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章丘大葱品质与微量元素的关系

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发布时间: 2016-01-12
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章丘大葱品质与微量元素的关系

高宗军1,王敏1,庞绪贵2,代杰瑞2

(1. 山东科技大学,山东省沉积成矿作用与沉积矿产重点实验室,山东青岛266510;2. 山东省地质调查院,山东济南250013)

摘要 [目的]了解微量元素的生态效应,为农业的合理规划与科学发展提供地质依据。[方法]运用生态地球化学的研究思路,依据章丘地区局部生态地球化学调查的成果。分析了章丘大葱的物质成分,运用相关分析法研究了大葱主要成分同植物体及对应土壤中微量元素之间的相互关系。[结果]大葱的品质与植物体及土壤中的微量元素之间存在着一定的联系。但是其相关性整体而言不明显。[结论]微量元素对于大葱的生长具有较明显的影响。

关键词 微量元素;生态地球化学;章丘大葱;相关分析;硒

微量元素是指维持生命有机体正常生物功能所不可缺少的、并且在生物体内含量极少、甚至只有痕量的元素,如Fe、I、Cu、Zn、Cr、Co、Sn、Mn、Se、Si、V、Ni、Mo、F等等。他们是生物食物链中的基础营养物质,它在整个生态系统中的迁移、循环是通过土壤(水)~植物一动物一人体来实现的[1]。生态地球化学的一切研究,就是建立在物质循环的基础上。以元素在岩石一土壤一水一农作物一人体系统中的迁移转化和循环过程研究为主线”。,运用地学与土壤学、农学、环境学、生态学等多学科知识研究元素、化合物等地球化学指标在土壤圈的分布与分配规律。因此,运用生态地球化学的原理探讨植物品质与植物、土壤中微量元素的关系,有助于了解微量元素的生态效应,为农业的合理规划与科学发展提供地质依据。

1 章丘大葱品质

章丘大葱,因产于章丘市而得名,是山东省的著名特产之一。章丘大葱因“名”“特”“优”三字兼备,被誉为“葱中之王”,主要品种为“大梧桐”,其特点是:辣味稍淡、微露清甜、脆嫩可口、葱白很大、适宜久藏[3]。章丘大葱中含有较多的蛋白质、多种维生索、氨基酸和矿物质,特别是含有维生素A、维生素C和具有强大的杀菌能力的蒜素。章丘大葱历史悠久,驰名中外,深受世界各地消费者喜爱。该研究依据章丘大葱产地局部生态地球化学调查成果,分析了20件大葱样品的营养成分含量,结果见表1。结果表明平均营养成分是:蛋白质1.48%、总糖6.09%、维生素C 15.9mg/100g,还有粗纤维和丰富的氨基酸。将大葱的营养成分与中华人民共和国农业行业标准绿色食品葱蒜类蔬菜基金项目山东省黄河下游流域局部生态地球化学评价(NY/T 744-2003),相比较,大葱样本中的维生素C含量为11.0-23.6mg/100g,平均值为15.9mg/100 g,满足绿色食品绿叶类蔬菜营养指标的不小于15.0mg/100 g的规定。

章丘大葱不仅营养丰富,其富含硒元素更是其重要的特点。大葱植株样本的Se含量为0.005-0.042mg/kg,平均值为0.021mg/kg,据有关研究资料,我国普通大葱的Se含量一般为0.007mg/kg,而章丘大葱se的平均含量达该值的3.1倍,可见章丘大葱的富se情况与全国水平相比依然相当突出。与绿色食品葱蒜类蔬菜(NY/T744-2003)相比,章丘大葱样品中各元素含量均不高于其标准上限值,As、Hg、Pb、Cd、F的含量均值分别为0.054、0.004、0.100、0.012和0.016mg/kg,其中仅Pb含量出现个别样品超标现象,其中60%的样品属于绿色食品,85%属于超过安全食品,仅有3个样品超过安全限值0.200 mg/kg,但总体其均值依然在合格范围之内。不过需要注意的是超标的Pb含量最大值达到了0.767mg/kg,达过了安全限值4倍左右。

表 1 章丘大葱新鲜样品营养成分含量

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2  章丘大葱植株营养成分与微量元素相关性分析

元素与元素之间存在着大量的相互联系、相互依赖、相互制约的数量关系。相关分析的特点是用抽象化的数字表明依存关系的具体程度,以相关系数反映现象间相关关系的形式和紧密程度H1。局部生态地球化学调查中共分析了大葱植株中se、N、P、K、Mn、Cu、Zn、B、Mo、As、Cd、F、Hg、Ni、Pb、Cr元素全量16项,利用局部生态地球化学调查成果,选择大葱营养成分中具有代表性的总糖、蛋白质、维生素C、氨基酸总量4项指标以及硒元素,利用相关分析方法研究章丘大葱品质与大葱中B、Se、Cr、Cu等微量元素之间的相互关系。由表2可看出,大葱营养物质与微量元素相关性不明显,其中总糖、氨基酸、se元素与B、As等微量元素无线性相关关系;蛋白质与A8元素含量呈负相关关系,维生素C与Mn、Zn呈负相关关系。zn、As、Mn等元素含量越高,则营养物质含量越低,大葱品质降低。同时也可以看出表中的微量元素相关系数大多为负值。由于本次研究的微量元素主要为有毒有害或重金属元素,因此可以看出这些微量元素会制约大葱的营养组成,对于大葱品质具有负面影响。

表 2 章丘大葱营养物质与微量元素含量相关系数

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元素总糖蛋白质维生素C 氨基酸总量同时分析大葱生长所必需的营养元素同微量元素之间的关系,结果表明微量元素同N、P、K元素含量的相关性明显增强.特别是大葱中P元素含量同B、Cd、Cr、Mn、Ni、Zn元素均呈正相关关系,说明微量元素对于大葱生长具有较为明显的促进作用。

3 章丘大葱品质与土壤微量元素相关性分析

在自然界中,土壤圈处于大气圈、水圈、生物圈和岩石圈的交界处,土壤在地理环境中的特殊地位决定了土壤是保持微量元素平衡的首要环节,是微量元素参与自然循环的出发点。植物从土壤环境介质中吸收微量元素营养,而植物中的微量元素随食物链转移到人和动物体内,最终动物和人体中的微量元素以不同形式重新进入土壤,构成微量元素在整个生态系统中的循环[5-6]。局部生态地球化学调查在采集大葱样品的同时也采集了大葱根系土样品,并分析了其中Se、N、P、K:O、CaO、Mgo、S、总Fe2O3、Mn、Cu,Zn、B,Mo,As、Cd、F、Hg、Ni,Pb,Cr,Co,V,SiO2、Al2O3、Na2O共25项指标。利用相关分析方法研究土壤微量元素与大葱品质之间的关系,由表3可以看出,土壤中的微量元素与大葱中营养物质的相关性明显降低,呈现明显的线性相关关系:总糖同土壤B含量呈正相关,显著性水平小于0.01;Se同土壤Mo含量呈负相关,显著性水平小于0.05。这与植物在生长过程元素的生物效应有关。

植物体内的微量元素主要是靠土壤补给,因此可以根据微量元素的生物富集特征来进一步研究微量元素生态地球化学效应。依据20个点位的大葱一根系土组合微量元素含量分析结果,计算得出其生物富集系数见表4。微量元素中Cu、Zn,生物富集系数大于10%。Cd、Hg、Se的富集系数大于5%。As、Mn、Pb、Cr的生物富集系数小于l%。说明大葱中对于Cu、Zn、cr、Hg、se元素的生物富集效应较为明显。特别是对于se元素的富集系数较高,有利于当地开发富Se大葱特色农业种植。将大葱植株的微量元素同对应根系土微量元素含量进行相关分析,结果表明植物体内13种微量元素的含量同土壤中的含量之间没有明显的线性相关关系,所有线性相关系数的显著性水平均大于0.05,这说明植物生长所需的微量元素除了与土壤中各元素的浓度有关外,微量元素存在状态、土壤的理化性质、土壤水质、pH值、气温、地理位置施肥及降水量等生态环境因素均对其产生一定影响。

表 3 章丘大葱品质与土壤微量元素含量相关系数

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表 4 章丘大葱微量元素生物富集系数及相关系数分析

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4 结论

通过上述分析可知,章丘大葱含有较多的蛋白质、多种维生素及氨基酸,营养丰富,富含Se元素,品质优良。大葱的品质与植物体及土壤中的微量元素之间存在着一定的联系,但是其相关性整体而言不明显,微量元素对大葱生长需要的营养元素具有较明显的影响。大葱中微量元素含量多少受土壤中元素含量、土壤性质、地理位置、气温等多种环境因素共同影响。

参考文献

[1]杨玉爱, 叶正钱. 微量元素营养生态学的研究与发展[J]. 世界元素医学, 2000, 7(1): 8-10. 

[2]陈国光, 周国华, 郦逸根. 基于地学的生态地球化学评价[J]. 资源调查与环境, 2007, 28(2): 79-84. 

[3]王锡亮, 魏腱, 成学海. 章丘大葱品质与生态环境的相关性[J]. 山东地质, 2001, 17(5): 54-60. 

[4]阮桂海. 数据统计与分析-SPSS应用教程[M]. 北京: 北京大学出版社, 2005. 

[5]篮翁驰. 微量元素与生态环境的相关性[J]. 中央民族大学学报: 自然科学版, 2004, 13(2): 163-168. 

[6]高宗军. 成世才, 代杰瑞, 等. 山东省鱼台地区蔬菜莺金属污染现状及选择性种植研究[J]. 安徽农业科学。2010, 38(7): 3685-3687. 

 

——来源:《摘自安徽农业科学》2011,39(3)

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