全 文 ：第21卷 第4期
Vol.21 No.4
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 7月
July 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.04.027
角果毛茛营养物质积累动态及其时空分布格局研究
贾风勤,张 娜,纳森巴特,凌 洁
(资源与生态研究所 新疆自治区普通高校天然产物化学与应用重点实验室 伊犁师范学院化学与生物科学学院,新疆 伊宁 835000)
摘要:采用常规方法对新疆伊犁四爪陆龟(Testudohorsfieldi)保护区角果毛茛(Ceratocephalustesticulatus)在不同
生育期及营养器官中6种营养物质含量进行测定,分析了积累动态及其时空分布格局,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。结果表明:在3个生育期内,除维生素C和灰分外,其他营养物质含
量均以开花期植株为高;在3大营养器官内,可溶性蛋白、可溶性糖和维生素C在各生育期内含量均少;可溶性糖、
可溶性蛋白含量从营养期直至结实期,在根、茎、叶中均表现出含量由低到高再降低的变化特点。
关键词:角果毛茛;生育期;营养物质;四爪陆龟
中图分类号:Q945 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)04-0812-04
StudyofDynamicAccumulationofNutrientSubstancesin
CeratocephalustesticulatusandItsSpatial-temporalDistributionPattern
JIAFeng-qin,ZHANGNa,Nasen-bate,LINGJie
(ResourcesandEcologicalResearchInstitute,ColegeandUniversityofKeyLabNaturalProductChemistryand
ApplicationinXingjiang,ChemistryandBiologicalScienceofYiliNormalUniversity,Yili,Xinjiang835000,China)
Abstract:ThecontentsofsixnutrientsubstancesindifferentgrowthperiodsandvegetativeorgansofCer-
atocephalustesticulatusgrownintheTestudohorsfieldinaturalreserveinXinjiangweredeterminedto
providethereferenceforthenaturalreservemanagementandthefoodconstitutionundercaptivitybyana-
lyzingitsdynamicaccumulationanditsspecial-temporalpattern.Resultsshowedthatamongthreegrowth
stages,thecontentsoftestednutrientsubstancesexceptvitaminCandashreachedthehighestlevelsdur-
ingtheflowingstage;thecontentsofsolubleprotein,watersolublecarbohydrateandvitaminCwerelow
inthreevegetativeorgans;thevariationtendenciesofbothwatersolublecarbohydrateandsolubleprotein
contentswerefromlowtohighthenlowagain.
Keywords:Ceratocephalustesticulatus;Growthperiod;Nutrient;Testudohorsfieldi
角果毛茛(Ceratocephalustesticulatus)为一年
生早春短命植物,其整个生活史仅120d左右[1-2],
是国家Ⅰ级保护动物四爪陆龟(Testudohorsfieldi)
的喜食植物之一[3],在提供四爪陆龟营养生长和繁殖
所必需营养物质的同时在一定程度上也为四爪陆龟
每年7至9月的夏眠甚至是自此一直延续到次年3
月初的冬眠提供了机体能量和物质的储备[4]。
四爪陆龟是我国仅有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、生长规律、繁殖生态、活动节律、栖息地选择及
食性、栖息地植物组分等[3-6],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。每年9月,四爪陆龟夏眠结束,但此
时可取食植物种类和数量都很少。研究其取食植物
中营养物质含量也可为结束夏眠的四爪陆龟较好地
选择人工投食蔬菜或其他植物种类提供依据。本文
通过测定四爪陆龟喜欢植物角果毛茛根、茎、叶中粗
纤维、可溶性糖、可溶性蛋白等有机养分和粗灰分、
水分含量,并进行相关性分析,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。
收稿日期:2013-01-15;修回日期:2013-03-11
基金项目:新疆维吾尔自治区国际合作科技项目(20116017)资助
作者简介:贾风勤(1973-),女,汉,河南扶沟人,硕士,副教授,主要从事植物资源及种群生态方面教学和研究,E-mail:jfqanan@sina.com
第4期 贾风勤等:角果毛茛营养物质积累动态及其时空分布格局研究
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(Carexphy-
sodes)-毛穗旱麦草(Eremopyrumdistans)群落、苦
豆子(Sophoraalopecuroides)群落、角果藜(Cera-
tocarpusarenarius)-蒿(Artemisiasp.)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(Avenafatua)-角果毛茛
群落等[5]。植物种类以短命和类短命植物为主。角
果毛茛为保护区常见植物,早春时节往往形成单优
种群。
1.2 研究方法
1.2.1 植物样品采集 2011年在四爪陆龟保护区
角果毛茛单优种群内设置1m×1m样方15个:3
月28日采集营养期植株、4月17日采集开花期植
株;5月28日采集结实期植株,每次重复3~5次。
取样时将整个植株挖取,小心去除根部泥土,用塑料
袋密封。在室内,将角果毛茛分为2份:第1份为整
个植株,另1份则需将植株中不同构件部分(根、茎
及叶)分开以进行相应构件营养测定。对于测定水
分的植物样品需要尽可能去除泥土,不需水洗且需
尽快尽早地完成测定;其余样品均需用自来水将泥
土冲洗干净后,立即置于80℃烘箱中烘干,然后装
袋保存。
1.2.2 测定项目 将采集的植物样品分别进行水
分(water,W)、灰分(ash,A)、粗纤维(crudefibre,
CF)、可溶性糖(watersolublecarbohydrate,WSC)、
可溶性蛋白(solubleprotein,SP)和维生素C(vita-
minC,VC)的测定。
1.2.3 测定方法及原理[7-8] 采用常压干燥法测定
水分:将整理好的角果毛茛鲜样(整个植株、分置的
根、茎、叶)快速放入烘箱内105℃烘干至恒重。采
用直接灰化法测定灰分:将测试材料在万用电炉上
炭化至无黑烟冒出,冷却至200℃时在580℃灰化
2.5h,取出后放入干燥器中冷却至室温。采用重量
法测定粗纤维原理:淀粉、糖、果胶质、色素和半纤维
素在稀H2SO4 作用下水解而除去;再用稀KOH溶
液皂化脂肪酸,溶解蛋白质而除去。采用蒽酮比色
法测定可溶性糖:蒽糖类在较高温度下被硫酸作用
脱水生成糠醛或糖醛衍生物后与蒽酮(C14H10O)缩
合成蓝色化合物。采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋
白:考马斯亮蓝在游离状态下呈红色,在稀酸溶液中
与蛋白质碱性氨基酸(特别是精氨酸)和芳香族氨基
酸残基结合后为蓝色。采用钼蓝比色法测定维生素
C:磷酸盐和钼酸盐在酸性基质中反应,生成磷钼酸
盐并被还原型VC还原成亮蓝色的钼蓝络合物。
1.3 数据处理
根据测定数据,对各生育期和不同部位营养物
质含量应用统计分析软件SPSS13.0进行相关数据
计算和统计分析,平均数代表营养物质的整体水平,
标准差反映绝对变异度。用某一营养物质质量与所
有营养物质总质量比值作为该物质含量比率绘制结
构型谱。计算公式为:营养物质含量比率=(某营养
物质质量/全体营养物质总质量)×100%。
2 结果与分析
2.1 各生育期内角果毛茛营养物质积累动态
对不同生育期内角果毛茛中营养物质含量测定
结果表明,可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维以及水分
含量均以开花期植株为高,分别为6.148,2.028,
253.693,548.300g·kg-1,而在营养期植株中含量
相对较低(表1)。表明在早春季节水分、温度等较
为适宜环境中,植物体将合成的有机营养物质多用
于其旺盛生长,储备量少。
2.2 角果毛茛中营养物质时空分布格局
统计所测角果毛茛中营养物质的含量并绘制其
结构型谱,根、茎、叶中营养物质呈现以下几种分布
规律。茎、叶中呈现出的共同特征为:在3个生育
期,水分均占据最大比例,分别为92.4%和90.8%;
可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C的含量之和均小
于1%,所占比例为最小;居于两者之间的为粗纤维
和灰分,含量之和介于7.4%~24.5%。
根中各营养物质含量在3个生育期与茎、叶相
似但略有变化。相同处为:所占比例最小的依旧为
可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C;不同处为:在营
养期、开花期、结实期所占比例最大的营养物质分别
是灰分(76.1%)、粗纤维(58.3%)、粗纤维(62.4%)。
根据上述分析可知,尽管角果毛茛中各营养物质的
化学性质极不相同,但作为植物体赖以生存的物质
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草 地 学 报 第21卷
基础,在植物体内行使不同的生理机能并按一定的 比例存在。
表1 不同生育期角果毛茛中营养物质数量特征
Table1 NutrientcontentsofC.testiculatusindifferentgrowthperiods g·kg-1
营养物质
Nutrientcontent
营养期 Vegetativeperiod 开花期Floweringperiod 结实期Seedsettingperiod
平均值 Mean 标准差SD 平均值 Mean 标准差SD 平均值 Mean 标准差SD
可溶性糖 WSC 0.760 0.012 6.148 0.027 3.097 0.013
可溶性蛋白SP 0.156 0.001 2.028 0.001 0.699 0.001
维生素CVC 0.006 1.77E-05 0.001 6.24E-07 0.003 7.76E-06
水 Water 543.200 2.242 548.300 1.688 391.400 2.389
粗纤维CF 44.830 0.342 253.700 3.217 191.600 0.681
灰分Ash 213.000 0.186 93.400 2.110 78.230 0.375
图1 角果毛茛营养器官中营养物质含量结构型谱
Fig.1 NutrientstructuresinthevegetativeorgansofC.testiculatus
2.3 角果毛茛中可溶性糖和可溶性蛋白数量特征
角果毛茛营养器官中可溶性糖和可溶性蛋白在
3个生育期内均表现出由低到高再降低的趋势(表
2)。开花期角果毛茛根、茎、叶中可溶性糖较营养期
分别增加了2.12倍、112.5倍和16.8倍。并且随
着结实期到来,果实成为光合产物分配的主要场所,
可溶性蛋白也不断地代谢成其他产物供果实生长利
用[9],因此结实期根、茎和叶中的可溶性糖及可溶性
蛋白的含量均较开花期减少。
3 讨论
动物体内的水多是通过摄食和饮水进入体内。
四爪陆龟保护区降雨主要集中在每年冬季,其余季
节很少有降雨,也没有人工水源或人为提供饮水点,
四爪陆龟主要通过取食植物获取所需水分。因此,
角果毛茛中大量水分作为植物代谢过程的反应物
质,不但保证了其自身旺盛的代谢作用正常进行,而
且其茎、叶中大量的水分为四爪陆龟解决了因保护
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第4期 贾风勤等:角果毛茛营养物质积累动态及其时空分布格局研究
表2 角果毛茛中可溶性糖和可溶性蛋白含量
Table2 WatersolublecarbohydrateandsolubleproteincontentsofC.testiculatus
器官
Organs
营养期 Vegetativeperiod 开花期Floweringperiod 结实期Seedsettingperiod
可溶性糖 WSC 可溶性蛋白SP 可溶性糖 WSC 可溶性蛋白SP 可溶性糖 WSC 可溶性蛋白SP
根Root 0.0455±0.0006 0.0097±0.0002 5.1194±0.0606 0.8386±0.0003 1.2362±0.0064 0.0320±0.0005
茎Stem 1.6500±0.0354 0.1088±0.0043 3.4924±0.0254 0.6236±0.0016 2.3988±0.0107 0.0813±0.0002
叶Leaf 0.5838±0.0025 0.3494±0.0042 9.8322±0.0034 4.6208±0.0026 5.6550±0.0233 1.9854±0.0034
区水分匮乏可能产生的饮水问题。
粗纤维含量与植物的成熟程度有关系[11],随着
植株成熟度的增加,角果毛茛根、茎、叶中粗纤维呈
逐渐增加趋势。对于植食性动物而言,粗纤维营养
价值低且影响适口性,应当是越少越好,但由于它可
以促进肠蠕动,有利于排便,有助于预防肠道疾病,
因此粗纤维的含量也不可过低。对于四爪陆龟而
言,每年都要经历长达6个月左右的夏眠和冬眠,角
果毛茛茎、叶中含量较少的粗纤维和根中较多的粗
纤维同时解决了植物的适口性和四爪陆龟长期不运
动可能带来的肠道问题。
维生素是动物必需的微量元素,与动物正常的
生长、发育、免疫、繁殖、抵抗疾病等密切相关。VC
有利于伤口愈合,促进牙齿和骨骼的生长;增强肌体
对外界环境的抗应激能力和免疫力。尽管角果毛茛
中VC含量很少(少于0.01g·kg-1),但四爪陆龟
通过取食角果毛茛和其他植物,也满足了机体需要。
通过野外观察,在所观察到的陆龟中没有发现有龟
壳发育不良、鳞片缺损等问题。
角果毛茛中可溶性糖和可溶性蛋白为植物体在
干旱和高温环境下生长提供了物质保障。在四爪陆
龟保护区,植物生长期间最常遇到的环境胁迫因素是
干旱和高温,从每年3月底开始,保护区几乎就再无
降水出现,地表温度随夏季到来急剧升高,到6月中
旬每天下午4时左右保护区地表温度可达60℃以上,
角果毛茛的开花期阶段,高温和干旱较营养期明显增
强,因此可溶性糖和可溶性蛋白的增加为植物体在干
旱和高温环境下生长提供了物质保障。同时,糖类在
动物体内是能量的主要来源,蛋白质是建造和修复机
体的原料,营养物质作为代谢作用过程的产物或反应
物,对动植物正常进行各项生命活动提供了保障。四
爪陆龟通过摄取喜食植物角果毛茛获得生命活动所
需的部分能量和组建身体所需的部分有机物。
4 结论
各生育期内,角果毛茛中营养物质除维生素C
和灰分外均在开花期植株中积累最多,营养期植株
最少。其中,可溶性糖、可溶性蛋白、粗纤维含量分
别为营养期植株的8.09倍、13倍、5.66倍。营养物
质在茎、叶中呈现出相似分布格局,3个生育期内,
均以水分含量最高,而可溶性蛋白、可溶性糖和维生
素C所占比值之和小于1%。作为动物能量和建造
机体以及植物抗逆的物质保障之一,可溶性糖和可
溶性蛋白均在角果毛茛开花期得到最大程度积累。
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(责任编辑 李美娟)
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