一种川芎降镉提质的种植方法

技术领域

本发明属于种植领域，具体涉及一种川芎降镉提质的种植方法。

背景技术

川芎系芎藭之产于四川，为伞形科植物川芎Ligusticum chuanxiong Hort.的干燥根茎，具有活血祛瘀、祛风止痛的功效，临床常用于治疗闭经痛经、月经不调等症，是中医处方的常用药。川芎具有重要的药用价值(《中国药典》2020年版中含川芎的成方制剂约占16％)和经济价值，是驰名中外的川产道地药材，是四川省重点打造的中药大品种之一，也是我国中药材出口十大品种之一。

近年来随着工业、生活废弃物排放及农业化肥施用量等的明显增加，含重金属的污染物通过不同途径进入土壤，土壤重金属污染日益严重。土壤重金属污染中镉为当前最为突出重金属污染元素。成都平原作为川芎的主产区，已存在着不同程度的镉污染，随着川芎栽培年限的增长，栽培川芎土壤的镉污染呈递增趋势。现研究证实川芎药材的镉含量严重超标与土壤中的镉的含量有密切的相关性。川芎为川产大宗中药材，属于镉高富集植物。据不完全统计，目前川芎药材镉超标率约为87.99％，严重影响其临床用药的安全性和进出口贸易，制约了其行业的健康发展。

目前涉及到降低川芎镉含量栽培措施研究的相关文章有耕作措施、轮作作物种类，以及调节土壤pH值，使用改良剂(石灰、硫磺、硅肥等)降低川芎药材镉含量的报道。目前针对川芎重金属镉超标尚无有效的控制措施，且川芎降镉主要集中在土壤改良方面，并取得了一定进展，但大面积推广应用仍存在较大难度。石灰是一种广泛用于重金属固定的土壤改良剂，可显著提高土壤pH值，降低土壤中重金属有效性和抑制植物对重金属的吸收。

川芎土壤微生物(soil microorganism)，是生活在土壤中的藻类、真菌、细菌、放线菌的总称。参与土壤养分转化和循环、有机质分解、土壤结构形成以及其他各类生物活动，是评价土壤生态功能、土壤质量的关键指标之一。微生物在土壤环境污染中修复应用主要通过改善土壤理化性质(降低土壤容重、增加土壤孔隙度)；减少水分蒸发(抑制盐分在土壤表面聚集)；增加土壤向植物提供营养的能力；改善土壤微生态系统(提高土壤生物肥力的水平)；吸附、转化和富集重金属等对盐渍化、重金属污染土壤进行修复。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于川芎种植中降镉提质的组合物。

本发明所提供的用于川芎种植中降镉提质的组合物，包括石灰和微生物菌肥，其中，石灰与微生物菌肥的质量比可为1:2-8，具体可为1:5-7，更具体可为1:6；

所述微生物菌肥通过将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽杆菌、多粘类芽孢杆菌、哈茨木莓和土壤调理剂发酵制得；

其中，枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、哈茨木霉的配比可为1:1:2:1:1；

枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽杆菌、多粘类芽孢杆菌、哈茨木莓总重量与土壤调理剂的重量比可为4:500，

所述土壤调理剂以餐厨剩余物为原料发酵而成；

进一步地，发酵产物中有机质含量≥75.0％。

具体地，所述微生物菌肥为四川省嘉道博文生态科技有限公司的提供的产品，商品名地还童。

上述组合物在川芎种植中降镉提质中的应用也属于本发明的保护范围。

所述应用具体可为：改善川芎种植土壤养分含量、降低川芎种植土壤有效镉的含量、降低川芎药材中镉含量、提高川芎药材的有效成分含量、增加川芎药材鲜重及增加川芎药材产量。

所述改善川芎种植土壤养分含量具体可为提高土壤速效氮、土壤速效钾含量；

所述提高川芎药材的有效成分含量中，所述有效成分具体可为阿魏酸、洋川芎内酯A、Z-藁本内酯及洋川芎内酯I。

本发明的另一目的是提供一种川芎降镉提质的种植方法。

本发明所提供的川芎降镉提质的种植方法，包括如下步骤：在川芎栽种前，撒施石灰和微生物菌肥，即可；

其中，所述石灰的撒施量可为50kg/亩-150kg/亩，具体可为100kg/亩；所述微生物菌肥的撒施量可为400kg/亩-800kg/亩，具体可为600kg/亩；

撒施后再进行翻耕，起垄，及川芎栽种。

本发明采用石灰+微生物菌肥配合施用，证实两者配合施用可提高川芎药材品质、改善土壤养分含量、降低土壤有效镉的含量、降低川芎药材镉含量。

附图说明

图1为本发明实施例中不同处理组药材亩产鲜重对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例

1材料与方法

1.1材料

市售石灰，微生物菌肥(配方：枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、侧孢芽杆菌、多粘类芽孢杆菌、哈茨木莓1:1:2:1:1，4kg，土壤调理剂500kg，进行发酵，四川省嘉道博文生态科技有限公司提供，商品名地还童)

1.2方法

1.2.1试验设计

试验采用单因素随机区组设计，设置5个处理，CK(对照，不撒施石灰和微生物菌肥)；处理1(撒施100kg/亩石灰)；处理2(撒施600kg/微生物菌肥)；处理3(撒施50kg/亩石灰+300kg/微生物菌肥)；处理4(撒施100kg/亩石灰+600kg/微生物菌肥)。石灰、微生物菌肥均在栽种前，撒施后进行翻耕，起垄，栽种。小区面积50m

1.2.2川芎Cd含量测定

仪器与试剂：电感耦合等离子体质谱仪，电子天平(量程：20mg-510g)，高纯硝酸，硝酸，镉标准溶液，纯水。参照《中华人民共和国药典》2020版四部通则2321进行测定。

1.2.3土壤Cd含量的测定

仪器与试剂：火焰原子分光光谱仪,振荡机,电子天平(量程：20mg-510g)，水浴锅；离心机,恒温电热板。盐酸(HCl)，ρ＝1.19g/mL，优级纯；硝酸(HNO

测定方法：根据Tessier五步连续提取法测定，准确称取0.5g风干土样于聚四氟乙烯坩埚中，用几滴水润湿后，加入5mlHCL(ρ＝1.19g/mL)，于电热板上低温(80-120℃)加热，蒸发至约剩3mL时，加入5mLHNO

1.2.4土壤N、P、K含量测定

采用LY/L 1228-2015(土壤氮)、LY/L 1232-2015(土壤磷)，LY/L 1234-2015(土壤钾)方法测定。

1.2.5川芎药材有效成分含量测定(参考文献：梁乙川的HPLC法同时测定川芎药材中10种成分含量)

1.2.5.1对照品溶液的制备取绿原酸、阿魏酸、洋川芎内酯Ⅰ、洋川芎内酯H、阿魏酸松柏酯、洋川芎内酯A、Z-藁本内酯对照品适量，精密称定，加甲醇定容，制成浓度分别为0.5610、0.6011、0.5692、0.5661、0.7253、1.8155、3.8903mg/mL的对照品储备液，分别精密吸取各对照品储备液550、220、35、10、350、2000、400μL，置于5mL棕色量瓶中，加甲醇稀释至刻度，摇匀，即得混合对照品溶液。

1.2.5.2供试品溶液制备取川芎样品粉末(过四号筛)约1.0g，精密称定，置具塞锥形瓶中，精密加入75％乙醇50mL，称重，超声(500W，50kHz)处理30min，放冷，再称重，用75％乙醇补足减失重量，摇匀，滤过，取续滤液，即得。

1.2.5.3线性关系考察取1.2.5.1项下的混合对照品溶液1、3、7、10、13、18μL，按上述色谱条件测定，以对照品进样量(X)为横坐标，峰面积(Y)为纵坐标，进行线性回归，得线性回归方程。结果见表1。

表1 7种成分线性关系考查结果

2试验结果与分析

2.1川芎的生长情况

表2川芎生长发育情况

表3方差分析

植株的株高增加情况8.10％(4)>6.18％(2)>5.45％(3)>2.35％(1)；分枝数增加情况10.38％(4)>-3.90％(1)>-6.49％(3)>-12.9％(2)；叶片数增加情况10.83％(4)>0.42％(1)、0.42％(3)>-4.59％(2)；叶片重增加情况11.96％(2)>9.78％(4)>2.39％(3)>-1.52％(1)；叶柄重增加情况24.45％(4)>9.28％(3)>5.11％(1)>4.17％(2)；须根重增加情况56.72％(4)、(2)>26.87％(1)>23.88％(3)；根茎重增加情况17.61％(4)>12.31％(3)>9.65％(2)、(1)；根茎长增加7.69％(1)>6.19％(3)>3.01％(2)>2.00％(4)；根茎宽增加7.64％(4)>5.16％(1)>2.89％(3)、(2)；根茎厚增加-2.23％(3)>-2.72％(4)>-7.19％(2)>-8.43％(1)；地上部分鲜重增加20.32％(4)>7.34％(3)>6.36％(2)>3.24％(1)；地下部分鲜重增加22.01％(4)>14.95％(2)>13.45％(3)>11.59％(1)。

方差分析见表3，须根重、株高不同处理间达显著水平，根茎鲜重、根茎长、宽、厚、重、地上部分鲜重、地下部分鲜重、叶片重、叶柄重叶片数、分枝数不同处理间的均未达显著水平(P<0.05)。

数据分析可知：施用石灰或微生物菌肥均可增加川芎株高、地上部分鲜重、地下部分鲜重。单用微生物菌肥优于石灰。两者配合施用高浓度优于低浓度。

2.2川芎产量

不同处理川芎药材的鲜重如图1所示，与CK相比，单施石灰、单施微生物菌肥、石灰+微生物菌肥(施用量减半)、石灰+微生物菌肥药材亩产鲜重增加9.65％、9.65％、12.31％、17.61％。以配施2的产量最高。

2.3川芎品质

2.4川芎药材镉含量

表4川芎药材镉含量

由表4可知，与CK相比，单施石灰、单施微生物菌肥、石灰+微生物菌肥(施用量减半)、石灰+微生物菌肥药材镉含量降低23.75％、14.37％、9.58％、28.45％。以配施2的药材镉含量降低率最高。

2.5土壤pH变化

表5土壤pH变化情况

由表5可知，采收后土壤pH，单施石灰和配施2提高了0.46和0.34。研究证实，药材镉含量与土壤pH呈显著的负相关。

2.6土壤有效镉含量变化情况

表6土壤有效镉含量变化情况

由表6可知，川芎采收后土壤有效镉含量均低于栽种前，以配方2的土壤有效镉含量降低率为35.42％，最高。

2.7土壤速效氮含量变化情况

表7土壤速效氮含量变化

由表7可知，单施用微生物菌肥和配方2，采收后土壤有效氮含量与栽种前相比提高3倍以上，比对照CK高6倍左右。配方2土壤速效氮含量提高317.02％，最高。

2.8土壤速效钾含量变化情况

表8土壤速效钾的含量变化

由表8可知，川芎采收后土壤速效钾含量均高于栽种前，以配方2的土壤土壤速效钾增加率为86.95％，最高。

2.9药材有效成分含量的影响

表9药材有效成分含量

由表9可知，药材有效成分含量，与对照相比，以配方2的阿魏酸含量提高15.25％，洋川芎内酯A(％)含量提高7.18％，Z-藁本内酯含量提高26.51％，洋川芎内酯I提高11.11％。配方2可提高药材的4种有效成分含量。

3结论

(1)单施石灰或微生物菌肥均可增加川芎株高、地上部分鲜重、地下部分鲜重。单用微生物菌肥优于石灰。以配施2的产量最高；

(2)单施石灰、单施微生物菌肥、石灰+微生物菌肥(施用量减半)、石灰+微生物菌肥药材亩产鲜重增加9.65％、9.65％、12.31％、17.61％。以配施2的产量最高。

(3)单施石灰、单施微生物菌肥、石灰+微生物菌肥(施用量减半)、石灰+微生物菌肥药材镉含量降低23.75％、14.37％、9.58％、28.45％。以配施2的药材镉含量降低率最高。

(4)川芎采收后土壤有效镉含量均低于栽种前，以配方2的土壤有效镉含量降低率为35.42％，最高。

(5)配方2土壤速效氮含量提高317.02％、土壤速效钾增加率为86.95％。

(6)配方2可提高川芎药材的4种有效成分含量。

以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。