不同调理剂对四种中药材土壤pH 及硒镉相关性和富集系数的影响

陈 娥，陈永波，黄光昱，李卫东，刘淑琴，张朝阳，秦 邦，刘 瑶

（湖北省恩施土家族苗族自治州农业科学院/恩施土家族苗族自治州硒应用技术与产品开发研究院，湖北 恩施 445000）

民以食为天，食以土为本。土壤是农业生产的基础，守护土壤健康，构建土壤命运共同体势在必行［1］。近几年土壤酸化和重金属污染问题越来越严重，其影响因素是多方面的，分为自然因素和人为因素，其中土壤酸化的自然因素包括多雨天气、地形、海拔等，人为因素有种植制度不合理、施肥措施不适宜、水分管理措施不科学等［2-4］；土壤重金属污染的自然因素有土壤酸碱性、土壤质地等，人为因素有化肥、农药、粪肥、农用膜等［5］。利用不同土壤调理剂和植物进行土壤修复的研究较多，并取得了一定的成效［6-16］。本研究通过在基地设置小区试验，研究不同的土壤调理剂对4 种中药材土壤pH、土壤总硒与有效硒相关性、土壤总镉与有效镉相关性以及对硒镉富集系数的影响，明确不同调理剂对酸化土壤和镉污染土壤治理的效果，以期为土壤修复和农产品安全提供合理的建议。

1 试验材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于湖北省恩施市新塘乡双河居委会，东经109°46′57″，北纬30°10′17″，海拔1 431 m。相对湿度89.4%，平均气温10.7 ℃。土壤pH 为4.76，总硒含量1.621 mg/kg，有效硒含量0.114 mg/kg，总镉含量1.201 mg/kg（土壤背景值高，未受到镉元素的污染），有效镉含量0.323 mg/kg。

1.2 试验材料

常规肥（CF）：海德曼复合肥，N∶P∶K=15∶15∶15，总养分≥45%，购自宜昌富升化工有限公司。

调理剂：过磷酸钙，有效P2O5≥12%，硫≥8%，水溶性磷≥7%，购自湖北山泉生物科技有限公司；石灰，CaO≥99.6%，购自南京宝热化工有限公司；硼锌钙镁肥，13N-3P2O5-15K2O+8CaO+2MgO+TE，购自郑州百汇农业公司。

生物有机肥（BO）：有机质≥50%（颗粒），N+P2O5+K2O≥5%，购自史丹利农业集团服务有限公司。

中药材：大黄（DH）、藁本（GB）、白附子（BFZ）、牛膝（NX）均购自恩施市圆菊种植专业合作社。

1.3 试验设计

试验共设6 个处理，分别为处理1，CK（空白对照，不施任何肥料）；处理2，CF（常规施肥，只施海德曼复合肥400 kg/hm2）；处理3，CF+Ca-P（常规施肥+钙镁磷肥400 kg/hm2+300 kg/hm2）；处理4，CF+CaCO3（常规施肥+石灰400 kg/hm2+3 000 kg/hm2）；处理5，CF+BZnCaMg（常规施肥+硼锌钙镁肥400 kg/hm2+60 kg/hm2）；处理6，CF+BO（常规施肥+生物有机肥400 kg/hm2+7 500 kg/hm2）。每种中药材均有6 个处理，每个处理3 个重复，试验采用随机区组设计，小区面积5 m×10 m，小区中间有隔行，采用水泥铺成宽为50 cm的直线小路隔开每个小区，试验小区安排见图1。各处理全生育期采用人工除草措施，除草时间和次数一致，灌水以自然降雨为主，整个试验期不施其他肥料。

图1 试验小区安排

1.4 样品采集

2020 年5 月中药材旺长期，采集各小区中药材根际土壤以及植物根部，土壤样品自然风干后，过100 目筛保存备用，植物根部样品清洗烘干后，过100 目筛保存备用。

1.5 测定指标及方法

土壤pH的测定参照NY/T1377—2007《土壤pH的测定》，植物总硒测定参照GB 500992—2010《食品安全国家标准食品中硒的测定》，土壤总硒测定参照NY/T1104—2006《土壤中全硒的测定》，土壤或植物总镉参照文献［17］，土壤有效硒测定参照NY/T 3420—2019《土壤有效硒的测定-氢化物发生原子荧光光谱法》，土壤有效镉测定参照HJ 804—2016《土壤8 种有效态元素的测定二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法》。

硒、镉富集系数计算式：

1.6 数据处理

数据用统计软件SPSS 17.0 进行方差分析和Duncan 氏多重比较，检验不同处理间差异的显著性，用Microsoft Excel 2010 进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 不同土壤调理剂对4 种中药材土壤pH的影响

不同调理剂对4 种中药材土壤pH的影响见图2。处理2、3、5、6的4 种中药材土壤pH 与CK 差异不显著。处理4 大黄和牛膝土壤pH 与其CK 差异不显著，但牛膝土壤pH 比其CK 有所提高，为5.67；处理4藁本和白附子土壤pH 显著地高于其CK，分别为4.88 和6.83，其中白附子土壤pH 比其CK 提高1.63（P＜0.05），增幅达31.3 %，且与处理6的土壤pH=6.13 无显著性差异。处理6 大黄土壤pH 显著地高于处理2，为5.38。

图2 不同调理剂对4 种中药材土壤pH的影响

2.2 不同调理剂对4 种中药材土壤总硒和有效硒含量的影响

不同调理剂对4 种中药材土壤总硒和有效硒含量相关性影响见图3。不同调理剂对4 种中药材土壤总硒和有效硒含量相关性并未成一致的趋势。在同一植物同一处理下，总硒含量高的有效硒含量反而低，反则亦之。

图3 不同调理剂对4 种中药材土壤总硒和有效硒含量的影响

2.3 不同调理剂对4 种中药材土壤总镉和有效镉含量相关性影响

不同调理剂对4 种中药材土壤总镉和有效镉含量相关性影响见图4。不同调理剂对4 种中药材土壤总镉和有效镉含量相关性并未成一致的趋势。在同一植物同一调理剂下，总镉含量高的有效镉含量反而低，反则亦之。

图4 不同调理剂对4 种中药材土壤总镉和有效镉含量相关性影响

2.4 不同调理剂对4 种中药材硒、镉富集系数的影响

不同调理剂对4 种中药材硒、镉富集系数的影响见图5。不同中药材对比，不同土壤调理剂处理白附子硒富集系数显著地高于其他中药材，牛膝镉富集系数显著地高于其他中药材，而其他中药材之间没有显著的差异。从不同调理剂对白附子硒富集系数影响来看，其中处理3、4、5的硒富集系数差异不显著，分别为34.67%、36.60%、38.24%，但显著地高于其对照和其他处理，对照与处理2的硒富集系数差异不显著。不同调理剂处理镉富集系数均显著地高于对照，处理3 和5的镉富集系数差异不显著，分别为916.06%、909.05%，处理4的镉富集系数最低，为646.13%。

图5 不同调理剂对4 种中药材硒、镉富集系数的影响

3 小结与讨论

处理4 藁本、白附子、牛膝土壤pH 均高于其对照，处理6 大黄土壤pH 显著地高于其他调理剂。不同调理剂对4 种中药材土壤总硒和有效硒含量相关性、土壤总镉和有效镉含量相关性并未成一致的趋势。石灰可以提高土壤硒的有效性，降低土壤中镉的有效性［18，19］，而本研究表明，不同调理剂对不同植物土壤重金属总量和有效量的影响存在差异，而非绝对影响。藁本、白附子、牛膝总硒含量均为处理4影响最大，而大黄总硒含量为处理6 影响最大，藁本和白附子土壤有效硒含量显著地高于其他处理，但大黄和牛膝土壤有效硒含量与其他处理影响差异不显著。处理5 大黄和藁本土壤总镉、有效镉含量均低于其对照和其他处理，处理2 白附子和牛膝土壤总镉、有效镉含量均低于其对照和其他处理。不同土壤调理剂白附子硒富集系数显著地高于其他中药材，牛膝镉富集系数显著地高于其他中药材，而其他中药材之间差异不显著。本结论仅是在第二年小区试验种植中药材取样测定所得，后期还需研究4 种中药材成熟期不同参数的变化，在推广应用前还需做进一步的研究。