中草藥在贛南稀土尾砂治理中的適應(yīng)性研究

鐘 敏，郭禮榮，賀 強，何世林，曾慶遠，徐 祥 ，藍 軍，朱欽娟

(1.贛州市畜牧研究所，江西 贛州 341401； 2.吉安市農(nóng)業(yè)局，江西 吉安 343000； 3.贛州市水土保持局，江西 贛州 341400)

中草藥在贛南稀土尾砂治理中的適應(yīng)性研究

鐘 敏1，郭禮榮1，賀 強2，何世林3，曾慶遠1，徐 祥1，藍 軍1，朱欽娟3

(1.贛州市畜牧研究所，江西 贛州 341401； 2.吉安市農(nóng)業(yè)局，江西 吉安 343000； 3.贛州市水土保持局，江西 贛州 341400)

稀土尾砂；中草藥；適應(yīng)性；贛南

為探索中草藥在贛南稀土尾砂治理中的適應(yīng)性，選取了7種抗逆性強的中草藥，從生長力、耐旱性和耐瘠性三方面對其在稀土尾砂基質(zhì)上種植的適宜性進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：生長力以果桑最優(yōu)，耐旱性以紫珠草最強，耐瘠性最好的為梔子；綜合評分值顯示紫珠草、梔子、果桑較好，其次為金銀花和菊花，薄荷和金線草綜合評分值較低，不適合作為稀土尾砂治理植物推廣應(yīng)用。重金屬檢測結(jié)果顯示，在贛南稀土尾砂基質(zhì)上種植的中草藥，其鉻、鎘和鉛等重金屬含量均低于《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(WM/T 2—2004)。經(jīng)綜合評定，紫珠草、梔子、果桑、金銀花為適宜用于贛南稀土尾砂治理的中草藥品種。

隨著高新技術(shù)的快速發(fā)展，稀土材料在越來越多的領(lǐng)域得到廣泛運用，成為社會經(jīng)濟發(fā)展不可或缺的重要材料之一。我國稀土資源豐富，在總儲量、產(chǎn)量、銷售和使用量上都位居世界第一。然而，由于目前我國稀土開采技術(shù)落后、管理混亂、稀土含量不高，使得稀土礦利用率較低，因而在獲得稀土精礦的同時產(chǎn)生了大量的稀土尾礦，占用了大面積的土地，特別是在江西贛南地區(qū)。同時，在提取粗制稀土?xí)r，大量使用硫酸銨、硝酸銨、碳酸銨等溶液沖洗，使尾砂的理化性質(zhì)遭到嚴(yán)重破壞，成為周圍環(huán)境的重要污染源，從而導(dǎo)致稀土尾砂地寸草不長，采礦區(qū)及尾礦區(qū)生態(tài)衰退，環(huán)境惡化極為嚴(yán)重[1]。因此，稀土尾砂治理迫在眉睫。植物修復(fù)技術(shù)是稀土尾砂治理常用的方法，具有穩(wěn)定性好、實際應(yīng)用性強、大面積實施的可行性高等優(yōu)點，是一種低投入、可持續(xù)的綠色修復(fù)技術(shù)[2]。目前，針對稀土尾礦污染區(qū)的植物修復(fù)研究已有少量報道[3-11]。本試驗采用野外小區(qū)種植和大棚內(nèi)種植相結(jié)合的方法，在稀土尾砂基質(zhì)上種植多種中草藥，從生長力、耐旱性和耐瘠性三方面對其適宜性進行相對優(yōu)劣比較，以期為利用中草藥有效治理稀土尾砂水土流失提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

(1)稀土尾砂：小區(qū)試驗地點在江西省贛州市贛縣區(qū)南塘鎮(zhèn)，小區(qū)試驗和大棚試驗的稀土尾砂均取自贛州市尋烏縣某稀土礦場，經(jīng)測定其有機質(zhì)含量為560.0 mg/kg、全氮含量為170.0 mg/kg、有效磷含量為33.0 mg/kg、速效鉀含量為35.2 mg/kg，pH值為5.4。

(2)供試中草藥苗：購自江西省樟樹市金土地苗木公司，品種分別為梔子、果桑、金銀花、菊花、金線草、紫珠草和薄荷，種植時間為2015年4月21日至2015年10月20日，歷時183天。

(3)基肥：蚯蚓處理后的豬糞，由贛州市畜牧研究所蚯蚓養(yǎng)殖基地提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 生長力測定試驗

每種中草藥設(shè)1個不施肥的對照組和施肥的3個重復(fù)(即4個小區(qū))進行小區(qū)試驗，7種中草藥共設(shè)28個小區(qū)，每個小區(qū)面積為1 m×1 m，小區(qū)之間相隔20 cm。種植前施基肥，肥料用量為250 g/m2。采用栽植種苗的方式種植，種植后前3天早晚各澆水1次，以后不再采取澆水、施追肥、除草、殺蟲等人為管理措施。于栽后183天統(tǒng)計存活率并測量株高、根長、干質(zhì)量等指標(biāo)，同時將中草藥植株(葉片)送檢，測量其重金屬含量。

1.2.2 耐旱性和耐瘠性測定試驗

采用大棚種植的方法，設(shè)1個對照處理、2個干旱脅迫處理和1個不施肥處理。每個處理設(shè)3個重復(fù)，7種中草藥共84組，采用栽植種苗的方式種植。①對照(CK組)：按照250 g/m2施基肥，一直正常澆水至收獲，即每3天澆1次水，每次澆水至田間持水量的60%左右。②干旱脅迫2周處理(Ⅰ組)：施肥同對照，正常澆水至90天時澆透水，之后停止?jié)菜?周，再恢復(fù)正常澆水至收獲。③干旱脅迫3周處理(Ⅱ組)：施肥同對照，正常澆水至90天時澆透水，之后停止?jié)菜?周，再恢復(fù)正常澆水至收獲。④不施肥處理(Ⅲ組)：不施基肥，但一直正常澆水至收獲。種植97天起每周對干旱脅迫組觀測干旱脅迫下葉片的形態(tài)變化及復(fù)水后葉片的恢復(fù)情況。栽后183天收獲，用清水洗干凈，吸干植物上的水分，將植株剪成地上部和地下部，帶回實驗室用烘箱烘至恒定質(zhì)量，測量地上部和地下部干質(zhì)量。

1.3 評價方法

根據(jù)曹學(xué)章等[8]和李小青[12]提供的評價方法，從生長力、耐旱性和耐瘠性三方面比較7種中草藥在贛南稀土尾砂基質(zhì)上種植的適宜性。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長力比較

生長力主要反映植物在一般情況下(本研究小區(qū)試驗中，施中等用量的基肥、種植后不進行人為管理、未發(fā)生導(dǎo)致植株死亡的極端天氣，即屬一般情況)生長的優(yōu)劣情況[1]。從小區(qū)試驗結(jié)果(表1)發(fā)現(xiàn)：金線草、薄荷和果桑的施肥組和不施肥對照組之間的存活率相差較遠，不施肥組的存活率分別僅為16.7%、57.1%和66.7%，說明三者的抗瘠性較差；另外，金線草和薄荷的施肥組中有部分死亡，表明它們可能不適合在稀土尾砂中生長；梔子、紫珠草和金銀花施肥組和不施肥組的存活率均為100%，表現(xiàn)較優(yōu)，菊花次之。

表1 中草藥在稀土尾砂上種植的存活率(小區(qū)試驗)

表2顯示，7種中草藥中，果桑地上部和地下部的干質(zhì)量及根長均為最大，金銀花是藤狀植物，株高最大，果桑和紫珠草株高次之。生長力綜合比較，果桑最優(yōu)，紫珠草次之，金銀花緊跟其后，菊花、金線草和梔子的生長力比較接近，薄荷的生長力最差。

表2 供試中草藥生長力比較(小區(qū)試驗)

2.2 耐旱性比較

礦山廢棄地一般不具備灌溉條件，因此所選植物應(yīng)具有盡可能強的耐旱性。耐旱性試驗選擇在天氣最熱的7月份，也就是在中草藥種植3個月后。干旱脅迫從種植90天開始，分別在停止?jié)菜?周和3周后再恢復(fù)供水。從停止?jié)菜_始觀測各種中草藥的耐旱性，即對干旱脅迫下葉片的形態(tài)變化及復(fù)水后葉片的恢復(fù)情況進行觀測，每周觀測1次，結(jié)果見表3、4。種植183天后收獲，測定各處理中草藥的生物量，結(jié)果見表5。

表6是根據(jù)干旱脅迫下葉片形態(tài)變化、干旱脅迫再恢復(fù)供水后葉片恢復(fù)情況、干旱脅迫與正常澆水的生物量之比3項指標(biāo)進行的耐旱性比較。表6顯示，7種中草藥相比較，耐旱性以紫珠草為最好，其次是梔子。干旱脅迫下，紫珠草和梔子的葉片形態(tài)變化最慢，停止?jié)菜?周后基本無變化。與此相對應(yīng)，停止?jié)菜?周對紫珠草和梔子的生物量影響很小，只比正常澆水處理的生物量分別減少了4.5%和6.1%，減少的比例明顯小于其他中草藥。恢復(fù)供水后，紫珠草和梔子的葉片恢復(fù)狀況也較其他中草藥好。停止?jié)菜?周后，全部中草藥的葉片形態(tài)都有顯著變化，紫珠草和梔子在恢復(fù)供水1周后即有少量葉片恢復(fù)，恢復(fù)供水2周后葉片恢復(fù)數(shù)量又有所增加，而其他5種中草藥在恢復(fù)供水2周后仍無葉片恢復(fù)。

表3 干旱脅迫下植物葉片形態(tài)變化

表4 干旱脅迫處理恢復(fù)供水后葉片恢復(fù)情況

表5 干旱脅迫與正常澆水處理的生物量對比

表6 供試中草藥耐旱性比較

2.3 耐瘠性比較

稀土尾砂十分瘠薄，在這樣的土壤中種植中草藥非常困難，所以肥料必不可少。但是，在實際種植中，不可能經(jīng)常施肥。因此，耐瘠性也是篩選植物在稀土尾砂中適應(yīng)性需要考慮的要素。本試驗以不施肥組(Ⅲ組)與對照組(施基肥)的株高比值和生物量比值作為耐瘠性指標(biāo)，比較結(jié)果見表7。表7顯示，梔子的不施肥組和對照組株高和生物量都非常接近，說明梔子耐瘠性較高，且它與其余6種中草藥之間差異非常明顯；菊花和紫珠草也表現(xiàn)出一定的耐瘠性，金線草的耐瘠性最差，這與存活率的結(jié)果相符。

表7 供試中草藥耐瘠性比較

2.4 綜合比較

根據(jù)生長力、耐旱性和耐瘠性三要素的歸一化評分值，計算得到各種中草藥的綜合評分值，見表8。從表8可見，生長力以果桑最優(yōu)，耐旱性以紫珠草最強，耐瘠性最好的為梔子，綜合評分值以紫珠草最高、金線草最低。

表8 供試中草藥用于贛南稀土尾砂治理的適宜性綜合比較

2.5 稀土尾砂和中草藥中重金屬含量檢測

考慮在稀土尾砂上種植中草藥的安全性，對紫珠草、梔子、金銀花、菊花4種中草藥和稀土尾砂進行了重金屬檢測。檢測結(jié)果(表9)表明：稀土尾砂中鉻、鎘、鋅和鉛4種重金屬含量均低于一級土壤的限制標(biāo)準(zhǔn)；4種中草藥植株中的鉻、鎘和鉛含量均低于《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(WM/T 2—2004)。值得注意的是金銀花中鋅的含量非常高，甚至超過尾砂中的含量，說明其對鋅可能具有富集作用。

表9 稀土尾砂和中草藥重金屬含量檢測結(jié)果 mg/kg

3 結(jié)論與討論

從生長力、耐旱性、耐瘠性三方面對7種中草藥在稀土尾砂基質(zhì)上的適宜性進行了綜合比較，結(jié)果顯示：紫珠草、梔子、果桑表現(xiàn)較好；其次為金銀花和菊花，但菊花屬于一年生植物，用于水土保持操作較麻煩；薄荷和金線草綜合評分值不高，不適合作為稀土尾砂治理植物推廣應(yīng)用。重金屬檢測結(jié)果顯示，在贛南稀土尾砂上種植的中草藥，其鉻、鎘和鉛等重金屬含量均低于《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(WM/T 2—2004)。因此，紫珠草、梔子、果桑、金銀花為適宜用于贛南稀土尾砂治理的中草藥品種，4種中草藥各有其優(yōu)勢和劣勢，在實際操作過程中，可根據(jù)稀土尾砂地的具體情況選擇合適的品種。

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鐘敏(1983—)，女，江西萍鄉(xiāng)市人，畜牧獸醫(yī)師，碩士，主要從事畜禽疾病的診治、糞便的無害化處理及稀土尾砂的綜合治理研究。

2017-04-10

(責(zé)任編輯 徐素霞)

S157.2

A

1000-0941(2017)11-0057-04

江西省水利廳科技項目(KT201442)