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施用胂·锌·福美双对西洋参及其栽培土壤中砷残留量的影响

2012-02-28张雪松王亚平苏文忠王振丰高微微

植物保护 2012年2期
关键词:西洋参中药材重金属

张雪松, 王亚平, 苏文忠, 王振丰, 高微微

(1.中国医学科学院 北京协和医学院药用植物研究所,中草药物质基础与资源利用教育部重点实验室,北京 100193;2.北京市怀柔区种植业服务中心,北京 101400;3.北京天惠参业股份有限公司,北京 101400)

中药材是人们用以防病、治病的特殊商品,首先应对人体无毒害作用。中药材一旦被农药和重金属污染,将可能对人体产生潜在的威胁,尤其是患病者,往往解毒功能较差,对其造成的危害比常人更大。2007年国际上中药及天然药用植物药市场年销售额近500亿美元,据预测到2017年,将突破1 000亿美元大关[1],受多种因素的影响,我国目前中药出口额仅占世界中药市场的3%~5%[2],其中农药重金属残留污染已成为当前中药材生产中亟待解决的重要问题,使我国的中药出口面临重大挑战[3]。

中药材金属污染的原因之一是用了含有某种重金属的农药和肥料[4]。韩小丽等对312种中药材的调查结果表明,砷的超标率为9.7%[5],人体摄入过量砷可引起外周血管紊乱,腹腔脏器严重失血,引起肝、肾、心等实质器官的损害[6-7]。

50%胂·锌·福美双可湿性粉剂(退菌特,福美甲胂∶福美锌∶福美双=1∶1∶2)是用来防治西洋参真菌病害的有效药剂之一。在实际生产中,参农为了追求好的防治效果,常常提高用药浓度或喷药量,造成西洋参根中砷含量的增加而影响西洋参的品质。本研究以生产为基础,分析了生产上不同胂·锌·福美双施用量在西洋参根及土壤中的残留特征,旨在明确砷类杀菌剂进入西洋参的途径及残留情况,为西洋参的安全生产及品质保障提供依据。

1 材料与方法

1.1 胂·锌·福美双使用量及田间基本情况

根据胂·锌·福美双(50%可湿性粉剂,天津兴果农药厂生产)使用量的不同将其分成两组,A为1.13~1.5 g/(m2·年),分3~4次使用;B为0.38~0.75 g/(m2·年),分1~2次使用,CK为不使用胂·锌·福美双的对照处理。在完全展叶期、初果期、盛果期及红果期以400~600倍药液均匀喷施全株,药液用量约200~250 kg/667 m2,连续使用两年(3、4年生西洋参),对照施用等量清水。

试验时间为2008年4月—2009年10月,在北京怀柔、延庆、河北等地选择12个3年西洋参栽培地,出苗数75~80株/m2;每个地点的试验面积约2 000 m2,采用苇帘遮阴栽培方式,试验地块的基本养分情况见表1。试验地其他病害防治用的杀菌剂及管理措施基本相同。

1.2 样品采集及处理

2009年9月25日—10月15日采集西洋参及栽培土壤。取土时除表土,采集1~15 c m土样。五点取样混合均匀后留取1 kg土样,室内阴干,研碎并使其全部通过18号筛(孔径1 mm),备用。在田间选取有代表性的西洋参根50支,用自来水冲洗干净,在30~36℃条件下干燥后随机选取参根10支,粉碎,过80目筛,36℃烘2 h后用于测定。

每个处理设4个重复,1个采样点为1个重复,每个采样点(即每个重复)为5份土(参)样的混合样。

表1 试验地胂·锌·福美双使用量及土壤肥力情况1)

1.3 样品测定

土壤碱解氮的测定采用碱解扩散法,土壤速效钾的测定采用乙酸铵浸提—火焰光度法,土壤速效磷的测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法,土壤有机质的测定采用重铬酸钾容量法,土壤p H测定采用电位法[8]。土壤及西洋参中总砷测定采用GB15618-1995、GB/T 5009.11-2003规定的方法,测定仪器选用原子荧光光谱仪AFS-930。

1.4 数据分析

试验数据用SPSS17.0软件进行统计分析,差异显著性测验与相关分析采用Duncan及Pearson法。

2 结果与分析

2.1 不同用药量对西洋参根砷含量的影响

对相同处理4个地点的测定结果表明,叶面喷施不同浓度胂·锌·福美双后,参根中砷含量分别增加101.68%和64.52%,与对照间有显著差异(p<0.05)(表2),反映出胂·锌·福美双在西洋参中呈现累积效果。西洋参样品中砷的残留量在0.24~0.68 mg/kg范围内,符合《中国药典》(2010版一部)中对西洋参药材重金属标准要求[9],但是随着胂·锌·福美双使用量的增加会显著增加西洋参砷的含量。

表2 不同用药量对西洋参砷含量的影响1)

2.2 不同用药量对西洋参栽培土壤中砷的影响

通过对土壤中砷含量的分析可以看出,对照土壤中砷平均含量为11.50 mg/kg;叶面喷施胂·锌·福美双后,A 处理[1.13~1.5g/(m2·年)]土壤中砷含量高于对照22.6%;B处理[0.38~0.75g/(m2·年)]土壤中砷含量比对照低6.4%,可能是试验地块差异造成的。方差分析结果表明,不同处理与对照之间土壤砷含量无显著差异(表3)。从整体看,全部试验地块土壤样品中砷的含量为7.02~13.7 mg/kg,低于无公害蔬菜产地土壤环境要求中砷(旱地≤25 mg/kg)的一级标准[10],目前尚不存在环境风险。但是随着用药量的增加还是会使土壤中砷残留呈上升趋势,长期使用有可能对土壤质量和环境造成影响。

表3 不同用药量对西洋参栽培土壤砷含量的影响1)

2.3 西洋参根砷含量与栽培土壤中砷的关系

为进一步探讨土壤砷与西洋参砷之间的关系,对不同处理的西洋参中与栽培土壤中砷含量之间的关系进行了分析(见图1)。结果表明,土壤砷与西洋参砷含量之间无显著相关关系(R2=0.1 890),进一步说明土壤砷不是影响西洋参砷含量的主要因素。

图1 西洋参砷与栽培土壤中砷含量的关系

2.4 栽培土壤中砷与土壤肥力之间的相关性

对土壤砷与土壤有机质、N、P、K等元素之间的相互关系进行了分析,结果表明,在相同胂·锌·福美双施用量的情况下,土壤砷与有机质间呈正相关;未施用胂·锌·福美双的对照处理中,土壤砷与有机质间的相关系数R=0.413;施用胂·锌·福美双的A、B处理中相关系数分别达到R=0.902和R=0.910;土壤砷与碱解氮、有效磷之间的相关系数差异较大,不施用胂·锌·福美双的对照组,相关系数仅为R=0.057和R=0.074,使用胂·锌·福美双后有所增加。与速效钾间的相关系数基本在R=0.528~0.610,各相关系数均未达到显著水平(p>0.05)(见表4)。

表4 栽培土壤中砷与有机质及大量元素之间的关系1)

3 讨论

中药材污染途径之一是农药直接施用于土壤中或喷洒到植株上被植物吸收。胂·锌·福美双的使用方式以叶面喷施为主,经过两个生长季(2009年10月)后西洋参根内的总砷含量随着药剂使用量的增加而显著增加,与冯光泉等在三七上的研究结果相似[11],可能与胂·锌·福美双的累积效果有关。

本研究显示西洋参根中的砷与土壤砷之间无明显相关性。与在三七、柑橘、川芎上的研究结果类似[11-13]。一方面说明土壤中砷不易被西洋参根吸收,另一方面表明西洋参以覆盖免耕栽培为主,叶面喷施的药剂大部分会落在西洋参植株下的覆盖物上,并未进入土壤中,每年秋季,这些覆盖物会被清除,落在覆盖物上的药剂因此也被移走,降低了药剂进入土壤的量,被西洋参吸收利用的比例也就降低。胂·锌·福美双进入土壤后的吸收过程有待研究。

在同等胂·锌·福美双施用量的情况下,土壤砷含量与土壤有机质间呈正相关关系,但未达到显著水平(p>0.05)。推测原因可能是西洋参栽培土壤休闲期间使用的有机肥主要为鸡粪或牛粪。有报道猪粪和鸡粪的施用是导致设施蔬菜地土壤砷累积的最重要因素[14-15]。张树清等[16]对规模化养殖场畜禽粪便的调查发现,猪粪和鸡粪中砷含量分别为0.3~65.4 mg/kg和0.01~19.6 mg/kg;Li等[17]对北京地区29个猪粪样本的调查表明含砷量为0.42~119.0 mg/kg;使用大量的类似有机肥时,土壤中也会积累相应的重金属元素。因此,在实际生产中,应合理使用杀菌剂,掌握正确的用药时间、浓度,根据具体情况合理、轮换使用杀菌剂,减少对西洋参等中药材品质及栽培土壤环境的影响。另外,使用肥料前尽量了解肥料的基本情况,避免使用含有过量重金属的畜禽粪便作为肥料或将其进行无害化处理。

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