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水資源缺乏是當今世界不可忽視的問題,農(nóng)業(yè)用水不足成為制約農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。在未來相當長的時期內(nèi),我國的缺水問題要通過節(jié)水來解決。由于我國水稻的播種面積和總產(chǎn)量均居糧食作物的首位,用水量占了整個農(nóng)業(yè)用水的60%。所以水稻灌區(qū)的節(jié)水問題是農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵。因此,研究寒區(qū)水分脅迫下水稻需水規(guī)律及生長發(fā)育的影響,對提高作物經(jīng)濟產(chǎn)量、發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)有著十分重要的意義。
1 材料與方法
試驗于2011年在黑龍江水稻灌溉試驗中心(慶安)進行,地理坐標為東經(jīng)127°39′、北緯46°58′,典型寒地黑土分布區(qū)。試驗區(qū)土壤有機質(zhì)含量較高,田間持水率50%,多年平均氣溫1.69℃,平均降雨量577mm,無霜期128d,日照時數(shù)2 599h,屬寒溫帶大陸性季風氣候。供試品種為龍慶稻1號。試驗采用坑測法,測坑規(guī)格為2m×2m,有底,測坑內(nèi)回填試驗地原狀土。測坑區(qū)上部設(shè)有活動遮雨棚,以隔絕雨水進入受旱階段的測坑,方便排除降雨對土壤含水率的下限進行控制。水分處理以田間水層和根層土壤水分為控制指標,確定灌水時間和灌水定額。當受旱處理土壤水分到達控制下限即灌至設(shè)計上限,正常灌溉(S4)處理按當?shù)厮痉N植習慣管理,除分孽后期排水曬田以外,其余各生育階段田間盡量保留淺薄水層(一般3cm),黃熟期自然落干。試驗設(shè)了4種水分處理(S1、S2、S3和S4)和3種肥料處理(F1、F2、F3)共12種處理。通過分別對F1、F2、F3稻株生長發(fā)育的觀察分析,可以得出施用F3的植株長勢較好,且最后獲得的產(chǎn)量較之施用F1、F2的植株高。所以該實驗主要研究分析稻株在同一施肥標準(S1F3、S2F3、S3F3、S4F3)水稻需水規(guī)律和生長發(fā)育狀況。水稻分蘗期水分管理如表1所示。當土壤水分達到下限時,即灌水至上限,水層厚度通過鋼尺讀數(shù)。無水層時利用土壤水分測定儀測定土壤水分。灌水時水量用水表讀數(shù),在各生育階段觀察并記錄水稻生長發(fā)育動態(tài),收獲時測定各項產(chǎn)量結(jié)構(gòu)指標。5月22日插秧,9月11日收割,本田生育期113d。
2 結(jié)果與分析
2.1 充分灌溉下水稻的需水規(guī)律
充分灌溉需水量見表2。 充分灌溉條件下,在水稻的生長前期植株較小,蔭蔽度低,處于營養(yǎng)生長階段;葉面積小,稻田對太陽輻射能力反射率大,吸收率小,騰發(fā)強度較小,此時其本身的需水要求不高,故需水強度較低,主要表現(xiàn)為棵間蒸發(fā)。隨著植株的生長發(fā)育,葉片面積和植株體不斷擴大,進入營養(yǎng)生長和生殖生長并進的旺盛生長期,植株體需要大量的水分和養(yǎng)分。而與此同時氣溫也持續(xù)上升,使得植株蒸騰也逐漸增大,所以水稻在到達拔節(jié)孕穗期的需水量和需水強度都很大。抽穗以后,隨著下部葉片的逐漸枯萎,綠色功能葉片減少以及外界蒸發(fā)能力的不斷下降,作物本身對水分的需求也在逐步減小,需水量和需水強度又呈下降的變化趨勢。
2.2 分蘗期水分脅迫水稻的需水規(guī)律
分蘗期需水量見表3。從表3中可以看出,水稻在未進入受旱階段時,各處理都保持在飽和含水率以上,返青期的日需水量保持一致。而進入受旱階段后,受旱程度越重,需水量越小。由于在水分虧缺下,水稻的蒸騰作用受到抑制,其需水量也隨之減小:輕旱處理比正常灌溉略低,中旱處理比輕旱處理低,而重旱處理最低。通過比較,分蘗期的輕旱處理,其需水量比正常灌溉減少幅度不大,而中旱減少幅度比較大;重旱時,由于過分抑制了稻株的分蘗,從群體上限制了葉面積指數(shù),其需水量減少的最多。作物在經(jīng)歷一定的水分虧缺條件后,給予改善所呈現(xiàn)出的生產(chǎn)量快速恢復(fù)的現(xiàn)象稱為補償效應(yīng),在受旱處理結(jié)束后水稻的需水量往往會出現(xiàn)“反彈”現(xiàn)象,這就是水稻需水量補償效應(yīng)的體現(xiàn)。從表3中可以看出,受旱程度越大,水稻的“反彈”現(xiàn)象越明顯。水稻在水分脅迫復(fù)水后,一方面由于前期受旱提高了根系活力,使根系吸水吸肥能力增強;另一方面,水分脅迫可以改變水稻光合產(chǎn)物的分配方向,由于氮肥和其他養(yǎng)分在植株體內(nèi)重新分配,使同一時期的水稻葉面積生長速率比正常灌溉快出許多。因此,在水分脅迫結(jié)束后一定時間,水稻需水量往往比正常灌溉還要高。
2.3 分蘗期不同水分處理對水稻株高的影響
水分脅迫對水稻株高的影響貫穿于整個生育期。分蘗期進行水分脅迫對水稻株高的生長有一定的影響,植株生長的較為緩慢,總體上不如正常灌溉的植株長勢良好,水分脅迫程度越大對植株的生長影響越大(圖1)。從圖1中可以看出,與正常灌溉比水分脅迫對水稻最終株高的影響程度:S3>S2>S1。因此,適度的水分虧缺,對水稻株高影響不大(如S1),但要控制在一定的范圍之內(nèi),如S3對株高的影響較大。
2.4 分蘗期不同水分處理對水稻分蘗特性的影響
水分調(diào)節(jié)可以控制和促進水稻對水分和養(yǎng)分的吸收,是影響水稻營養(yǎng)生長的重要因素,不同水分處理水稻莖蘗消長動態(tài)基本一致,都是莖蘗數(shù)達到最大值后,逐漸下降,到抽穗開花期基本穩(wěn)定(圖2)。從圖2中可以看出分蘗期不同水分處理對水稻分蘗數(shù)的影響較大,且分蘗數(shù)的最高值出現(xiàn)日期比充分灌溉處理要晚一些,而且水分脅迫程度越嚴重,其分蘗數(shù)的最高值出現(xiàn)日期越晚,這說明作物分蘗期受旱對分蘗數(shù)具有最明顯的影響,且有隨著土壤含水率降低而下降的趨勢。從圖2中可以看出最終分蘗:S1>S4>S2>S3,因此適度的水分虧缺,有利于水稻的分蘗,但要控制在一定的范圍之內(nèi)。
2.5 不同水分處理對水稻產(chǎn)量的影響
水分脅迫對水稻生長產(chǎn)生的各種影響最終會通過水稻產(chǎn)量體現(xiàn)出來,水稻的產(chǎn)量是水分脅迫條件下水稻生理機制的特殊反映。通過表4,可以得出分蘗期缺水,植株的平均穗長、每穗粒數(shù)和結(jié)實率都比正常灌溉多有所降低,但千粒重總體來說都有所增加,只有S3由于水分虧缺比較嚴重而有所降低。有效穗數(shù)總體比S4低,但幅度不大,只有S1的有效穗數(shù)比S4高,而且增長幅度較大。理論產(chǎn)量方面,分蘗期輕旱比正常灌溉提高了10.75%,中旱提高了1.54%,重旱降低了1.91%。由此可見,分蘗期輕旱由于改善了土壤通氣狀況,并起到了促下控上的作用,使植株根系發(fā)達,促進了稻株分枝生長,還有效抑制了無效分蘗,使單位面積內(nèi)的有效分蘗增多,所以非但沒有使水稻最終產(chǎn)量下降,反而有了明顯提高;中旱處理也提高了水稻產(chǎn)量,但由于水分虧缺較多效果不明顯;重旱處理的過度缺水影響了植株的總分蘗數(shù),進而影響到有效穗數(shù),并且由于其成穗數(shù)不足而導(dǎo)致水稻產(chǎn)量下降。
【關(guān)鍵詞】水利工程;RVA法;水文情勢改變;效應(yīng)
[Abstract] our country water conservancy project refers to the scientific method, use of groundwater and surface water and the deployment of the nature, so as to achieve a public welfare project benefit. Through the scientific construction of water conservancy projects, effectively control the flow of water, which as far as possible to prevent floods and other disasters, and also brings the powerful guarantee for the safety of people's life and production. Water conservancy engineering application of the RVA method, is based on the analysis of hydrological indicators, the daily flow river water conservancy engineering data to assess the degree of change of hydrological indicators, and to determine whether the river regime change, and the effect of the changes brought about by the. This paper will effect on the change of hydrological regime of rivers of water conservancy engineering application of accumulation based on the analysis of RVA, help to water conservancy construction and development in china.
[keyword] water conservancy engineering; RVA method; hydrological regime change; effect
中圖分類號:TV文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
在我國,水文情勢主要是指湖泊、河流、水庫等水體各種水文要素隨著時間的變化而變化的一種情況。水文情勢的變化主要有:一次洪水的流量過程、河川徑流量的年內(nèi)與年際變化、水位隨時間的變化、一年的流量過程等。而水文情勢改變當中所包含的水文要素主要有徑流、輸沙、降水、蒸發(fā)、水位等要素的改變。
1.RVA法的概述
20世紀九十年代中期,一些水文研究專家基于河流天然水流情勢會對其生物的生態(tài)完整性與多樣性造成的重要影響進行分析與研究,提出用水文變化指標來評價水文情勢的變化,并在水利工程當中應(yīng)用RVA法對水文情勢來進行管理。
在水利工程當中,RVA法主要是采用33個水文變化指標來對人為因素所導(dǎo)致的水流量級、頻率、出現(xiàn)時間、持續(xù)時間、變化速率等等的改變進行評價。一般情況下,均是根據(jù)自然或開發(fā)前水流水文變化指標的百分位水平、標準偏差的倍數(shù)等等,來確定RVA的目標評價范圍。而正常水文特征值的變動范圍應(yīng)該處于天然可變的范圍之內(nèi),也就是指應(yīng)處于RVA的閾值差范圍內(nèi),只有其正常水文特征值的變動不超過天然可變范圍,才能夠維持河流健康的生態(tài)系統(tǒng)[1]。而基于RVA法估算河流生態(tài)流量的方程式如下所示:
可支配系數(shù)
在上式當中:代表流量的生態(tài)值,代表流量的均值,代表RVA的上限閾值,代表RVA的下限閾值;可支配系統(tǒng)代表河流流量系列上下限RVA閾值差與均值之比,其反映的是河流流量的可支配程度。例如,當其可支配系統(tǒng)的值越大時,則表示河流流量的可調(diào)用程度越高。
2.河流水文情勢改變的影響因素分析
基于我國流域水文情勢的變化進行分析,其水文情勢的改變除受到季節(jié)差異、年均水平的影響之外,水利工程的建設(shè)與開發(fā)、降水變化、下墊面條件變化等,都是對河流水文情勢的變化有較大影響的因素[2]。
2.1水利工程建設(shè)對河流水文情勢的影響
隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,相關(guān)部門也加大了對水利工程的建設(shè)力度。如流域水庫的建立,多是用來灌溉農(nóng)田等;且基于農(nóng)田排水與土地開發(fā)的需要,建立起的排灌渠工程系統(tǒng)。這些水利工程的建設(shè),均會對河流水文情勢的改變產(chǎn)生重要的影響。
2.2降水對河流水文情勢的影響
降水也是影響河流水文情勢改變的主要原因之一,如濕地對豐水年降雨量的調(diào)節(jié)作用,從而會使得徑流增加;反之,枯水年降水量的調(diào)節(jié)也會使得河流徑流量相應(yīng)地減少。因降水幅度不斷產(chǎn)生變化,使得河流的徑流也隨之不斷地產(chǎn)生變化,從而也會使得河流的水文情勢發(fā)生改變。
2.3下墊面條件變化對河流水文情勢的影響
下墊面條件的變化主要是指因為河流濕地開發(fā)活動引起土地利用的變化,從而會使得部分沼澤濕地喪失。因土地利用的變化使得下墊面條件,如土壤、植物覆被等條件產(chǎn)生巨大的改變,也會對河流的水文情勢變化帶來一定的影響作用。
3.水利工程應(yīng)用RVA法對河流的水文情勢改變積累的效應(yīng)分析
在水利工程當中,應(yīng)用RVA對河流水文情勢改變積累的效應(yīng)進行分析時,其主要是根據(jù)水文變化測試來評價水利工程調(diào)出區(qū)河道水流的情勢變化情況。將水文變化測度不屬于總體高度變化的組合認為是可行的調(diào)水、下泄流量組合,并據(jù)此為標準來確定水利工程當中切實可行的調(diào)水量。
3.1水利工程應(yīng)用RVA法時水文的變化范圍分析
在水利工程當中,RVA法是建立在分析河流水文指標的基礎(chǔ)上。其主要是通通過分析水利工程建設(shè)前后階段其河道的日流量數(shù)據(jù),進而來評估水文指標的變化程度,從而認定水文指標受影響的標準需要以生態(tài)受影響的資料為依據(jù)。如通過以各指標的標準差作為上下限,并以此標準差為RVA的目標[3]。當河流水文情勢因各種因素而發(fā)生改變時,其受影響的河流流量仍可控制在RVA目標范圍內(nèi),則可判定其改變對于河流的整體影響不大;但如果因河流水文情勢改變,且受影響的河流流量已不在RVA的可控目標范圍之內(nèi)時,則可判定其改變對于河流整體有著較為嚴重的影響。
3.2水利工程應(yīng)用RVA法對河流水文改變度的計算
根據(jù)水文改變指標,對某一個時段節(jié)點以前狀況下的33個水文參數(shù)進行計算,并將其計算結(jié)果作為在水利工程影響前的河流水文情勢。再根據(jù)以上的計算得出的水文情勢變化數(shù)據(jù),并對各個水文參數(shù)的RVA目標進行擬定。
再對前時段節(jié)點后至下個時段節(jié)點前的33個水文參數(shù)進行計算,并將其計算結(jié)果作為水利工程影響后的河流水文情勢。再計算出該時段節(jié)點前后河流水文情勢的具體改變程度,其計算公式如下所示:
式1
式2
式1中:表示第個水文改變指標的水文改變度, 表示第個水文改變指標變異后仍落于RVA目標范圍內(nèi)的實際觀測年數(shù),表示水文改變指標變異后預(yù)期落于RVA目標范圍內(nèi)的年數(shù)。
式2中,水文改變程度作為一個具有重要意義的判斷標準,當0%≤<33%時,則可判斷為水文情勢無明顯改變或只有輕微性改變;當33%≤<67%時,則可判斷為水文情勢有中度改變;當67%≤<100%時,則可判斷為水文情況有嚴重性改變;但若=0時,其表示河川徑流的特性沒改變[4]。
3.3.水利工程應(yīng)用RVA法對河流水文情勢的改變效果分析
在水利工程開發(fā)當中應(yīng)用RVA法,基于水利工程因建設(shè)開發(fā)引起的變化對河流水文情勢的改變作用,可以看到,隨著水利工程建設(shè)開發(fā)的等級不斷地提高,其對于河流水文情勢的改變程度也具有相應(yīng)的累積效應(yīng),且影響程度也會隨著時間的推進由強逐漸變?nèi)鮗5]。
綜上所述,我國河流水文情勢的改變,與水利工程的建設(shè)與開發(fā)、降水幅度的變化、下墊面條件的變化、季節(jié)性變化等等因素均有著不可分割的關(guān)系。而在水利工程開發(fā)當中,通過應(yīng)用RVA法對河流水文情勢的變化范圍進行分析,以及對河流水文情勢改變度的情況進行嚴格計算,從而也可發(fā)現(xiàn)RVA法對河流水文情勢改變具有一定程度的累積效應(yīng)。因此,通過對我國河流水文情勢改變的影響因素的分析,可為我國水利工程的建設(shè)與開發(fā)提供有力的參考。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞 水稻;程氏指數(shù)分類法;水稻恢復(fù)系;秈粳;分類
中圖分類號 S511 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2015)13-0027-02
加藤茂包把栽培稻種分為印度亞種和日本亞種。松尾孝嶺把世界上稻種分為A、B、C型。程侃聲根據(jù)形態(tài)指標及雜交親和性分類,認為栽培稻只分為秈、粳2個亞種,并提出種―亞種―生態(tài)群―生態(tài)型―品種5個分類系統(tǒng)。在區(qū)別秈粳稻上主要采用6項指標[1-3]:稃毛、粒型、抽穗時殼色、谷粒對石炭酸的著色反應(yīng)、葉毛有無、穗軸第1~2節(jié)的長度。本試驗采用程氏指數(shù)分類法對17個參試材料進行分類、評價,并對這6個指標進行相關(guān)分析,為水稻雜交組合的親本選擇提供一些依據(jù)。
1 材料與方法
選擇R124/59、R7811、桂S/023、89234、海4-2、花培528、京香粳1號、幸實、遷羅早赤、B254/331、80-9B、S678/14B、越B-12、春早S250、七青B366、桂S-125、青236/458等17個秈粳F(xiàn)1作為研究材料,2014年早稻種植于大田,按常規(guī)方法進行管理,取中間的20株進行田間調(diào)查與室內(nèi)考種,按程氏指數(shù)分類法的指標(表1)進行調(diào)查,第1~2穗軸節(jié)長為7個穗節(jié)長的平均值,谷粒長寬比為隨機10粒平均值,每項指標均由3人評定后取平均值[4-6]。
2 結(jié)果與分析
2.1 材料的秈粳分類
對17個材料按程氏指數(shù)進行分類的結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn),所有參試的材料中有部分秈粳性比較明顯,但有部分秈粳性不算太明顯,屬于偏秈或偏粳型。其中R124/59、R7811、桂S/023、89234、春早S250、七青B366、桂S-125、青236/458這8個材料的程氏指數(shù)在0~8之間,在分類上表現(xiàn)出明顯的秈稻特性。這8個材料稃毛都是短齊硬直,穗軸第1~2節(jié)長度平均長度為1.34 cm,其中最長是桂S-125,為2.08 cm,最短的是青236/458,為0.70 cm,極差R為1.38 cm。谷粒長寬比平均為3.11,最大的是青236/458,為4.33,最小的是桂S-125為2.01,極差R為4.33。青236/458和七青B366谷粒的長寬比都超過了4.00。京香粳1號、幸實2個材料程氏指數(shù)在19~20之間,表現(xiàn)出明顯的粳稻特性。海4-2、花培528、遷羅早赤、B254/331、80-9B、S678/14B這6個材料程氏指數(shù)在9~13之間,表現(xiàn)出偏秈的特性。這6個材料稃毛都是短齊硬直,穗軸第1~2節(jié)長度平均長度為1.76 cm,其中最長是遷羅早赤3.29 cm,最短的是80-9B為0.78 cm,極差R為2.51 cm。谷粒長寬比平均為2.74,最大的是青236/458,為4.33,最小的是80-9B,為2.08,極差R為2.25。越B-12的程氏指數(shù)為16,屬于偏秈類型。
2.2 6個分類指標的相關(guān)分析
在對17個材料進行秈粳分類時,有不少材料的程氏指數(shù)雖然明顯地表現(xiàn)出秈性粳性,或偏秈、偏粳性,但在其中的個別分類指標卻明顯地表現(xiàn)出不屬于該程氏指數(shù)所屬的秈粳性。由于在用6項指標評價一個品種,而各指標出現(xiàn)明顯不同的秈粳性,因此對各項指標的相關(guān)關(guān)系作出評價(表3)。
從表3可以看出,稃毛的多少與葉毛相關(guān)系數(shù)明顯呈正相關(guān),與穗軸第1~2節(jié)長、抽穗時殼色、酚反應(yīng)、谷粒長寬比呈正相關(guān),且相關(guān)系數(shù)極為顯著;葉毛的多少與稃毛、穗軸第1~2節(jié)長、酚反應(yīng)呈顯著相關(guān),而與抽穗時殼色、谷粒長寬比的相關(guān)關(guān)系不顯著;穗軸第1~2節(jié)長度除了與抽穗時殼色、谷粒長寬比的相關(guān)關(guān)系不顯著外,與其余的各項指標相關(guān)關(guān)系都顯著;抽穗時殼色除了與穗軸第1~2節(jié)長度、葉毛相關(guān)關(guān)系不明顯外,其余的各項指標相關(guān)關(guān)系都呈顯著相關(guān);酚反應(yīng)與各項指標都呈顯著相關(guān)性。
從表3中發(fā)現(xiàn),此次參試品種的谷粒長寬比、抽穗時殼色與其他各項指標相關(guān)關(guān)系不太顯著。谷粒長寬比和抽穗時殼色都是辨別秈粳稻的重要指標之一,但由于這2項指標與其他各項指標相關(guān)關(guān)系不太顯著,因此如果單從這兩項指標來判斷秈粳性,容易產(chǎn)生錯誤。谷粒長寬比和抽穗時殼色的遺傳受到多基因控制,但環(huán)境也能影響到這2項指標的遺傳性。因此,在育種中應(yīng)注意這些粒型上歸為秈性或粳性的品種,其中有可能是屬于廣親和性品種,能作為亞種間雜交的親本。
3 結(jié)論與討論
秈粳品種在形態(tài)、生理生態(tài)、細胞學和遺傳學等方面的性狀,存在特異差異,本試驗采用程氏分類法所歸類的品種大部分秈粳性明顯,但也有少部分的秈粳性分別不太明顯,同一個品種在某個性狀上表現(xiàn)出秈稻特性,但在另一個性狀方面卻表現(xiàn)出粳稻特性,按照程氏分類法去分類,有可能產(chǎn)生錯誤,這是程氏分類法的不足。因此,在水稻秈粳性的辨別上,不但采用程氏分類法的幾項指標,還需采取綜合鑒定和把主要形態(tài)指標與生態(tài)群、生態(tài)型的生態(tài)分布及栽培利用上的特點結(jié)合起來,多強調(diào)其共性方面,而把一些次要的形態(tài)差異作為品種的識別性狀,這樣才能更好地劃分品種的秈粳性,篩選出更好的廣親和性材料來作為雜交育種的親本。
4 參考文獻
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【摘要】 目的建立HPLC法同時測定丹參和甘肅丹參中丹參素鈉、原兒茶醛和丹酚酸B含量的方法,通過3種水溶性活性成分測定,評價野生和甘肅栽培丹參、野生和栽培甘肅丹參的質(zhì)量。方法 色譜柱為C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm);流動相為甲醇—冰醋酸—水(20∶80∶1);流速1.0 mL/min。二元梯度洗脫。結(jié)果 丹參素鈉、原兒茶醛、丹酚酸B分別在58~1455 ng、15~162 ng、825~8250 ng范圍內(nèi)線性關(guān)系良好,回收率分別為102.20 %、101.53 %和103.03 %。結(jié)論 方法簡便、準確、分離效果好,可作為丹參水溶性活性3種成分的同時定量測定方法。
【關(guān)鍵詞】 高效液相色譜法;丹參;甘肅丹參;水溶性成分;丹參素鈉;原兒茶醛;丹酚酸B;栽培;野生
丹參《中國藥典》收載為唇形科植物丹參Salvia miltiorrhiza Bge的根[1],甘肅分布于天水、隴南地區(qū),僅有資源而無商品,近年,慶陽、平?jīng)龅鹊厝斯ぴ耘喑晒?。甘肅丹參來源于唇形科植物甘西鼠尾草Salvia przewalskii Maxim. 或變種褐毛甘西鼠尾草Salvia przewalskii var. mandarinonum (Diels) Stib.的干燥根及根莖,分布于甘肅、四川、云南等省區(qū),為中藥丹參的地方習用品,在甘肅藥用歷史較久,清代地方志已有收錄[2],亦在定西、平?jīng)龅鹊胤N植成功。甘肅人工栽培的丹參、甘肅丹參的質(zhì)量研究評價未見報道,筆者建立了HPLC法同時測定丹參中丹參素鈉、原兒茶醛和丹酚酸B含量的方法,通過3種水溶性活性成分測定,評價野生和甘肅栽培丹參、野生和栽培甘肅丹參的質(zhì)量,為今后甘肅發(fā)展人工資源和選擇GAP適宜的基地提供依據(jù)。
1儀器與試藥
1.1儀器
美國Waters515型泵,Waters717自動進樣器,Waters2487型紫外檢測器。超聲波清洗器KQ2500(昆山市超聲儀器有限公司)。
1.2 試藥
丹參素鈉(110855-200203)、原兒茶醛(810-20004)、丹酚酸B(111562-200504)由中國藥品生物制品檢定所提供,供含量測定。甲醇為色譜純;水為娃哈哈純凈水,其余試劑為分析純。
甘肅丹參實驗材料為甘西鼠尾草Salvia przewalskii Maxim. 的根莖,野生品分別產(chǎn)于漳縣、天水、華亭、臨夏、渭源等縣,栽培樣品產(chǎn)于岷縣、渭源縣;丹參為唇形科植物丹參Salvia miltiorrhiza Bge的根,栽培樣品產(chǎn)于華亭縣和市售1,野生品為市售2;以上經(jīng)作者嚴格鑒定。
2方法與結(jié)果
2.1 色譜條件
大連伊利特C18色譜柱(4.6 mm×250 mm,5 μm)。流動相為甲醇—冰醋酸—水(20∶80∶1),二元梯度洗脫,0~5 min,甲醇10 %;5~25 min,甲醇10 %~35 %;25~45 min,甲醇35 %。流速1.0 mL/min;檢測波長280 nm。進樣量10 μL。柱溫45 ℃。理論板數(shù)按原兒茶醛峰計算應(yīng)不低于2000。
2.2含量測定
2.2.1對照品溶液的制備
精密稱取丹參素鈉5.82 mg、原兒茶醛3.67 mg、丹酚酸B 8.25 mg對照品,分別置于10 mL量瓶中,加甲醇定溶制成對照品儲備溶液。
2.2.2 供試品溶液的制備
取樣品(過3號篩)0.5 g,精密稱定,置50 mL容量瓶中,精密加水50 mL,稱定重量,超聲處理(功率250 W,頻率33 kHz)40 min,放冷,再稱定重量,用水補足減失的重量,搖勻,濾過,取續(xù)濾液,即得。
對照品溶液、供試品溶液的HPLC色譜圖見圖1、圖2。
圖1對照品HPLC圖
1.丹參素鈉2.原兒茶醛3.丹酚酸B
圖2供試品HPLC圖
2.2.3線性關(guān)系考察
分別精密稱取1 mL丹參素鈉、1 mL原兒茶醛、1 mL丹酚酸B對照品儲備溶液,分別置于100 mL、250 mL和5 mL棕色量瓶中,加甲醇稀釋定容至刻度,搖勻。分別選擇1,5,10,15,25 μL和1,3,5,7,11 μL以及5,10,20,40,50 μL,注入液相色譜儀,記錄峰面積,以進樣量(X)為橫坐標,以峰面積(Y)為縱坐標,繪制標準曲線,其線性方程分別為:X= 1.8208×10-3Y-0.1124、r=0.9999;X=1.9078×10-4 Y-0.0171、r=0.9991;X=1.0745×10-6 Y-1.8053、r=0.9998;結(jié)果分別在58~1455 ng、15~162 ng 和825~8250 ng范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。
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2.2.4精密度試驗
對同一批甘肅丹參樣品(臨夏)按“供試品溶液制備”方法,精密吸取10 μL,注入液相色譜儀,測定峰面積,重復(fù)進樣5次,結(jié)果峰面積RSD分別為1.85 % 、1.27 %和1.01 %。
2.2.5 穩(wěn)定性試驗
對同一批甘肅丹參樣品(臨夏)按“供試品溶液制備”方法,分別于配后0,2,4,6,8 h,精密吸取10 μL,注入液相色譜儀,測定峰面積。結(jié)果表明,丹參素鈉、原兒茶醛、丹酚酸B在12 h內(nèi)基本穩(wěn)定,RSD分別為2.56 %、2.76 %和2.14 %。
2.2.6重復(fù)性試驗
對同一批甘肅丹參樣品(臨夏)按“供試品溶液制備”方法,取5份制備,精密吸取10 μL,注入液相色譜儀,測定丹參素鈉、原兒茶醛、丹酚酸B的含量,分別為0.0513 %、0.0150 %和3.5001 %,RSD分別為2.57 %、2.70 %和2.18 %。
2.2.7回收率試驗
取已知含量的同批樣品0.25 g(產(chǎn)臨夏,丹參素鈉、原兒茶醛的含量分別為0.0513 %、0.0150 %、3.5001 %) 6份,精密稱量,分別精密加入對照品儲備溶液3 mL丹參素鈉(0.04656 mg/L)、1 mL原兒茶醛(0.02936 mg/L)和5 mL丹酚酸B(1.762 mg/L),按供試品溶液的制備方法制備,進行測定,計算平均回收率,結(jié)果見表1、表2、表3。 表1丹參素鈉回收率試驗結(jié)果表2 原兒茶醛回收率試驗結(jié)果表3 丹酚酸B回收率試驗結(jié)果 取樣量
2.2.8 樣品的測定
按供試品溶液制備方法制備樣品,精密吸取對照品溶液、供試品溶液各10 μL,注入液相色譜儀,以干燥品計算含量,結(jié)果見表4。 表4 樣品含量測定結(jié)果
3小結(jié)與討論
本實驗采用超聲處理40 min,比較了甲醇、70 %甲醇、50 %甲醇、20 %甲醇、10 %甲醇、乙醇、70 %乙醇、50 %乙醇、20 %乙醇、10 %乙醇和水等11種提取溶劑對含量的影響,結(jié)果以水作為提取溶劑,丹參素鈉、原兒茶醛和丹酚酸B總量較高;以水為提取溶劑,分別超聲處理20,30,40,50 min,結(jié)果40 min提取較完全。本實驗選擇水作為溶劑,超聲處理40 min作為實驗提取條件。
甘肅丹參、丹參中丹參素鈉、原兒茶醛含量均很低,分別在0.0038 %~0.0831 %、0.0024 %~0.0171 %。丹參中丹酚酸B含量明顯高于甘肅丹參,這與文獻報道一致;華亭家種丹參所含水溶性成分與野生品相當,且丹酚酸B含量達到《中國藥典》丹參不得低于3.0 %的限度規(guī)定,結(jié)合脂溶性成分較高、農(nóng)藥殘留符合有關(guān)要求(另文發(fā)表),認為華亭栽培丹參符合藥典規(guī)定,岷縣、渭源縣栽培甘肅丹參水溶性成分與野生品相當。初步認為華亭縣、岷縣、渭源縣是適宜種植的地區(qū),值得進一步加強種植技術(shù)研究,提高品質(zhì)。
參考文獻
[1]國家藥典委員會.中國藥典(2005年版一部)[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005:58.
關(guān)鍵詞:氣液色譜 生活用水 酚類化合物 含量
一、引言
生活用水中酚類化合物含量一旦過高,后經(jīng)氯消毒時水中的酚類物質(zhì)就會被氧化生成氯酚類化合物。長期飲用含氯酚的水可引起頭暈、皮膚瘙癢、貧血及各種神經(jīng)系統(tǒng)疾病,過量攝入會出現(xiàn)急性中毒癥狀。因此測定生活用水中酚類化合物的含量具有非常大的意義。
目前,酚類化合物含量測定方法主要有氣相色譜法和分光光度法。其中,分光光度法測定生活用水中酚類化合物靈敏度較低,不同的酚類化合物需要采用不同的處理方法,在不同的波長處檢測,操作繁瑣。正是由于分光光度法的這些缺點,本文采用了氣相色譜法進行生活用水中酚類化合物含量的測定。從氣象色譜法原理及特點出發(fā),通過實驗分析了氣相色譜法如果測定生活用水中酚類化合物的含量。
二、氣相色譜法原理及特點
1、氣相色譜法的原理
從基本原理上,氣相色譜法分為氣固色譜和氣液色譜。氣固色譜中被分離物隨著載氣的流動,被測組分在吸附劑表面進行吸附,脫附,再吸附,再脫附,這樣反復(fù)的過程不同物質(zhì)在色譜柱中的保留時間不同而達到分離的目的。氣液色譜中被分離物隨著載氣的流動,被測組分在固定液中進行溶解,揮發(fā),再溶解,再揮發(fā)的過程,使不同物質(zhì)在色譜柱中的保留時間不同而達到分離的目的。
氣相色譜分離法的原理是:色譜柱中不同組分能夠分離是由于其分配系數(shù)不等。分配系數(shù)K小的組分:在氣相中停留時間短,較早流出色譜柱。分配系數(shù)大的組分:在氣相中的濃度較小,移動速度慢,在柱中停留時間長,較遲流出色譜柱。兩組分分配系數(shù)相差越大,兩峰分離的就越好。不同物質(zhì)的分配系數(shù)相同時,它們不能分離。
2、氣相色譜法的特點
氣相色譜法主要具有以下特點:
第一:高選擇性:可有效地分離性質(zhì)極為相近的各種同分異構(gòu)體和各種同位素。
第二:高靈敏度:可檢出10-10 克的物質(zhì),可作超純氣體、高分子單體的痕跡量雜質(zhì)分析和空氣中微量毒物的分析。
第三:高效能:可把組分復(fù)雜的樣品分離成單組分。
第四:應(yīng)用范圍廣:即可分析低含量的氣、液體,亦可分析高含量的氣、液體,可不受組分含量的限制。
第五:速度快:一般分析、只需幾分鐘即可完成,有利于指導(dǎo)和控制生產(chǎn)。
第六:設(shè)備和操作比較簡單儀器價格便宜。
第七:所需試樣量少:一般氣體樣用幾毫升,液體樣用幾微升或幾十微升。
三、氣相色譜法檢測生活用水中酚類化合物含量實驗方法
1、儀器和試劑
① 帶Ni63電子捕獲檢測器的氣相色譜儀―HP5890Ⅱ 型。
② 色譜柱:2mm內(nèi)徑,2.0m長的玻璃柱,填充以1.95%QF―1+1.5%OV―17涂漬的100~120目WHP擔體。
③ 色譜標準物:苯酚,間甲酚,2,4―二氯酚,2,4,6―三氯酚,五氯酚,對硝基酚。
④ 常用試劑:五氟苯甲酰氯,碳酸鉀,無水硫酸鈉,色譜純甲醇,石油醚等。2、分析步驟
取水樣100mL于125mL分液漏斗中,用氫氧化鈉(或硫酸)溶液調(diào)pH近中性,加1g碳酸鉀使 樣品pH值為9左右,搖勻后,用2×20mL石油醚萃取二次,以分離堿中性物質(zhì)(如-666、-DDT ,多氯聯(lián)苯類)。取其中50mL水樣,加入0.1%的五氟苯甲酰氯0.2 mL。在20℃環(huán)境中振搖2min,使上述各種酚類化合物在堿性條件下充分衍生為酚酯類化合物。然后用5mL石油醚萃取,靜置分層后,過無水硫酸鈉柱除去水分,取有機相進行色譜分析。定量結(jié)果如下圖:
四、實驗結(jié)果分析
1、色譜條件
2,4―二氯酚乙酸酯和2,4,6―三氯酚乙酸酯在OV―17+QF―1填充柱中保留時間比較接近 ,故必須采用程序升溫才能使其分離,且氮氣流速也不宜過大。為此,采用的氮氣流速為40~60mL/min,柱溫為100~190℃,以8℃/min程序升溫。在上述條件下,間甲酚只能在檢測器及注射孔溫度相對較低的條件下被測出,所以測定間甲酚使用的檢測器溫度為210℃,注射孔溫度為205℃。而苯酚乙酸酯及對硝基酚乙酸酯則需在較高的檢測器和注射孔溫度下才能測出,因此除間甲酚外的其他5種酚的測定所用的檢測器溫度為300℃,注射孔溫度為250℃。
2、萃取劑的選擇
查閱的文獻報道中有6種溶劑可用于酚酯類化合物的萃取,遂比較了其中3種溶劑( 即石油醚、正已烷、環(huán)乙烷)的綜合萃取率及色譜行為,且認為石油醚為較好的萃取劑。
3、衍生化試劑的選擇
乙酸酐、五氟芐溴、五氟苯甲酰氯均為衍生化試劑。乙酸酐成本低,易于得到,可用于氯酚的?;?,但對低氯酚或無氯酚酰化效果則較差。比較上述3種?;瘎宸郊柞B茸铎`敏。然而高靈敏度的衍生化試劑會使本底濃度升高,因此五氟苯甲酰氯的濃度應(yīng)在0.1%左右,加入量應(yīng)≯0.3 mL,且試劑的保存也必須嚴格密封和避光。
4、?;瘻囟燃皃H值
因為測定的酚為酚的衍生產(chǎn)物,故衍生化率對測定是有直接影響的,溫度高則衍生化率較高。溫度<10 ℃時,氯酚的?;侍鸵灾聶z測不出,因此試驗結(jié)果為20℃最佳。硝基酚在pH值為4左右時,衍生化率較高,但同時干擾物也較多。其它5種酚均在堿性條件下有較高的?;剩虼诉x擇pH值為9左右進行?;磻?yīng)。
5、干擾及消除
γ―666對酚的測定有干擾,經(jīng)過多次試驗,可通過堿性條件下用石油醚萃取消除。目前尚有一些不明干擾物質(zhì)存在,需進一步認定并探討消除方法。
五、氣相色譜法測定酚類化合物含量分析
1、頂空體積的影響
頂空體積的大小對檢測靈敏度、精密度及萃取效率有重要影響。Camarasu的研究表明:當頂空體積小于樣品瓶體積的1P3 時,靈敏度增加但精密度會降低。
2、離子強度和攪拌對響應(yīng)值的影響
在溶液中加入鹽類(如氯化鈉) 可增大溶液的離子強度,抑制氯酚電離并降低其在溶液中的溶解度,提高氣液分配系數(shù),提高萃取效率。通過攪拌可加速氣液的平衡,從而提高分析速度。
3、pH 對響應(yīng)值的影響
樣品中的pH 直接影響氯酚的氣液分配系數(shù)和纖維固定相的吸附效率,氯酚為弱酸性,pH值降低可使氯酚電離性減小,提高氣液分配系數(shù)和纖維固定相的吸附效率,提高方法靈敏度,但酸性過強會損壞纖維的固定相。
4、解析溫度和時間的影響
解析溫度升高可提高解析速度,但高溫對固定相損傷也會增加。隨著解析時間的增加響應(yīng)值增大,達到一定時間后趨于平穩(wěn)。
5、吸附時間對響應(yīng)值的影響
微萃取吸附時間越長,吸附量越大。
六、總結(jié)
采用氣相色譜法測定生活用水中酚類化合物含量獲得了良好的線性關(guān)系、靈敏度、精確度和加標回收率。滿足衛(wèi)生標準的要求,該方法簡單,靈敏,是測定氯酚化合物的理想方法。
參考文獻:
1、王敏捷. 氣相色譜法測定地下水中15種有機氯農(nóng)藥. 巖礦測試. 2010年第5期