柴达木地区有机栽培枸杞金属元素含量分析

于 倩，张得芳 *，吉德娟，樊光辉，王占林

(1.青海大学 农林科学院，青海 西宁 810016；2.青海大学，青海省高原林木遗传育种重点实验室，青海 西宁 810016)

宁夏枸杞(Lyciumbarbarum)，茄科枸杞属灌木，分枝细密，根系发达，有抗旱、抗风沙、耐盐碱的特性，常生于土层深厚的沟岸、山坡、田梗和宅旁，是水土保持和绿化造林的优良选择[1]，在阻风固沙、改善荒漠环境等方面有重要的生态价值。枸杞果实为浆果，红色或在栽培类型中也有橙色，果皮肉质，多汁液，形状及大小由于经长期人工培育或植株年龄、生境的不同而多变。枸杞果实又名枸杞子[2]，是中国特有的药食同源类中药材[3]，早在《神农本草经》、《本草纲目》[4]、《中国药典》、《药性本草》等[5]古籍中已有记载，有抗菌、降血糖血脂[6]、保护视力[7]、保护神经、提高记忆力等功能。枸杞中的多糖类物质被证实是抗衰老、提高免疫力的有效成分，具有抗氧化、消除自由基等多种药理作用[8]。此外，枸杞果实中还含有黄酮、甜菜碱、维生素、多种微量元素等对人体有益成分。

有机农业生产作为可持续发展的农业模式之一，具有无污染、丰富土壤微生物、利于土壤动物微生物生长繁殖[9]等优良特点，为植物生长创造良好的土壤环境进而维持生态稳定。有机枸杞，即在枸杞生产中遵照有机农业标准，不采用基因工程获得的生物及其产品，不使用任何化学合成的农药、化肥、生长调节剂等，使用一系列可持续发展的农业技术手段进行栽培生产的枸杞。有机枸杞的开发推广，不仅有利于提高资源利用率，实现资源的可持续发展[10]，还能够减少化肥等大量使用，从而达到保护生态环境的目的。青海省大力发展推进有机枸杞产业，也有助于“生态立省”战略的贯彻落实[11]。

本文以青海省柴达木地区39个样地有机栽培的枸杞果实为研究对象，对其钾、钙、钠、镁、铁、锰、锌、铜、铬、铅、镉、汞、砷等13种金属元素进行含量的测定分析，并结合资料，研究分析各成分含量的特征，以及有机栽培和普通栽培在枸杞果实元素含量方面的不同表现，为青海高原枸杞的开发利用和有机枸杞的推广提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

以采自青海省柴达木地区39处样地的有机栽培的枸杞果实为实验材料。

1.2 方法

采用不同方法对各元素进行检测，结果见表1。

表1 各元素检测方法Table.1 Detection methods of various elements

2 结果与分析

2.1 常量元素含量特征分析

测定青海省柴达木地区39处有机枸杞果实的常量元素(K、Na、Ca、Mg)的含量，结果及分析如图1、表2所示。

图1 常量元素含量分布Figure.1 The distribution of the content of major elements

表2 常量元素含量分析Table.2 Analysis of the content of major elements

有机枸杞中，测得的常量元素中含量由高到低排列顺序为K>Na>Mg>Ca；不同元素的极差较大，Ca为10.32倍，K为2.58倍，Na和Mg分别为2.10倍和2.12倍，相差不大；常量元素含量的变异系数由高到低顺序为Ca>Mg>K>Na，即Na的变异系数最低，数据较为集中，Ca的离散程度较大，数值不稳定。

2.2 微量元素含量特征分析

各样地枸杞的常量元素含量分布(图2)及分析(表3)如下。

图2 微量元素含量分布Figure.2 Trace element content distribution

表3 微量元素含量分析Table.3 Trace element content analysis

由表2可知，有机枸杞的微量元素含量的均值由高到低依次为Fe>Zn>Cu>Mn；Zn含量的极值相差较大，极差为5.82倍，其次为Fe 2.28倍，Mn为1.89倍，Cu为1.57倍，差异较小；从变异系数来看，由大到小依次为Fe>Zn>Mn>Cu，Fe最大，数据分散，Cu的变异系数最低，样本数据与平均值的偏离程度最低，数据较为稳定。

2.3 重金属元素含量特征分析

根据检测结果(表4)可知，有机栽培模式下的枸杞果实中重金属元素含量极低，Cd、Hg、As含量的部分检测结果低于可测得最低值，总体含量由高到低依次为Cr>Pb>As>Cd>Hg；Cd的变异系数为4.04，数据离散程度大，Pb为0.27最低，表明其数据稳定性较高，Cr为0.53，Hg为0.97，As为2.01，即变异系数由高到低的排列顺序为Cd>As>Hg>Cr>Pb。

表4 重金属元素含量分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

在植物生长过程中，各类元素都起到了不同的作用。钾是“肥料三要素”，在植物中几乎都以离子状态存在，能够促进糖类、蛋白质合成、运输，参与控制细胞吸水、气孔运动等，是构成细胞渗透势的重要成分；镁是叶绿素组成成分是光合、呼吸等作用过程中多种酶的激活剂；钙主要与形成细胞壁、有丝分裂、形成愈伤组织等有关，对植物解毒、抗病也有一定作用；植物中铁以二价形式存在于许多与叶绿素合成等功能相关的酶中，也在生物固氮过程中发挥作用；锰是维持叶绿体结构正常的必须成分，参与光合作用[12]；锌是许多酶的活化剂，参与吲哚乙酸的合成，对植物生长有重要作用，适量增加植物中锌的含量可提高产量[13]。

本文对青海省柴达木地区39处有机枸杞果实中钾、钙、钠、镁、铁、锰、锌、铜、铬、铅、镉、汞、砷等13种金属元素进行测定分析，其中，果实中钾、钠、镁、钙的含量较为丰富，其中钾含量最高，且远远高于钠元素含量，是典型的高钾低钠植物[14]；重金属元素含量均低于枸杞标准GB/T18672-2002中的规定，符合安全标准，对人体、环境不会造成毒害；除重金属元素外，Ca元素含量的变异系数最大，差异最大，Cu元素含量的变异系数最小，稳定性最高。与青海省各地常规栽培模式下枸杞果实各元素含量的数据[15-18]相比，含量由高到低排列顺序变化不大；钾、锰、铜元素含量相近；钙、锌的含量略低，差值在10-20mg/kg；铁元素含量与之相差较大，差值约为100mg/kg；钠、镁元素则远远高于常规枸杞的含量。铅、砷、镉、汞等重金属元素通过各种抑制、毒害作用，对植物生长造成很大影响[19]，还对人体危害极大[20]，中毒事件时有发生[21]，人们对食品中重金属元素含量的把控也越来越严格，本研究测定的枸杞样品中重金属元素含量极低，镉、汞、砷的含量测定结果中有多数出现低于仪器检测范围忽略不计的情况，远低于常规栽培模式下枸杞果实中的元素含量，且均未超出标准范围[22-23]。

我国有机农业的发展从1995年有机产品开发认证工作开始已有20余年[24]，现已有大豆、芝麻、小麦、核桃、等百余种有机植物、食物[25]得到认证并推广种植，其高效益的特性，使有机农业拥有更广泛的市场前景[26]。有机枸杞因在生产过程中不适用化学农药、肥料等，农残检测符合各项检测，使其能够更好地将国内产品向外推广，也在促进经济发展的同时，有利于改良土壤环境，起到保护、改善人居环境的作用。柴达木地区的有机枸杞种植技术及产业，也将依托于地区特有的种质优势、环境优势、制度优势等向更加专业化、高产化、特色化的方向发展[27]。

3.2 结论

对青海省柴达木地区39个样地有机栽培的枸杞果实进行部分常见金属元素的含量测定分析，得出青海省柴达木地区39处有机枸杞果实中元素的平均含量由高到低依次为K>Na>Mg>Ca>Fe>Zn>Cu>Mn>Cr>Pb>As>Cd>Hg，钾含量远远高于钠元素含量，是典型的高钾低钠植物；重金属元素含量符合安全标准；除重金属元素外，Ca含量的变异系数最大，Cu含量变异系数最小，稳定性最高。