浅析土壤重金属污染对冬荪生长的影响

秦 维，罗文敏

（贵州省生物研究所，贵州贵阳 550009）

冬荪（Phallus inpudicusL.ex.Pers.），又称白鬼笔，是寄生在枯竹根部的一种隐花菌类。自然条件下，冬荪于夏秋季节单生或群生于林中地上腐殖质层。冬荪的蛋白质、糖类化合物、脂类物质、维生素和矿质元素含量高，深受大众青睐，其氨基酸含量极高，且富含多种植物营养成分，不论是应季的鲜荪还是过季的干荪，都是餐桌上炖肉煲汤的优良伴品，食用鲜美，营养价值极高。另外，冬荪菌柄、菌托和子实体入药，药性为甘、淡、性温，有活血止痛、祛风除湿的功效，可用于治疗风湿痛；冬荪还具有减肥、提升机体免疫力、开胃健脾的作用；冬荪可抑制腐败菌生长，作为食品的短期防腐剂［1］。因此，冬荪无论是食用、药用，还是在工业用途上都极具价值。

土壤作为联系无机界和有机界的关键，是植物体一切成分来源的母体。土壤的环境污染，尤其重金属污染势必威胁着植物生长，大量重金属元素富集于植物体，沿着食物链进入动物体内，食用性植物的重金属富集威胁着人类的健康。现阶段，由于现代工业的发展，工业“三废”的排放量明显增加，外加自然状态下成土岩石富含金属成分，致使土壤重金属含量严重超标。

1 土壤重金属污染现状及特点

土壤重金属污染指的是土壤中的汞、镉、铅、铬、锌及铜等金属元素含量超过规定标准，造成土壤生态环境恶化的现象［2］。随着工业化的深入推进，近年来土壤中重金属元素含量呈现逐渐上升趋势。数据调查显示，目前我国受到重金属污染的耕地面积约为2 000 万公顷，约占总耕地面积的1/5［3］。

相较于土壤其他污染形式，土壤重金属污染在土壤生态环境恶化方面表现更为突出的特征有：1）具有很强的隐蔽性，难降解，属土壤长期潜在污染物；2）在土壤颗粒物吸附作用下，浅层土壤重金属元素含量多，深层土壤重金属元素含量少；3）易与土壤中配位体作用，合成络合物和螯合物，在土壤中溶解和迁移，致使污染区域扩展；4）不同金属元素的形态差异较大，其活性和毒性不同，受土壤性质影响其迁移和转化机制复杂。

2 冬荪生长的环境

冬荪生于竹林、阔叶林及草丛等腐殖质丰富的地上［4］，喜阴凉潮湿的生长环境，常年生长温度不得高于20 ℃，菌柄伸出温度在10 ℃以下，空气湿度要求在85%以上［5］。在我国，冬荪主要分布于吉林、福建、台湾、浙江、四川、贵州、云南、陕西及湖北等地，尤其以贵州省大方县冬荪最为出名，素有“冬荪之乡”的美誉，并于2017 年获“国家地理性标志产品”［5-6］。

以贵州省大方县的冬荪生长环境为例，冬荪种植保护区年均温度11.8 ℃，年均日照时数1 274.2 h，年均雾日159.2 d，年降水量1 155 mm，年均无霜期254～325 d，常年相对湿度85%，种植于背风向阳林带底部散射光区域。土壤性质方面，有机质≥1.0%，土层厚度≥20 cm，土壤pH 值5.0～7.0，空气湿度≥70%，遮阴度≥50%。

综上，最适宜冬荪生长繁衍的区域是亚热带、热带湿润气候的高山地带及温带湿润气候区，同时这些区域要保证适度的乔木、灌木遮蔽度，即保证散射光照；尤其在亚热带地区的山间谷地和热带高原区的山间谷地地区的向阳坡带，该区域属于冬荪生长繁殖最佳地带，因为亚热带高原地区的山间谷地湿气重，云雾多、冬暖夏寒，且具有适宜的植被覆盖度。此外，从土壤环境分析，适宜冬荪生长繁衍区的土壤以偏酸性的黄壤、红壤和砖红壤为主。

3 土壤重金属污染对冬荪生长的影响

3.1 冬荪生长对土壤重金属的吸附机制

从冬荪生物学特性分析，冬荪对重金属的富集可以通过主动吸收或被动吸收实现。土壤中的金属离子在不同的电化学电位作用下，通过被动运输的方式穿过质膜进入体内称为被动吸收；重金属依靠原生质膜上的载体，主动运输并消耗能量穿过原生质膜，进入到真菌细胞的方式称为主动吸收［10］。因此，冬荪的生物学特性决定其生长过程中对重金属吸收、富集能力超过普通作物。

从冬荪生长环境分析，相较于其他植物，冬荪属于土壤表层矮小植株菌类，其生长环境正处于重金属含量最高的浅层土壤。同时，冬荪适宜生长区土壤、大气环境较为湿润，水分呈酸性，金属处于离子状态并形成不同的电化学电位推动力，无疑加大冬荪对金属的被动吸收程度。此外，冬荪生长期湿热的土壤环境也会增加其主动吸收程度。因此，土壤环境中的重金属污染问题往往会在冬荪生长中被放大、凸显出来，一旦土壤遭到重金属污染，即使较为轻微的重金属污染，都可能造成冬荪体内重金属超标。

从土壤重金属污染特征分析，土壤重金属污染极具隐蔽性，属土壤长期、潜在污染物，一旦富集，难以自然降解，长期威胁冬荪生长。此外，重金属易与土壤中配位体作用，合成络合物和螯合物在土壤中溶解、迁移，进一步加强冬荪被动吸收重金属的能力。国内目前对食物重金属超标检测机制不健全［9］，这让土壤重金属污染变得更加难以控制，而土壤重金属污染造成的巨大经济损失也将给冬荪产业的发展带来沉重的打击。

3.2 土壤重金属污染对冬荪影响的特征

从冬荪自身生物学特性、生长环境和土壤重金属污染特征等角度，对其生长的吸附机制分析表明：相对于其他植物，冬荪生长过程中对重金属吸收、富集能力超过普通作物，土壤环境中的重金属污染会在冬荪中被放大。此外，冬荪从土壤中吸收的重金属量与土壤中的重金属总量有一定关系，生长在被重金属污染的土壤中的冬荪，其体内必然会发生重金属累积。因此，土壤重金属污染必然导致冬荪重金属含量超标。而被冬荪吸收富集的重金属会随着食物链进入人体，威胁人体生命健康。

土壤重金属污染对冬荪生长的影响表现出以下突出特征：1）土壤重金属污染具有很强隐蔽性和难降解性，冬荪种植区的土壤一旦重金属超标，将会在很长一段时间不再适宜种植冬荪，直至土壤环境恢复后还需经过的一系列风险评估，方可种植；2）浅层土壤重金属含量多，深层土壤重金属含量少，植株矮小的冬荪根系较浅，对土壤重金属的富集程度高于其他植物，污染放大性更加明显；3）重金属易于与土壤中配位体作用，合成络合物和螯合物在土壤中溶解和迁移，致使冬荪种植污染区域扩展，存在污染区域扩大的风险；4）土壤中不同金属元素的形态差异，其活性和毒性不同，在冬荪不同的部位富集的程度差异大；5）土壤重金属一旦被冬荪吸收富集沿着食物链进入人体，持续潜伏周期长，不易察觉潜在风险极大。因此，冬荪种植不允许有重金属污染事件发生，一旦发生，必须及时停止生产，进行土壤重金属治理［10-12］。

4 不足和展望

本研究缺乏对冬荪富集重金属的过程和机理的详细探讨，尤其冬荪对重金属耐受性缺乏探讨，建议进一步从化学角度深入探讨冬荪富集重金属过程、机理。此外，本研究基于地理环境和基础生物理论层面探讨重金属对冬荪生长的影响，尺度过于宏观，建议在现代生物基础上，运用生物学技术、设备对种植区冬荪成品进行检测分析，用数据说明冬荪生长对土壤重金属的吸附机制。另外，本研究缺乏对冬荪培育、种植试验区的具体调查和实验数据收集、分析和处理，无数据支撑，建议深入冬荪种植试验，研究冬荪人工培养技术，采用分时、分区对比研究探索重金属对冬荪影响的规律。