中草药在赣南稀土尾砂治理中的适应性研究

2017-11-29郭礼荣何世林曾庆远朱钦娟

中国水土保持 2017年11期

关键词：耐旱性尾砂赣南

钟敏，郭礼荣，贺强，何世林，曾庆远，徐祥，蓝军，朱钦娟

(1.赣州市畜牧研究所，江西赣州 341401； 2.吉安市农业局，江西吉安 343000； 3.赣州市水土保持局，江西赣州 341400)

中草药在赣南稀土尾砂治理中的适应性研究

钟敏1，郭礼荣1，贺强2，何世林3，曾庆远1，徐祥1，蓝军1，朱钦娟3

(1.赣州市畜牧研究所，江西赣州 341401； 2.吉安市农业局，江西吉安 343000； 3.赣州市水土保持局，江西赣州 341400)

稀土尾砂；中草药；适应性；赣南

为探索中草药在赣南稀土尾砂治理中的适应性，选取了7种抗逆性强的中草药，从生长力、耐旱性和耐瘠性三方面对其在稀土尾砂基质上种植的适宜性进行了比较，结果发现：生长力以果桑最优，耐旱性以紫珠草最强，耐瘠性最好的为栀子；综合评分值显示紫珠草、栀子、果桑较好，其次为金银花和菊花，薄荷和金线草综合评分值较低，不适合作为稀土尾砂治理植物推广应用。重金属检测结果显示，在赣南稀土尾砂基质上种植的中草药，其铬、镉和铅等重金属含量均低于《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T 2—2004)。经综合评定，紫珠草、栀子、果桑、金银花为适宜用于赣南稀土尾砂治理的中草药品种。

随着高新技术的快速发展，稀土材料在越来越多的领域得到广泛运用，成为社会经济发展不可或缺的重要材料之一。我国稀土资源丰富，在总储量、产量、销售和使用量上都位居世界第一。然而，由于目前我国稀土开采技术落后、管理混乱、稀土含量不高，使得稀土矿利用率较低，因而在获得稀土精矿的同时产生了大量的稀土尾矿，占用了大面积的土地，特别是在江西赣南地区。同时，在提取粗制稀土时，大量使用硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵等溶液冲洗，使尾砂的理化性质遭到严重破坏，成为周围环境的重要污染源，从而导致稀土尾砂地寸草不长，采矿区及尾矿区生态衰退，环境恶化极为严重[1]。因此，稀土尾砂治理迫在眉睫。植物修复技术是稀土尾砂治理常用的方法，具有稳定性好、实际应用性强、大面积实施的可行性高等优点，是一种低投入、可持续的绿色修复技术[2]。目前，针对稀土尾矿污染区的植物修复研究已有少量报道[3-11]。本试验采用野外小区种植和大棚内种植相结合的方法，在稀土尾砂基质上种植多种中草药，从生长力、耐旱性和耐瘠性三方面对其适宜性进行相对优劣比较，以期为利用中草药有效治理稀土尾砂水土流失提供参考。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

(1)稀土尾砂：小区试验地点在江西省赣州市赣县区南塘镇，小区试验和大棚试验的稀土尾砂均取自赣州市寻乌县某稀土矿场，经测定其有机质含量为560.0 mg/kg、全氮含量为170.0 mg/kg、有效磷含量为33.0 mg/kg、速效钾含量为35.2 mg/kg，pH值为5.4。

(2)供试中草药苗：购自江西省樟树市金土地苗木公司，品种分别为栀子、果桑、金银花、菊花、金线草、紫珠草和薄荷，种植时间为2015年4月21日至2015年10月20日，历时183天。

(3)基肥：蚯蚓处理后的猪粪，由赣州市畜牧研究所蚯蚓养殖基地提供。

1.2 试验方法

1.2.1 生长力测定试验

每种中草药设1个不施肥的对照组和施肥的3个重复(即4个小区)进行小区试验，7种中草药共设28个小区，每个小区面积为1 m×1 m，小区之间相隔20 cm。种植前施基肥，肥料用量为250 g/m2。采用栽植种苗的方式种植，种植后前3天早晚各浇水1次，以后不再采取浇水、施追肥、除草、杀虫等人为管理措施。于栽后183天统计存活率并测量株高、根长、干质量等指标，同时将中草药植株(叶片)送检，测量其重金属含量。

1.2.2 耐旱性和耐瘠性测定试验

采用大棚种植的方法，设1个对照处理、2个干旱胁迫处理和1个不施肥处理。每个处理设3个重复，7种中草药共84组，采用栽植种苗的方式种植。①对照(CK组)：按照250 g/m2施基肥，一直正常浇水至收获，即每3天浇1次水，每次浇水至田间持水量的60%左右。②干旱胁迫2周处理(Ⅰ组)：施肥同对照，正常浇水至90天时浇透水，之后停止浇水2周，再恢复正常浇水至收获。③干旱胁迫3周处理(Ⅱ组)：施肥同对照，正常浇水至90天时浇透水，之后停止浇水3周，再恢复正常浇水至收获。④不施肥处理(Ⅲ组)：不施基肥，但一直正常浇水至收获。种植97天起每周对干旱胁迫组观测干旱胁迫下叶片的形态变化及复水后叶片的恢复情况。栽后183天收获，用清水洗干净，吸干植物上的水分，将植株剪成地上部和地下部，带回实验室用烘箱烘至恒定质量，测量地上部和地下部干质量。

1.3 评价方法

根据曹学章等[8]和李小青[12]提供的评价方法，从生长力、耐旱性和耐瘠性三方面比较7种中草药在赣南稀土尾砂基质上种植的适宜性。

2 结果与分析

2.1 生长力比较

生长力主要反映植物在一般情况下(本研究小区试验中，施中等用量的基肥、种植后不进行人为管理、未发生导致植株死亡的极端天气，即属一般情况)生长的优劣情况[1]。从小区试验结果(表1)发现：金线草、薄荷和果桑的施肥组和不施肥对照组之间的存活率相差较远，不施肥组的存活率分别仅为16.7%、57.1%和66.7%，说明三者的抗瘠性较差；另外，金线草和薄荷的施肥组中有部分死亡，表明它们可能不适合在稀土尾砂中生长；栀子、紫珠草和金银花施肥组和不施肥组的存活率均为100%，表现较优，菊花次之。

表1 中草药在稀土尾砂上种植的存活率(小区试验)

表2显示，7种中草药中，果桑地上部和地下部的干质量及根长均为最大，金银花是藤状植物，株高最大，果桑和紫珠草株高次之。生长力综合比较，果桑最优，紫珠草次之，金银花紧跟其后，菊花、金线草和栀子的生长力比较接近，薄荷的生长力最差。

表2 供试中草药生长力比较(小区试验)

2.2 耐旱性比较

矿山废弃地一般不具备灌溉条件，因此所选植物应具有尽可能强的耐旱性。耐旱性试验选择在天气最热的7月份，也就是在中草药种植3个月后。干旱胁迫从种植90天开始，分别在停止浇水2周和3周后再恢复供水。从停止浇水开始观测各种中草药的耐旱性，即对干旱胁迫下叶片的形态变化及复水后叶片的恢复情况进行观测，每周观测1次，结果见表3、4。种植183天后收获，测定各处理中草药的生物量，结果见表5。

表6是根据干旱胁迫下叶片形态变化、干旱胁迫再恢复供水后叶片恢复情况、干旱胁迫与正常浇水的生物量之比3项指标进行的耐旱性比较。表6显示，7种中草药相比较，耐旱性以紫珠草为最好，其次是栀子。干旱胁迫下，紫珠草和栀子的叶片形态变化最慢，停止浇水2周后基本无变化。与此相对应，停止浇水2周对紫珠草和栀子的生物量影响很小，只比正常浇水处理的生物量分别减少了4.5%和6.1%，减少的比例明显小于其他中草药。恢复供水后，紫珠草和栀子的叶片恢复状况也较其他中草药好。停止浇水3周后，全部中草药的叶片形态都有显著变化，紫珠草和栀子在恢复供水1周后即有少量叶片恢复，恢复供水2周后叶片恢复数量又有所增加，而其他5种中草药在恢复供水2周后仍无叶片恢复。

表3 干旱胁迫下植物叶片形态变化

表4 干旱胁迫处理恢复供水后叶片恢复情况

表5 干旱胁迫与正常浇水处理的生物量对比

表6 供试中草药耐旱性比较

2.3 耐瘠性比较

稀土尾砂十分瘠薄，在这样的土壤中种植中草药非常困难，所以肥料必不可少。但是，在实际种植中，不可能经常施肥。因此，耐瘠性也是筛选植物在稀土尾砂中适应性需要考虑的要素。本试验以不施肥组(Ⅲ组)与对照组(施基肥)的株高比值和生物量比值作为耐瘠性指标，比较结果见表7。表7显示，栀子的不施肥组和对照组株高和生物量都非常接近，说明栀子耐瘠性较高，且它与其余6种中草药之间差异非常明显；菊花和紫珠草也表现出一定的耐瘠性，金线草的耐瘠性最差，这与存活率的结果相符。

表7 供试中草药耐瘠性比较

2.4 综合比较

根据生长力、耐旱性和耐瘠性三要素的归一化评分值，计算得到各种中草药的综合评分值，见表8。从表8可见，生长力以果桑最优，耐旱性以紫珠草最强，耐瘠性最好的为栀子，综合评分值以紫珠草最高、金线草最低。

表8 供试中草药用于赣南稀土尾砂治理的适宜性综合比较

2.5 稀土尾砂和中草药中重金属含量检测

考虑在稀土尾砂上种植中草药的安全性，对紫珠草、栀子、金银花、菊花4种中草药和稀土尾砂进行了重金属检测。检测结果(表9)表明：稀土尾砂中铬、镉、锌和铅4种重金属含量均低于一级土壤的限制标准；4种中草药植株中的铬、镉和铅含量均低于《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T 2—2004)。值得注意的是金银花中锌的含量非常高，甚至超过尾砂中的含量，说明其对锌可能具有富集作用。

表9 稀土尾砂和中草药重金属含量检测结果 mg/kg

3 结论与讨论

从生长力、耐旱性、耐瘠性三方面对7种中草药在稀土尾砂基质上的适宜性进行了综合比较，结果显示：紫珠草、栀子、果桑表现较好；其次为金银花和菊花，但菊花属于一年生植物，用于水土保持操作较麻烦；薄荷和金线草综合评分值不高，不适合作为稀土尾砂治理植物推广应用。重金属检测结果显示，在赣南稀土尾砂上种植的中草药，其铬、镉和铅等重金属含量均低于《药用植物及制剂外经贸绿色行业标准》(WM/T 2—2004)。因此，紫珠草、栀子、果桑、金银花为适宜用于赣南稀土尾砂治理的中草药品种，4种中草药各有其优势和劣势，在实际操作过程中，可根据稀土尾砂地的具体情况选择合适的品种。

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