肖　波，孙启生，张淑娟，李国辉，李庆和，李天祥

天津蓟县山区药用植物根际及自然土壤无机元素含量测定*

肖波1，孙启生2，张淑娟3，李国辉1，李庆和1，李天祥1

（1.天津中医药大学，天津300193；2.天津天士力现代中药资源有限公司，天津300410；3.天津医院，天津300211）

［目的］通过对天津蓟县山区8个代表区域的土壤以及常用重点药材根际土壤中无机元素［铁、锰、铜、锌、钾、钙、镁、铅、镉（Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg、Pb、Cd）］的含量测定，分析与评价土壤背景质量，为天津野生中药扩大种植奠定基础。［方法］电热板湿法消解，火焰原子吸收光谱法测定Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg的含量，石墨炉原子吸收光谱法测定Pb、Cd的含量。［结果］8个区域自然土壤样品中大量元素Fe、K、Ca、Mg的含量较多，Cu、Zn、Pb的含量水平相当。重金属元素Cu、Zn、Pb的含量均未超出标准，1个区域中Cd的含量稍有超标，但尚未对生态环境造成影响。药用植物根际土壤无机元素水平与蓟县山区自然土壤相当。［结论］天津蓟县土壤无机元素含量适中，均达到自然背景水平，土壤整体质量较优。

蓟县土壤；药用植物；无机元素；含量测定

DOI：10.11656/j.issn.1672-1519.2015.11.14

土壤是药用植物生长的主要环境因子之一。中药药效是药用植物秉承自然环境中气候、土壤、生物、地形等环境因子综合作用的结果［1-5］。土壤无机元素对中药的影响已经被大量实验所证明［6-9］，它能够影响植物根系营养及生理代谢活动，促进植物生长，影响中药活性成分的形成和积累，同时也是中药活性成分构成的因子，最终决定中药的品质［10-14］。实验通过考察天津蓟县山区土壤无机元素状况，分析并评价土壤质量，为天津中药材培育的基础研究和可持续发展奠定基础。

1　材料

1.1样品来源样品均为2011年7月、8月、10月采集于天津市蓟县山区，土样采集过程中，同时记录每个采样点位置信息以及优势植物种。样品采集于以下4点范围内，A（E117°14.660'，N40°03.021'）、B（E117°32.923'，N40°08.245'）、C（E117°14.983'，N40°02.755'）、D（E117°30.238'，N40°11.970'），从ABCD 4点围成的范围内选取8个样地作为考察区域，共收集样品106份，涉及药用植物40种，109种次。四分法留取土壤100 g，去除石块及动植物残体后室内阴干，将通过2 mm筛的土壤粉碎、研磨，过100目筛，保存于样品袋中待测。代表区域及部分采样点位置信息见表1。

表1　考察代表区域及部分采样点位置信息Tab.1　Survey position information in representative regions and part of the sampling points

1.2仪器与试剂单元素铁、锰、铜、锌、钾、钙、镁、铅、镉（Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg、Pb、Cd）标准溶液，离子质量浓度均为1 000 mg/L，购于天津傲然精细化工研究所。GBW 07427-土壤成分分析标准物质-华北平原土壤，购于中国地质科学院地球物理地球化学勘察研究所，硝酸、高氯酸、氢氟酸均为优级纯，实验用水为娃哈哈纯净水。

iCE 3500原子吸收光谱仪（美国Thermo Fisher Scientific公司）；EH35A plus电加热板（Lab-Tech公司）；元素空心阴极灯（北京曙光明电子光源仪器有限公司）；FA 2104电子天平（上海舜宇恒平科技仪器有限公司）；SB25-12DT超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；DFZ-6050型真空干燥箱（上海新苗医疗器械制造有限公司）。

2　实验方法

2.1供试液制备准确称取0.5 g过100目筛恒重的试样于50 mL聚四氟乙烯烧杯中，1 mL纯净水润湿后加入10 mL硝酸-高氯酸（4∶1）混合酸，盖上表面皿置于通风橱内浸泡过夜。次日于电热板上微沸状态消解3 h，2 mL硝酸冲洗表面皿，加入3 mL氢氟酸消解除硅，为了达到更好的飞硅效果，经常摇动烧杯。赶酸至白烟冒尽，1%硝酸趁热溶解残渣，冲洗烧杯壁，转移至50 mL容量瓶定容。每批样品，同时消解华北平原土壤标准物质并制备全程序空白溶液，所有样品采用平行双样。

2.2仪器工作条件优化采用仪器自带氘灯或塞曼背景扣除方式，根据样品各元素含量范围，分别对测定波长、灯电流、光谱带宽、燃气流量、燃烧头偏转角度等进行优化，仪器测定条件见表2。

表2　仪器测定条件Tab.2　Conditions of determination instrument

2.3回收率测定对样品进行加标回收率测定，测得回收率在93.29%～104.04%之间，表明测定方法可行。测定结果见表3。

表3　待测元素回收率测定结果Tab.3　Recovery rate results of measured elements mg/L

2.4样品含量测定火焰原子吸收光谱法测定Fe、Mn、Cu、Zn、K、Ca、Mg，石墨炉原子吸收光谱法测定Pb、Cd。在K及Ca、Mg的测定时分别加入适量Na标准溶液和镧溶液，1%磷酸二氢铵为基体改进剂测定Pb、Cd。各样品均以1%硝酸配制系列标准液绘制标准曲线，若溶液中元素浓度超出该元素线性浓度范围，以1%硝酸对试样溶液及空白溶液进行稀释后重新测定。采用一般线性标准曲线法对样品进行含量计算，每份试样重复测定3次，取其算术平均值。

2.5统计学分析应用SPSS 19.0统计学软件处理数据，实验数据采用均数±标准差（x±s）表示。

3　结果与分析

3.1自然土壤元素测定结果对8个区域的土壤样品进行测定表明，大量元素Fe、K、Ca、Mg的含量较大，其中Mg的含量最少，为（11 905.00±8 003.19）mg/kg，而Fe的含量达到（30 466.12±1 757.81）mg/kg，为所测定元素中含量最高，据了解，蓟县有铁矿开采历史［15-16］，与测定结果相吻合。Mn含量居中，平均含量为（687.54±463.70）mg/kg。Cu，Zn，Pb在所测元素中含量水平相当，其中Zn的含量较大，为（69.75±9.43）mg/kg，Pb次之，Cu的含量较少，为（19.98±4.92）mg/kg，Cd的含量为所测9种元素中最少，为（0.21±0.09）mg/kg。测定结果见表4和表5。

表4　蓟县山区土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K测定结果（±s）Tab.4　Results of inorganic elements Cu，Zn，Fe，Mn，K in Jixian mountainous soi（l±s）mg/kg

表4　蓟县山区土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K测定结果（±s）Tab.4　Results of inorganic elements Cu，Zn，Fe，Mn，K in Jixian mountainous soi（l±s）mg/kg

测定元素CuZnFeMnK 115.12±6.9366.61±10.1632 098.94±4 065.70504.52±104.3628 923.93±2 628.54 218.18±11.4070.21±8.6930 865.34±3 262.13505.28±55.8727 904.48±2 760.74 313.67±4.5559.35±14.0228 138.83±2 986.03477.25±67.7727 958.94±6 003.66 428.34±27.8961.21±16.5630 861.76±16 268.08483.72±226.6525 427.68±7 546.26 519.32±5.2382.91±10.6527 999.56±5 461.27520.70±26.5117 679.01±6 623.13 623.12±4.7482.65±30.0033 120.74±7 342.21760.06±250.8318 971.49±5 549.14 724.23±4.2773.88±26.0330 151.07±6 158.980 1 809.20±1 235.8126 838.02±11 609.00 817.89±3.5261.15±12.6130 492.69±4 163.55439.62±65.2614 351.24±1 729.88均值19.98±4.9269.75±9.4330 466.12±1 757.81687.54±463.7023 506.85±5 627.10编号

表5　蓟县山区土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd测定结果（±s）Tab.5　Results of inorganic elements Ca，Mg，Pb，Cd in Jixian mountainous soi（ls）mg/kg

表5　蓟县山区土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd测定结果（±s）Tab.5　Results of inorganic elements Ca，Mg，Pb，Cd in Jixian mountainous soi（ls）mg/kg

编号测定元素CaMgPbCd 114 893.97±4 094.169 350.34±1 821.81 28.33±6.68 0.13±0.05 214 273.27±2 029.778 769.94±885.73 32.96±2.85 0.17±0.07 314 300.81±3 230.367 955.17±1 242.94 31.35±9.22 0.16±0.10 416 211.08±12 983.52 16 221.88±20 971.94 33.36±12.95 0.17±0.10 539 093.96±30 002.85 30 317.91±21 484.99 33.66±6.53 0.36±0.29 69 400.72±4 066.787 236.70±964.09 31.26±12.48 0.29±0.18 710 633.90±5 723.798 552.41±3 675.72 31.42±9.59 0.26±0.16 85 826.03±1 955.246 835.66±889.51 24.01±3.79 0.12±0.02均值15 579.22±10 105.91 11 905.00±8 003.19 30.79±3.22 0.21±0.09

3.2重金属元素考察土壤环境质量标准［17］对Cu、Zn、Pb、Cd做出了限量、分级要求，对比发现所考察的8个区域中Cu、Zn、Pb均未超标（超出自然背景），而Cd的考察区域共有5个达到一级土壤要求，1个达到二级标准，2个区域位于一级、二级缓冲区间，表明已受到一定的污染，但尚未对植物及环境造成影响。总体来讲，蓟县山区土壤质量较优，基本维持在自然生态背景水平。测定结果见表6。

表6　蓟县山区土壤部分元素超标结果Tab.6　Exceeded standard results of partial inorganic elements in Jixian mountainous soil

3.3药用植物根际土壤元素测定结果对记录3次以上且蕴藏量大的15种重点药用植物品种根际土壤元素含量数据统计整理，结果表明药用植物根际土壤各元素含量水平与蓟县山区自然土壤相当，并且含量大小顺序均为Fe＞K＞Ca＞Mg＞Mn＞Zn＞Pb＞Cu＞Cd。测定结果见表7和表8。

表7　15种药用植物根际土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K测定结果（±s）Tab.7　　Results of elements Cu，Zn，Fe，Mn，K contents determination of fifteen medical materials rhizophere soil（±s）mg/kg

表7　15种药用植物根际土壤元素Cu、Zn、Fe、Mn、K测定结果（±s）Tab.7　　Results of elements Cu，Zn，Fe，Mn，K contents determination of fifteen medical materials rhizophere soil（±s）mg/kg

植物防风桔梗草乌地榆地黄沙参远志热河黄精苍术知母黄精玉竹卵叶远志丹参柴胡均值n 3 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 7 7 9 1 0测定元素CuZnFeMnK 13.25±4.9953.20±15.0221 827.15±2 299.28304.19±85.7034 692.46±555.02 12.23±2.8144.48±9.8230 031.21±2 105.51384.65±48.1327 753.49±1 984.98 24.15±3.3179.34±21.0525 450.90±767.00875.62±356.4837 286.90±20 058.14 53.13±36.7056.66±8.4045 454.81±22 824.87781.65±335.8014 101.63±8 614.58 15.56±8.5955.82±11.5425 498.16±1 446.06424.56±30.6628 658.96±7 302.31 12.04±5.5355.66±4.9126 134.94±981.09454.46±76.3924 843.98±12 467.68 21.33±7.8365.10±3.3734 134.88±805.361 329.51±1 629.7327 554.85±4 233.81 31.94±10.8883.83±16.1131 960.30±9 428.53851.14±373.7323 282.34±3 894.42 20.88±3.7472.57±13.5830 390.18±3 979.571 591.05±1 328.9323 083.77±5 766.45 15.93±4.5171.41±18.6728 832.13±4 298.99469.91±62.5925 273.40±5 593.87 20.59±7.3879.11±27.6930 506.18±5 014.09942.36±840.0127 602.78±1 898.03 18.20±6.9880.64±18.8633 575.05±8 715.441 043.96±764.3024 184.61±5 753.28 18.22±4.5664.59±13.2529 640.21±3 429.77523.89±103.8917 545.09±5 548.59 15.66±7.8761.35±8.4231 555.25±3 402.43563.55±155.8629 366.96±3 358.01 16.57±7.9364.04±10.7530 159.04±3 272.101 400.01±1 667.6329 406.37±3 926.13 20.65±10.3465.89±11.6630 343.36±5 330.81796.03±403.0426 309.17±5 816.83

4　讨论

土壤无机元素影响中药品质、活性成分、道地性、毒性［18］。植物和土壤在生态系统内具有紧密的联系，尤其是植物体内的各元素含量与土壤中无机元素含量存在着一定的相关性［19-20］。

本实验中以药用植物生长作为土样采集的主导因素，土样在颗粒度、有机质等方面存在差异，采样范围广，因此呈现出部分数据偏差较大的结果。总体来说，天津蓟县山区土壤各无机元素含量水平适中，含量范围较广，除少量地区重金属元素Cd有稍超标现象外，其他考察区域土样均维持在自然背景，整体质量较优。实验中发现个别地区有重金属稍超标的现象，表明该地区土壤环境受到一定程度的污染，需针对其产生的原因采取相应的有效措施加以改善。本次实验通过对蓟县山区土壤无机元素的含量测定，系统评价了天津蓟县山区土壤质量水平和状况，这为天津野生药用植物资源的保护，引种驯化及可持续开发利用提供了重要保障。同时，有利的土壤状况为天津优质药材的挖掘和研究奠定了基础。

表8　15种药用植物根际土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd测定结果（±s）Tab.8　Results of elements Ca，Mg，Pb，Cd contents determination of fifteen medical materials rhizophere soi（l±s）mg/kg

表8　15种药用植物根际土壤元素Ca、Mg、Pb、Cd测定结果（±s）Tab.8　Results of elements Ca，Mg，Pb，Cd contents determination of fifteen medical materials rhizophere soi（l±s）mg/kg

植物防风桔梗草乌地榆地黄沙参远志热河黄精苍术知母黄精玉竹卵叶远志丹参柴胡均值n 3 3 3 3 4 4 5 5 5 6 6 7 7 9 1 0测定元素CaMgPbCd 9 984.20±880.565 399.91±351.9536.75±11.280.16±0.09 12 011.93±2 732.438 126.02±1 137.4530.35±7.230.08±0.02 12 459.31±5 885.776 890.98±1 267.0642.60±15.110.45±0.21 17 481.31±15 131.5715 366.27±12 363.4932.88±11.660.13±0.03 11 779.86±4 810.396 499.06±1 003.4525.47±7.330.18±0.05 12 276.12±3 623.927 174.26±1 561.8031.43±6.060.12±0.02 17 221.52±4 067.229 975.80±1 707.7427.13±4.790.13±0.09 11 589.31±4 167.138 154.13±809.2937.28±11.810.31±0.17 8 710.48±3 086.418 316.82±1 792.4834.77±9.080.26±0.09 11 922.93±3 812.498 522.79±2 075.8031.68±6.590.28±0.26 11 604.83±3 874.248 130.31±640.9334.67±10.310.26±0.18 12 284.99±3 430.5110 888.78±6 213.5031.40±9.450.20±0.12 15 539.86±19 733.4713 459.77±16 016.7325.79±4.350.15±0.03 13 724.85±3 337.668 596.38±1 425.3026.89±4.020.11±0.01 12 464.33±4 795.868 480.16±1 109.0430.12±4.660.17±0.06 12 737.05±2 398.128 932.10±2 608.0831.95±4.750.20±0.10

今后，还应致力于药用植物生长过程中无机元素吸收与土壤中无机元素之间平衡关系的研究，揭示药用植物中活性成分的累积与土壤无机元素的相关性，以提高和保证中药材的质量和临床疗效。

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（本文编辑：高杉，滕晓东）

Determinnation of inorganic elements contents of rhizosphere and natural soil of Jixian country of Tianjin medical materials

XIAO Bo1，SUN Qi-sheng2，ZHANG Shu-juan3，LI Guo-hui1，LI Qing-he1，LI Tian-xiang1
（1.Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；2.Tianjin Tasly Medicine Resources Limited Company，Tianjin 300410，China；3.Tianjin Hospital，Tianjin 300211，China）

［Objective］Analyze and evaluate the soil quality，through the determination of the contents of the inorganic elements（Fe，Mn，Cu，Zn，K，Ca，Mg，Pb，Cd）from eight representive areas in Tianjin Jixian county and rhizosphere soil samples of major frequently-used medical materials.Try to lay the foundation of plantation of Tianjin wild traditional Chinese medicine.［Methods］Contents of Fe，Mn，Cu，Zn，K，Ca，Mg were carried out by flame atomic absorption spectrophotometry.Pb，Cd were carried out by furance atomic absorption spectrophotometry and electric heating wet digestion.［Results］There were many contents among Fe，K，Ca，Mg which were major elements and the contents of Cu，Zn，Pb were the same level，through the determination of eight natural soil samples.The contents of Cd slightly exceeded the standard in one area，but did not impact on the ecological environment and the contents of Cu，Zn，Pb，did not exceed the standard，through the determination of contents of heavy metal elements.The inorganic contents level from the rhizosphere soil samples of medical materials were correspond to the level of natural areas of Jixian.［Conclusion］It is moderate for the contents of soil inorganic elements and reach to the natural level in Tianjin Jixian and the overall soil quality is good.

soil of Jixian；medical material；inorganic element；determination of content

R282

A

1672-1519（2015）11-0693-05

天津市科技支撑计划项目（10ZCZDSY12400）；生多调查（环保部）：第四次全国中药资源普查天津试点。

肖波（1990-），男，硕士研究生，研究方向为中药质量控制与资源开发。

李天祥，E-mail：litianxiang612@sina.com。

（2015-05-28）