)：225—228．(in Chinese)
【10】Qiu G K(邱光葵)，Pang S w(庞叔薇)．Spectrophotometric
determ ination of activated aluminium in soil using Erioehrome
Cyanine R【J】．J Instru Analy(分析测试通报)，1989，8(4)：68—71．
(in Chinese)
【ll】 wu z H(吴兆洪)，Zhu J N(朱家楠)，Yang C Y(杨纯瑜)．A
Dictionary of the Extant an d Fossil Families and Genera of
Chinese Ferns Vo1．6【M】．Bering：China Science and Technology
Press，1992．54．(in Chinese)
【12】 Zhou H G(周厚高)’Lj Y(黎桦)，Huang Y Y(黄玉源)，et a1．
The Preliminary Study on Pteridophyte Flora from Guangxi，China
【M】．Bering：China Meteorolgical Press，2000．5 1．(in Chinese1
【13】 FangH B(方海波)，TianD L(田大伦)，KangWx(康文星)．
Nutrient study of understory vegetation in the thinned Chinese fir
plan tation I．Contents of nutrient in the soil an d accum ulation
index ofplants to the soil【J】．J Central South For Univ(中南林学
院学报)，1998，1 8(3)：92-95．(in Chinese)
【14】Liu y(RI]营)，Kong F x(孔繁翔)，Zhang M(章敏)．Mycorrhizae
and efects ofacid precipitation on it【J】．Res Environ Sci(环境科
学研究)，1997，10(6)：15-19．(in Chinese)
【151 LiuR A(柳若安)，LiuHT(RI]厚田)．Efectofacidityandaluminium
on the growth ofHnus massoniana seedlings【J】．Acta Bot Sin(植
物学报)，1995，37(2)：154—158．(in Chinese)
【16】Gao J x(高吉喜)’Cao H F(曹洪法)，Sun D L(孙德玲)，et a1．
Efects of aluminium on the growth of masson pine【J】．China
Environ Sci(中国环境科学)，1992，l2(2)：l18—121．(in Chinese)
【17】 htp：／／www．jyz．net／xxtd／huan-bao-teaching／1aw／soil
_
bz．htm．土
壤环境质量标准GB l5618—1995【DB／OL1．
【18】htp：／／www．aqstinfo．gov．cn／aqnckj／nybz／wm2％A1％AA2001．htm．
药用植物及制剂进出口绿色行业标准WM2—2001『DB／OL]．
【19】Guo S L(郭水良)，Huang C B(黄朝表)，Bian Y(边嫒)，et a1．On
absorption an d accum ulation ofsix heavy metal elements ofweeds
in Jirdaua suburb(Ⅱ)一PCA on relationship between weeds and soil
in metal element content【J】．J Shanghai Jiaotong Univ(Agri Sci)
(上海交通大 学学报 农业科学版)，2002，2O(2)：137—140．(in
Chinese1
【2O】Cao Z Y(曹仪 植)，Song Z w(宋 占午)．Plant Physiology 【M】．
Lanzhou：Lanzhou University Publishers，1998．49．(in Chinese)
【21】Zhang J T(张金屯)．Methods ofQuantitative Vegetation Ecology
【M】．Beijing：China Science and Technology Press．1995．(in
Chinese1
维普资讯 http://www.cqvip.com