张海英

摘 要：目前，我国农田土壤和农产品污染的形势十分严重，由于人参的生长周期长、种植过程中的人为措施复杂等特点，导致人参种植土壤中接纳了更多的污染物，对产品的品质产生了威胁。该文对人参中重金属和有机农药残留进行了系统分析，并从微生物修复、化学修复、植物修复、构建新型施肥制度、优化栽培管理制度等方面提出了控制措施。

关键词：重金属 农药 人参 土壤 有机肥

中图分类号：X53 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（a）-0063-02

人参作为吉林省的优势产业，在吉林省东部山区的地方经济发展中占有重要的地位。吉林人参素有“百草之王”之美誉，主要种植于长白山区的抚松、靖宇、长白和集安等地，人参产量占全国总产量的80%以上。

随着人们保健和环保意识的增强，人们认识到中药材中过多的农药及重金属残留会影响到其药效及质量的提高，最终影响到人类的健康。我国《人参加工产品质量标准》对产品中的重金属及农药残留量进行了明确限制，从现有的人参产品抽查结果来看，我国人参合格率不超过85%。因此，为了在保证中药材品质的基础上提升中药材的质量，首先要从中药材的产地环境、生产加工等环节入手，严格限定。人参生长最基本的环境要素之一是土壤，土壤环境的好坏，决定着其立地植物——人参的产量与品质优劣。所以，为保证人参产品质量，加强对土壤环境质量的监控和污染土壤的修复是GAP生产的先决条件。

1 污染物来源分析

1.1 人参特性

人参主要是以地下根部入药（与土壤接触面大）；一般需要5～6年的生长期（生长期长），对土壤中重金属和有机农药具有较强的富集作用。一般来说，对栽培人参和三七等长生长周期和根部用药的中药材土壤环境的要求，要比其他一年生草本，或茎叶、果实等入药的药用植物对土壤环境的要求更加严格。

人参的生长周期较长，病原微生物很容易富集并繁殖；人参的种植环境避光、潮湿，也有利于病原微生物的生长。因此，人参种植过程中，对杀菌剂的需求量特别大，导致有机农药在人参中积累量大[1]。

1.2 人参栽培环境

大气、水、土壤质地等自然背景或环境均可能受到污染，因此，GAP对土壤中Hg、Pb等重金属含量、六六六（BHC）、滴滴涕（DDT）和五氯硝基苯（PCNB）等农药残留做出了明确的规定。

1.3 肥料和农药的不合理施用

人参栽培土壤曾经使用过或正在使用含有重金属的肥料和农药，如目前市场上常见的有机肥多为集约化养殖场畜禽粪便为原料生产的，饲料中重金属含量超标导致粪便中重金属污染；部分磷肥中镉元素超标。某些农药含有As、Hg、Pb、Zn、Cu等重金属元素，如硫酸铜、波尔多液、代森锰锌，这些农药的不合理施用会增加土壤中重金属的浓度并导致在人参的高残留。

1.4 栽培土壤残留有机污染物

山区在20世纪50、60年代曾经大面积地发生了森林松毛虫害和其他病害，为有效抑制病虫害的发展，曾经大量使用BHC和DDT，农药过量应用导致病虫害的抗性增强，药量使用进一步加大，这种畸形用药导致土壤中BHC和DDT残留过高；为了防治人参病害，在播种、育苗以及移栽中使用另外一种杀菌剂——五氯硝基苯，由于这种杀菌剂药效期长、价格便宜，在人参种植过程中用量也很大；为防止病虫害，在栽培过程中使用或正在使用含有机氯（有机氯农药的特点是持效期长、抗药性小、价格低，但其残留性高）的混配农药。由此可见，土壤中农药残留是造成人参品质下降的主要原因之一。

2 污染修复技术

2.1 微生物修复

有机污染物不能作为微生物生长的能源，在存在另外的化合物时，这些化合物作为基质给微生物提供能源，使有机污染物被生物降解，这种现象称为共代谢。研究表明，微生物的共代谢作用对于持久性污染物的彻底分解起着重要的作用。微生物共代谢动力学与生长代谢不同，降解速度比完全驯化的生长代谢要慢，这也从另一个侧面表明这些难降解物质存在的长期性，但共代谢速率直接与微生物量成正比。当持久性有机物存在时，可以通过添加易降解物质来诱导微生物的最大生物氧化率，从而使微生物的活性增强，使持久性有机物的可生物降解性获得改善和提高。另外，也可以通过分离驯化得到高效的能够以生长代谢方式利用有毒有机物菌株，以加速难降解物质的去除速率。

微生物对重金属的修复是利用土壤中有益微生物的钝化性能来影响某些重金属的活性与毒性。这种钝化效果一方面是通过某些酶使重金属形态和价态发生转变，降低重金属的毒性，如：某些细菌（硫酸还原菌、蓝细菌）和某些藻类能够产生胞外聚合物（糖蛋白和多糖），这些胞外聚合物（配位体）与重金属（中心离子）发生络合作用降低活性[2]；某些细菌能够将Cr（Ⅵ）转化为Cr（Ⅲ）、将As（Ⅲ）转化为As（Ⅴ），毒性显著降低。另一方面，通过吸附作用将重金属与菌体结合，降低重金属的活性，减少向人参体内迁移作用。

2.2 化学修复

将化学试剂（改良剂和抑制剂）投入土壤中，改变土壤酸碱性、氧化还原电位等土壤理化指标，使重金属发生沉淀、氧化还原、络合等化学反应，改变重金属价态或形态，被土壤胶体吸附等物理变化，降低活性。

经常使用的化学试剂有：石灰、碳酸钙、磷酸盐和蛭石、沸石，这几种均属于无机改良剂。前三者主要是通过其高pH值来增加土壤碱性，改变重金属形态，形成沉淀通过固化作用来降低活性；后二者是通过吸附作用抑制污染物的迁移来降低活性。常用的有机改良剂主要是有机肥料，包括绿肥、畜禽粪便堆肥、草炭等。

化学修复的优点是操作简单，周期短、见效快，成本低，对中度和轻度重金属和农药污染土壤具有应用价值。缺点是并未将污染物从土壤环境中剥离，土壤环境条件发生改变，有可能使污染物再度活化，导致人参污染发生。

研究表明，粉煤灰、澎润土能够有效降低Cu、Pb 和Cd的活性，主要机理是有机改良剂中的大分子有机结构与重金属之间发螯合作用，显著降低活性。腐殖物质对钝化重金属活性也有积极的作用；在污泥堆肥过程中，添加重金属钝化剂可以改变重金属形态，降低其活性。目前，重金属钝化剂以石灰等碱性材料和草炭、沸石、蛭石等吸附材料为主，用以恢复土壤功能。

2.3 植物修复

将富集植物种植在重金属或农药污染的将要栽培人参的土壤上，通过富集吸收使土壤中的污染物迁移到富集植物中，降低土壤中污染物的浓度。一种方式是富集植物将污染物（重金属和农药）通过吸收作用固定于植物中；另外一种方式是根系吸收之后通过挥发作用污染物释放到大气中。目前阶段，富集植物或超富集植物的筛选是关键环节之一；种植富集植物之后的土壤再种植人参的案例并不多见，因为人参对上茬作物的要求更为苛刻，因此，针对人参种植，富集植物筛选更为重要。

2.4 构建新型施肥制度

开发出人参的专用有机肥，防止过量重金属通过施用畜禽粪便和化学肥料等途径进入土壤；同时根据硝态氮与铵态氮适量配比、钙镁磷肥能够增加土壤pH值的特点，改变不合理的施肥制度，以降低重金属的活性。

2.5 优化栽培管理制度

对于人参栽培进行适当揭棚，土壤受到雨水淋洗，积盐程度和板结程度都会有所降低，改善土壤质量，提高环境容量；另外，揭棚还能够降低CO2含量，对提高土壤pH值、钝化重金属有一定益处。

参考文献

[1] 刘亚南，赵东岳，刘敏，等.人参病虫害发生及农药施用现状调查[J].中国农学通报，2014，30（10）：294-298.

[2] 梁尧，李刚，曹庆军，等.人参产地土壤重金属污染现状及其修复技术的研究进展[J].中药材，2013，36（10）：1709-1713.