紅托竹蓀重金屬形態及活性炭對其品質影響的研究

程志飛, 劉慧娟

(1.貴州農業職業學院, 貴陽 551400; 2.貴州醫科大學, 貴陽 550025)

紅托竹蓀位列草八珍,有“菌中皇后”美譽,是貴州地理標志性產品。貴州特殊的喀斯特環境為竹蓀生長發育提供了優良的自然條件。隨著生活水平的提高,紅托竹蓀作為餐桌上的佳肴“飛入尋常百姓家”,但是紅托竹蓀中重金屬含量超標直接影響該產品的出口和產業化種植。近年來,研究發現竹蓀中重金屬的含量主要來源于土壤[1],但是研究如何減少竹蓀對土壤中重金屬的吸收相對較少?；钚蕴孔鳛橛行У闹亟饘傥廴就寥佬迯筒牧媳粡V泛的研究,但活性炭對竹蓀富集土壤中重金屬的抑制規律報道較少[2]。筆者通過智能出菇房采取層載法栽培紅托竹蓀,分析了土壤和竹蓀樣品中Pb、Cd、Cr、Hg、As的總含量、土壤中Pb、Cd、Cr、Hg、As形態(交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化態、有機結合態、殘渣態)、土壤理化性質(pH、有機質、氮、磷、鉀),全面了解重金屬在竹蓀子實體(菌蓋、菌托、菌裙、菌柄)中的分布特征、富集特點,以期為貴州省紅托竹蓀產業提質增效。

1 阻抗試驗與分析方法

1.1 活性炭改良劑紅托竹蓀栽培試驗

選用1～2 cm孔篩對竹蓀基地的土壤進行過篩,噴淋稀釋500倍的吡蟲啉和阿維菌素的混合液并用塑料封蓋2～3 d,再使用臺秤稱量簸箕盛取處理后的100 kg土壤作為一份竹蓀栽培土壤,分開堆放共計21份?；钚蕴颗c土壤分別按1 g/kg、2 g/kg、4 g/kg、6 g/kg、8 g/kg、10 g/kg的比例設置,每一個比例分別設置3個平行對照添加活性炭,標記編號Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6,混合均勻,并設置3個空白組,標記為Y0,備用。

1.2 樣品采集及檢測方法

1.2.1樣品采集

采用智能出菇房層載方法進行竹蓀栽培,采集分析Y0～Y6組土壤樣和竹蓀樣。根據HJ/166-2004規定按照5點法采集活性炭改良劑處理前后的紅托竹蓀基質土壤,用于確定活性炭改良劑處理前后,土壤中Cd、Cr、Hg、Pb、As的含量變化規律,并對土壤重金屬形態(交換態、碳酸鹽結合態、鐵錳氧化態、有機結合態、殘渣態)和土壤理化性質(pH、有機質、氮、磷、鉀)進行分析,并對不同組織(整株、菌帽、菌裙、菌柄、菌托)中Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量進行測定。

1.2.2檢測方法

具體檢測方法見表1。

表1 檢測方法

表2 土壤背景值及紅托竹蓀污染限值 單位:mg/kg

1.3 分析方法及標準

1.3.1富集系數

紅托竹蓀不同組織部位對重金屬(Pb、Cd、Cr、Hg、As)的富集能力存在很大的差異[8],實驗采用富集系數反映紅托竹蓀不同組織部位對重金屬(Pb、Cd、Cr、Hg、As)富集的能力,公式如下:

式中:BAF為富集系數,C竹蓀為重金屬測量值,單位:mg/kg;C土壤為對應點位土壤重金屬含量,單位:mg/kg。

1.3.2參考標準

1.4 數據的處理和分析

利用Excel軟件對數據進行統計分析,采用Orining8.5軟件進行繪圖。

2 結果與討論

2.1 紅托竹蓀土壤理化性質

土壤的理化性質對紅托竹蓀富集重金屬的能力和子實體的品質至關重要[9],pH值直接影響土壤的養分、微生物和生物有效性,另外,pH值偏小會有利于重金屬的釋放,加劇大形真菌對重金屬的富集。由表3可知,試驗空白土壤的pH=6.73有利于紅托竹蓀對土壤微量元素的吸收。有機質能夠絡合重金屬元素從而減少紅托竹蓀對重金屬的可利用性,試驗空白土壤的有機質含量為23.81 g/kg,相對比較好。氮磷鉀是土壤肥力的重要指標[10],試驗空白土壤氮含量為2.18 g/kg、磷含量為6 158.36 mg/kg、鉀含量為7 259.17 mg/kg,說明土壤相對比較肥沃,有利于紅托竹蓀的生長發育。

表3 土壤理化性質

2.2 紅托竹蓀土壤重金屬形態

土壤中重金屬的形態直接影響紅托竹蓀累積重金屬的能力,因此研究基質土壤各重金屬形態的分布及規律[11],有助于解析紅托竹蓀富集某重金屬元素的能力受形態的影響,對竹蓀栽培具有一定的指導意義。本研究對土壤Pb、Cd、Cr、Hg、As的5種形態進行分析,結果如圖1所示。由圖1可知,紅托竹蓀土壤重金屬各形態所占比例各不相同,對Pb、Cr、As而言,殘渣態>鐵錳氧化物結合態>有機結合態>可交換態>碳酸鹽結合態;對Hg而言,殘渣態>有機結合態>鐵錳氧化物結合態>可交換態=碳酸鹽結合態?？傮w來看,Pb、Cd、Cr、Hg、As形態均以殘渣態為主,碳酸鹽結合態最小,Cd和Hg可交換態所占比例較高;Pb的鐵錳氧化物結合態、有機結合態、可交換態、碳酸鹽結合態均高于Cd、Cr、Hg和As所對應的形態;Cr的殘渣態最大,Pb的可交換態最大可被生物直接利用吸收[12-13]。

圖1 土壤中不同重金屬形態所占百分比

2.3 紅托竹蓀不同組織中重金屬含量

由圖2可知,紅托竹蓀的不同組織部位中Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量各不相同,從整體來看,Cd(1.75 mg/kg)>Cr(0.64 mg/kg)>As(0.58 mg/kg)>Pb(0.35 mg/kg)>Hg(0.09 mg/kg);就Pb而言,菌裙(0.68 mg/kg)>菌柄(0.47 mg/kg)>菌帽(0.29 mg/kg)>菌托(0.21 mg/kg);就Cr而言,菌托(1.25 mg/kg)>菌裙(0.71 mg/kg)>菌帽(0.57 mg/kg)>菌柄(0.43 mg/kg);就Cd而言,菌帽(1.92 mg/kg)>菌柄(1.87 mg/kg)>菌托(1.26 mg/kg)>菌裙(1.18 mg/kg);就Hg而言,菌柄(0.16 mg/kg)>菌裙(0.07 mg/kg)>菌帽(0.06 mg/kg)>菌托(0.04 mg/kg);就As而言,菌裙(1.68 mg/kg)>菌柄(0.54 mg/kg)>菌帽(0.39 mg/kg)>菌托(0.37 mg/kg)。從紅托竹蓀不同組織看,菌裙主要富集As和Cd,菌帽和菌柄主要富集Cd,菌托主要富集Cd和Cr。對比紅托竹蓀及木材基質中重金屬含量發現除Pb外,紅托竹蓀中Cd、Cr、Hg和As的含量均高于木材。

圖2 紅托竹蓀不同組織中重金屬含量

2.4 改良劑添加量對紅托竹蓀土壤重金屬的影響

由表4可知,栽培土壤中Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量受活性炭的影響不大,但土壤的結構發生了變化,其基本的理化性質是否受到影響,對重金屬的形態也存在一定的影響[14-16]。因此,子實體中重金屬含量與改良劑添加量的關系有待進一步研究[17]。

表4 改良劑添加量對重金屬含量的影響

3 結 論

Pb、Cd、Cr、Hg、As形態均以殘渣態為主,碳酸鹽結合態最小,Cd和Hg可交換態所占比例較高;Pb的鐵錳氧化物結合態、有機結合態、可交換態、碳酸鹽結合態均高于Cd、Cr、Hg和As所對應的形態;Cr的殘渣態最大,Pb的可交換態最大,可被生物直接利用吸收。菌裙主要富集As和Cd,菌帽和菌柄主要富集Cd,菌托主要富集Cd和Cr。對比紅托竹蓀及木材基質中重金屬含量發現,除Pb外,紅托竹蓀中Cd、Cr、Hg和As的含量均高于木材。栽培土壤中Pb、Cd、Cr、Hg、As的含量受活性炭的影響不大,但土壤的結構發生了變化,其基本的理化性質是否受到影響,對重金屬的形態也存在一定影響。