刘亚群，骆文坚，张飞英，张东北，韩素芳，樊民亮，陈小荣，汪和木，陈必新，邵顺流，夏龙娟

（1. 浙江省林业科学研究院 浙江省森林资源生物与化学利用重点实验室，浙江 杭州 310023；2. 浙江省林业种苗管理总站，浙江 杭州 310020；3. 浙江省庆元县试验林场，浙江 庆元 323800；4. 浙江百山祖自然保护区，浙江 庆元 323800；5. 浙江省庆元县林权管理中心，浙江 庆元 323800）

百山祖冷杉（Abies beshanzuensis）是我国特有的古老孑遗植物，是第四纪冰期后在局部地段唯一生存至今的松科（Pinaceae）冷杉属（Abies）中的珍稀物种，仅分布于浙江南部庆元县百山祖南坡海拔1700 m左右的林中，1976年定名发表时，仅有大小植株8株，现幸存3株，且长势较弱，濒临灭绝。1987年被国际物种保护委员会（SSC）列为全球最濒危的12种植物之一；1999年经国务院正式批准列为我国一级保护树种[1～2]。

当前，百山祖冷杉的有效繁殖问题还未得到真正解决。有学者对百山祖冷杉的濒危和繁殖困难原因作过一些分析和推测，认为开花间隔期长、花粉生活力弱、花期雨量过多、种子发育不全等生殖障碍以及幼苗或幼树在生长过程中的“环境筛”使之更新十分困难。本研究在百山祖冷杉弱极性赤霉素（GA）开花促进、异花授粉、扦插繁殖、进化特征和活力恢复等方面研究取得了较大的突破，繁育出800株健壮的遗传活力恢复的实生苗，至今平均苗高已逾20 cm，为保护百山祖冷杉积累了大量有价值的实验数据[3～4]。本文测定和分析了百山祖冷杉实生幼树植物体枝和针叶中Fe、Ca、Mg、K、Na、Cu、Zn、Mn 8种元素的含量，试图从植物体的重要营养元素组成上为百山祖冷杉环境适应能力的深入研究提供基础依据。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

采样地位于庆元县试验林场交溪门林区，海拔约920 m，选择4株1993年种子繁殖分属于不同基因型的实生幼树百山祖冷杉植株个体。

于2009年8月采集4株植株（分别标记为1号、2号、3号和4号）的中部枝条、针叶样品各300 g，相应标记为枝1、枝2、枝3、枝4和叶1、叶2、叶3、叶4。

1.2 仪器

SOLQQR969型原子吸收分光光度计(美国热电公司)；BS224S赛多利斯电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司），GZX-9140MBE数显鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂），FZ102精密粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司），HYD-400小型实验振动筛（杭州蓝天化验仪器厂），万用电热器（嘉兴市欣欣仪器设备公司）。

1.3 试剂与材料

浓硝酸（GR），高氯酸（GR），高纯水，Fe、Ca、Mg、K、Na、Cu、Zn、Mn标准溶液（国家钢铁材料测试中心钢铁研究总院）。

1.3 测定方法

将采集的样品置80 ～ 90℃鼓风干燥箱中烘15 ～30 min，然后降至65℃，烘至恒重，经粉碎机粉碎，过40目筛后备用。

精确称取样品0.2 g于开氏瓶中，分别加浓硝酸—高氯酸〔V(HNO3)＋V(HClO4) = 3＋1〕混合溶液于消化炉中加热，使样品分解完全，加热蒸发近干。冷却后，用少量水溶解残渣，定容至10 mL备用。按同样方法制备空白样品[5]。各样品平行测定 3次，取平均值。

采用火焰原子吸收法对样品进行测定，仪器工作条件如表1所示。

表1 8种营养元素原子吸收仪器工作条件Table 1 Conditions for Atomic absorption spectrometry

1.4 标准系列及回归方程

标准系列、回归方程及相关系数如表2、表3。

表2 8种营养元素的标准系列Table 2 Standards of 8 nutrient elements content mg·L－1

1.5 数据处理

变动率：测定数据的最大值与最小值之差除以平均值，也称极差相对值。

相对标准偏差（RSD）：

RSD（%）=S/Χ×100%

式中：S为标准偏差，X为测量平均值。

表3 8种营养元素的回归方程及相关系数Table 3 Regression equation and correlation coefficient of 8 nutrient element

2 结果与分析

2.1 K含量

对百山祖冷杉枝和针叶中的 K含量测定结果（图 1）表明，4个实生个体枝条 K平均含量 4410.67 mg/kg，针叶 K含量平均4590.61 mg/kg，针叶K含量稍高于枝；枝部4个样品K含量变动率达59.36%，针叶K含量变动率为25.23%，即枝部K含量变动幅度较针叶大。其中，1号植株样品枝部和针叶K含量均低于其相应的平均值，2号、4号植株样品枝部和针叶K含量则均高于平均值，而3号植株样品枝部K含量高于平均值，针叶K含量则低于平均值。

图1 枝部和针叶K含量Figure 1 K content in branch and leaf

2.2 Na含量

对百山祖冷杉4个实生个体样品枝和针叶的Na含量测定结果表明，在试验设定的标样0.00 ～ 0.40 mg/kg精度范围内，枝部和针叶均未检出钠元素，表明百山祖冷杉植物枝、针叶Na含量极低。

2.3 Cu含量

参试样品的 Cu含量测定结果（图 2）表明，百山祖冷杉枝部Cu含量平均值是针叶的3.17倍，且Cu含量的变动率枝部也较针叶小。其中，1号、2号植株枝部Cu含量均高于相应4个样品的平均值，而其针叶Cu含量则低于相应4个样品的平均值；与此相反，3号、4号植株枝部Cu含量则均低于相应4个样品的平均值，而其针叶Cu含量则高于相应4个样品的平均值。Cu含量表现为枝部高则针叶低，枝部低则针叶高的规律。

图2 枝部和针叶Cu含量Figure 2 Cu content in branch and leaf

2.4 Ca含量

参试样品的Ca含量测定结果（图3）表明，4个实生个体百山祖冷杉枝和针叶Ca含量平均值分别4718.92、9323.73 mg/kg，变动率分别为 65.17%、149.84%，均以针叶为较高。其中，枝部和针叶Ca含量均以1号植株为最高，分别达6906.59、18398.76 mg/kg，显著高于4个参试样品的平均值，其余3个样品枝部和针叶Ca含量则均低于相应平均值，且其由高至低排序一致，依次为2号植株、3号植株和4号植株。Ca含量表现为枝部高则针叶高，枝部低则针叶低的规律。

图3 枝部和针叶Ca含量Figure 3 Ca content in branch and leaf

2.5 Zn含量

对百山祖冷杉4个实生个体样品枝和针叶的Zn含量测定结果（图4）表明，其枝部和针叶Zn含量平均值分别为329.63、85.35 mg/kg，变动率分别为111.38%、70.80%，均以枝部为较高。其中，枝部和针叶Zn含量均以1号植株为最高，分别达519.02、105.02 mg/kg，4号植株枝部和针叶Zn含量均为最低，2号植株和3号植株枝部和针叶Zn含量则与相应平均值基本一致。总体上，Zn含量也表现为枝部高则针叶高，枝部低则针叶低的趋势。

2.6 Fe含量

由Fe含量测定结果（图4）表明，4个实生植株枝部平均含量为314.12 mg/kg，针叶平均含量则仅为51.21 mg/kg，相应的变动值分别为185.20%和145.09%，植株间Fe含量变化差值均较大。其中，2号植株 Fe含量在 4个植株中其枝部和针叶均属最高，分别达657.34、89.41 mg/kg，其次为3号植株，枝部和针叶Fe含量处于平均值区域，第三、第四则分别为1号植株和4号植株。Fe含量表现为枝部高则针叶高，枝部低则针叶低的一致规律。

图4 枝部和针叶Zn和Fe含量Figure 4 Zn and Fe content in branch and leaf

2.7 Mg含量

由Mg含量测定结果（图5）表明，4个植株枝部平均含量为1794.17 mg/kg，针叶平均含量1417.26 mg/kg，枝部Mg含量稍高；而相应的变动率分别为24.39%和68.54%，针叶植株个体间Mg含量变化差值稍大。其中，枝2、枝1的 Mg含量分别高于其平均值，针叶则仅植株1高于平均值，其余均低于平均值，且叶2的Mg含量最低。总体上，其枝部和针叶Mg含量未呈现规律性。

图5 枝部和针叶Mg含量Figure 5 Mg content in branch and leaf

2.8 Mn含量

Mn含量测定结果（图6）表明，4个植株枝部平均含量为180.38 mg/kg，针叶含量 292.46 mg/kg，相应的变动值分别为 76.66%和84.51%，其Mg含量针叶较高，个体间变动率均也以针叶稍大。其中，枝4、叶1及叶4的Mn含量分别高于其平均值，枝2和叶3的Mn含量则分别为其相应的最低值，Mn含量亦未呈现出规律性变化。

图6 枝部和针叶Mn含量Figure 6 Mn content in branch and leaf

2.9 回收率实验

为验证上述测定结果的可靠性，对百山祖冷杉针叶、枝的每个样品进行平行测定3次，计算各元素含量的相对标准偏差，同时对百山祖冷杉中的8种元素分别做加标回收实验（表4）。测定结果表明，8种元素的相对标准偏差均小于5%，平均回收率在85.95% ～125.07%，证实采用原子吸收法测定8种元素稳定性好，结果可靠，能够达到检测要求。

表4 7种测定元素的回收率Table 4 Recovery

3 结论与讨论

3.1 元素含量个体和器官部位差异

结果表明，百山祖冷杉枝部和针叶中均含有所测的K、Cu、Ca、Zn、Fe、Mg、Mn元素，但未检出Na元素，其元素的含量大小排列顺序为：Ca ＞ K ＞ Mg ＞ Zn ＞ Fe ＞ Mn ＞ Cu ＞ Na；2 个不同部位之间的元素含量存在差别，Cu、Zn、Fe含量枝部比针叶中高，K、Ca、Mg、Mn含量枝部则与针叶相当；不同实生个体枝部元素含量变动率为：Fe ＞ Zn ＞ Mn ＞ Ca ＞ K ＞ Cu ＞ Mg，针叶元素含量变动率为：Ca ＞ Fe ＞ Mn ＞ Zn ＞ Mg ＞ Cu ＞ K。此外，从4个植株个体枝部和针叶各元素的总量差异来看，1号、2号植株元素含量居前，3号、4号植物则居后，居前二植株与居后二植株元素总量数值差异较大，其与相应植株生长势等相关性尚有待进一步分析。

3.2 元素含量相对比较

现有研究表明，大多数植物体正常生长发育其元素含量均有一定范围值及元素缺乏临界范围值[6]。通常植物体内K含量一般为10000 ～ 50000 mg/kg，叶片K含量缺乏临界范围为7000 ～ 15000 mg/kg，百山祖冷杉枝部和针叶K含量分别为2967.68 ～ 5585.95 mg/kg，4036.13 ～ 5194.30 mg/kg，均低于报道的临界值；通常植物体中Na的平均含量大约是干物质重的0.1%，百山祖冷杉枝部、针叶均未检出含Na元素，其可能原因尚待证实；大多数植物Cu含量为5 ～ 30 mg/kg，百山祖冷杉枝部和针叶Cu含量分别为10.15 ～ 13.63 mg/kg、2.58 ～ 4.70 mg/kg，其枝部Cu含量处于正常水平，而针叶Cu含量则略低于一般植物水平；植物干物质中含Ca量为5000 ～30000 mg/kg，百山祖冷杉枝部及针叶Ca含量与上述数据基本相符；植物中Zn含量一般为10 ～ 100 mg/kg，百山祖冷杉枝部、针叶Zn含量分别为151.86 ～ 519.02 mg/kg、44.59 ～ 105.02 mg/kg，其枝部Zn含量处于较高水平；植物体中全Fe含量为50 ～ 250 mg/kg，百山祖冷杉枝部和针叶Fe含量分别为75.60 ～ 657.34 mg/kg、15.11 ～ 89.41 mg/kg，考虑到仅个别植株出现较高或偏低情况，多数植株处于上述正常水平；植物体内Mg含量为500 ～ 7000 mg/kg，百山祖冷杉枝部及针叶Mg含量均在此范围内；植物中Mn的正常含量范围为20 ～ 50 mg/kg，小于20 mg/kg为缺乏，大于1000 mg/kg可能发生Mn毒害，百山祖冷杉枝及针叶中Mn含量虽高于50 mg/kg，但远低于可能发生Mn毒害的1000 mg/kg水平，处于相对较正常的范围。

[1]吴鸣翔. 百山祖冷杉发现纪实[J]. 植物杂志，1999（1）：6－8.

[2]裘宝林. 试论百山祖冷杉的起源、发展和衰落[J]. 杭州植物园通讯，1997（3）：1－3.

[3]邵顺流，钱华，金贞福. 百山祖冷杉插穗生根促进和不定根形成[J]. 东北林业大学学报，2006，34（5）：47－48.

[4]Shao S, Jin Z, Weng Y. Lignin characteristics of Abies beshanzuensis, a critically endangered tree species[J]. J Wood Sci，2008，54（1）：81－86.

[5]任伟，周志宇，詹媛媛. 阿拉善荒漠灌木根际中微量元素含量特征[J]. 生态学报，2009，29（7）：3759－3767.

[6]鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京：中国农业科技出版社，2000.