墊江牡丹主產(chǎn)區(qū)土壤重金屬含量的分析與評價

周 霞，冉 烈，李會合

牡丹 Paeonia sufruticosa Andr，別名“富貴花”、“百兩金”，雍容華貴，富麗端莊，是中國的傳統(tǒng)名花，為毛茛科落葉小灌木，素有“國色天香”之美譽，花單瓣或重瓣［1，2］.牡丹以根皮供藥用，習(xí)稱丹皮，具有清熱涼血、活血化淤的功能.現(xiàn)代藥理學(xué)研究證實，以丹皮酚為主要生物活性成分的牡丹皮具有抗癌、抗過敏性哮喘、保肝、抗動脈粥樣硬化、抗炎、抗心肌再灌注性損傷、改善認(rèn)知障礙、神經(jīng)保護(hù)等廣泛的藥理作用［3］.

重慶墊江種植的牡丹具有根粗、肉厚、色白、粉質(zhì)足、香味濃等特點，深受醫(yī)藥界和消費者的好評［4］，并以質(zhì)量佳而獲“川丹皮”之名，是原“川丹皮”的主要產(chǎn)地，已成為“川丹皮”的產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)基地.墊江丹皮的丹皮酚、芍藥苷等成分含量高于《中國藥典》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，因其品質(zhì)佳、產(chǎn)量高而享譽中外，曾大量出口日本、韓國及眾多東南亞國家.

為了保證墊江牡丹主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的丹皮產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)出綠色藥材，參照國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 5010—2001《無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件》要求，對重慶市墊江縣牡丹生長區(qū)域土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析，以期為墊江牡丹建設(shè)GAP基地建設(shè)提供科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)自然狀況

墊江牡丹主產(chǎn)區(qū)位于重慶市東北部，東經(jīng)約107°，北緯約 29°，海拔 500 ～850 m.研究證明:海拔400～800 m均適宜種植藥用牡丹，但600 m種植的牡丹皮中丹皮酚和芍藥苷含量最高［5］.該地區(qū)為中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，降水充沛，四季分明.年均氣溫16℃，極端最高氣溫為40℃，最低溫-4℃，年積溫在6 000℃左右，無霜期達(dá)280 d，年降水量約 1 160 mm，年均日照 1 260 h［2］.

2 材料與方法

2.1 采樣的區(qū)域及方法

在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，根據(jù)墊江牡丹主產(chǎn)區(qū)的地形地貌、氣候特點、生產(chǎn)情況以及土壤利用狀況，在牡丹主要產(chǎn)地分別采集具有代表性的土壤樣品19個.采用梅花點取樣法采集土壤，每個區(qū)域5個點，每個點1 kg，深度0～15 cm ，均采自耕作層，將各點樣品5 kg充分混勻，并用四分法縮分為2.5 kg作為原始樣品［6］.

2.2 測定項目及方法

根據(jù)無公害產(chǎn)品對土壤環(huán)境質(zhì)量的要求，測定項目為pH值、鎘、汞、砷、鉻、鉛、銅.測定方法用原子吸收分光光度法.

2.3 評價標(biāo)準(zhǔn)與評價方法

2.3.1 評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)該地區(qū)土壤環(huán)境污染的實際狀況以及國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和《無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，選用全銅、全鎘、全鉻、全鉛、全砷、全汞作為評價指標(biāo).以國家農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 5010—2001《無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件》中土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)為評價標(biāo)準(zhǔn)［7］.

表1 《無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件》土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)

2.3.2 評價方法

主要采用中國綠色食品發(fā)展中心推薦的單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法進(jìn)行現(xiàn)狀評價.綜合污染指數(shù)法評價結(jié)果的分級標(biāo)準(zhǔn)見表2.

(1)單項污染指數(shù)法

對每一個評價指標(biāo)的污染狀況進(jìn)行評價，單項污染指數(shù)評價公式如下:

上式中:P為土壤中污染物i的單項污染指數(shù);C為土壤中污染物i的實測值;S為土壤中污染物i的評價標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)P＜1時表示未污染，P＜1時表示受污染，且P值越大，污染越嚴(yán)重［8］．

表2 土壤環(huán)境質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)

(2)內(nèi)梅羅指數(shù)法

由于一種土壤中多種污染物超標(biāo)現(xiàn)象很少，而各污染物相互間會產(chǎn)生復(fù)合污染，所以用綜合污染指數(shù)評價法將單項污染指數(shù)評價法進(jìn)行校正，可兼顧平均值和最高值對土壤污染的貢獻(xiàn)［9］.綜合污染指數(shù)的評價方法采用內(nèi)梅羅指數(shù)法，其評價公式為:

P={［(Pmax)2+(Pave)2］/2}1/2

上式中:P為土壤綜合污染指數(shù);Pmax為單項污染指數(shù)最大值;Pave為單項污染指數(shù)平均值.

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤重金屬測定結(jié)果

各個采樣點的土壤中銅、鎘、鉻、鉛、砷、汞單項指標(biāo)元素均有不同程度的檢出，土壤監(jiān)測分析結(jié)果見表3.由表3知，各采樣點的pH值為5.76～8.33，平均值為7.83，變異系數(shù)較小.各采樣點土壤重金屬含量差異較明顯，土壤重金屬的變異系數(shù)在0.07～0.61，其含量高低相差懸殊，說明污染源的存在及其對土壤重金屬含量所產(chǎn)生的影響大［10］.以 Hg、Cd變異系數(shù)較大，而 Cr的變異系數(shù)最小.19個供試土壤的重金屬Cu、Cd、Cr、Pb、As、Hg 含量范圍分別在 15.15 ～28.99 mg/kg，0.07 ～0.53 mg/kg，43.99 ～56.80 mg/kg，29.01 ～ 42.94 mg/kg，9.24 ～ 24.20 mg/kg，0.01 ～0.12 mg/kg.平均值則為 23.18，0.23，50.64，35.19，16.22，0.04 mg/kg，符合《無公害食品蔬菜產(chǎn)地環(huán)境條件》中的土壤環(huán)境質(zhì)量指標(biāo).

3.2 土壤重金屬評價

利用單項污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對19個牡丹主產(chǎn)區(qū)種植土壤重金屬含量進(jìn)行評價，評價結(jié)果見表4.由分析可知，采樣點全汞、全鉻、全鉛、全銅單項污染指數(shù)均較低;汞的單項污染指數(shù)范圍為0.01～0.24，鎘的單項污染指數(shù)為0.17～0.88，鉻的單項污染指數(shù)范圍為0.18～0.34，鉛的單項污染指數(shù)范圍為0.08～0.15，銅的單項污染指數(shù)范圍為0.15～0.53.但砷的單項污染指數(shù)范圍相對較高，為0.31～0.97，最大值為0.97，接近1，應(yīng)引起注意.各項重金屬的單項污染指數(shù)范圍均小于1，表明土壤無超標(biāo)污染物.綜合污染指數(shù)評價結(jié)果顯示，94.7﹪的土壤樣地綜合污染指數(shù)均小于0.7，污染等級為安全，處于“清潔”的水平;5.3﹪的土壤樣地綜合污染指數(shù)大于0.7，處于警戒級，污染水平為“尚清潔”.雖然還未受到污染，但應(yīng)引起重視，在今后的施肥過程中尤其要謹(jǐn)慎.

表3 牡丹土壤的重金屬

4 結(jié)論

牡丹在地生長時間較長，一般需要4～5年的時間才能采挖，因此土壤質(zhì)量對于優(yōu)質(zhì)藥材的形成尤為重要.目前，牡丹主產(chǎn)區(qū)的土壤環(huán)境質(zhì)量狀況良好.土壤質(zhì)量的平均綜合污染指數(shù)為0.58，屬于清潔范圍，表明牡丹種植基地的土壤質(zhì)量符合《中藥材生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》(GAP)的相關(guān)要求，適合綠色藥材的栽培.

在今后的生產(chǎn)發(fā)展過程中，要注意牡丹藥材的施肥、農(nóng)藥噴灑應(yīng)堅持科學(xué)、合理的原則，既要保證藥材質(zhì)量，又要注意使其免受病蟲害威脅.藥材的肥料應(yīng)盡量選擇農(nóng)家肥，減少使用化肥，避免重金屬的污染，從而保證產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境的持續(xù).同時還應(yīng)定點、定期對牡丹生產(chǎn)基地的土壤環(huán)境狀況進(jìn)行監(jiān)測，防止重金屬的富集，確保牡丹主產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量符合綠色藥材生產(chǎn)需要，促進(jìn)墊江牡丹藥材生產(chǎn)的健康、可持續(xù)發(fā)展.

表4 土壤重金屬評價結(jié)果

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