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南平市建阳区林地土壤养分与正红菇营养成分相关性的研究

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  摘要:通过对南平市建阳区5个林地的土壤和野生正红菇(Russula vinosa)子实体中主要营养成分测定与分析得出:土壤中全氮、铁、有效锰含量丰富;有机质、钙含量适中;铜、锌含量适中或缺乏;磷含量极缺乏。建阳北部地区杜潭、江源、吴屯三处林地正红菇蛋白质含量高,脂肪与碳水化合物含量低。Pearson线性相关分析的结果表明,土壤中有机质含量与正红菇子实体中蛋白质含量显著负相关;土壤有机质含量与正红菇子实体中碳水化合物含量显著正相关;土壤中锌含量与正红菇子实体中铁、磷含量显著正相关;土壤中磷含量与正红菇子实体中锰、镁、钾含量显著正相关。
  关键词:正红菇;土壤养分;营养成分;相关性
  正红菇(Russula vinosa)是一种药食两用的珍稀野生食用菌,具有增强机体免疫力、平喘、祛痰、清热、解毒、抑菌、补血、降低胆固醇、抗癌等药用功能,福建民间常用于产妇补血,素有“南方红参”之称。由于正红菇是壳斗科树木外生菌根菌,生长在郁密度0.7以上的常绿阔叶林中,尚无法人工培育。目前,正红菇子实体营养成分和共生林中土壤养分之间关系未见报道。因此,笔者检测了南平市建阳区5个不同林地的正红菇子实体及其土壤的主要营养成分,分析两者之间的相关性,为野生正红菇人工培育和开发利用提供理论参考。
  1 材料与方法
  1.1 采样地点
  福建省南平市建阳区位于武夷山脉闽北大盆地中部,北纬27°06′~27°43′、东经117°31!′~118°38′,属中亚热带季风气候。正红菇子实体采自建阳区四个乡镇的5个不同林地,分别是水吉镇留中村关坑山,森林类型为苦槠、青冈、米槠、木荷混交林;水吉镇大梨村石坡山,为苦槠、青冈栎次生丘陵灌丛;麻沙镇杜潭村,为甜槠、苦槠、青冈、多脉青冈、木荷、米槠等混交林;莒口镇江源自然村,为丝栗栲林;崇雒乡吴屯村老虎山,为米槠林。
  1.2 采样方法
  于八月中下旬,正红菇第二潮菇(又称处暑菇)生长期间,用小铲采集子实体及其菇圈0~10 cm深的表层土壤,每个林地采集子实体样品1份,鲜重不少于500 g;土样8份(选4份为实验样品,另4份备用),每份不少于1 kg,样品带回南平市产品质量检验所实验室进行处理与分析。
  1.3 分析方法
  1.3.1 土壤养分的分析方法
  参照NY/T 1121.6-2006的方法测定有机质含量;参照NY/T 53-1987的方法测定全氮含量(8400型FOSS定氮仪,丹麦福斯公司);参照NY/T 1377-2007的方法测定pH(S220多参数测试仪,梅特勒一托利多仪器上海有限公司);采用PE800型原子吸收光谱仪(美国PE公司)参照GB/T 17138.1997的方法测定铜、锌含量,参照LY/T 1270.1999的方法测定铁含量,参照NY/T 296-1995的方法测定钙含量,参照NY/T890.2004的方法测定有效锰含量。参照NY/T 88.1988的方法测定磷含量(UV-5200型紫外分光光度计,上海元析仪器有限公司)。
  土壤碳氮比=[土壤有机质(g/kg)÷1.724]÷土壤全氮(g/kg)
  1.3.2 正红菇子实体的分析方法
  参照GB/T 15673.2009的方法测定粗蛋白含量E12](8400型FOSS定氮仪,丹麦福斯公司);参照GB/T5009.10-2003的方法测定粗纤维含量(Fiberter纤维测定仪,丹麦福斯公司生产);参照GB/T 15674-2009的方法测定粗脂肪含量(SZF-06G粗脂肪测定仪,上海新嘉电子有限公司);参照GB/T 12532-2008的方法测定灰分含量(SX-5-12型箱式电阻炉,余姚市东方电工仪器厂);参照GB/T 5009.87-2003的方法测定磷含量(UV-5200型紫外分光光度计,上海元析仪器有限公司);参照GB5009.93-2010的方法测定硒含量(FP6-3型原子荧光光度计,北京普析通用公司生产);采用PE800型原子吸收光谱仪(美国PE公司),参照GB/T5009.90-2003的方法测定铁、镁、锰含量,参照GB/T5009.91-2003的方法测定钾含量,参照GB/T5009.14-2003的方法测定锌含量。
  总碳水化合物=[1-(水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪)]×100%
  1.3.3 数据分析
  使用SPSS19.0统计软件中单因素方差分析法(SNK法,a=0.05),分析正红菇营养成分、土壤养分组间显著差异;用多个变量间相关分析法,分析正红菇营养成分与土壤养分之间Pearson相关性。
  2 结果与分析
  2.1 正红菇共生林中土壤养分的分析
  2.1.1 不同林地土壤养分的含量
  根据全国第二次土壤普查制定的土壤养分分级标准和福建省沿海经济带土壤营养与有益元素丰缺分级评价标准,由表1可知,5个正红菇林地的土壤样品中,铁、有效锰含量很丰富;全氮含量丰富;有机质、钙含量适中;铜、锌含量处于适量与缺乏之间;磷含量极缺乏。除杜潭村林地中的有效锰含量略低外,其它林地均超过一级标准(有效锰含量一级标准为>30 mg/kg)。留中村、大梨村林地的有机质含量丰富,分别为31.4 g/kg、30.7 g/kg,其它3个林地有机质含量适中。就锌含量而言,江源村林地适中,留中村、吴屯村林地缺乏,大梨村与杜潭村林地极缺乏。
  建阳区5个林地中,留中村林地pH为5.6,大梨村、吴屯村林地pH为5.2,杜潭村、江源村林地pH为5.1。留中村林地的pH最高,与其它4个林地有显著差异。
  2.1.2 正红菇土壤养分之间相关性分析
  由表2可知,正红菇土壤养分之间存在相关性,有机质与全氮、钙、pH显著相关;铜、锰、铁、锌之间显著相关;锰与钙含量显著相关;碳氮比与有机质、全氮含量极显著相关;pH、磷、全氮与其它元素含量相关性不明显。   2.1.3 不同林地土壤养分变化的原因分析
  建阳区正红菇5个林地的红壤,按中国土壤系统分类,属暗红湿润铁铝土类,其土壤养分主要取决于成土母质、中亚热带湿热气候、常绿阔叶林植被等因素。在中亚热带湿热气候常绿阔叶林植被条件下,发生脱硅富铝过程、生物富集作用和盐基离子大量淋失,富集大量红色的氧化铁、氧化铝及铁锰结核,缺乏钠、钾、镁、钙等碱(土)金属,福建丘陵林区还缺乏磷、硼、钼、铜。建阳地区5个正红菇林地土壤呈强酸型;铁、有效锰大量富集;铜、锌、磷处于较低水平,符合南方丘陵林区红壤的特征。
  另一方面,由于正红菇依存的常绿阔叶林的生物循环,枯枝落叶与根系凋落物快速分解,加速了森林和土壤的养分循环,并维持较高水平的生物富集作用。因此,建阳不同林地土壤中有机质、全氮含量较为丰富,高于一般红壤含量。
  不同森林类型和人类活动是造成土壤营养元素含量存在差异的另一个重要原因。大梨村与留中村同处水吉镇,但是,留中村的常绿阔叶林保护较好,大梨村则破坏殆尽成为次生丘陵灌丛,造成其土壤中铁、铜、有效锰明显高于留中村。杜潭村、江源村、吴屯村常绿阔叶林稳定成熟且保存完好,pH、有机质、全氮、碳氮比、磷含量基本一致,其它营养元素因森林类型、海拔、地势等条件不同而略有差异。
  一般食用菌菌丝生长阶段要求的碳氮比是18~20,而子实体生长阶段要求的碳氮比是30~40。5个林地土壤中碳氮比远低于一般食用菌的要求,大梨村与留中村林地低于14,杜潭村、江源村、吴屯村林地低于7。但是正红菇仍能正常生长并出菇,可能原因是正红菇与依存林地有共生关系,正红菇通过共生的外生菌根菌可持续获取树木中的碳水化合物,补充正常生长碳氮比的不足。
  2.2 正红菇子实体营养成分的分析
  表3结果表明,正红菇灰分、粗蛋白、粗纤维、总碳水化合物,与其它食用菌比较,居中等或中上等水平;粗脂肪低于常见的4.0%水平,仅留中村高于常见水平。
  从表4可知,正红菇子实体中磷、钾、铁、硒、锌含量十分丰富,分别平均为5.3 g/kg、19.0 g/kg、459 mg/kg、0.2 mg/kg、61 mg/kg。
  从建阳5个林地的正红菇品质对比来看,建阳北部地区杜潭、江源、吴屯三处林地正红菇品质更优,蛋白质含量高,脂肪与碳水化合物低,可能与三处林地土壤碳氮比低和pH值低有一定相关性。
  2.3 林地土壤养分和正红菇子实体营养成分之间相关性分析
  林地土壤养分和正红菇子实体中营养元素之间相关性分析见表5。土壤有机质与正红菇子实体中蛋白质含量显著负相关,与碳水化合物显著正相关;土壤pH与正红菇子实体中蛋白质含量显著负相关,与粗脂肪含量极显著正相关;土壤中磷含量与正红菇子实体中锰、镁、钾含量显著正相关;土壤中锌含量与正红菇子实体中铁、磷含量显著正相关。土壤中铁、锰、铜、钙、碳氮比与正红菇子实体中营养成分之间没有表现出明显的相关性。
  正红菇子实体中磷、锌含量分别是土壤的近60、3倍,说明正红菇对磷、锌有极强的富集作用。正红菇子实体中锰含量仅是土壤锰含量的24%,说明正红菇子实体对重金属元素有选择吸收特性。
  3 讨论
  建阳地区正红菇5个共生林地土壤属强酸型红壤,富含铁、有效锰、全氮,均超过国家土壤的一级标准;有机质、钙适量;铜、锌处于适量与缺乏之间;磷极缺乏;土壤中铜、锰、铁、锌之间显著相关。正红菇林地土壤养分主要取决于成土母质、中亚热带湿热气候、常绿阔叶林植被等因素。5个林地土壤中碳氮比为7~14,远低于一般食用菌生长所需碳氮比20~25的要求,可能原因是正红菇通过共生的外生菌根菌获取树木中的碳水化合物,补充正常生长碳氮比的不足。
  建阳地区正红菇子实体中灰分、粗蛋白、粗纤维、总碳水化合物含量,与一般食用菌相比居中上等水平;钾、铁、磷、锌、硒含量极高,有很高的营养价值。
  建阳地区5个林区土壤有机质含量与正红菇子实体中的蛋白质含量显著负相关,与正红菇子实体中的碳水化合物含量显著正相关。土壤中锌含量与正红菇子实体中铁、磷含量显著正相关,土壤中磷含量与正红菇子实体中锰、镁、钾含量显著正相关。
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