丹参为唇形科植物丹参Salvia miltiorrhiza Bge的干燥根和根茎,因制药工业和临床需求量大,目前多地区引种栽培,但各地质量差异较大。无机元素既影响丹参生长发育,也影响其有效成分的合成和积累。因此,无机元素对丹参品质的形成有重要影响。本课题在前期研究和文献分析基础上,以山东、河南和四川种源丹参组培苗与山东临朐、河南方城和四川中江土壤为研究材料,采用盆栽和大田栽培实验,分析了丹参根际土壤无机元素全量和化学形态、植株元素积累和分配、根中无机元素的亚细胞分布和赋存形态,探讨了丹参无机元素吸收和迁移规律,主要获得了以下研究结果：(1)丹参吸收利用无机元素存在不同的营养型。丹参根际土壤元素全量和化学形态含量存在种源差异,且较非根际土出现增高或降低。三个种源丹参生长在相同土壤中,元素全量差异不明显,而元素化学形态含量差异较显著,其中Cd、 Ca、S、Mn、Pb、Co和Mo元素化学形态种源差异较大；三个种源丹参对同一土壤元素形态分配不同,水溶态、铁锰氧化态、有机态和残渣态差异较显著。其中,山东和河南种源丹参根际元素形态含量差异性较大,河南种源丹参根际元素交换态和铁锰氧化态含量高于非根际土,残渣态元素低于非根际土,山东种源丹参根际元素铁锰氧化态和有机态元素含量多数高于非根际土。表明丹参根际行为对元素活化吸收存在种源差异。(2)无机元素在丹参中存贮和转化存在不同的基因型。无机元素在丹参根中主要分布于细胞壁和细胞可溶性组分,As主要分布在细胞壁,Mg、Mn、Cd、Cr、Cu和Zn主要分布在细胞可溶性组分,Pb主要分布在可溶性组分和细胞壁,三个种源丹参可溶性组分和细胞壁Pb含量表现出较显著的基因型差异,细胞壁和细胞液是丹参根中元素的主要贮藏部位。丹参根中元素以乙醇提取态为主要赋存形态。Mg、Mn、Cd、Cu、Pb和Zn等元素主要以乙醇提取态的形式存在,Fe、As和Cr等元素分配率相对较均匀,但在三个种源丹参根中的分配率均有较大差异。其中,Mg和Fe的赋存形态具有较明显的基因型差异。河南丹参根中元素的转化能力较其他两个种源强,而四川种源较其他两个种源对元素转化活动较弱。(3)无机元素在丹参地上部分和地下部分的分配量存在不同的基因型。丹参无机元素地上部分分配量高于地下部分,尤以重金属元素明显。Fe、Cu、Pb、Zn、 As、B、Mo、Ca、Co、K、Mn、S、Cd和Cr等元素表现为地上部分含量高于地下部分,但Mg、Mo、Co、P和Cd等元素在山东丹参地下部分高于地上部分,Mg在四川丹参地下部分含量高于地上部分,P在河南丹参地下部分含量高于地上部分。富集系数和转运系数表明丹参对Ca、Pb、Mn、B、Cr和As元素转运能力较强,使根部吸收的As、Pb、Cr和Mn等重金属元素大部分转运到地上部分,从而减少了其在丹参根部的含量。(4)根际无机元素形态和根中元素赋存形态影响着丹参无机元素的吸收和利用。丹参根中元素的亚细胞分布和赋存形态与根际土壤中对应的元素形态存在一定的相关性,其中Fe、Cd、Cu和Zn的亚细胞分布和存贮受根际对应元素的影响较显著,Cd、As、Pb和Zn的赋存形态受根际对应元素的影响较显著。丹参体内元素的分配主要与土壤中对应元素的铁锰氧化态、有机态和残渣态显著负相关。水溶态和交换态元素S、K和Cd含量的增加会促进丹参体内元素的积累,而增加生物可利用态(水溶态和交换态)或生物潜在可利用态(铁锰氧化态和有机态)元素的含量并不会促进As在地下部分和P在地上部分的分配量,也许是丹参药材Cd易超标而As不易超标的原因。丹参根中元素的赋存形态影响着植株中Pb、 Fe、Cd和Cr的分布和分配。地下部分Pb含量分别与根中残留态Pb呈显著正相关,与醋酸提取态Pb呈显著负相关；地下部分Fe含量分别与根中水提取态Fe呈显著正相关,与氯化钠提取态Fe呈显著负相关；丹参地上部分Cd含量分别与根中乙醇提取态Cd呈显著正相关,与盐酸提取态Cd呈显著负相关；地上部分Cr含量分别与根中醋酸提取态Cr和残留态Cr呈显著负相关。(5)丹参药材中无机元素含量受根际元素形态分配的影响,根际土壤元素形态分配可预测药材元素含量。丹参药材无机元素含量主要受到根际土壤交换态、残渣态、有机态和铁锰氧化态含量的交互影响,其中药材As、B、Co、Cr、Cu、 Mn、Mo、Pb、Ca、K、P和S等元素含量与根际土壤中Mo、Mn、As、Ca、Cd、 Co和B元素均有显著相关性。在丹参的栽培过程中,要注意调控土壤元素的水溶态、交换态、铁锰氧化态和有机态含量,尤其Cd、As、Mn、Cr和B等元素。综上可见,丹参对无机元素的吸收利用存在不同的营养型,同时也受到土壤环境的影响。药材元素含量不仅受种源的影响,同时与土壤元素形态分配、元素种类和全量等因素相关,是由遗传因素介导的“土壤—丹参”系统中元素吸收、迁移、转运和积累等过程的结果。而与丹参药材品质相关的重金属,以及影响有效成分积累的K、Cr、P和Cd等元素的吸收迁移和调控过程研究值得重视。本研究对调控根际过程以保证药材安全性、有效性和品质稳定性等工作具有重要意义。