淺析土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響

秦 維，羅文敏

（貴州省生物研究所，貴州貴陽 550009）

冬蓀（Phallus inpudicusL.ex.Pers.），又稱白鬼筆，是寄生在枯竹根部的一種隱花菌類。自然條件下，冬蓀于夏秋季節(jié)單生或群生于林中地上腐殖質(zhì)層。冬蓀的蛋白質(zhì)、糖類化合物、脂類物質(zhì)、維生素和礦質(zhì)元素含量高，深受大眾青睞，其氨基酸含量極高，且富含多種植物營養(yǎng)成分，不論是應(yīng)季的鮮蓀還是過季的干蓀，都是餐桌上燉肉煲湯的優(yōu)良伴品，食用鮮美，營養(yǎng)價值極高。另外，冬蓀菌柄、菌托和子實體入藥，藥性為甘、淡、性溫，有活血止痛、祛風(fēng)除濕的功效，可用于治療風(fēng)濕痛；冬蓀還具有減肥、提升機體免疫力、開胃健脾的作用；冬蓀可抑制腐敗菌生長，作為食品的短期防腐劑［1］。因此，冬蓀無論是食用、藥用，還是在工業(yè)用途上都極具價值。

土壤作為聯(lián)系無機界和有機界的關(guān)鍵，是植物體一切成分來源的母體。土壤的環(huán)境污染，尤其重金屬污染勢必威脅著植物生長，大量重金屬元素富集于植物體，沿著食物鏈進入動物體內(nèi)，食用性植物的重金屬富集威脅著人類的健康。現(xiàn)階段，由于現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)“三廢”的排放量明顯增加，外加自然狀態(tài)下成土巖石富含金屬成分，致使土壤重金屬含量嚴重超標。

1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀及特點

土壤重金屬污染指的是土壤中的汞、鎘、鉛、鉻、鋅及銅等金屬元素含量超過規(guī)定標準，造成土壤生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)象［2］。隨著工業(yè)化的深入推進，近年來土壤中重金屬元素含量呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，目前我國受到重金屬污染的耕地面積約為2 000 萬公頃，約占總耕地面積的1/5［3］。

相較于土壤其他污染形式，土壤重金屬污染在土壤生態(tài)環(huán)境惡化方面表現(xiàn)更為突出的特征有：1）具有很強的隱蔽性，難降解，屬土壤長期潛在污染物；2）在土壤顆粒物吸附作用下，淺層土壤重金屬元素含量多，深層土壤重金屬元素含量少；3）易與土壤中配位體作用，合成絡(luò)合物和螯合物，在土壤中溶解和遷移，致使污染區(qū)域擴展；4）不同金屬元素的形態(tài)差異較大，其活性和毒性不同，受土壤性質(zhì)影響其遷移和轉(zhuǎn)化機制復(fù)雜。

2 冬蓀生長的環(huán)境

冬蓀生于竹林、闊葉林及草叢等腐殖質(zhì)豐富的地上［4］，喜陰涼潮濕的生長環(huán)境，常年生長溫度不得高于20 ℃，菌柄伸出溫度在10 ℃以下，空氣濕度要求在85%以上［5］。在我國，冬蓀主要分布于吉林、福建、臺灣、浙江、四川、貴州、云南、陜西及湖北等地，尤其以貴州省大方縣冬蓀最為出名，素有“冬蓀之鄉(xiāng)”的美譽，并于2017 年獲“國家地理性標志產(chǎn)品”［5-6］。

以貴州省大方縣的冬蓀生長環(huán)境為例，冬蓀種植保護區(qū)年均溫度11.8 ℃，年均日照時數(shù)1 274.2 h，年均霧日159.2 d，年降水量1 155 mm，年均無霜期254～325 d，常年相對濕度85%，種植于背風(fēng)向陽林帶底部散射光區(qū)域。土壤性質(zhì)方面，有機質(zhì)≥1.0%，土層厚度≥20 cm，土壤pH 值5.0～7.0，空氣濕度≥70%，遮陰度≥50%。

綜上，最適宜冬蓀生長繁衍的區(qū)域是亞熱帶、熱帶濕潤氣候的高山地帶及溫帶濕潤氣候區(qū)，同時這些區(qū)域要保證適度的喬木、灌木遮蔽度，即保證散射光照；尤其在亞熱帶地區(qū)的山間谷地和熱帶高原區(qū)的山間谷地地區(qū)的向陽坡帶，該區(qū)域?qū)儆诙p生長繁殖最佳地帶，因為亞熱帶高原地區(qū)的山間谷地濕氣重，云霧多、冬暖夏寒，且具有適宜的植被覆蓋度。此外，從土壤環(huán)境分析，適宜冬蓀生長繁衍區(qū)的土壤以偏酸性的黃壤、紅壤和磚紅壤為主。

3 土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響

3.1 冬蓀生長對土壤重金屬的吸附機制

從冬蓀生物學(xué)特性分析，冬蓀對重金屬的富集可以通過主動吸收或被動吸收實現(xiàn)。土壤中的金屬離子在不同的電化學(xué)電位作用下，通過被動運輸?shù)姆绞酱┻^質(zhì)膜進入體內(nèi)稱為被動吸收；重金屬依靠原生質(zhì)膜上的載體，主動運輸并消耗能量穿過原生質(zhì)膜，進入到真菌細胞的方式稱為主動吸收［10］。因此，冬蓀的生物學(xué)特性決定其生長過程中對重金屬吸收、富集能力超過普通作物。

從冬蓀生長環(huán)境分析，相較于其他植物，冬蓀屬于土壤表層矮小植株菌類，其生長環(huán)境正處于重金屬含量最高的淺層土壤。同時，冬蓀適宜生長區(qū)土壤、大氣環(huán)境較為濕潤，水分呈酸性，金屬處于離子狀態(tài)并形成不同的電化學(xué)電位推動力，無疑加大冬蓀對金屬的被動吸收程度。此外，冬蓀生長期濕熱的土壤環(huán)境也會增加其主動吸收程度。因此，土壤環(huán)境中的重金屬污染問題往往會在冬蓀生長中被放大、凸顯出來，一旦土壤遭到重金屬污染，即使較為輕微的重金屬污染，都可能造成冬蓀體內(nèi)重金屬超標。

從土壤重金屬污染特征分析，土壤重金屬污染極具隱蔽性，屬土壤長期、潛在污染物，一旦富集，難以自然降解，長期威脅冬蓀生長。此外，重金屬易與土壤中配位體作用，合成絡(luò)合物和螯合物在土壤中溶解、遷移，進一步加強冬蓀被動吸收重金屬的能力。國內(nèi)目前對食物重金屬超標檢測機制不健全［9］，這讓土壤重金屬污染變得更加難以控制，而土壤重金屬污染造成的巨大經(jīng)濟損失也將給冬蓀產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來沉重的打擊。

3.2 土壤重金屬污染對冬蓀影響的特征

從冬蓀自身生物學(xué)特性、生長環(huán)境和土壤重金屬污染特征等角度，對其生長的吸附機制分析表明：相對于其他植物，冬蓀生長過程中對重金屬吸收、富集能力超過普通作物，土壤環(huán)境中的重金屬污染會在冬蓀中被放大。此外，冬蓀從土壤中吸收的重金屬量與土壤中的重金屬總量有一定關(guān)系，生長在被重金屬污染的土壤中的冬蓀，其體內(nèi)必然會發(fā)生重金屬累積。因此，土壤重金屬污染必然導(dǎo)致冬蓀重金屬含量超標。而被冬蓀吸收富集的重金屬會隨著食物鏈進入人體，威脅人體生命健康。

土壤重金屬污染對冬蓀生長的影響表現(xiàn)出以下突出特征：1）土壤重金屬污染具有很強隱蔽性和難降解性，冬蓀種植區(qū)的土壤一旦重金屬超標，將會在很長一段時間不再適宜種植冬蓀，直至土壤環(huán)境恢復(fù)后還需經(jīng)過的一系列風(fēng)險評估，方可種植；2）淺層土壤重金屬含量多，深層土壤重金屬含量少，植株矮小的冬蓀根系較淺，對土壤重金屬的富集程度高于其他植物，污染放大性更加明顯；3）重金屬易于與土壤中配位體作用，合成絡(luò)合物和螯合物在土壤中溶解和遷移，致使冬蓀種植污染區(qū)域擴展，存在污染區(qū)域擴大的風(fēng)險；4）土壤中不同金屬元素的形態(tài)差異，其活性和毒性不同，在冬蓀不同的部位富集的程度差異大；5）土壤重金屬一旦被冬蓀吸收富集沿著食物鏈進入人體，持續(xù)潛伏周期長，不易察覺潛在風(fēng)險極大。因此，冬蓀種植不允許有重金屬污染事件發(fā)生，一旦發(fā)生，必須及時停止生產(chǎn)，進行土壤重金屬治理［10-12］。

4 不足和展望

本研究缺乏對冬蓀富集重金屬的過程和機理的詳細探討，尤其冬蓀對重金屬耐受性缺乏探討，建議進一步從化學(xué)角度深入探討冬蓀富集重金屬過程、機理。此外，本研究基于地理環(huán)境和基礎(chǔ)生物理論層面探討重金屬對冬蓀生長的影響，尺度過于宏觀，建議在現(xiàn)代生物基礎(chǔ)上，運用生物學(xué)技術(shù)、設(shè)備對種植區(qū)冬蓀成品進行檢測分析，用數(shù)據(jù)說明冬蓀生長對土壤重金屬的吸附機制。另外，本研究缺乏對冬蓀培育、種植試驗區(qū)的具體調(diào)查和實驗數(shù)據(jù)收集、分析和處理，無數(shù)據(jù)支撐，建議深入冬蓀種植試驗，研究冬蓀人工培養(yǎng)技術(shù)，采用分時、分區(qū)對比研究探索重金屬對冬蓀影響的規(guī)律。