不同調(diào)理劑對四種中藥材土壤pH 及硒鎘相關(guān)性和富集系數(shù)的影響

陳 娥，陳永波，黃光昱，李衛(wèi)東，劉淑琴，張朝陽，秦 邦，劉 瑤

（湖北省恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院/恩施土家族苗族自治州硒應(yīng)用技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)研究院，湖北 恩施 445000）

民以食為天，食以土為本。土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，守護(hù)土壤健康，構(gòu)建土壤命運共同體勢在必行［1］。近幾年土壤酸化和重金屬污染問題越來越嚴(yán)重，其影響因素是多方面的，分為自然因素和人為因素，其中土壤酸化的自然因素包括多雨天氣、地形、海拔等，人為因素有種植制度不合理、施肥措施不適宜、水分管理措施不科學(xué)等［2-4］；土壤重金屬污染的自然因素有土壤酸堿性、土壤質(zhì)地等，人為因素有化肥、農(nóng)藥、糞肥、農(nóng)用膜等［5］。利用不同土壤調(diào)理劑和植物進(jìn)行土壤修復(fù)的研究較多，并取得了一定的成效［6-16］。本研究通過在基地設(shè)置小區(qū)試驗，研究不同的土壤調(diào)理劑對4 種中藥材土壤pH、土壤總硒與有效硒相關(guān)性、土壤總鎘與有效鎘相關(guān)性以及對硒鎘富集系數(shù)的影響，明確不同調(diào)理劑對酸化土壤和鎘污染土壤治理的效果，以期為土壤修復(fù)和農(nóng)產(chǎn)品安全提供合理的建議。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于湖北省恩施市新塘鄉(xiāng)雙河居委會，東經(jīng)109°46′57″，北緯30°10′17″，海拔1 431 m。相對濕度89.4%，平均氣溫10.7 ℃。土壤pH 為4.76，總硒含量1.621 mg/kg，有效硒含量0.114 mg/kg，總鎘含量1.201 mg/kg（土壤背景值高，未受到鎘元素的污染），有效鎘含量0.323 mg/kg。

1.2 試驗材料

常規(guī)肥（CF）：海德曼復(fù)合肥，N∶P∶K=15∶15∶15，總養(yǎng)分≥45%，購自宜昌富升化工有限公司。

調(diào)理劑：過磷酸鈣，有效P2O5≥12%，硫≥8%，水溶性磷≥7%，購自湖北山泉生物科技有限公司；石灰，CaO≥99.6%，購自南京寶熱化工有限公司；硼鋅鈣鎂肥，13N-3P2O5-15K2O+8CaO+2MgO+TE，購自鄭州百匯農(nóng)業(yè)公司。

生物有機(jī)肥（BO）：有機(jī)質(zhì)≥50%（顆粒），N+P2O5+K2O≥5%，購自史丹利農(nóng)業(yè)集團(tuán)服務(wù)有限公司。

中藥材：大黃（DH）、藁本（GB）、白附子（BFZ）、牛膝（NX）均購自恩施市圓菊種植專業(yè)合作社。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6 個處理，分別為處理1，CK（空白對照，不施任何肥料）；處理2，CF（常規(guī)施肥，只施海德曼復(fù)合肥400 kg/hm2）；處理3，CF+Ca-P（常規(guī)施肥+鈣鎂磷肥400 kg/hm2+300 kg/hm2）；處理4，CF+CaCO3（常規(guī)施肥+石灰400 kg/hm2+3 000 kg/hm2）；處理5，CF+BZnCaMg（常規(guī)施肥+硼鋅鈣鎂肥400 kg/hm2+60 kg/hm2）；處理6，CF+BO（常規(guī)施肥+生物有機(jī)肥400 kg/hm2+7 500 kg/hm2）。每種中藥材均有6 個處理，每個處理3 個重復(fù)，試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積5 m×10 m，小區(qū)中間有隔行，采用水泥鋪成寬為50 cm的直線小路隔開每個小區(qū)，試驗小區(qū)安排見圖1。各處理全生育期采用人工除草措施，除草時間和次數(shù)一致，灌水以自然降雨為主，整個試驗期不施其他肥料。

圖1 試驗小區(qū)安排

1.4 樣品采集

2020 年5 月中藥材旺長期，采集各小區(qū)中藥材根際土壤以及植物根部，土壤樣品自然風(fēng)干后，過100 目篩保存?zhèn)溆茫参锔繕悠非逑春娓珊螅^100 目篩保存?zhèn)溆谩?/p>

1.5 測定指標(biāo)及方法

土壤pH的測定參照NY/T1377—2007《土壤pH的測定》，植物總硒測定參照GB 500992—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中硒的測定》，土壤總硒測定參照NY/T1104—2006《土壤中全硒的測定》，土壤或植物總鎘參照文獻(xiàn)［17］，土壤有效硒測定參照NY/T 3420—2019《土壤有效硒的測定-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法》，土壤有效鎘測定參照HJ 804—2016《土壤8 種有效態(tài)元素的測定二乙烯三胺五乙酸浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法》。

硒、鎘富集系數(shù)計算式：

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用統(tǒng)計軟件SPSS 17.0 進(jìn)行方差分析和Duncan 氏多重比較，檢驗不同處理間差異的顯著性，用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤調(diào)理劑對4 種中藥材土壤pH的影響

不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤pH的影響見圖2。處理2、3、5、6的4 種中藥材土壤pH 與CK 差異不顯著。處理4 大黃和牛膝土壤pH 與其CK 差異不顯著，但牛膝土壤pH 比其CK 有所提高，為5.67；處理4藁本和白附子土壤pH 顯著地高于其CK，分別為4.88 和6.83，其中白附子土壤pH 比其CK 提高1.63（P＜0.05），增幅達(dá)31.3 %，且與處理6的土壤pH=6.13 無顯著性差異。處理6 大黃土壤pH 顯著地高于處理2，為5.38。

圖2 不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤pH的影響

2.2 不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總硒和有效硒含量的影響

不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總硒和有效硒含量相關(guān)性影響見圖3。不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總硒和有效硒含量相關(guān)性并未成一致的趨勢。在同一植物同一處理下，總硒含量高的有效硒含量反而低，反則亦之。

圖3 不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總硒和有效硒含量的影響

2.3 不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總鎘和有效鎘含量相關(guān)性影響

不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總鎘和有效鎘含量相關(guān)性影響見圖4。不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總鎘和有效鎘含量相關(guān)性并未成一致的趨勢。在同一植物同一調(diào)理劑下，總鎘含量高的有效鎘含量反而低，反則亦之。

圖4 不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總鎘和有效鎘含量相關(guān)性影響

2.4 不同調(diào)理劑對4 種中藥材硒、鎘富集系數(shù)的影響

不同調(diào)理劑對4 種中藥材硒、鎘富集系數(shù)的影響見圖5。不同中藥材對比，不同土壤調(diào)理劑處理白附子硒富集系數(shù)顯著地高于其他中藥材，牛膝鎘富集系數(shù)顯著地高于其他中藥材，而其他中藥材之間沒有顯著的差異。從不同調(diào)理劑對白附子硒富集系數(shù)影響來看，其中處理3、4、5的硒富集系數(shù)差異不顯著，分別為34.67%、36.60%、38.24%，但顯著地高于其對照和其他處理，對照與處理2的硒富集系數(shù)差異不顯著。不同調(diào)理劑處理鎘富集系數(shù)均顯著地高于對照，處理3 和5的鎘富集系數(shù)差異不顯著，分別為916.06%、909.05%，處理4的鎘富集系數(shù)最低，為646.13%。

圖5 不同調(diào)理劑對4 種中藥材硒、鎘富集系數(shù)的影響

3 小結(jié)與討論

處理4 藁本、白附子、牛膝土壤pH 均高于其對照，處理6 大黃土壤pH 顯著地高于其他調(diào)理劑。不同調(diào)理劑對4 種中藥材土壤總硒和有效硒含量相關(guān)性、土壤總鎘和有效鎘含量相關(guān)性并未成一致的趨勢。石灰可以提高土壤硒的有效性，降低土壤中鎘的有效性［18，19］，而本研究表明，不同調(diào)理劑對不同植物土壤重金屬總量和有效量的影響存在差異，而非絕對影響。藁本、白附子、牛膝總硒含量均為處理4影響最大，而大黃總硒含量為處理6 影響最大，藁本和白附子土壤有效硒含量顯著地高于其他處理，但大黃和牛膝土壤有效硒含量與其他處理影響差異不顯著。處理5 大黃和藁本土壤總鎘、有效鎘含量均低于其對照和其他處理，處理2 白附子和牛膝土壤總鎘、有效鎘含量均低于其對照和其他處理。不同土壤調(diào)理劑白附子硒富集系數(shù)顯著地高于其他中藥材，牛膝鎘富集系數(shù)顯著地高于其他中藥材，而其他中藥材之間差異不顯著。本結(jié)論僅是在第二年小區(qū)試驗種植中藥材取樣測定所得，后期還需研究4 種中藥材成熟期不同參數(shù)的變化，在推廣應(yīng)用前還需做進(jìn)一步的研究。