垫江牡丹主产区土壤重金属含量的分析与评价

周 霞，冉 烈，李会合

牡丹 Paeonia sufruticosa Andr，别名“富贵花”、“百两金”，雍容华贵，富丽端庄，是中国的传统名花，为毛茛科落叶小灌木，素有“国色天香”之美誉，花单瓣或重瓣［1，2］.牡丹以根皮供药用，习称丹皮，具有清热凉血、活血化淤的功能.现代药理学研究证实，以丹皮酚为主要生物活性成分的牡丹皮具有抗癌、抗过敏性哮喘、保肝、抗动脉粥样硬化、抗炎、抗心肌再灌注性损伤、改善认知障碍、神经保护等广泛的药理作用［3］.

重庆垫江种植的牡丹具有根粗、肉厚、色白、粉质足、香味浓等特点，深受医药界和消费者的好评［4］，并以质量佳而获“川丹皮”之名，是原“川丹皮”的主要产地，已成为“川丹皮”的产区和生产基地.垫江丹皮的丹皮酚、芍药苷等成分含量高于《中国药典》规定的标准，因其品质佳、产量高而享誉中外，曾大量出口日本、韩国及众多东南亚国家.

为了保证垫江牡丹主产区生产的丹皮产品质量，生产出绿色药材，参照国家农业行业标准NY 5010—2001《无公害食品蔬菜产地环境条件》要求，对重庆市垫江县牡丹生长区域土壤环境质量进行分析，以期为垫江牡丹建设GAP基地建设提供科学依据.

1 研究区自然状况

垫江牡丹主产区位于重庆市东北部，东经约107°，北纬约 29°，海拔 500 ～850 m.研究证明:海拔400～800 m均适宜种植药用牡丹，但600 m种植的牡丹皮中丹皮酚和芍药苷含量最高［5］.该地区为中亚热带湿润季风气候，降水充沛，四季分明.年均气温16℃，极端最高气温为40℃，最低温-4℃，年积温在6 000℃左右，无霜期达280 d，年降水量约 1 160 mm，年均日照 1 260 h［2］.

2 材料与方法

2.1 采样的区域及方法

在充分调研的基础上，根据垫江牡丹主产区的地形地貌、气候特点、生产情况以及土壤利用状况，在牡丹主要产地分别采集具有代表性的土壤样品19个.采用梅花点取样法采集土壤，每个区域5个点，每个点1 kg，深度0～15 cm ，均采自耕作层，将各点样品5 kg充分混匀，并用四分法缩分为2.5 kg作为原始样品［6］.

2.2 测定项目及方法

根据无公害产品对土壤环境质量的要求，测定项目为pH值、镉、汞、砷、铬、铅、铜.测定方法用原子吸收分光光度法.

2.3 评价标准与评价方法

2.3.1 评价标准

根据该地区土壤环境污染的实际状况以及国家土壤环境质量标准和《无公害食品蔬菜产地环境条件》等相关标准要求，选用全铜、全镉、全铬、全铅、全砷、全汞作为评价指标.以国家农业行业标准NY 5010—2001《无公害食品蔬菜产地环境条件》中土壤环境质量指标为评价标准［7］.

表1 《无公害食品蔬菜产地环境条件》土壤环境质量指标

2.3.2 评价方法

主要采用中国绿色食品发展中心推荐的单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法进行现状评价.综合污染指数法评价结果的分级标准见表2.

(1)单项污染指数法

对每一个评价指标的污染状况进行评价，单项污染指数评价公式如下:

上式中:P为土壤中污染物i的单项污染指数;C为土壤中污染物i的实测值;S为土壤中污染物i的评价标准;当P＜1时表示未污染，P＜1时表示受污染，且P值越大，污染越严重［8］．

表2 土壤环境质量分级标准

(2)内梅罗指数法

由于一种土壤中多种污染物超标现象很少，而各污染物相互间会产生复合污染，所以用综合污染指数评价法将单项污染指数评价法进行校正，可兼顾平均值和最高值对土壤污染的贡献［9］.综合污染指数的评价方法采用内梅罗指数法，其评价公式为:

P={［(Pmax)2+(Pave)2］/2}1/2

上式中:P为土壤综合污染指数;Pmax为单项污染指数最大值;Pave为单项污染指数平均值.

3 结果与分析

3.1 土壤重金属测定结果

各个采样点的土壤中铜、镉、铬、铅、砷、汞单项指标元素均有不同程度的检出，土壤监测分析结果见表3.由表3知，各采样点的pH值为5.76～8.33，平均值为7.83，变异系数较小.各采样点土壤重金属含量差异较明显，土壤重金属的变异系数在0.07～0.61，其含量高低相差悬殊，说明污染源的存在及其对土壤重金属含量所产生的影响大［10］.以 Hg、Cd变异系数较大，而 Cr的变异系数最小.19个供试土壤的重金属Cu、Cd、Cr、Pb、As、Hg 含量范围分别在 15.15 ～28.99 mg/kg，0.07 ～0.53 mg/kg，43.99 ～56.80 mg/kg，29.01 ～ 42.94 mg/kg，9.24 ～ 24.20 mg/kg，0.01 ～0.12 mg/kg.平均值则为 23.18，0.23，50.64，35.19，16.22，0.04 mg/kg，符合《无公害食品蔬菜产地环境条件》中的土壤环境质量指标.

3.2 土壤重金属评价

利用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对19个牡丹主产区种植土壤重金属含量进行评价，评价结果见表4.由分析可知，采样点全汞、全铬、全铅、全铜单项污染指数均较低;汞的单项污染指数范围为0.01～0.24，镉的单项污染指数为0.17～0.88，铬的单项污染指数范围为0.18～0.34，铅的单项污染指数范围为0.08～0.15，铜的单项污染指数范围为0.15～0.53.但砷的单项污染指数范围相对较高，为0.31～0.97，最大值为0.97，接近1，应引起注意.各项重金属的单项污染指数范围均小于1，表明土壤无超标污染物.综合污染指数评价结果显示，94.7﹪的土壤样地综合污染指数均小于0.7，污染等级为安全，处于“清洁”的水平;5.3﹪的土壤样地综合污染指数大于0.7，处于警戒级，污染水平为“尚清洁”.虽然还未受到污染，但应引起重视，在今后的施肥过程中尤其要谨慎.

表3 牡丹土壤的重金属

4 结论

牡丹在地生长时间较长，一般需要4～5年的时间才能采挖，因此土壤质量对于优质药材的形成尤为重要.目前，牡丹主产区的土壤环境质量状况良好.土壤质量的平均综合污染指数为0.58，属于清洁范围，表明牡丹种植基地的土壤质量符合《中药材生产质量管理规范》(GAP)的相关要求，适合绿色药材的栽培.

在今后的生产发展过程中，要注意牡丹药材的施肥、农药喷洒应坚持科学、合理的原则，既要保证药材质量，又要注意使其免受病虫害威胁.药材的肥料应尽量选择农家肥，减少使用化肥，避免重金属的污染，从而保证产区优质生态环境的持续.同时还应定点、定期对牡丹生产基地的土壤环境状况进行监测，防止重金属的富集，确保牡丹主产地土壤环境质量符合绿色药材生产需要，促进垫江牡丹药材生产的健康、可持续发展.

表4 土壤重金属评价结果

［1］郭绍霞，张玉刚，任茹.中国牡丹研究进展［J］.莱阳农学院学报，2003，20(2)：116-121.

［2］邓才富，申明亮，易思荣，等.垫江牡丹生产现状调查研究［J］. 中国现代中药，2007，9(6)：37-39.

［3］杨建波，左艇.牡丹皮药理作用述要［J］.河南中医，2011，31(3)：283.

［4］申明亮，易思荣，邓才富，等.垫江种植牡丹现状调查［J］. 中药材，2005，28(2)：83-84.

［5］范俊安，张艳，夏永鹏，等.重庆垫江牡丹皮主要有效成分多维动态分析［J］.中国中药杂志，2007，32(15)：1501-1504.

［6］邓才富，申明亮，章文伟，等.垫江牡丹主产区土壤环境质量分析与评价［J］.时珍国医国药，2008，19(5)：1097-1098.

［7］刘朝贵，唐阵武，王正银，等.涪陵南沱茎瘤芥种植基地环境质量评价［J］.西南农业大学学报：自然科学版，2004，26(2)：100-104.

［8］陈铁柱，薛朝金，许文艺，等.赫章半夏土壤环境质量分析与评价［J］. 时珍国医国药，2010，21(3)：713-714.

［9］张向东，翟丙年，张晓虎，等.商洛南五味子种植区土壤重金属含量分析与评价［J］.陕西农业科学，2011(2)：57-60.

［10］徐美蓉.甘肃省主要无公害中药材基地土壤重金属含量分析与评价［J］.甘肃农业科技，2006(8)：52-54.

［11］金雪莲.中药重金属污染源头及控制措施研究［J］.方药·药学研究，2011，24(7)：24-26.