Estudio de los efectos del tratamiento con cal en el contenido, rendimiento y calidad de cinco metales pesados en Chuanxiong
Chuanxiong es el rizoma seco de Ligusticum chuanxiong Hort, una planta de la familia de las umbelíferas. Es una importante hierba activadora de la sangre y analgésica en la medicina tradicional china, conocida como la "medicina del Qi en la sangre". Tiene los efectos de promover la circulación sanguínea, disipar el viento y aliviar el dolor. Se utiliza comúnmente para el dolor de pecho, los trastornos menstruales, los dolores de cabeza y el dolor causado por la humedad del viento. Los ingredientes activos del Chuanxiong incluyen principalmente lactonas, ácidos fenólicos y alcaloides, como ácido ferúlico, ligustilida A, ligustilida I, ligustilida Z, éster de corteza de pino de ácido ferúlico y ácido clorogénico. Estudios farmacológicos modernos han demostrado que Ligusticum chuanxiong tiene múltiples efectos, entre ellos antiinflamatorio, analgésico, antitumoral, inhibidor de la agregación plaquetaria y vasodilatador.
Ligusticum chuanxiong Hort es un famoso material medicinal auténtico producido en Sichuan, y es también un material medicinal a granel de uso común y una importante variedad de exportación. Con casi mil años de historia de plantación, se produce principalmente en Sichuan, con el Proyecto de Irrigación de Dujiangyan, Pengzhou, Pixian y otros lugares como lugares auténticos. Actualmente, Pengzhou y Meishan tienen la mayor producción. El Chuanxiong comercializado es todo de cultivo artificial, y más de 90% se producen en Sichuan. El Chuanxiong es una planta rica en cadmio (Cd), metal pesado. En los últimos años, el excesivo contenido de metales pesados (principalmente Cd) en el Chuanxiong ha afectado gravemente a sus ingresos de exportación, la seguridad de los medicamentos, el desarrollo económico local y los ingresos de los agricultores medicinales. Según estadísticas incompletas, el contenido de Cd en Ligusticum chuanxiong supera la norma hasta en 87,99%. El excesivo contenido de Cd en los materiales medicinales de Ligusticum chuanxiong ha traído consigo efectos adversos para la seguridad de los productos y el sano desarrollo de la industria.
La tecnología de recuperación del suelo es un método convencional de mejora del suelo para paliar el uso excesivo de metales pesados en el suelo. Esta tecnología suele implicar la aplicación de enmiendas para cambiar las propiedades físicas y químicas del suelo, reducir el contenido de metales pesados disponibles en el suelo y disminuir la absorción de metales pesados por las plantas. Estudios anteriores han confirmado que los principales factores que afectan al contenido de Cd en las hierbas medicinales Chuanxiong son sus características de enriquecimiento en Cd y la concentración de Cd ionizado en el suelo. La cal puede reducir el contenido de Cd en las hierbas medicinales Chuanxiong aumentando el pH del suelo y disminuyendo la concentración de Cd ionizado en el suelo. Dong et al. encontraron que el almidón amino reticulado puede unirse con Cd2+ a través de la coordinación y adsorber Cd2+ en agua. Lu et al. informaron que la aplicación de una enmienda compuesta de cal, fertilizante de fosfato de calcio y magnesio, turba, carbón activado y poliacrilato de sodio no sólo puede aumentar significativamente la biomasa aérea de la espinaca de agua, sino también reducir el contenido de Pb y Cd en la espinaca de agua. En la actualidad, la investigación sobre los métodos de reducción del contenido de metales pesados en Chuanxiong se centra principalmente en la aplicación de enmiendas del suelo como la cal viva, el fertilizante de silicio y la solución tampón de NaOH KH2PO4 por sí solos, mientras que el uso de formas compuestas sólo ha sido explorado por el grupo de investigación en la etapa inicial. Basándose en la investigación del grupo de investigación, este artículo utiliza experimentos de campo para explorar los efectos de la aplicación única de cal viva o la aplicación combinada con almidón, carbón activado, dihidrogenofosfato de potasio y poliacrilato de sodio sobre el contenido de metales pesados, el rendimiento medicinal y la calidad de Chuanxiong. Se utilizan métodos de análisis estadístico multivariante para comparar las diferencias entre los diversos indicadores, con el fin de seleccionar métodos que puedan reducir eficazmente el contenido de metales pesados del Chuanxiong y garantizar al mismo tiempo el rendimiento y la calidad de los materiales medicinales, y proporcionar una referencia para la producción ecológica de alta calidad del Chuanxiong.

Los efectos del tratamiento con cal viva sobre el contenido de cinco metales pesados, el rendimiento y la calidad de Chuanxiong varían, y tanto el lugar de origen como el método de tratamiento influyen en cada indicador. Teniendo en cuenta el efecto de la reducción de metales pesados (principalmente Cd), el rendimiento medicinal y la calidad, T-1 (cal viva 6,67kg/hm2) y T-2 (cal viva 6,67kg/hm2+fosfato dihidrógeno de potasio 1,33kg/hm2) pueden utilizarse como métodos para reducir los metales pesados en la producción de Chuanxiong en Pengzhou y Meishan. T-3 (cal viva 6,67 kg/hm2+almidón 6,67 kg/hm2) y T-4 (cal viva 6,67 kg/hm2+poliacrilato sódico 10 kg/hm2) pueden utilizarse como métodos para reducir los metales pesados en la producción de Chuanxiong en Meishan y Pengzhou, respectivamente. El tratamiento T-2 puede reducir significativamente el contenido de Cd y As en Ligusticum chuanxiong, aumentar significativamente el contenido de extracto soluble en alcohol y ligustilide I en Ligusticum chuanxiong, y hasta cierto punto mejorar el rendimiento de los materiales medicinales; T-1, T-3, y T-4 pueden reducir significativamente el contenido de Cd en Chuanxiong y aumentar el rendimiento de los materiales medicinales. Los métodos anteriores no sólo logran el efecto de reducir los metales pesados, sino que también garantizan el rendimiento y la calidad de los materiales medicinales. Además, el efecto de reducción de Cd del método anterior es básicamente consistente con los resultados reportados por Ren, un miembro del equipo de investigación, lo que indica además que la estabilidad del método anterior en la reducción de Cd en Chuanxiong es buena, y puede proporcionar referencia para la producción de materiales medicinales Chuanxiong bajos en Cd en las principales áreas de producción de Chuanxiong.
La aplicación única de cal viva (T-1 cal viva 6,67kg/m2) consiguió buenos efectos de reducción de Cd en Meishan (26,85%) y Pengzhou (35,18%). La adición de cal viva durante la producción de Chuanxiong puede aumentar el pH del suelo, reducir el contenido de Cd disponible en el suelo y disminuir el contenido de Cd en los materiales medicinales de Chuanxiong. Por lo tanto, en la producción, el aumento adecuado del pH del suelo mediante la aplicación de enmiendas del suelo como la cal viva es una de las medidas eficaces para reducir el contenido de Cd en Ligusticum chuanxiong. Sin embargo, la adición de cal viva también aumentó la concentración de Ca en el suelo. Los estudios han encontrado que la aplicación de Ca al suelo puede reducir la absorción y el enriquecimiento de Cd por plantas como el maíz y la colza, mientras que la investigación de He et al. ha demostrado que el Ca tiene un cierto efecto activador sobre el Cd, que puede mejorar la capacidad de absorción, acumulación y transferencia del metal pesado Cd a las partes aéreas de Spartina alterniflora. Por lo tanto, se necesitan más investigaciones para aclarar si el aumento de Ca en el suelo durante el proceso de producción de Ligusticum chuanxiong afecta a su absorción y enriquecimiento de Cd.
Existe una estrecha relación entre el P y el Cd en el suelo, y el fosfato puede afectar a la eficacia del Cd induciendo la adsorción y la precipitación. La aplicación de fosfato dihidrogenado de potasio al suelo puede aumentar el pH del suelo, promover la formación de precipitación de fosfato insoluble y minerales de cadmio de plomo de fosfato hidroxilado, y reducir la efectividad del Cd. Hay informes de investigación de que el fosfato dihidrógeno de potasio puede reducir significativamente la acumulación de cadmio en el arroz. Entre los seis tratamientos, Meishan T-2 (cal viva 6,67kg/hm2+fosfato dihidrógeno potásico 1,33kg/hm2) y Pengzhou T-3 (cal viva 6,67kg/hm2+almidón 6,67kg/hm2) mostraron un mejor efecto de reducción del Cd que T-1, lo que indica que la combinación de fosfato dihidrógeno potásico, almidón y cal viva puede mejorar el efecto de reducción del Cd. Sin embargo, existen diferencias en el impacto de las mismas medidas sobre el contenido de Cd de Chuanxiong en los dos lugares. Se especula que el efecto del tratamiento con cal viva sobre la reducción del cadmio en la planta está influido por las propiedades fisicoquímicas del suelo. El análisis pertinente y el análisis de conglomerados muestran que tanto el origen como los métodos de tratamiento influyen en diversos indicadores, lo que confirma aún más esta hipótesis. Por lo tanto, la selección del mejor método para reducir los metales pesados debe adaptarse a las condiciones locales. También se indica que la combinación de enmiendas del suelo adecuadas puede lograr mejores resultados en la reducción de metales pesados.
Los resultados de la investigación mostraron que 7 de las 14 muestras de Chuanxiong superaban la norma relativa al contenido de Cd, con una tasa de superación de 50%. Las 7 muestras que excedieron el estándar eran todas del sitio experimental de Pengzhou, lo cual es consistente con el valor de fondo del Cd en el suelo de Pengzhou (0 54mg/kg) es más alto que el valor de fondo del Cd en el suelo de Meishan (0.22mg/kg), y el pH del suelo de Meishan (7.53) es más alto que el pH del suelo de Pengzhou (5.47). Los principales factores que influyen en el contenido de Cd en las hierbas medicinales de Chuanxiong no son sólo el alto valor de fondo de Cd del suelo, sino también sus propias características de alto enriquecimiento de Cd. Este estudio encontró que el contenido de Cd en seis grupos de tratamiento de Chuanxiong en Pengzhou disminuyó de 15.42% a 39.05% comparado con CK, pero su contenido de Cd permaneció entre 0.42 y 0.59mg/kg. Basándose en la situación actual de superación de la norma por el Cd en las zonas tradicionales de producción de alta calidad de Chuanxiong, el equipo de investigación está llevando a cabo un cribado de nuevas variedades de Chuanxiong enriquecidas con bajo Cd, con el objetivo de ofrecer más posibilidades para resolver el problema de superación de la norma por el Cd en los metales pesados de Chuanxiong.
A través del análisis de correlación de varios indicadores, se encontró una correlación negativa significativa entre Pb y Cd, lo que sugiere que Chuanxiong tiene inhibición competitiva en la absorción de Pb y Cd. Xu Zhongzhong et al. encontraron el mismo patrón en la colza, y el Cd tiene un efecto inhibitorio significativo en la absorción y acumulación de Pb; el Pb está correlacionado positivamente de forma significativa con ligustilida A y As en Ligusticum chuanxiong. Se especula que el contenido de Pb en las plantas durante el crecimiento y desarrollo de Ligusticum chuanxiong tiene una cierta influencia en la síntesis de ligustilida A. Hay un efecto de promoción mutua cuando Ligusticum chuanxiong absorbe As y Pb, y Hu encontró que hay un efecto de promoción mutua cuando las raíces de arroz absorben As y Pb en el arroz.