改良栽培方式對(duì)川芎鎘吸附能力和鎘富集階段影響的研究.pdf

1、目的：川芎是我國(guó)常用中藥材之一，被中醫(yī)藥學(xué)者譽(yù)為“血中氣藥”，有活血行氣，祛風(fēng)止痛的功效，廣泛應(yīng)用于由淤血阻滯引起的多種痛癥以及婦科疾病的治療，有較高的藥用、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。近年來(lái)，由于鎘含量超標(biāo)，出口川芎已多次被海關(guān)銷毀。川芎高鎘含量的問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響患者的用藥安全以及出口創(chuàng)匯。目前還未見(jiàn)解決此問(wèn)題的報(bào)道。在課題組前期研究的基礎(chǔ)上，本研究改良了栽培方式，即施用生石灰提高酸性土壤pH值，降低土壤中活性態(tài)鎘含量，從而使川芎鎘含量降低，另一方面，

2、設(shè)計(jì)了對(duì)比試驗(yàn)，即通過(guò)施用硫磺降低土壤 pH值，測(cè)定土壤活性態(tài)鎘和川芎鎘含量，與生石灰的改良效果做對(duì)比；并且對(duì)改良栽培方式后的川芎進(jìn)行了質(zhì)量檢查以評(píng)估改良后川芎藥用質(zhì)量是否符合現(xiàn)行《中國(guó)藥典》標(biāo)準(zhǔn)。最后，本研究初步探索了川芎全生長(zhǎng)過(guò)程中各階段對(duì)鎘的富集能力最強(qiáng)的生長(zhǎng)階段，為適時(shí)的削弱其鎘來(lái)源，進(jìn)一步降低川芎鎘含量、提高川芎用藥安全提供理論依據(jù)。
　　方法：在前期研究的基礎(chǔ)上，本研究于四川省彭州市敖平鎮(zhèn)川芎種植基地選取了典型偏酸性的

3、川芎栽培土壤進(jìn)行了大田栽培試驗(yàn)。第一：采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在川芎栽種前向試驗(yàn)地施用不同劑量的生石灰后翻地混勻。生石灰施用量：750 kg/hm2（P1）、1150kg/hm2（P2）、1500 kg/hm2（P3）和PCK（空白組）。于川芎生長(zhǎng)周期內(nèi)，每月采集川芎和土壤樣品各1次，共7次。制作川芎和土壤供試品；第二：測(cè)定改良前后的收獲期川芎根莖鎘含量以及各月份土壤樣品中各形態(tài)的鎘含量，分析生石灰施用量、土壤pH值、土壤活性態(tài)鎘含量百分比和

4、川芎根莖鎘含量的關(guān)系；第三：設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在川芎栽種前向試驗(yàn)地施用不同劑量的硫磺后翻地混勻。硫磺施用量：75 kg/hm2（S1）、150kg/hm2（S2）、225 kg/hm2（S3）、300 kg/hm2（S3）和SCK（空白組）。采集改良前后收獲期的川芎并測(cè)定其根莖鎘含量以及對(duì)應(yīng)的土壤中各形態(tài)鎘含量，與生石灰的作用做對(duì)比；第四：根據(jù)2010版《中國(guó)藥典》川芎項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定各組川芎根莖的水分、灰分、浸出物以及阿魏

5、酸含量；第五：測(cè)定川芎生長(zhǎng)周期中各月份川芎根莖鎘含量以及土壤樣品鎘含量，計(jì)算川芎對(duì)鎘的富集系數(shù)，分析鎘富集系數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，以及生石灰對(duì)川芎鎘富集系數(shù)的影響。
　　結(jié)果：（1）偏酸性土壤中施用生石灰后，收獲期川芎根莖鎘含量分別為1.96 mg/kg（PCK）、1.42mg/kg（P1）、1.48 mg/kg（P2）和1.06 mg/kg（P3），與生石灰施用量成極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.964**P=0.008）；生石灰施用后第3個(gè)月

6、，處理組離子態(tài)鎘含量百分比開(kāi)始低于空白組，總體上各組離子態(tài)鎘含量百分比成先降低后略有升高的變化規(guī)律，其中高施用量的組別變化規(guī)律明顯，至收獲期，各組土壤離子態(tài)鎘含量百分比與生石灰施用量成負(fù)相關(guān)；生石灰施用后第2個(gè)月，相對(duì)于空白組，各處理組土壤pH值迅速升高，高pH值維持2~4月后有所降低，趨于穩(wěn)定，各組土壤pH值與生石灰施用量成正相關(guān)。
　?。?）對(duì)比試驗(yàn)中，偏堿性土壤中硫磺施用量為0、75、150、225、300kg/hm2時(shí)，收

7、獲期川芎根莖鎘含量分別為0.433、0.740、0.749、0.760、0.769 mg/kg，對(duì)應(yīng)的土壤離子態(tài)鎘含量百分比分別為24.02％、23.80%、25.01%、26.92%、27.03%；硫磺施用量與川芎根莖鎘含量成極顯著正相關(guān)（r=0.999**p=0.01），與土壤離子態(tài)鎘含量百分比成顯著正相關(guān)（r=0.957* p=0.043）。
　　（3）施用生石灰后，收獲期川芎樣品含水量為10.2%（PCK）、11.3%（P

8、1）、11.0%（P2）和10.7%（P3）；總灰分為3.94%（PCK）、3.85%（P1）、3.87%（P2）和3.85%（P3）；酸不溶灰分為0.47%（PCK）、0.52%（P1）、0.49%（P2）和0.55%（P3）；浸出物為28.8%（PCK）、32.3%（P1）、31.1%（P2）和31.7%（P3）；阿魏酸含量為0.23%（PCK）、0.23%（P1）、0.24%（P2）和0.28%（P3）。符合《中國(guó)藥典》（2010

9、版）川芎項(xiàng)下的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）川芎生長(zhǎng)周期的第2月，根莖鎘含量以及對(duì)鎘的富集系數(shù)為全生長(zhǎng)階段中的最高值，此時(shí)川芎苓種剛存活定根，其根莖鎘含量高的原因還有待研究；施用生石灰后第3月，川芎根莖對(duì)鎘的富集系數(shù)開(kāi)始降低，富集系數(shù)與生石灰成施用量依存性，施用量越高，富集系數(shù)越低。在川芎生長(zhǎng)周期中，沒(méi)有再出現(xiàn)明顯強(qiáng)的鎘富集階段。
　　結(jié)論：（1）施用生石灰可升高酸性土壤pH值，降低土壤離子態(tài)鎘含量百分比，從而顯著降低川芎根莖鎘含量

10、，在750~1500kg/hm2施用量范圍內(nèi)，施用量與鎘含量成顯著負(fù)相關(guān)；在大田環(huán)境中，離子態(tài)鎘含量百分比會(huì)受到環(huán)境因素的影響，高施用量的生石灰對(duì)川芎根莖鎘含量、土壤pH值及離子態(tài)鎘含量百分比的影響更穩(wěn)定有效。
　?。?）對(duì)比試驗(yàn)中，施用硫磺可有效降低土壤pH值，顯著升高土壤離子態(tài)鎘含量百分比，從而顯著增加了川芎根莖鎘含量，并且硫磺的施用量越大，此改變?cè)斤@著；川芎根莖鎘含量與土壤離子態(tài)鎘含量百分比對(duì)土壤pH值的變化表現(xiàn)為敏感；川芎

11、對(duì)土壤改良劑有選擇性，硫磺不宜用于川芎栽培土壤的改良。
　?。?）施用生石灰改良偏酸性土壤后，土壤的pH值升高至5.51~5.62，在前期調(diào)查中該地區(qū)土壤pH值分布范圍（5.3~7.4）內(nèi)。改良后，川芎各指標(biāo)均符合《中國(guó)藥典》（2010版）川芎項(xiàng)下標(biāo)準(zhǔn)。
　?。?）川芎生長(zhǎng)周期中，沒(méi)有出現(xiàn)明顯強(qiáng)的鎘富集階段，在川芎的栽培生產(chǎn)管理中，需要全程嚴(yán)格控制土壤鎘含量和pH值，以達(dá)到控制川芎鎘含量的目的；生石灰可有效降低川芎根莖對(duì)鎘的