重金属低积累作物在农田修复中的研究与应用

随着农田重金属污染的日益严重,土壤重金属污染修复技术受到广泛关注。作物吸收积累重金属不仅在种间差异显著,在种内差异也十分显著,这为重金属低积累品种的培育和筛选提供了可能。本文综述了重金属低积累作物品种筛选的原则和要求、作物积累重金属的种间和种内差异、作物低积累重金属的机制以及低积累品种在农田重金属污染修复中的应用等研究进展,并提出今后相关研究重点。     

有机酸强化饲用玉米修复镉铅污染农田效果

为探究饲用玉米在有机酸强化下对镉铅污染农田的修复和改良效果,本研究采用田间试验比较了柠檬酸（CA）、酒石酸（TA）和聚天冬氨酸（PASP）强化饲用玉米的修复效果和经济效益。结果表明：3种有机酸均能够提高玉米的生物量和产量,与对照相比,产量增幅在2.92%~8.37%。施用有机酸后,玉米籽粒镉、铅含量分别在0.13~0.90 mg·kg^-1和0.06~0.25 mg·kg^-1之间,均符合国家饲料卫生标准（GB 13078—2017）,可作为植物性饲料原料;同时,玉米穗轴、秸秆和根中镉、铅含量较对照提升显著,秸秆和根对镉、铅的富集转运能力得到提高。按照修复0~20 cm耕层土壤计算,在酒石酸处理下,高玉2068和京科968分别对镉和铅提取量最高,达到了3.78 mg·m^-2和48.97 mg·m^-2,理论上最短13 a可使该农田达到安全利用类耕地标准。施用有机酸后,玉米成熟期土壤pH值下降了0.09~0.19个单位,有效态镉和铅含量最高增幅达到了52.37%和63.22%,提高了玉米植株的提取能力,进而降低了土壤中全量镉和铅的含量。从经济效益看,在有机酸处理下,种植裕丰303的投入产出比相对较高,在1.18~1.78之间。本研究证明高玉2068在酒石酸和聚天冬氨酸强化下修复效果最显著,而裕丰303在柠檬酸强化下虽修复年限较长,但具有较高经济效益,二者均可推广应用于重金属污染耕地的边生产边修复。     

狮牡河重金属污染及生态风险评价

为探明上游硫铁矿停产3年后狮牡河重金属污染状况,于2020年11月河流平水期对河水和底泥进行了一次沿河分布式采样,测定了河水和底泥中Cd、Pb、As、Hg、Cu和Zn 等6种重金属的含量,对河水采用单因子污染指数法,对底泥采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法进行了生态风险评价。结果表明,在平水期河水中Cd污染比较严重,污染主要出现在从上游矿区河段到中游河段,其他重金属污染较轻或无污染。底泥重金属除Hg外,其他5种重金属的平均含量都显著高于农用地土壤污染风险管制值(GB 15618-2018)和铜陵土壤背景值,中游河段含量最高。底泥不同重金属地累积污染指数平均值为Cd(3.39)>Zn(2.97)>Pb (2.49)>As(2.00)>Cu(1.93)>Hg(-0.97),其中Cd达到重污染;潜在生态风险系数平均值表明Cd风险极高,As为高风险,Cu和Pb为中风险,Hg和Zn为低风险。河水和底泥重金属含量和分布及风险评价均表明狮牡河重金属污染主要受到矿区影响。     

不同玉米品种对镉积累和转运差异研究

为探讨玉米对Cd积累和转运的种间差异,本研究以50个玉米品种为材料开展田间试验。通过聚类分析法筛选籽粒Cd高、中、低积累的品种,选择代表性品种分析植株各器官对Cd的富集和转运系数。结果表明： 50个玉米品种籽粒Cd含量范围为0.09~0.85 mg·kg^-1,均符合国家饲料卫生标准,所有品种籽粒对Cd的富集系数均小于1。籽粒Cd高、中、低积累3类玉米品种分别占供试品种的8%（4个）、34%（17个）和58%（29个）。高、中、低积累代表品种根、茎叶、芯、籽粒对土壤中Cd的富集系数均小于1,高、中、低积累代表品种茎叶和籽粒对Cd的转运系数分别为1.17~1.31和0.60~0.76、0.90~0.96和0.26~0.27、0.84~0.87和0.08~0.10。高、中和低积累代表品种对土壤中Cd富集能力较强的部位分别为茎叶、根和根,且茎叶和籽粒对Cd转运能力依次降低。研究表明,50个玉米品种均可在严格管控类耕地种植生产饲料玉米,其中新单58、美加303等29个籽粒Cd低积累优势品种可在优先保护类和安全利用类耕地试种,生产安全可食用玉米。     

硫铁矿区污染土壤镉铅高富集蓖麻品种筛选

蓖麻（Ricinus communis L.）是一种有价值的能源作物,筛选适合在硫铁矿区严格管控类耕地上种植的Cd、Pb高富集蓖麻品种,可以合理地利用污染农田且能生产生物能源。选取18个蓖麻品种,通过大田试验,研究Cd、Pb胁迫下蓖麻的生物量及产量、根际土壤Cd、Pb含量及不同蓖麻品种Cd、Pb的提取量、富集与转运差异、根际土壤重金属有效态等。结果表明,不同蓖麻品种的全株生物量及果实的产量之间差异明显;重金属Cd、Pb在蓖麻不同组织的分布情况均为根>茎>叶>壳>籽粒,18个品种蓖麻Cd的富集系数均大于1,Pb的富集系数均小于1,同一个品种茎叶Cd的转运系数均高于果实Cd转运系数,茎叶Pb的转运系数除BM-6外,均高于果实Pb的转运系数; Cd的最大提取量为42.67 mg·株^-1,Pb的最大提取量为1 482.22mg·株^-1;根际土壤有效态Cd、Pb含量均高于背景值,有效态Cd含量为1.25~2.82 mg·kg^-1,有效态Pb含量为72.20~108.79 mg·kg^-1;通过聚类分析,品种BM-6、BM-7、BM-11、BM-13、BM-15和BM-18为蓖麻Cd、Pb高富集的品种。根据蓖麻生物量和产量,植株Cd、Pb含量及提取量,富集及转运系数,根际土壤有效态及酶活性等指标进行综合评价,认为BM-2、BM-6、BM-7、BM-15和BM-18共5个品种可作为Cd、Pb高富集蓖麻品种在严格管控类耕地上推广种植,其中效果最好的品种是BM-18。     

台地区农村居民点空间布局与优化策略研究

【目的】研究台地区农村居民点空间布局与优化策略,为台地区农村居民点整治提供方法参考。【方法】文章在区分地貌类型的基础上,构建了基于发展基础、资源禀赋、生活便利和生态环境的居民点综合影响力评价模型,并以屯昌县为例提出了农村居民点的空间布局与优化策略。【结果】(1)屯昌县农村居民点综合影响力空间分布不均衡:高级别居民点多分布在台地平原区,生产生活条件良好,属重点发展区;而低级别居民点多零散分布于山地丘陵区,发展潜力较小;(2)综合考虑居民点影响力以及地形地貌与图斑面积,屯昌县1734个居民点被分为城镇化型、重点发展型、规模控制型和迁村并点型4种优化类型;(3)基于加权Voronoi图生成了77个重点发展型居民点的势力影响范围,确定了迁村并点型居民点的搬迁方向。【结论】基于台地区特殊的地貌类型,提出了农村居民点空间布局与优化策略,服务于区域农村居民点整治与规划。     

小麦品种与生物有机肥联合修复农田镉污染研究

为筛选Cd积累低且产量较高的小麦品种,以6个北方小麦品种和6个南方小麦品种为试材,在安徽铜陵选取Cd重度污染与未污染农田进行小麦品种与生物有机肥联合修复田间对比试验。结果表明,Cd未污染农田中各小麦品种除了泰山24外籽粒Cd含量均未达到国家粮食安全标准;Cd重度污染农田中小麦籽粒Cd含量为1.21~2.41mg·kg-1,Cd均超标,南方小麦品种较北方品种籽粒中Cd含量更高且差异性更大;施用生物有机肥可降低Cd重度污染农田中各小麦品种的Cd含量,降低百分率为1.7%~57.8%,平均降低29.9%。施用生物有机肥的Cd重度污染农田中各小麦品种籽粒Cd含量与小麦茎、叶的Cd含量极显著正相关。Cd重度污染农田较Cd未污染农田各小麦品种产量均显著降低,平均减产率46.2%;使用生物有机肥使Cd重度污染农田小麦平均增产15.7%。各小麦品种籽粒Cd含量与产量极显著负相关。扬麦20、宁麦8号为籽粒Cd积累量较低、产量较高的品种;施用生物有机肥可有效降低小麦籽粒Cd含量、增加小麦产量。