黔产红托竹荪基地土壤-红托竹荪体系矿质元素含量及相关性分析

王德美，刘桂华，范成五，柴冠群，罗沐欣键，秦 松

（1贵州大学农学院，贵阳 550025；2贵州省农业科学院土壤肥料研究所，贵阳 550006）

0 引言

红托竹荪(Dictyophora rubrovolota)作为贵州省织金县地理标志性产品，隶属于担子菌亚门腹菌纲鬼笔目，红托竹荪具有美丽的外观、富含丰富的营养，享有“菌中皇后”的美誉，为世界上名贵的清香型药用、食用菌之一[1]。因竹荪富含多种生物活性物质，如多糖、多酚、黄酮等，经常食用竹荪可提高人体免疫力、低抗癌细胞、防衰老抗氧化、抗炎等多种功效[2]。红托竹荪的栽培离开土壤就不能进行生殖生长，难以形成子实体。矿质元素是植物生长发育、增产提质的物质前提[3]。研究表明硫酸锌、硫酸铜、硫酸钾均能促进棘托竹荪菌丝的生长[4]。马艳弘等[5]研究也显示部分矿质元素如镁离子、钙离子、锌离子能加快竹荪菌丝生长，但铁离子、钾离子促进竹荪菌丝生长效果不明显[6]。华洋林等[7]研究表明贵州的竹荪富含较多的矿质元素（Ca、Mg、Fe和Zn）。长裙竹荪含锌(55.5 mg/kg)、锰(97.5 mg/kg)较高[8]；况丹[9]对7种食用菌的矿质元素展开分析，结果表明竹荪中的锌含量达最高，为60.2mg/kg。王志鹏等[10]研究表明3种食用菌中各矿质元素(Fe、Zn、K、Na)含量与土壤中对应元素具有一定的相关性。红托竹荪的菌体是竹荪食用的主要部位，测定红托竹荪基地土壤与红托竹荪菌体中的矿质元素。分析红托竹荪主产区基地土壤矿质元素与竹荪矿质元素相关性。以期为开发竹荪的利用价值、红托竹荪的规范化种植及综合质量评价提供科学依据。目前对竹荪研究主要集中在菌丝生长[11]、重金属风险评价[12]、栽培技术[13]及病虫害防治[14]等方面，较少研究土壤矿质元素与红托竹荪品质相关性。而对红托竹荪产品品质产生影响的首要因素与矿质元素联系紧密[15]。通过对贵州省织金县内红托竹荪主产区的土壤及红托竹荪矿质元素的相关性研究，以期掌握织金县红托竹荪中矿质元素的含量水平，通过适当调控土壤，利于红托竹荪生长；也为红托竹荪的营养性和安全性评价提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域位于织金县内各乡镇红托竹荪主产区，属亚热带季风气候，年平均降雨量约1400 mm，年平均气温14.4℃左右，年相对湿度80%，织金县地形地貌复杂多变，地势东北低，西南高，海拔在860～2262 m。

1.2 样品处理

42对样品（红托竹荪-土壤）于2019年8月中旬在贵州省织金县主要种植基地采集样品。涉及4个种植基地，基地1（熊家场镇）采集样品19对、基地2（黑土镇）采集样品11对、基地3（桂果镇）采集样品2对、基地4（马场镇）采集样品10对。竹荪土壤样品编号为Sn，采用GPS工具箱定位，在红托竹荪主栽区附近梅花型布点，用木铲采集0～20 cm表层土壤。用四分法取约1 kg土样带回，土样经大棚内自然风干后除去小石头及杂草，用研磨皿研磨过100目（孔径0.149 mm）尼龙筛，装袋密封备用[12]。同样在每个对应样点采集红托竹荪健壮菌株鲜品，编号为Dn，先用自来水冲洗2～3遍，再用超纯水洗净1～2遍，将可食用部分（菌体）于鼓风干燥箱内60℃烘干至恒重，置于研钵研磨，粉末过60目筛，备用待测。

1.3 样品检测

土壤pH采用（水土比为2.5:1）玻璃电极法测定。土壤Se含量采用HCl-HNO3消解，原子荧光测定；土壤Ca、Mg、Fe、Zn全量采用HCl-HNO3-HF-HClO4消解，火焰原子吸收分光光度法测定；红托竹荪中Se含量采用微波消解法，ICP-MS测定；红托竹荪Ca、Mg、Fe、Zn含量采用火焰原子吸收光谱法测定。

1.4 数据处理

红托竹荪对土壤中的矿质元素的吸收与富集因其含量或种类而异。红托竹荪富集系数用EC来表示[16]，计算如式(1)所示。

式中：EC值越大，表明红托竹荪中矿质元素含量越高。利用SPSS软件分析土壤、红托竹荪矿质元素含量的相关性。

2 结果与分析

2.1 红托竹荪与土壤矿质元素含量特征

通过对42对样品（土壤-红托竹荪）的矿质元素(K、Ca、Fe、Zn、Se)进行检测分析，结果见表1，红托竹荪中矿质元素平均含量从高到低依次为K＞Ca＞Fe＞Zn＞Se。红托竹荪中富含矿质元素钾最高，为25.52 g/kg（平均值），含量最低的为硒元素1.04 mg/kg（平均值），其中矿质元素含量最高的钾元素是含量最低的硒元素的2.5万倍。土壤矿质元素平均含量大小依次为Fe＞K＞Ca＞Zn＞Se。土壤中矿质元素含量最少的为硒元素1.00 mg/kg（平均值），最多的矿质元素为铁元素105.26 g/kg（平均值），其次为钾、钙元素。如表1所示，红托竹荪富含多种人体必需的矿质元素如钾、钙等元素。包括硒元素在内，红托竹荪所含矿质元素含量差别颇大。土壤及红托竹荪中矿质元素的变异系数波动较大，土壤和红托竹荪中Ca元素变异系数最大为118.2、111.5，表明矿质元素Ca在土壤及红托竹荪中含量差异较大。土壤Fe元素变异系数最小为27.8，说明Fe元素在土壤中相对含量较为稳定；矿质元素Zn在红托竹荪中变异系数为20.6，表明红托竹荪中矿质元素Zn含量相对稳定。本研究中土壤-红托竹荪体系内5种矿质元素中Ca元素的变异系数最大，可能与栽培条件与环境情况有关。

表1 土壤与红托竹荪矿质元素含量描述性统计(n=42)

2.2 红托竹荪与土壤矿质元素的富集能力

红托竹荪对土壤中的矿质元素的吸收受多方面的影响，如土壤理化性质、光照、空气温湿度以及竹荪自身的结构等。本研究中各个种植区红托竹荪（可食部分）对土壤中这5种矿质元素的富集能力不同（表2），其中钾元素的富集能力最强(2.968)，钾作为品质元素为人体所必须，为增加红托竹荪矿质元素钾含量，后期栽培红托竹荪时可考虑追施钾肥，一来可能提高红托竹荪体内的钾元素，二可能防止红托竹荪破壳后子实体折断；于人体有益的硒元素富集能力次之(1.088)，富硒红托竹荪可作为后续的研究热点；铁元素的富集能力最弱(0.005)，可考虑从土壤添加铁肥以及红托竹荪本身喷施含铁微肥两方面入手提高红托竹荪Fe元素含量。表明钾元素较易移动及被红托竹荪吸收富集，红托竹荪菌体内的硒元素虽然含量少，但硒元素却较易被竹荪吸收累积。

表2 红托竹荪对土壤矿质元素的富集系数描述性统计(n=42)

2.3 红托竹荪-土壤体系矿质元素的Pearson相关性分析

对红托竹荪、土壤矿质元素进行了Pearson相关性统计（表3）。竹荪中5种矿质元素间均存在协同效应，K元素与Zn元素(0.49)、Ca元素与Fe元素(0.451)在0.05水平上呈显著正相关，K元素与Ca元素(0.786)、K元素与Fe元素(0.728)、Ca元素与Zn元素(0.681)在0.01水平上呈极显著正相关，分析结果说明K、Ca元素可促进红托竹荪对其他矿质元素的吸收；红托竹荪吸收多少矿质元素可能受土壤本身矿质元素的背景值的影响。土壤中的矿质元素相互影响，存在共同促进或相互抑制的作用，其中K元素与Se元素在0.01水平上呈极显著正相关，K元素与Ca元素在0.05水平上呈显著正相关；Ca元素与Se元素在0.05水平上呈显著正相关，Ca元素与Zn元素在0.01水平上呈极显著正相关，Fe元素与K元素、Ca元素在0.01水平上呈极显著负相关。

表3 红托竹荪、土壤矿质元素的相关性

土壤-红托竹荪体系相对应矿质元素的相关性分析（表4）：红托竹荪矿质元素Ca、Zn、Se与土壤pH呈正相关，另外两种矿质元素与土壤pH呈负相关，其中矿质元素Fe与土壤pH相关性显著。土壤(K)-红托竹荪(Fe)、土壤(Fe)-红托竹荪(Fe)在0.05水平上呈显著正相关，相关系数分别为0.47、0.451；土壤(Ca)-红托竹荪(Ca)、土壤(Ca)-红托竹荪(Zn)在0.01水平上呈极显著正相关，相关系数分别为0.537、0.561；土壤(K)-红托竹荪(Zn)在0.05水平上呈显著负相关，相关系数为-0.462。表明土壤中的矿质元素（K、Ca、Fe和Se）对红托竹荪的矿质营养品质有紧密关系。

表4 红托竹荪与土壤中矿质元素的相关性

3 结论

（1）红托竹荪富含多种矿质元素，其中钾元素含量最高，钙、铁次之。红托竹荪中的矿质元素钾可促进红托竹荪对钙、铁、锌元素的吸收；除了钾和硒强烈富集之外，其他3种元素都相对贫化。

（2）土壤-红托竹荪体系中矿质元素相关性分析表明：土壤、红托竹荪、土壤与红托竹荪间的各矿质元素具有相互促进或相互拮抗的作用，土壤pH也可能是红托竹荪矿质元素含量的影响因素；在土壤中添加一定浓度的钾、钙元素可能促进红托竹荪对其他矿质元素的吸收，一定程度上可能提高竹荪的品质。因此为达到高产、质优的红托竹荪标准，在种植过程中，可在进一步的试验中调节土壤pH及添加相关矿质营养元素。

综上所述，织金县作为红托竹荪的主产区，具有得天独厚的地理条件，红托竹荪是很好的矿质元素食补菌类，红托竹荪种植是很有前景的特色产业。

4 讨论

矿质元素是人体所必须的且无法自身合成，必须由食物中获取，适量的摄入对维持人体正常机能起着重要作用[17-18]。马庆华等[19]研究3种野生大型真菌营养成份分析中表明食用菌中矿质元素钾含量居首位。矿质元素钾作为品质元素促进红托竹荪对钙、铁、锌等的吸收累积，丰富其矿质元素的含量，本研究结果显示红托竹荪中矿质元素含量从高到低依次为K＞Ca＞Fe＞Zn＞Se，矿质元素钾含量最高，这与童龙等[20]研究结果一致，红托竹荪主要矿质元素钾含量最高，红托竹荪子实体含量为23.73 mg/kg；本研究表明矿质元素钾的富集能力最强，与余丹凤[21]的研究结果一致。食用富钾食品对人体十分必要，为实现在种植时增加红托竹荪的矿质元素钾含量，可考虑施加钾肥及变换种植模式等方式；红托竹荪中各矿质元素的含量与富集能力也有所差别，可能与主产区的土壤质地以及土壤中矿质元素的含量息息相关，而且还可能受不同地域差异、栽培方式、管理措施、气候等多因素的影响。

红托竹荪矿质元素Fe与土壤pH相关性显著(-0.396)，说明土壤pH可能是影响红托竹荪矿质元素含量的原因之一。后续栽培红托竹荪也可研究添加某些钝化材料对促进其矿质元素含量差异的影响。红托竹荪与土壤中各矿质元素相互影响、相互作用，红托竹荪中矿质元素钾、钙与铁、锌具有协同作用；土壤中的铁与钾、钙具有拮抗作用，但红托竹荪中铁元素会促进红托竹荪对矿质元素钾、钙的吸收，显然要想增加红托竹荪子实体矿质元素钙、镁含量，在栽培红托竹荪时可考虑对种植的土壤添加含铁、钙肥料，同时还可对红托竹荪菌包补充含钾、钙等肥料，不仅可能提高红托竹荪矿质元素铁、钙、钾等含量，还可能提高矿质元素锌等其他矿质元素含量；虽然红托竹荪中矿质元素钾含量最高且富集系数最强，但矿质元素钾在红托竹荪与土壤中的相关性却是负相关，因此对于竹荪补充钾元素可以考虑对竹荪本身进行处理，而不仅仅是土壤；其他矿质元素都显著正相关，除了矿质元素锌。