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目的:川芎是著名的川产道地药材,目前对川芎的化学成份、药理作用研究的文献报告很多,而对川芎的重金属研究相对匮乏,并且大多集中在川芎药材中重金属含量的测定,严重缺乏对川芎重金属来源途径和控制措施方面的研究。近年来,川芎重金属超标(主要是镉含量超标)的问题严重影响其药用安全性,已很难出口欧美国家。 本人在课题组前期对道地产区3000hm2川芎研究基础上,选取pH值不同的土壤和对应的川芎样品,对药材以及土壤中不同形态的镉进行提取和含量测定,深入研究川芎镉含量与栽培土壤pH及离子态镉含量百分比的相关性,并根据其研究结果,采用课题组自行研制的土壤pH值调节剂,从正反两个方面调节土壤pH值,以进一步在可控的条件下研究土壤pH值对川芎镉含量的影响。为川芎的科学栽培,控制川芎中镉含量提供科学依据。 方法:第一,在彭州市敖平镇和都江堰市徐渡乡两个主产地选取了土壤pH值不同的典型酸性、碱性地块,采集川芎药材及相应的栽培土壤作为研究对象。测定土壤pH值;对川芎进行消解,采用原子吸收法测定川芎镉含量;采用震荡和超声的提取方法,依次提取土壤中水溶态镉、离子交换态镉、碳酸盐结合态镉、Fe,Mn氧化物结合态镉、有机结合态镉,最后对残渣进行消解得到残渣态镉,采用原子吸收法测定土壤中不同形态镉的含量。深入研究川芎中镉含量与栽培土壤pH值及活性态镉之间的影响关系。第二,选取彭州敖平镇的典型酸性地块和碱性地块进行大田栽培实验,设计不同的土壤pH调节剂配方,采用随机区组设计,每个地块均设计5个不同的施用量,酸性地块采用碱性的A配方pH调节剂(施用量大小为A4>A3>A2>A1>A0(对照))进行浇灌,碱性地块采用酸性的B配方pH调节剂(施用量大小为B4>B3>B2>B1>A0(对照))进行浇灌。在川芎生长期间采集药材及相应土壤,测定使用pH值调节剂改造后的土壤pH值和川芎镉含量,观察土壤pH值变化情况及对川芎中镉含量的影响,并观测川芎的生长发育情况,记录川芎株高、地上部分鲜重和地下部分鲜重,研究改变土壤pH值对川芎镉含量及其生长发育的影响。 结果: (1)川芎镉含量与土壤pH相关分析结果为:r=-0.693**,P=0.001(P<0.01);川芎镉含量与离子态镉含量百分比的相关分析结果为:r=0.860**,P=0.000(P<0.01);土壤pH与离子态镉含量百分比的相关性结果为:r=-0.746**,P=0.003(P<0.01);川芎镉含量与土壤离子态镉含量的相关性结果为:P=0.162。 (2)使用不同量“A1、A2、A3、A4”碱性土壤pH调节剂后,酸性典型地块各土壤平均pH值分别为5.642、5.797、5.811、5.808,高于A0空白土壤平均pH值5.411,川芎镉含量分别为75.3995、56.8160、59.0110、42.2570mg/kg,显著低于对照川芎镉含量78.5450 mg/kg,同时川芎苗高、地上部鲜重和地下部产量也显著高于对照,收获实测各小区的川芎产量也显著高于对照;使用不同量“B1、B2、B3、B4”酸性土壤pH调节剂后,碱性典型地块各土壤平均pH值分别为7.350、7.407、7.314、7.296,低于B0空白土壤平均pH值7.661,川芎药镉含量分别为29.6000、25.9425、30.4045、30.7705 mg/kg,显著高于对照川芎镉含量17.3090 mg/kg;各川芎镉含量与其生长期内土壤pH平均值相关性结果为:r=-0.926**,P=0.000(P<0.01); 结论: (1)川芎中镉含量与土壤的pH值呈极显著的负相关,与土壤中离子态镉含量的百分比呈极显著正相关;土壤pH值与土壤中离子态镉含量的百分比呈极显著的负相关。这表明土壤酸度是影响川芎镉含量的最直接因素,栽培土壤的酸度越大,土壤离子态镉含量的比例就越大,川芎药材的镉含量就越大。 (2)川芎中镉含量与土壤的离子态镉含量绝对值没有明显相关,即土壤中离子态镉的含量不是决定川芎药材中镉含量的直接因素。 (3)在pH值较低的土壤中施入自行研制的碱性土壤pH调节剂后土壤pH值升高,川芎中镉的积累量显著降低,相反,在土壤pH较高的土壤中施入自行研制的酸性土壤调节剂后降低了土壤pH值,明显增强川芎对土壤中镉的富集。此外,使用自行的土壤pH调节剂处理土壤,土壤pH变异系数均小于10%,属弱变异强度,土壤pH值变化范围稳定。 (4)使用自行研制的碱性土壤pH调节剂增大酸性土壤pH值,有利于改善川芎生长发育,促进川芎产量提高。