西藏高原土壤因子对青稞功能性成分的影响

魏 娜，次 顿，张唐伟

（西藏自治区农牧科学院农业质量标准与检测研究所，西藏拉萨850032）

青稞是藏区农牧民不可替代的主粮，也是藏区主要饲料和酿造业等农产品加工业的重要原料。青稞营养丰富，富含β-葡聚糖、黄酮、生育酚、维生素、膳食纤维、γ-氨基丁酸等多种具降脂、抗癌功效的功能性成份[1-5]。此外，有色青稞含有的花青素是当今人类发现的最有效的抗氧化剂和自由基清除剂，其抗氧化性能比维生素E高50倍，比维生素C高20倍，且能改善视力和预防神经功能衰退[6-7]。现有研究表明，大麦籽粒品质与土壤大量元素、酸碱度等理化性质关系极为密切[8-10]。林兰稳等研究表明，适量施用硫、铜、锰等中、微量营养元素可促进化橘红黄酮类成分的合成[11]。姜玲等认为提高培养基中镁、铜、锌、硼等中、微量元素的离子浓度，可显著提高银杏培养细胞中的总黄酮含量[12]。二者均表明土壤中微量元素可影响植物功能成分含量。然而土壤因子如何影响大麦功能性成分含量的，目前尚存在很大争议。如部分研究认为，增施氮肥可有效增加大麦β-葡聚糖含量[8-10]，但也有研究认为，土壤碱解氮与β-葡聚糖含量呈显著负相关[13]，还有研究认为大麦的β-葡聚糖含量基本不受氮素影响[14]。因此本研究主要以西藏青稞为材料，收集其在西藏不同生态区域的籽粒，通过研究其功能性营养成分与土壤因子的关系，明确西藏高原部分土壤因子对青稞功能性品质的影响，为优质品种区域化生产与推广奠定基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

在西藏温暖半湿润区（芒康县、巴宜区、贡布江达县）、温暖半干旱区（尼木县、曲水县、林周县、贡嘎县、隆孜县、扎囊县、乃东县、江孜县、白朗县、桑珠孜区、卡若区、洛隆县、边坝县）及温凉半湿润半干旱（普兰县、扎达县）6个地区市18个县，共计收集181份青稞材料，其中，144份藏青2000，37份有色青稞，包括紫青稞、蓝青稞、黑青稞，均为农家品种。

1.2 试验方法

1.2.1 青稞样品采集与分析。在西藏3个典型农业生态类型中青稞的主要生产区域进行采样，为避免品种的影响，β-葡聚糖、黄酮比较以主栽品种藏青2000为供试材料。β-葡聚糖的测定按照NY/T 2006—2011谷物及其制品中β-葡聚糖含量的测定方法。总黄酮采用高效液相色谱法检测，称取1 g青稞籽粒粉末，于50 mL容量瓶中，用甲醇定容至刻度，超声处理30 min，过滤，干燥，用1 mL水溶解，1 mL氯仿萃取，水相蒸干，于10 mL容量瓶用甲醇定容至刻度，摇匀，用微孔滤膜（0.45 μm）滤过，取滤液作为供试品溶液。称取芦丁标样制成不同浓度标准溶液。分别将标准溶液和试样溶液注入液相色谱仪中。以样品溶液面积与标准溶液峰面积比较定量。色谱条件为：ODS AM-303色谱柱（YMC-Pack，4.6 mm×250 mm，5 μm）；流动相 A—0.1%冰乙酸，B—乙睛；梯度洗脱：0～5 min，10%A，5～10 min，20%A，10～17 min，40%A；流速 0.8 mL/min；检测波长280 nm，进样量吸取10 μL。

1.2.2 土壤样品采集与分析。在每个样点进行植物采样的同时，随机采集耕作层（0～30 cm）土壤样品3份，将其装入土壤布袋，送回实验室风干后，磨细过1 mm筛，测定土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、pH值、有机质等理化指标。其中，土壤全氮和碱解氮测定采用半微量凯氏法；土壤全磷和速效磷测定采用钼锑抗比色法；土壤全钾和速效钾测定采用原子吸收分光光度法；土壤有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法测定；土壤pH值采用电位法测定；铜、铁、锰采用ICP等离子发射光谱仪法测定。

1.3 数据处理

数据采用Excel 2007、SPSS进行统计、作图和差异显著性分析。

图1 部分土壤因子对青稞β-葡聚糖含量的影响

2 结果与分析

2.1 高原土壤因子对青稞β-葡聚糖含量的影响

研究表明（图1），β-葡聚糖与土壤因子的关系极为密切，与其显著相关的因子较多。β-葡聚糖（y1）与水解性氮（x1）、pH 值（x2）相关程度最高，均达极显著水平，与水解氮呈极显著负相关，与pH值呈显著正相关；与全磷（x3）、铁（x4）呈显著正相关，与有效磷（x5）、锰（x6）虽简单相关，但多项回归模型达到显著水平，曲线拟合程度较好。

2.2 高原土壤因子对青稞黄酮含量的影响

研究表明（图 2）：黄酮（y2）与水解氮（x1）、pH 值（x2）相关程度最高，达到极显著水平（P＜0.01）；其次，黄酮（y2）与有机质（x7）、铜（x8）相关程度也较高，达到显著水平（P＜0.05）；与其他土壤因子无显著相关。在西藏土壤肥力状况下，随着土壤水解氮、有机质含量的增加，黄酮含量有所升高；在酸性土壤、强碱性土壤逆境环境下，黄酮含量较高，在中性、弱碱条件下，黄酮含量最低。当铜含量小于10 g/kg时，黄酮含量最高，随着土壤铜含量的增加，黄酮含量有所下降，当铜含量为20～30 g/kg时，黄酮含量最低，之后随着土壤铜含量的继续增加有所回升，整体呈先减后增趋势。

图2 部分土壤因子对青稞黄酮含量的影响

3 小结与讨论

关于氮素对麦类作物β-葡聚糖的影响，陈锦新等研究表明，增施氮肥会提高大麦籽粒β-葡聚糖含量[8-10]。Brunner等认为在不同地区增施氮肥可使燕麦β-葡聚糖含量增加，并将之归功于氮肥的增加使光合作用加强，以致β-葡聚糖的合成前体葡萄糖含量增加，从而增加了β-葡聚糖的合成量[15-17]。但也有一些学者持不同意见，Jackson等认为燕麦和大麦的β-葡聚糖含量基本不受氮素施用量的影响[14]。王建林等认为青藏高原栽培大麦β-葡聚糖含量与土壤碱解氮含量呈显著负相关[11]。本研究结果与王建林等的结论类似[13]，周青平等也认为施磷对麦类作物籽粒β-葡聚糖含量有显著影响[10]。翟园等认为对籽粒β-葡聚糖含量直接作用最小的是钾素，其次是磷素，氮素最大[9]；王建林等认为影响栽培大麦β-葡聚糖含量的主要土壤因子是碱解氮、速效磷、速效钾、全磷含量和土壤pH值，且影响重要值指数为土壤碱解氮含量＞土壤速效钾含量＞土壤速效磷含量，土壤有机质、全氮和全钾含量的影响则很小[13]。本研究表明，青稞β-葡聚糖含量与土壤全磷含量显著正相关，与速效磷含量相关不显著。影响青稞β-葡聚糖含量的土壤因子相关性从大到小依次为pH值、水解氮含量、全磷含量、铁含量。本研究与其他研究结果有不同之处，其原因有待进一步探讨。

覃容贵等研究结果表明，宽叶缬草总黄酮含量与根际土壤理化性质没有明显的关系，即在统计学上无显著差异[18]。李建恒等认为速效磷对黄顶菊黄酮类成分的积累有显著作用，其他土壤因子（碱解氮、pH值、有机碳）均未达显著水平[19]。而邹淑涵等认为红禾麻总黄酮含量与土壤因子的相关性依次为土壤有效钾含量＞土壤铵态氮含量＞土壤速效磷含量＞土壤pH值[20]。本研究证明水解氮能够增加青稞籽粒黄酮含量，土壤pH值对黄酮的影响显著。

[1]VAIKOUSI H,BILMDERIS G G.Processing and formulation effects theological behavior of barley β-glucan aqueous dispersions[J].Food Chemistry,2005,91:510.

[2]CHARLES S B,LOUISE J C．The potential use of cereal(1-3,1-4)-β-D-glucans as functional food ingredients[J].Journal ofCereal Science,2005,42:2.

[3]DINAH R,GISELA J,SYLVIA S.Temperature stress during flowering time affects yield and quality parameters of waxy barley[J].Applied Agriculture and Forestry Research,2013,63:79.

[4]ELIN O,EMANUELE R,HELENA L.Glucose and insulin responses in healthy men to barley bread with different levels of(1-3;1-4)-β-glucans;predictionsusingfluiditymeasurements of in vitro enzyme digests[J].Journal of Cereal Science,2006,43(2):231.

[5]UIIA R M H,ANNIKA W,SILJA H.Day-length effects on protein localization affects water absorption in barley(Hordeum vulgare)grains[J].Food Agriculture,2012,92:2944.

[6]唐忠厚,周 丽.花青素对人类健康影响的研究进展及其前景[J].食品研究与开发,2009,30(7):159.

[7]MATSUMOTO H,INABA H,KISHI M,et a1.Orally administered delphinidin3-rutinoside and cyanidin 3-rutinoside are directly absorbed in rats and humans and appear in the blood∞the intact forms[J].Journal Agriculture Food Chemical,2001,49(3):1547.

[8]陈锦新,张国平.氮、钾肥用量与配比对大麦籽粒品质的影响[J].浙江农业学报,2000,12(2):74-77.

[9]翟 园,杨恒博,曲 静,等.氮素对燕麦的生理生化指标和品质的影响[J].中国农学通报,2016,32(3):29-34.

[10]周青平,贾志锋,韩志林,等.氮、磷肥对裸燕麦子粒产量和β-葡聚糖含量的影响[J].植物营养与肥料学报,2008,14(5):956-960.

[11]林兰稳,钟继洪,骆伯胜,等.化橘红产地土壤中量微量元素分布及其与化橘红药用有效成份的相关关系[J].生态环境,2008,17(3):1179-1183.

[12]姜 玲,章文才,魏泽兰.微量元素对银杏愈伤组织细胞生长和黄酮醇糖苷含量的影响[J].湖北农业科学,1999(5):45-47.

[13]王建林,钟志明,冯西博,等.青藏高原栽培大麦β-葡聚糖含量空间分布特征及其影响因子[J].应用生态学报,2017,28(5):1557-1562.

[14]JACKSON G D,BERG R K,KUSHNAK G D,et al.Nitrogen effects on yield beta-glucan content,and other quality factors of oat and waxy hulless barley[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis,1994,25(17/18):3047-3055.

[15]BRUNNER B R,FREED R D.Oat grain-glucan content as affected by nitrogen level,location,and year[J].Crop Science,1994,34(2):473-476.

[16]BAUR S K,GEISLER G.Glucan content in caryopses of oat varieties with regard to cultivation year and nitrogen level[J].Journal ofAgronomy&Crop Science,1996,91(9):5-14.

[17]GULER M.Barley grain β-glucan content as affected by nitrogen and irrigation[J].Field Crops Research,2003,84(3):335-340.

[18]覃容贵,钱志瑶,周 镁,等.叶缬草土壤理化性质对其总黄酮含量的影响[J].中药材,2016,39(8):1696-1698.

[19]李建恒,侯力峰,乔亚君,等.不同产地土壤因子与黄顶菊黄酮类成分相关性分析[J].西北农业学报,2014,23(2):191-197.

[20]邹淑涵,陈胤睿,徐文芬,等.基于灰色关联的苗药红禾麻总黄酮含量影响因子分析[J].广西植物,2017,37(4):461-469.