Étude des effets du traitement à la chaux sur la teneur, le rendement et la qualité de cinq métaux lourds à Chuanxiong
Le chuanxiong est le rhizome séché du Ligusticum chuanxiong Hort, une plante de la famille des ombellifères. Il s'agit d'une plante importante pour l'activation du sang et le soulagement de la douleur dans la médecine traditionnelle chinoise, connue sous le nom de "médecine du Qi dans le sang". Elle a pour effet de favoriser la circulation sanguine, de dissiper le vent et de soulager la douleur. Elle est couramment utilisée pour les douleurs thoraciques, les troubles menstruels, les maux de tête et les douleurs dues à l'humidité du vent. Les principes actifs du Chuanxiong comprennent principalement des lactones, des acides phénoliques et des alcaloïdes, tels que l'acide férulique, le ligustilide A, le ligustilide I, le Z-ligustilide, l'ester d'écorce de pin de l'acide férulique et l'acide chlorogénique. Les études pharmacologiques modernes ont montré que le Ligusticum chuanxiong a de multiples effets, notamment anti-inflammatoires, analgésiques, antitumoraux, inhibiteurs de l'agrégation plaquettaire et vasodilatateurs.
Ligusticum chuanxiong Hort est une célèbre plante médicinale authentique produite dans le Sichuan, ainsi qu'une plante médicinale en vrac couramment utilisée et une importante variété d'exportation. Avec près de mille ans d'histoire de plantation, elle est principalement produite dans le Sichuan, avec le projet d'irrigation de Dujiangyan, Pengzhou, Pixian et d'autres endroits comme lieux authentiques. Actuellement, Pengzhou et Meishan ont la plus grande production. Le Chuanxiong disponible dans le commerce est entièrement cultivé artificiellement, et plus de 90% sont produites dans le Sichuan. Le Chuanxiong est une plante riche en cadmium (Cd), un métal lourd. Ces dernières années, la teneur excessive en métaux lourds (principalement le Cd) du Chuanxiong a gravement affecté ses recettes d'exportation, la sécurité des médicaments, le développement économique local et les revenus des agriculteurs médicinaux. Selon des statistiques incomplètes, la teneur en Cd de Ligusticum chuanxiong dépasse la norme de 87,99%. La teneur excessive en Cd des matières médicinales de Ligusticum chuanxiong a eu des effets néfastes sur la sécurité des produits et le développement sain de l'industrie.
La technologie d'assainissement des sols est une méthode conventionnelle d'amélioration des sols visant à réduire l'utilisation excessive de métaux lourds dans les sols. Cette technologie implique généralement l'application d'amendements pour modifier les propriétés physiques et chimiques du sol, réduire la teneur en métaux lourds disponibles dans le sol et diminuer l'absorption des métaux lourds par les plantes. Des études antérieures ont confirmé que les principaux facteurs affectant la teneur en Cd des herbes médicinales Chuanxiong sont leurs caractéristiques d'enrichissement en Cd et la concentration de Cd ionisé dans le sol. La chaux peut réduire la teneur en Cd des herbes médicinales Chuanxiong en augmentant le pH du sol et en diminuant la concentration de Cd ionisé dans le sol. Dong et al. ont constaté que l'amidon aminé réticulé peut se lier au Cd2+ par coordination et adsorber le Cd2+ dans l'eau. Lu et al. ont rapporté que l'application d'un amendement composite composé de chaux, d'engrais à base de phosphate de calcium et de magnésium, de tourbe, de charbon actif et de polyacrylate de sodium peut non seulement augmenter de manière significative la biomasse aérienne des épinards d'eau, mais également réduire la teneur en Pb et en Cd dans les épinards d'eau. À l'heure actuelle, la recherche sur les méthodes de réduction de la teneur en métaux lourds dans le Chuanxiong se concentre principalement sur l'application d'amendements du sol tels que la chaux vive, l'engrais de silicium et la solution tampon KH2PO4 NaOH, tandis que l'utilisation de formes composites n'a été explorée par le groupe de recherche qu'à un stade précoce. Basé sur les recherches du groupe de recherche, cet article utilise des expériences de terrain pour explorer les effets d'une application unique de chaux vive ou d'une application combinée avec de l'amidon, du charbon actif, du dihydrogénophosphate de potassium et du polyacrylate de sodium sur la teneur en métaux lourds, le rendement médicinal et la qualité du Chuanxiong. Des méthodes d'analyse statistique multivariée sont utilisées pour comparer les différences entre les divers indicateurs, afin de sélectionner des méthodes permettant de réduire efficacement la teneur en métaux lourds du Chuanxiong tout en garantissant le rendement et la qualité des matières médicinales, et de fournir des références pour une production écologique de haute qualité du Chuanxiong.

Les effets du traitement à la chaux vive sur la teneur en cinq métaux lourds, le rendement et la qualité du Chuanxiong varient, et le lieu d'origine et la méthode de traitement ont un impact sur chaque indicateur. Compte tenu de l'effet de la réduction des métaux lourds (principalement le Cd), du rendement médicinal et de la qualité, T-1 (chaux vive 6,67kg/hm2) et T-2 (chaux vive 6,67kg/hm2+dihydrogénophosphate de potassium 1,33kg/hm2) peuvent être utilisés comme méthodes de réduction des métaux lourds dans la production de Chuanxiong à Pengzhou et à Meishan. Les traitements T-3 (chaux vive 6,67kg/hm2+amidon 6,67kg/hm2) et T-4 (chaux vive 6,67kg/hm2+polyacrylate de sodium 10kg/hm2) peuvent être utilisés pour réduire les métaux lourds dans la production de Chuanxiong à Meishan et Pengzhou, respectivement. Le traitement T-2 peut réduire de manière significative la teneur en Cd et en As dans le Ligusticum chuanxiong, augmenter de manière significative la teneur en extrait soluble dans l'alcool et en ligustilide I dans le Ligusticum chuanxiong et, dans une certaine mesure, améliorer le rendement des matières médicinales ; les traitements T-1, T-3 et T-4 peuvent réduire de manière significative la teneur en Cd dans le Chuanxiong et augmenter le rendement des matières médicinales. Les méthodes susmentionnées permettent non seulement de réduire les métaux lourds, mais aussi de garantir le rendement et la qualité des substances médicinales. En outre, l'effet de réduction du Cd de la méthode ci-dessus est fondamentalement cohérent avec les résultats rapportés par Ren, un membre de l'équipe de recherche, ce qui indique en outre que la stabilité de la méthode ci-dessus dans la réduction du Cd dans le Chuanxiong est bonne, et peut servir de référence pour la production de matières médicinales Chuanxiong à faible teneur en Cd dans les principales zones de production du Chuanxiong.
Une seule application de chaux vive (T-1 chaux vive 6,67 kg/m2) a permis d'obtenir de bons effets de réduction du Cd à Meishan (26,85%) et à Pengzhou (35,18%). L'ajout de chaux vive pendant la production de Chuanxiong peut augmenter le pH du sol, réduire la teneur en Cd disponible dans le sol et diminuer la teneur en Cd dans les matériaux médicinaux de Chuanxiong. Par conséquent, lors de la production, l'augmentation appropriée du pH du sol par l'application d'amendements tels que la chaux vive est l'une des mesures efficaces pour réduire la teneur en Cd du Ligusticum chuanxiong. Cependant, l'ajout de chaux vive a également augmenté la concentration de Ca dans le sol. Des études ont montré que l'application de Ca au sol peut réduire l'absorption et l'enrichissement du Cd par des plantes telles que le maïs et le colza, tandis que les recherches de He et al. ont montré que le Ca a un certain effet activateur sur le Cd, qui peut améliorer l'absorption, l'accumulation et la capacité de transfert du métal lourd Cd vers les parties aériennes de Spartina alterniflora. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour clarifier si l'augmentation du Ca dans le sol au cours du processus de production de Ligusticum chuanxiong affecte son absorption et son enrichissement en Cd.
Il existe une relation étroite entre le P et le Cd dans le sol, et le phosphate peut affecter l'efficacité du Cd en induisant l'adsorption et la précipitation. L'application de dihydrogénophosphate de potassium au sol peut augmenter le pH du sol, favoriser la formation de précipitations de phosphates insolubles et de minéraux de plomb-cadmium phosphatés hydroxylés, et réduire l'efficacité du Cd. Des rapports de recherche indiquent que le dihydrogénophosphate de potassium peut réduire de manière significative l'accumulation de cadmium dans le riz. Parmi les six traitements, Meishan T-2 (chaux vive 6,67kg/hm2+phosphate de potassium 1,33kg/hm2) et Pengzhou T-3 (chaux vive 6,67kg/hm2+amidon 6,67kg/hm2) ont montré un meilleur effet de réduction du Cd que T-1, ce qui indique que la combinaison du phosphate de potassium, de l'amidon et de la chaux vive peut améliorer l'effet de réduction du Cd. Toutefois, l'impact des mêmes mesures sur la teneur en Cd du Chuanxiong varie selon les deux endroits. On suppose que l'effet du traitement à la chaux vive sur la réduction du cadmium dans les plantes est influencé par les propriétés physicochimiques du sol. L'analyse pertinente et l'analyse en grappes montrent que l'origine et les méthodes de traitement ont un impact sur divers indicateurs, ce qui confirme cette hypothèse. Par conséquent, la sélection de la meilleure méthode de réduction des métaux lourds doit être adaptée aux conditions locales. L'étude indique également que la combinaison d'amendements du sol appropriés peut permettre d'obtenir de meilleurs résultats en matière de réduction des métaux lourds.
Les résultats de la recherche ont montré que 7 des 14 échantillons de Chuanxiong dépassaient la norme pour la teneur en Cd, avec un taux de dépassement de 50%. Les 7 échantillons qui dépassaient la norme provenaient tous du site expérimental de Pengzhou, ce qui est cohérent avec la valeur de fond du Cd dans le sol de Pengzhou (0,54mg/kg) qui est plus élevée que la valeur de fond du Cd dans le sol de Meishan (0,22mg/kg), et le pH du sol de Meishan (7,53) qui est plus élevé que le pH du sol de Pengzhou (5,47). Les principaux facteurs influençant la teneur en Cd des herbes médicinales de Chuanxiong ne sont pas seulement la valeur de fond élevée du Cd du sol, mais aussi leurs propres caractéristiques d'enrichissement en Cd. Cette étude a révélé que la teneur en Cd dans six groupes de traitement de Chuanxiong à Pengzhou a diminué de 15,42% à 39,05% par rapport à CK, mais que leur teneur en Cd est restée comprise entre 0,42 et 0,59mg/kg. Compte tenu de la situation actuelle de dépassement de la norme en matière de Cd dans les zones de production traditionnelles de haute qualité de Chuanxiong, l'équipe de recherche procède à un dépistage de nouvelles variétés de Chuanxiong à faible teneur en Cd, afin d'offrir davantage de possibilités de résoudre le problème de dépassement de la norme en matière de Cd dans les métaux lourds de Chuanxiong.
L'analyse de corrélation de divers indicateurs a révélé une corrélation négative significative entre le Pb et le Cd, ce qui suggère que le Chuanxiong présente une inhibition compétitive dans l'absorption du Pb et du Cd. Xu Zhongzhong et al. ont trouvé le même schéma chez le colza, et le Cd a un effet inhibiteur significatif sur l'absorption et l'accumulation du Pb ; le Pb est significativement corrélé positivement avec le ligustilide A et l'As chez Ligusticum chuanxiong. On suppose que la teneur en Pb des plantes pendant la croissance et le développement de Ligusticum chuanxiong a une certaine influence sur la synthèse du ligustilide A. Il y a un effet de promotion mutuelle lorsque Ligusticum chuanxiong absorbe l'As et le Pb, et Hu a constaté qu'il y a un effet de promotion mutuelle lorsque les racines de riz absorbent l'As et le Pb dans le riz.