淺析土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響

秦 維，羅文敏

（貴州省生物研究所，貴州貴陽 550009）

冬蓀（Phallus inpudicusL.ex.Pers.），又稱白鬼筆，是寄生在枯竹根部的一種隱花菌類。自然條件下，冬蓀于夏秋季節單生或群生于林中地上腐殖質層。冬蓀的蛋白質、糖類化合物、脂類物質、維生素和礦質元素含量高，深受大眾青睞，其氨基酸含量極高，且富含多種植物營養成分，不論是應季的鮮蓀還是過季的干蓀，都是餐桌上燉肉煲湯的優良伴品，食用鮮美，營養價值極高。另外，冬蓀菌柄、菌托和子實體入藥，藥性為甘、淡、性溫，有活血止痛、祛風除濕的功效，可用于治療風濕痛；冬蓀還具有減肥、提升機體免疫力、開胃健脾的作用；冬蓀可抑制腐敗菌生長，作為食品的短期防腐劑［1］。因此，冬蓀無論是食用、藥用，還是在工業用途上都極具價值。

土壤作為聯系無機界和有機界的關鍵，是植物體一切成分來源的母體。土壤的環境污染，尤其重金屬污染勢必威脅著植物生長，大量重金屬元素富集于植物體，沿著食物鏈進入動物體內，食用性植物的重金屬富集威脅著人類的健康?，F階段，由于現代工業的發展，工業“三廢”的排放量明顯增加，外加自然狀態下成土巖石富含金屬成分，致使土壤重金屬含量嚴重超標。

1 土壤重金屬污染現狀及特點

土壤重金屬污染指的是土壤中的汞、鎘、鉛、鉻、鋅及銅等金屬元素含量超過規定標準，造成土壤生態環境惡化的現象［2］。隨著工業化的深入推進，近年來土壤中重金屬元素含量呈現逐漸上升趨勢。數據調查顯示，目前我國受到重金屬污染的耕地面積約為2 000 萬公頃，約占總耕地面積的1/5［3］。

相較于土壤其他污染形式，土壤重金屬污染在土壤生態環境惡化方面表現更為突出的特征有：1）具有很強的隱蔽性，難降解，屬土壤長期潛在污染物；2）在土壤顆粒物吸附作用下，淺層土壤重金屬元素含量多，深層土壤重金屬元素含量少；3）易與土壤中配位體作用，合成絡合物和螯合物，在土壤中溶解和遷移，致使污染區域擴展；4）不同金屬元素的形態差異較大，其活性和毒性不同，受土壤性質影響其遷移和轉化機制復雜。

2 冬蓀生長的環境

冬蓀生于竹林、闊葉林及草叢等腐殖質豐富的地上［4］，喜陰涼潮濕的生長環境，常年生長溫度不得高于20 ℃，菌柄伸出溫度在10 ℃以下，空氣濕度要求在85%以上［5］。在我國，冬蓀主要分布于吉林、福建、臺灣、浙江、四川、貴州、云南、陜西及湖北等地，尤其以貴州省大方縣冬蓀最為出名，素有“冬蓀之鄉”的美譽，并于2017 年獲“國家地理性標志產品”［5-6］。

以貴州省大方縣的冬蓀生長環境為例，冬蓀種植保護區年均溫度11.8 ℃，年均日照時數1 274.2 h，年均霧日159.2 d，年降水量1 155 mm，年均無霜期254～325 d，常年相對濕度85%，種植于背風向陽林帶底部散射光區域。土壤性質方面，有機質≥1.0%，土層厚度≥20 cm，土壤pH 值5.0～7.0，空氣濕度≥70%，遮陰度≥50%。

綜上，最適宜冬蓀生長繁衍的區域是亞熱帶、熱帶濕潤氣候的高山地帶及溫帶濕潤氣候區，同時這些區域要保證適度的喬木、灌木遮蔽度，即保證散射光照；尤其在亞熱帶地區的山間谷地和熱帶高原區的山間谷地地區的向陽坡帶，該區域屬于冬蓀生長繁殖最佳地帶，因為亞熱帶高原地區的山間谷地濕氣重，云霧多、冬暖夏寒，且具有適宜的植被覆蓋度。此外，從土壤環境分析，適宜冬蓀生長繁衍區的土壤以偏酸性的黃壤、紅壤和磚紅壤為主。

3 土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響

3.1 冬蓀生長對土壤重金屬的吸附機制

從冬蓀生物學特性分析，冬蓀對重金屬的富集可以通過主動吸收或被動吸收實現。土壤中的金屬離子在不同的電化學電位作用下，通過被動運輸的方式穿過質膜進入體內稱為被動吸收；重金屬依靠原生質膜上的載體，主動運輸并消耗能量穿過原生質膜，進入到真菌細胞的方式稱為主動吸收［10］。因此，冬蓀的生物學特性決定其生長過程中對重金屬吸收、富集能力超過普通作物。

從冬蓀生長環境分析，相較于其他植物，冬蓀屬于土壤表層矮小植株菌類，其生長環境正處于重金屬含量最高的淺層土壤。同時，冬蓀適宜生長區土壤、大氣環境較為濕潤，水分呈酸性，金屬處于離子狀態并形成不同的電化學電位推動力，無疑加大冬蓀對金屬的被動吸收程度。此外，冬蓀生長期濕熱的土壤環境也會增加其主動吸收程度。因此，土壤環境中的重金屬污染問題往往會在冬蓀生長中被放大、凸顯出來，一旦土壤遭到重金屬污染，即使較為輕微的重金屬污染，都可能造成冬蓀體內重金屬超標。

從土壤重金屬污染特征分析，土壤重金屬污染極具隱蔽性，屬土壤長期、潛在污染物，一旦富集，難以自然降解，長期威脅冬蓀生長。此外，重金屬易與土壤中配位體作用，合成絡合物和螯合物在土壤中溶解、遷移，進一步加強冬蓀被動吸收重金屬的能力。國內目前對食物重金屬超標檢測機制不健全［9］，這讓土壤重金屬污染變得更加難以控制，而土壤重金屬污染造成的巨大經濟損失也將給冬蓀產業的發展帶來沉重的打擊。

3.2 土壤重金屬污染對冬蓀影響的特征

從冬蓀自身生物學特性、生長環境和土壤重金屬污染特征等角度，對其生長的吸附機制分析表明：相對于其他植物，冬蓀生長過程中對重金屬吸收、富集能力超過普通作物，土壤環境中的重金屬污染會在冬蓀中被放大。此外，冬蓀從土壤中吸收的重金屬量與土壤中的重金屬總量有一定關系，生長在被重金屬污染的土壤中的冬蓀，其體內必然會發生重金屬累積。因此，土壤重金屬污染必然導致冬蓀重金屬含量超標。而被冬蓀吸收富集的重金屬會隨著食物鏈進入人體，威脅人體生命健康。

土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響表現出以下突出特征：1）土壤重金屬污染具有很強隱蔽性和難降解性，冬蓀種植區的土壤一旦重金屬超標，將會在很長一段時間不再適宜種植冬蓀，直至土壤環境恢復后還需經過的一系列風險評估，方可種植；2）淺層土壤重金屬含量多，深層土壤重金屬含量少，植株矮小的冬蓀根系較淺，對土壤重金屬的富集程度高于其他植物，污染放大性更加明顯；3）重金屬易于與土壤中配位體作用，合成絡合物和螯合物在土壤中溶解和遷移，致使冬蓀種植污染區域擴展，存在污染區域擴大的風險；4）土壤中不同金屬元素的形態差異，其活性和毒性不同，在冬蓀不同的部位富集的程度差異大；5）土壤重金屬一旦被冬蓀吸收富集沿著食物鏈進入人體，持續潛伏周期長，不易察覺潛在風險極大。因此，冬蓀種植不允許有重金屬污染事件發生，一旦發生，必須及時停止生產，進行土壤重金屬治理［10-12］。

4 不足和展望

本研究缺乏對冬蓀富集重金屬的過程和機理的詳細探討，尤其冬蓀對重金屬耐受性缺乏探討，建議進一步從化學角度深入探討冬蓀富集重金屬過程、機理。此外，本研究基于地理環境和基礎生物理論層面探討重金屬對冬蓀生長的影響，尺度過于宏觀，建議在現代生物基礎上，運用生物學技術、設備對種植區冬蓀成品進行檢測分析，用數據說明冬蓀生長對土壤重金屬的吸附機制。另外，本研究缺乏對冬蓀培育、種植試驗區的具體調查和實驗數據收集、分析和處理，無數據支撐，建議深入冬蓀種植試驗，研究冬蓀人工培養技術，采用分時、分區對比研究探索重金屬對冬蓀影響的規律。