影响川芎重金属镉超标因素及控制措施的初步研究

川芎为伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort,的干燥根茎。具有活血行气,祛风止痛的功效,主要用于胸痹心痛,胸胁刺痛,跌扑肿痛,月经不调,经闭痛经,瘾瘕腹痛,头痛,风湿痹痛。近些年来川芎药材中重金属镉含量超标现象较普遍,严重影响了川芎的用药安全,及对外贸易。本文通过对川芎镉吸收积累规律及药材中重金属镉超标影响因素的研究,探讨其预防与控制措施,为解决川芎重金属镉超标的问题提供科学参考。研究内容如下：1.川芎重金属镉吸收积累规律研究对比分析彭州敖平、眉山永寿两个栽培点川芎植株不同部位以及对应根际土壤中镉元素的含量,初步研究了川芎对镉的吸收积累规律。结果显示川芎地下根茎镉含量较高,平均比地上部位的高77.21%,川芎不同部位镉的富集系数以及根茎对镉的转移系数均大于0.5,地下根茎中镉元素富集系数比地上部位高64.75%,表明川芎对镉元素具有一定的富集作用和转移能力,且镉元素多富集于药用部位根茎中。2.川芎重金属镉超标影响因素及预防措施研究通过对比大田及盆栽试验,考察地域、土壤、种质、生长周期、除草剂等主要因素对川芎重金属镉含量的影响,对川芎中重金属镉的来源和途径做了进一步探讨。2.1影响因素分析2.1.1地域因素彭州市敖平镇、眉山市永寿镇、眉山市洪雅县及成都温江区4个不同产地的川芎药材中镉含量存在极显著差异(n=30,p<0.01),表明地域与川芎镉含量密切相关。敖平镇30份栽培川芎药材镉含量的平均值为0.63 mg·kg-1,比行业标准高110%,合格率为仅6.67%,成都温江区试种川芎药材中镉含量合格率为90.00%。2.1.2土壤因素彭州市敖平镇、眉山市永寿镇及成都温江区3个产地土壤镉含量间存在极显著差异(n=8,p<0.01),3地土壤与其栽培川芎药材中镉含量呈显著正相关性(p<0.01)),即土壤镉背景值越高,所产川芎镉含量越高,以敖平镇土壤受到外界镉污染较严重,超过国家土壤环境二级标准(<0.30mg·kg-1)的3.2倍,亟待治理；不同区域土壤中pH值与土壤以及所产川芎药材中镉含量存在一定的相关性,表现为pH值较高,则土壤以及药材中镉含量较低。栽培介质中施用农家肥的药材中镉含量比未施用的高1.97～7.75倍,表明肥料对川芎镉含量有一定影响。2.1.3种质因素小鱼洞、白水河、水磨镇、敖平坝区、九龙山以及九龙沟等6份不同种质自身镉含量差异极显著(p<0.01),与其对应药材中镉含量分析结果表明不存在显著相关性(p=0.223),表明苓种中镉含量高低对其栽培药材镉含量影响不大。收集的四川省11份不同种质对应川芎生物产量、成分含量及镉含量的灰色关联分析结果显示,崇州市九龙山、洪雅县高庙镇、彭州市坝区及汶川县水磨镇的川芎种质对应药材质量较好。2.1.4生长周期因素不同生长阶段(3月至5月)川芎药材中镉含量存在差异,彭州市敖平镇川芎以4月中旬镉含量最低,较其他时期低59.46%；眉山市永寿镇均以3月中旬药材镉含量最低,较其他时期低59.50%。表明川芎植株生长发育的不同时期对镉元素的吸收转移具有一定影响。2.1.5除草剂因素结果显示施用除草剂组川芎药材镉含量比未施用组高1.59倍,表明除草剂对川芎镉含量有一定影响。综合以上影响因素研究结果,得出不同地域的生态环境及土壤中镉含量对川芎药材中镉含量影响较大,种质因素的影响作用较小2.2预防措施针对影响因素提出了相应的预防措施：(1)选择土壤、大气、灌溉水及所产川芎中镉含量达标的区域发展川芎绿色种植基地；(2)兼顾川芎药材质量与镉含量,选择药材质量较好、镉含量较低的时期为最佳采收期,在敖平镇考虑选择川芎根茎中镉含量较低的时期(4月中旬)为最佳采收期；(3)应用物理除草方式,控制除草剂的使用；(4)施用农家肥应考虑其重金属污染情况,可选择未被污染的农家肥或使用绿肥、饼肥等植物类有机肥料。3.川芎重金属镉超标控制措施研究在土壤污染较为严重地区,选用化学土壤改良措施进行治理研究。研究中发现不同的生态环境,土壤改良剂作用效果不一致,提示在治理川芎镉超标时,需结合当地生态环境,选择适宜的控制措施,具体如下：彭州市敖平镇：(1)腐殖酸8kg/亩川芎药材镉含量可降低24%。(2)活性炭150kg/亩川芎药材镉含量可降低10%-44%。(3)生石灰100kg/亩+淀粉100kg/亩+磷酸二氢钾20kg/亩川芎药材镉含量可降低28%。(4)生石灰100kg/亩+磷酸二氢钾20kg/亩+活性炭150kg/亩+聚丙烯酸钠150kg/亩川芎药材镉含量可降低18.60%。眉山市永寿镇(1)生石灰100kg/亩川芎药材镉含量可降低2.32%～47.37%。(2)生石灰100kg/亩+磷酸二氢钾20kg/亩川芎药材镉含量可降低20%-30%。(3)生石灰100kg/亩+磷酸二氢钾30kg/亩川芎药材镉含量可降低20%-30%。(4)生石灰100kg/亩+淀粉100kg/亩川芎药材镉含量可降低22.50%。(5)腐殖酸8kg/亩+聚丙烯酸钠150kg/亩川芎药材镉含量可降低22.50%。(6)生石灰100kg/亩+磷酸二氢钾20kg/亩+淀粉100kg/亩川芎药材镉含量可降低34.21%-42.50%。综合以上,在川芎种植过程中,应采取预防为主,治理结合的方式,来解决川芎药材中重金属镉含量超标的问题,具有重要的现实意义。