全 文 ：农业环境科学学报 2007, 26(增刊):746-749
JournalofAgro-EnvironmentScience
西南岩溶区两种忍冬属植物叶片发育过程中的
金属元素含量特征研究
吴 耿 , 刘建民 , 甘 露 , 余龙江 , 栗茂腾
(华中科技大学生命科学与技术学院资源生物学与生物技术研究所 , 湖北 武汉 430074)
摘 要:利用微波消解 、原子吸收分光光度法对岩溶地区忍冬属植物忍冬(LonicerajaponicaThunb)和华南忍冬(Lonice-
raconfusa)不同发育阶段的金属元素含量变化规律进行了研究。结果表明:(1)处于相同岩溶环境下的忍冬和华南忍
冬叶片中 Ca、Mg含量均较高 ,但同种元素在两种植物叶片中的差异较大 , 反映了二者对元素的选择性吸收差异;(2)
叶片发育程度不同 , 叶片中吸收聚集的金属元素含量也不同 , 整个发育过程中 ,叶片内各金属元素总体呈上升的趋势。
关键词:忍冬;华南忍冬;岩溶;化学元素
中图分类号:X171.5　　　文献标识码:A　　　文章编号:1672-2043(2007)增刊 -0746-04
MetalContentsinLeavesatDiferentDevelopingPhaseofTwoFlosloniceraePlantsinKarstRegion
WUGeng, LIUJian-min, GANLu, YULong-jiang, LIMao-teng
(InstituteofResourcebiologyandbiotechnology, ColegeofLifeScienceandTechnology, HuazhongUniversityofScienceand
Technology, Wuhan430074, China)
Abstract:MetalelementsinleavesofLonicerajaponicaThunbandLoniceraconfuseatdifferentdevelopingphasewhichgrowth
inasouthwestkarstareaweremeasuredutilizingmicrowavedigestionandFlameAtomicAbsorptionSpectrometry.Theresults
showedthat:(1)BothofthemcontainahighcontentsofCaandMg, buthaveagreatdiferencewitheachother.Itreflected
thediferenceofselectivelyabsorbtometalelements.(2)Becauseofthedifferentdegreeofgrowth, theyhavedifferentmetal
elementsintheirleaves.Alongwiththegrowthoftheplants, theyexhibituptrendingeneraly.
Keywords:LonicerajaponicaThunb;Loniceraconfuse;karstphysiognomy;elementcontents
　　西南岩溶区地处亚热带季风区 , 土壤贫瘠 ,硅 、
镁 、铝等成土元素含量低 ,而钙 、镁含量偏高 ,这对土
壤的 pH和微量元素含量带来一定影响 ,使岩溶区土
壤中的微量元素及其化学成分与地带性土壤有很大
差异 ,因此 ,在岩溶山区形成了独特的植物群落 [ 1] 。
岩溶地区的植被具有喜钙性 , 旱生性和石生性的特
点 [ 2] 。植物的元素化学成分是反映植物在一定生境
下从土壤中吸收或积累的矿质养分 ,这与植物的遗传
收稿日期:2007-07-27
基金项目:国家自然科学基金青年基金(No.30600074)
作者简介:吴 耿(1983—), 男, 湖北孝感人 ,博士研究生,主要从事植
物生理与分子生态学研究。 E-mail:wugenghust@ 163.com
通讯作者:栗茂腾 E-mail:limaoteng426@163.com
余龙江 E-mail:yulongjiang@hust.edu.cn
特性有关 [ 3、 4] 。叶片是植物代谢活动最活跃的器官 ,
其化学元素含量可反映植物对元素的吸收和累积的
特点 [ 5 ～ 7] 。不同生活型植物叶片中矿质元素的含量
和组成比例有一定的差异 ,反映了其对矿质元素吸收
累积的不同自我调节能力。植物体内各种元素之间
由于相互拮抗和协同作用而往往维持一定的比率 ,以
调节其代谢过程的平衡 [ 5] 。研究植物的化学成分对
揭示植物的营养需求及环境适应具有重要意义。对
于植物中金属元素的研究主要集中在植物群体元素
与环境背景的相互关系及逆境下元素的季节动态变
化上 [ 3、 4、 8 ～ 14] ,关于岩溶区忍冬属植物叶片发育过程
中的金属元素变化研究尚未见报道。
本文以生长在完全相同的岩溶生境下的忍冬和
华南忍冬为研究对象 ,通过其叶片发育过程中的金属
元素含量比较研究 ,探讨岩溶区植物的元素特征 ,为
石山综合治理引种提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1研究区概况
　　研究区位于广西自治区马山县古零镇弄拉屯 ,地
理坐标为 108°19′E, 23°29′N,为典型岩溶峰丛山区 ,
该区位于亚热带季风区 ,降雨分配不均是该区的基本
气候特点 。据多年气象观测资料 ,该区平均气温为
19.84 ℃,年降雨量为 1 756.6 mm[ 15] 。主要地层岩
性为泥盆系东岗岭组厚层硅泥质白云岩 ,岩石中不但
富 Ca、Mg碳酸盐成分 ,而且 Al、Fe、Si、P、K等常量元
素和 Mn、Zn、Cu、Co等为微量元素的背景值也较高 ,
土壤具有偏碱富钙的石灰土特征[ 16 、 17] 。
1.2主要分析仪器
　　ETHOS-T高压微波消解 /萃取仪 (意大利
MILESTONE公司), WFX-110原子吸收分光光度计
(北京瑞利分析仪器公司), Aquapro超低元素型超纯
水机 (重庆颐洋企业发展有限公司)。
1.3样品处理
　　本文研究的实验材料分别为忍冬(Lonicerajapon-
icaThunb)和华南忍冬(Loniceraconfusa)。其中忍冬
原产山东平邑 ,引种到广西弄拉后只进行营养生长 ,
不能形成花芽。自最幼嫩部位自上而下取不同叶序
的新鲜叶片(茎尖分化新叶为第一片叶 ,往下依此类
推),不同叶序叶片代表了不同发育阶段 。按叶序分
类采集 ,用清水洗净 ,吸干水分 ,放至烘箱 60 ℃烘烤
48 h,用玛瑙研钵研磨成粉末 ,过 200目塑料尼龙筛
网 ,用 ETHOS-T高压微波微波消解 /萃取仪进行消
解 ,消解液稀释后定容至 5 mL。元素分析时稀释消
解液至适当浓度 ,用 WFX-110原子吸收分光光度计
测定其含量 。
1.4数据处理与分析
所得数据用数理统计方法计算 ,用 SPSS及 EX-
CEL统计软件分析 ,图表用 Originpro7.0绘制 。
2 结果与分析
2.1金属元素含量的种间差异
　　不同的植物对元素的选择吸收能力不同 ,所以其
叶片内的金属元素含量也会有差异 。忍冬和华南忍
冬虽同属于忍冬属且生长于相同的富钙土壤的 ,但存
在种间差异 ,其体内的元素含量也会不同 。叶片元素
含量比较见图 1,由图 1可以看出 ,忍冬叶片内 6种金
图 1　忍冬和华南忍冬叶片金属元素含量
Figure1Contentsofselectedmetalsinleaves
ofthestudiedplants(mg· g-1)
属元素平均含量为 Ca(5.930 mg· g-1 ) > Mg
(0.666mg· g-1 )>Cu(0.224 mg· g-1) >Fe
(0.219 mg· g-1)>Zn(0.192 mg· g-1 )>Mn
(0.100mg·g-1),不同发育阶段华南忍冬叶片内 6
种元素含量为 Ca(3.408 mg·g-1)>Cu(0.225mg
·g-1)>Mg(0.219 mg· g-1)>Fe(0.218 mg·
g-1)>Zn(0.124mg· g-1) >Mn(0.077 mg·
g-1)。岩溶地区忍冬和华南忍冬的 Ca元素含量远远高
于其他金属元素 , Mg含量其次 , Cu、Fe、Mn、Zn含量均处
于较低水平。以忍冬和华南忍冬叶片的 Ca、Mg元素含
量比较 ,忍冬叶片 Ca平均含量为华南忍冬的 1.74倍 ,忍
冬叶片 Mg平均含量为华南忍冬叶片的近 3倍。两种叶
片 Cu、Fe含量几乎一致 ,华南忍冬叶片中 Zn、Mn平均含
量均高于忍冬叶片中平均含量 ,分别为 1.55倍 、1.30倍。
2.2叶片不同发育阶段中金属元素含量的变化
　　不同发育阶段的忍冬和华南忍冬叶片金属元素
含量存在一定的变化 。其变化见图 2,从图 2可以看
出 ,忍冬和华南忍冬叶片随着叶龄的增长 , Ca元素呈
整体上升的趋势 ,忍冬从第 2片叶到第 4片叶 , Ca含
量持续升高 , 第 4片叶 Ca含量最高 ,为 7.75 mg·
g-1 ,已经基本发育成熟 。发育后期出现小幅波动 ,但
迅速接近成熟水平 。华南忍冬在前期平均水平较低 ,
但第 5片叶的 Ca元素含量出现一个峰值 ,后期再出
现波动 ,这可能与其生理过程有关。忍冬和华南忍冬
叶片中 Mg含量也出现一个整体上升的趋势 ,但二者
含量水平差异较大 ,忍冬叶片 Mg含量约为华南忍冬
的 3倍 。华南忍冬叶片中 Mg含量随着叶龄的增长而
增长 ,但忍冬叶片在第 5片叶之后出现小幅下降 ,这
个时期其变化趋势与同时期的 Ca含量变化趋势相
反。忍冬和华南忍冬植物发育过程中 Cu、Fe、Mn均
在一个较低的水平上波动 ,整体变化趋势相对处于稳
定 ,但华南忍冬叶片中 Cu、Zn含量要高于忍冬叶片 。
747第 26卷增刊 农　业　环　境　科　学　学　报 　
图 2　不同发育阶段忍冬和华南忍冬叶片金属元素变化
Figure2　Variationofseveralmetalelementsinleavesthetwostudiedplantsindiferentdevelopingphase
3 小结和讨论
廖红等 [ 18]认为在植物发育过程中 , Ca2+优先向
嫩芽移动 ,叶子成熟后 ,蒸腾作用速度不变 ,而流入叶
片的 Ca2 +数量却显著减少 ,向果实移动也是如此 。
侯学煌 [ 19]认为 Ca2+一旦到达植物的组织和器官后 ,
多数变得相对稳定 ,几乎不发生再分配与运输 ,从而
使 Ca2+在叶细胞内含量较高 ,并通过积累呈现与土
壤中 Ca正相关 。本研究结果显示 ,在叶片发育过程
中 ,叶片中大量元素含量如 Ca、Mg处于较高水平 ,且
整体呈上升趋势 ,与前人研究结果一致。其他元素在
较低水平波动。蒋忠诚[ 17]和曹建华 [ 20]等研究表明 ,
岩溶区土壤具有富钙镁的特点 ,其植被具有喜钙的特
点 ,李强 [ 21]等曾用电子探针的方法对岩溶区和非岩
溶区忍冬细胞内钙含量进行了研究 ,同种植物中 ,生
长于岩溶区的植被具有较高的 Ca含量 ,与其土壤中
748 　 吴 耿等:西南岩溶区两种忍冬属植物叶片发育过程中的金属元素含量特征研究 2007年 10月
Ca含量正相关 (相关系数 0.85, P<0.05)。从图 2
中的 Ca含量变化趋势看 ,从第 5片叶到第 6片后出
现一个较大的波动。李强 [ 22]等用扫描电镜的方法对
忍冬和华南忍冬表面进行了观察 ,发现成熟叶中出现
很多颗粒状瘤状物 ,电子探针显示其主要成分为 Ca、
O、C。这种发育过程中 Ca含量的波动有可能与其这
种结构有关 ,华南忍冬通过其叶片表面特化结构将多
余的 Ca排出体外 ,从而使成熟叶片中的 Ca含量处于
相对稳定的水平。从图 1可以看出 ,虽为同属植物 ,
处于相同生境 ,忍冬和华南忍冬叶片内的 Ca含量差
异较大 ,华南忍冬叶片内 Ca水平相对忍冬较低 ,这从
侧面证明对华南忍冬叶片表面的特化结构可能具备
的功能的推测。华南忍冬 Zn含量高于忍冬 , Zn为碳
酸酐酶(CA)的活性中心 ,此酶与光合作用紧密相关 。
魏孝荣 [ 23]等研究显示 ,对玉米适当浇灌 Zn2+可明显
提高植物光合效率 ,西南岩溶区光照较强 ,华南忍冬
能够适应这种强光环境并正常生长 ,可能与此相关 。
华南忍冬为道地药材 ,在长期的演化过程中能够适应
岩溶环境。忍冬自山东引进 ,虽能进行营养生长 ,但
不能形成花芽 ,可能与其土壤及气候环境有关 。
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