采前LED红蓝光连续光照对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响

红光和蓝光是植物进行光合作用和光形态建成的主要有效光谱,且红蓝发光二极管(LED)成为植物工厂的主流光源。为实现LED连续光照在植物工厂中的应用,探明植物对红蓝光谱连续光照的响应特征及其与栽培氮形态和LED红蓝光质的关系十分必要。在环境可控的植物工厂内,采用水培方法和ICP-AES测试技术,研究了采收前LED红蓝光连续光照(CL)对不同光质与氮形态水培生菜生长及营养元素吸收的影响。在光照强度150μmol·m~(-2)·s~(-1)下,试验设置了3种红(R)蓝(B)光质:2R∶1B(Q_(2∶1)), 3R∶1B(Q_(3∶1))和4R∶1B(Q_(4∶1)),以及2种氮形态:80%硝态氮(N_(80%))和100%硝态氮(N_(100%))。结果表明, CL前, LED光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的地上干重具有显著影响,对地上鲜重及根鲜干重无显著影响,对N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的含量及积累量均无显著影响。CL后,光质与营养液氮形态互作处理对水培生菜的根鲜重与根干重有显著影响,对地上鲜干重的影响无显著差异,只对N, P的含量, N, P, Fe, Zn的积累量有显著影响。CL对水培生菜的生物量,矿质元素含量及积累量有显著影响,与CL前相比,地上鲜重,根鲜重,地上干重及根干重均显著增加;各营养元素含量均有不同程度的降低趋势,其中CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量,而对于C, K, Ca, Mg, Mn, Cu的含量无显著影响。CL均显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。综上所述, CL前, LED光质与氮形态对生菜地上干重具有显著影响,对各营养元素的含量及积累量均无显著影响。CL后, LED光质与氮形态对根鲜干重具有显著影响,对N, P的含量及N, P, Fe, Zn的积累量具有显著影响, N_(80%)Q_(4∶1)处理积累的量最高。与CL处理前相比,水培生菜的地上鲜重,根鲜重,地上干重及根干重均显著增加; CL显著降低了N, P, Fe, Zn的含量,显著提高了N, C, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn的积累量。因此,栽培光氮条件N_(80%)Q_(4∶1)和采前LED红蓝光连续光照结合可以提高水培生菜营养元素含量。     

LED红蓝组合光谱下强光照射时长及频率对生菜生长及营养元素吸收的影响

红蓝光谱作为植物光合色素光吸收的最大波段,是植物光合作用的主要作用光谱,且红蓝LED已成为植物工厂的主流光源。因此为实现植物工厂的广泛应用,植物对红蓝光供光模式的响应及其机理亟待研究。在人工光植物工厂中,应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-AES）,研究红蓝LED组合光谱下强光照射时长和频率对生菜生长及营养元素吸收的影响。研究包含两个独立试验。试验一设置5个光处理：光强为500 μmol·m-2·s-1的强光分别在常规光照（150 μmol·m-2·s-1）的光期中间照射0 h（CK）,0.5 h（HL0.5）,1 h（HL1）,2 h（HL2）和4 h（HL4）。试验二设置4个交替光处理和1个常规光照处理（NL,170 μmol·m-2·s-1）,在交替光处理中,1 h的强光（500 μmol·m-2·s-1）在光期内被分别出现1次（A1）、3次（A3）、6次（A6）和12次（A12）,将光强为150 μmol·m-2·s-1的光期分成相等的时间段。两个试验中光质（4R∶1B）、光周期（16/8 h）和处理天数（20 d）相同。结果表明,试验一中生菜的地上部生物量和N,C,P,K,Ca和Mg等大中量元素累积量均表现出随强光照射时间延长先增加后降低的趋势。和CK处理相比,HL4处理下生菜的地下部干鲜重和比叶重显著提高,叶面积显著降低。HL2处理下生菜的地上部干重和N,C,P,K,Ca和Mg元素累积量均最高。在试验二中,相比常规光照,A6处理显著降低了生菜的地上部鲜重,提高了生菜的根冠比,但其他处理间生菜生物量差异不显著。强光交替照射处理显著提高了生菜碳元素含量,但是强光照射频率对生菜的干物质的量和营养元素累积量无显著影响。综上所述,在光期中间加短时间连续的强光照射能够有效提高生菜体内营养元素和生物量的累积,更适用于植物工厂内的生菜栽培。     

不同光谱成分条件下叶用莴苣矿质元素吸收分析

以叶用莴苣为试验材料,应用ICP-AES等技术,研究了不同光谱成分及其组合条件下生菜对矿质元素的吸收特性。结果显示:(1)生菜常量、微量矿质元素含量比约为Ca:Mg:K:Na:P=5.5:2.5:2.3:1.5:1.0,Fe:Mn:Zn:Cu:B=25.9:5.9:2.8:1.1:1.0,且LED及荧光灯处理下的生菜各元素含量均高于自然光,差异显著;(2)生菜在红蓝组合LED光R/B=1:2.75处理下对K,P,Ca,Mg,B元素的吸收量及累积量均达最大,LED及荧光灯红光均可显著促进生菜对Fe和Cu元素的吸收;(3)矿质元素含量较高及干物质积累量较高的处理均为LED灯R/B=1:2.75和B/W=1:1。     

LED组合光谱对水培生菜矿物质吸收的影响

在植物工厂全密闭环境中水培种植大速生生菜,以光谱比例可调节的LED灯板为植物生长光源,应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES),研究了红蓝LED组合光谱下生菜对K,P,Ca,Mg,Na,Fe,Mn,Zn,Cu,B,Mo等11种营养元素的吸收特性。结果表明：(1)与叶绿素生理吸收波峰(峰值450和660 nm)对应的单一或组合光谱均可增强水培生菜根对Na, Fe, Mn, Cu, Mo元素的吸收能力,且单一红光光谱的促进作用最为显著,四种元素含量分别为荧光灯全光谱下的7.8, 4.2, 5.3, 11.0倍;(2)根对K和B元素的吸收量在荧光灯全光谱下达到最大分别为10.309 mg·g-1和32.6 μg·g-1,而在红、蓝单一或组合光谱下吸收能力降低;(3)单一蓝色光谱下根对Ca和Mg元素的吸收受到抑制,分别比荧光灯对照降低35%,33%;(4)生菜在30%蓝光+70%红光的光谱条件下生物量最高,而在20%蓝光+80%红光条件下对Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Zn, B七种元素的累积量达到最大值。试验结果为水培生菜光源光谱选择及营养液配方调节提供了理论依据。     

ICP-AES分析河套灌区盐碱地向日葵矿质元素吸收与积累

以HNO3+HClO4消解向日葵根、茎、叶、花盘等器官,采用ICP-AES测定河套灌区盐碱胁迫下向日葵植株对十种矿质元素的吸收和积累。结果表明:(1)Fe,Mn,Zn,Ca,Na在向日葵根部含量最高,K含量在茎中最高,B和Mg在叶中含量最高,花盘中P含量高于其他部位,Cu含量在向日葵各器官间无明显差异;(2)向日葵器官间矿质元素累积量差异表现为花盘中Ca,Mg,P,Cu,B,Zn累积量最高,根Na,Fe,Mn累积量最高,茎K累积量最高;(3)向日葵全株常量矿质元素累积量比值为K∶Ca∶Mg∶P∶Na=16.71∶5.23∶3.86∶1.23∶1.00,微量矿质元素积累量比值为Zn∶Fe∶B∶Mn∶Cu=56.28∶27.75∶1.93∶1.17∶1.00;(4)盐分胁迫对向日葵矿质元素吸收的影响因部位及元素种类各异,根部矿质元素含量对土壤盐分变化最为敏感,茎、叶次之,花盘元素含量变化动态较为复杂。     

冠菌素和茉莉酸甲酯处理对金银花矿质元素影响研究

应用ICP-AES技术,测定并分析冠菌素和茉莉酸甲酯处理对金银花矿质元素含量、累积量和比例的影响。结果表明:(1)冠菌素处理使金银花K,Mg,Na,Zn,B,Si含量分别不同程度提高,P,Ca,Fe,Mn含量分别不同程度降低;(2)茉莉酸甲酯处理后金银花K,Na,Zn,B,Si含量分别不同程度增加,P,Ca,Mg,Fe,Mn含量分别不同程度降低;(3)冠菌素和茉莉酸甲酯处理后金银花K∶P和Na∶Zn升高,Ca∶Mg,Fe∶Mn,B∶Si降低。研究结果明确了冠菌素和茉莉酸甲酯处理对金银花矿质元素的影响,并为生长调节剂的合理使用提供科学依据。     

荆芥不同器官在不同采收时间的ICP-AES矿质元素分析

各种矿质元素在荆芥各器官间贮藏差异。从矿质元素角度了解荆芥合理的药用部位组成以及收时间。应用ICP-AES技术,测定并分析了在不同采收时间,荆芥的不同器官矿质元素含量、累积量和比例。结果显示, 在不同采收时间,(1)荆芥穗中常量矿质元素K, P和微量矿质元素Cu含量最高,荆芥叶中常量元素Mg, Ca, Na和微量元素Fe, Mn, Zn含量最高。(2)荆芥不同器官所含常量元素中Ca和K含量最高,Na含量最低;所含微量元素中Fe含量最高,Mo含量最低。(3)在荆芥茎中,K∶P最高,而Zn∶Cu则为最低;Ca∶Mg和Fe∶Mn在荆芥穗中最低。(4)随着采收时间的推移,各元素在荆芥不同器官中的含量变化并不显著。荆芥茎中各矿质元素含量均较低; 从矿质元素含量的角度看,在合理的采收时间范围内,荆芥的质量受时间影响不显著。     

ICP-AES技术测定不同产地柴胡矿质元素

应用ICP-AES技术,测定了不同产地柴胡矿质元素含量。(1)柴胡中五种常量矿质元素中K含量和累积量最高,五种微量矿质元素中Fe含量和累积量最高。(2)北京上庄柴胡中Ca,Mg,P,Na,Cu含量高,分别可达6.40,3.84,3.45,4.97mg.g-1和25.20μg.g-1,而山西万荣柴胡K,Ca,Mg,P,Zn,Mn,B含量低,分别仅为12.43,4.57,1.92,1.79mg.g-1和50.04,32.21,12.95μg.g-1。(3)不同产地柴胡间P∶K,Zn∶Fe,Cu∶Mn差异大,Mg∶Ca差异小。不同产地间柴胡矿质元素含量、累积量和比例存在较大差异。     

交替光谱辐照对叶用莴苣营养元素水平的影响

在人工光型植物工厂中采用深液流水培法栽培叶用莴苣,依托光谱时空分布可精准调控的智能LED光源系统,应用电感耦合等离子体原子发射光谱技术（ICP-AES）,研究了5 min,10 min,15 min,30 min,60 min,2 h,4 h和8 h等不同间隔的红、蓝光谱交替照射对叶用莴苣中K,P,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn和Cu等8种营养元素吸收和累积的影响。结果表明：(1) 与同时照射模式相比,所有的交替光谱处理均显著提高了叶用莴苣地上部生物量,其中鲜重提高幅度约为18.6%~67.4%,干重提高幅度约为5.1%~88.0%;所有的交替红蓝光谱照射下叶用莴苣体内Mg,Fe和Zn元素的植株累积量均得到显著（p＜0.05）地提高;所有的红蓝交替光谱辐射处理均不同程度地降低了叶用莴苣植株中Ca元素含量。(2) 间隔为5 min的红蓝交替光谱辐射下莴苣植株Fe元素含量显著高于其他任意处理,较其他处理增加了38.87%~85.37%,高频次的红蓝光切换照射刺激了叶用莴苣植株对Fe元素的吸收。(3) 红蓝交替光谱辐射有利于提高叶用莴苣的能量利用效率,与红蓝同时供光的RB处理相比,所有交替处理均显著提高了叶用莴苣的光、电能利用率,提高幅度分别约为34.3%~87.5%和34.6%~87.9%;其中,间隔为4 h的红蓝交替光谱辐射下叶用莴苣植株的光、电能利用率均最大,分别为6.13%和2.01%,除间隔为5和10 min的红蓝交替光谱辐射处理外的其他交替光谱处理下的植株光、电能利用率均与处理间最大值无显著性差异。(4) 叶用莴苣对K和Mg两种元素的吸收在红蓝光交替间隔为10 min,15 min,60 min及4 h等多个处理下呈现拮抗现象。(5) R/B(30 m)处理下叶用莴苣中P,Ca,Fe和Mn等四种元素的含量水平均呈现处理间最低水平,其中P和Ca元素含量水平显著低于对照。     

不同种质肉苁蓉矿质元素分析

矿质元素含量是中药材质量评价的重要指标,且与中药材生长发育、功效物质形成及其疗效发挥密切相关。矿质元素含量及比例因产地、采收时期、采收部位等不同存在差异,但种质是影响中药材矿质元素含量及比例最为稳定和重要的因素。电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES法）可快速同时测定多种矿质元素,目前已广泛应用于中药材矿质元素含量测定。肉苁蓉为著名补益类中药,其矿质元素含量及比例越来越受到人们关注。该研究以不同花色肉苁蓉种质为材料,经硝酸和高氯酸消解后,采用ICP-AES法测定了不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素K,P,Ca,Mg,Na,Fe,Mn,Zn,Cu和Mo含量,并对结果进行统计分析与比较。结果表明：（1）种质影响肉苁蓉矿质元素含量,不同花色肉苁蓉种质中均具有丰富的矿质元素K,P,Ca,Mg,Na,Fe,Mn,Zn,Cu,Mo,但含量具有明显差异。（2）不同花色肉苁蓉种质的常量矿质元素均以K含量和累积量最高,P含量和累积量最低;白色花种质K含量和累积量最高,为15.91 mg·g-1和727.76 mg·株-1;淡紫色花种质P含量和累积量最低,为0.45 mg·g-1和21.80 mg·株-1。（3）不同花色肉苁蓉种质的微量矿质元素均以Fe的含量和累积量最高,Mo含量和累积量最低;黄色花种质的Fe含量和累积量最高,达到了722.33 μg·g-1和30 251.29 μg·株-1;淡紫色花种质的Mo含量和累积量最低,为0.11 μg·g-1和5.12 μg·株-1。（4）白色花种质的K,Ca,Mg,Mn,Zn含量和累积量较高,而淡紫色花种质的K,Ca,Mg,Na,Mn含量和累积量较低。（5）种质影响肉苁蓉矿质元素比例,不同花色肉苁蓉种质中的矿质元素比例存在差异,其中K∶P和Fe∶Mn差异较大,而Ca∶Mg和Zn∶Cu差异较小。结果表明：肉苁蓉具有丰富的矿质元素,种质影响肉苁蓉中矿质元素含量、累积量及矿质元素比例,且不同花色种质间存在较大差异,应引起关注和重视。矿质元素为中药材质量评价的重要指标且影响中药材生长发育,研究结果可为不同花色肉苁蓉种质质量评价、营养价值评价及科学合理施肥提供依据。     

栝楼生长发育中矿质元素动态分析

应用ICP-AES技术测定了栝楼不同生育时期各器官的主要矿质元素含量,分析了栝楼生长发育中主要矿质元素吸收和累积动态。结果显示：（1）栝楼矿质元素随生育时期变化。K,P,Ca,Mg,Fe,Mn,Zn,Cu,Mo累积量在10月最高,分别为：3 695.90,445.88,9 649.32,2 652.10 mg·株-1,324 398.29,40 188.65,22 383.13,36 054.58,61.95 μg·株-1,而B累积量最高峰出现在9月,为8 690.97 μg·株-1。（2）矿质元素在栝楼各个器官分布不均衡,K和P在栝楼果皮含量最高,分别达到27.65和2.63 mg·g-1,Ca和Mg含量在栝楼叶中最高,分别达33.28和5.73 mg·g-1,Fe, Mn, B的含量均在栝楼根最高,分别达：4 069.74, 127.73, 24.75 μg·g-1,Zn和Mo在栝楼种子中最高,分别达到68.61和1.07 μg·g-1（3）栝楼体内所含矿质元素在整个生育期中的累积呈S型,7月中旬到9月中旬为快速增长期。本试验结果为栝楼质量评价和合理施肥提供了理论依据。     

Quantitative determination of macroelement and microelement content of fresh and processed bamboo shoots by wavelength dispersive X-ray fluorescence spectrometry

Bamboo shoots are considered as healthy and nutritional food as they supply proteins, dietary fiber, phenols, phytosterols, vitamins, and minerals in considerable quantities and capture a novel place in the spectrum of plant foods. Besides nutrients and bioactive compounds, shoots also contain antinutrient (cyanogen) that needs to be removed by adequate processing prior to consumption. This study was undertaken to investigate the effects of fermentation, brine preservation, and boiling on levels of mineral elements in shoots of Dendrocalamus hamiltonii using wavelength dispersive X-ray fluorescence (WD-XRF) spectrometry. WD-XRF spectrometry is a method that causes the least destruction to the raw plant material as no harsh chemicals are used and gives the most accurate results. Fermentation process resulted in significant increase in the levels of Rb (9%), S (11%), Mg (12%), Zn (46%), Ca (56%), and Fe (87%); however, Na (18.79 g/100 g, dry weight), Cl (24.73 g/100 g, dry weight), and Br (20.0 mg/100 g, dry weight) content increased drastically after brine preservation. Boiling increased the levels of Fe by 139% but did not affect the Rb (20.0 mg/100 g, dry weight) and Zn content (10.2 mg/100 g, dry weight) of the shoots. In general, fermentation, which led to the lowest loss of mineral elements, appears the best method in enhancement and retention of the mineral content in bamboo shoots and holds the prospect at industrial and society levels.     

内蒙古锦鸡儿属植物叶片矿质元素的电感耦合等离子体质谱分析

基于内蒙古典型草原相同生境条件,以柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿为灌木类植物的代表,研究锦鸡儿属植物叶片中11种矿质元素含量特征及离子平衡对植物适应环境尤其是逆境的响应。应用在线内标加入和碰撞/反应池(ORS)技术消除质谱干扰,以电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)快速、同时测定植物叶片中K,Ca,Mg,P,Mn,B,Na,Zn,Cu,Ni和Mo等多种矿质元素含量。以硝酸和双氧水为消解酸,微波仪消解样品,选择相应同位素,以3.5 mL·min-1为He流速;K,Na,Ca,Mg和P元素检出限为0.62～2.90 μg·L-1;Cu,Zn,Mn,Ni,Mo和B元素检出限为0.01～0.12 μg·L-1;样品加标回收率在82.0%～117.2%,相对标准偏差在1.12%～3.68%之间,具有较高的准确度和精密度。该方法实现对灌木类植物样品中大量元素和微量元素进行同时、快速及批量分析,结果显示三种锦鸡儿属植物叶片矿质元素含量大小顺序均为K>Mg>P>Ca,K+作为抗旱性机制中重要的渗透调节物质,含量最高,均值达到1.27%;狭叶锦鸡儿叶片Mn,Cu和Zn元素含量高于柠条锦鸡儿和小叶锦鸡儿,后两者一致;叶片11种矿质离子平衡总量以柠条锦鸡儿最大(40 089.32 μg·g-1),明显高于狭叶锦鸡儿和小叶锦鸡儿。该研究通过对锦鸡儿属植物叶片多种矿质元素进行快速、同时测定并分析逆境适应下多种矿质元素含量特征,初步探讨植物叶片矿质离子平衡对植物抗性的响应。     

微波消解-FAAS测定皖南茶园土壤中矿质元素含量

采用微波消解-FAAS测定了皖南休宁县茶园不同深度土壤中的矿质元素Cu、Cd、Mn、Zn、Fe、Pb的含量,分析了不同深度土壤中矿质元素的分布特征,结果表明,皖南土壤中矿质元素Cu、Cd、Mn、Zn、Pb 5元素含量随土壤深度呈递减趋势,土壤表层的矿质元素(Cu、Cd、Mn、Zn、Pb)含量高于深层的,这与施肥有关,土...     

PIXE‐based detection of elemental accumulation during direct organogenesis in Blepharispermum subsessile DC.: An endangered medicinal plant of Odisha,India

Particle‐induced X‐ray emission was used to investigate mineral accumulation during different developmental stages of direct organogenesis from cotyledon explants of Blepharispermum subsessile beginning from shoot bud initiation and formation to in vitro regenerated roots. Mineral uptake and accumulation appeared selective and varied between different stages of shoot bud initiation and formation (Stage 1), proliferation of leafy shoots (Stage 2), and in vitro regenerated roots (Stage 3). The concentrations of 2 macro elements, K and Ca, were found in higher quantity during proliferation of shoot buds to leafy shoots stage suggesting their role in cell division, bud formation, and multiplication of the plant. Most of the micronutrients such as Mn, Fe, Ni, Cu, and Zn were found to be accumulated in higher quantities in in vitro regenerated roots, as they provide the plant with a larger surface area and hence a greater potential for mineral uptake. The results of particle‐induced X‐ray emission test suggest that the information on the accumulation of elements during developmental stages in vitro could be useful for formulating a media for the induction of high‐frequency regeneration of in this important endangered medicinal plant species for its ex situ conservation.