水稻和小麦累积镉和砷的机制与阻控对策

农作物可食用部位累积的镉和砷是人体摄入镉和砷的主要来源之一.研究农作物对镉和砷的累积机制,在此基础上研发阻控农作物对镉和砷累积的方法和技术,是保障被污染农田的安全利用和农产品质量安全的最有效途径,对解决农田镉、砷污染难题具有重大意义.鉴于水稻和小麦是中国最主要的粮食作物,本文就水稻和小麦对镉和砷的吸收、积累和转运机制进行了综述,比较和分析了镉、砷在土壤-作物系统中迁移、转化过程中的异同点及其相应的阻控对策,并探讨了该领域未来的研究方向.     

酸性镉污染稻田土壤改良与安全利用技术及应用

耕地土壤环境质量直接影响着农产品质量安全,关系到人民群众的身体健康。本文以酸性镉污染稻田为研究对象,根据近几年在轻度和中度镉污染稻田土壤改良和安全利用中积累的好经验、好做法,提出了土壤改良与安全利用建议,即：对于轻度污染稻田,应以农艺调控技术措施为主,采取“VIP+N”技术模式,可有效改善酸性稻田土壤环境,降低土壤重金属镉元素活性,保障粮食安全;对于中度污染稻田,应在全面应用农艺调控技术的基础上,通过适量施用土壤调理剂,阻控作物植株与籽粒对重金属的吸收,实现耕地安全利用。     

稻田镉砷污染阻控原理与技术应用

我国农田土壤重金属污染治理已成为重大国家需求;水稻是重金属超标最为严重的粮食作物;镉/砷污染稻田是农田重金属污染治理的重点与难点。以农产品安全为目标,以定向调控重金属的活性、阻隔其转移的阻控技术,是农田重金属污染治理的新思路,对解决稻田重金属污染治理难题具有重大意义。铁是稻田中最为重要的活性元素,稻田铁循环是连接养分循环与镉/砷行为的枢纽;调控铁与碳/氮循环的耦合过程,可降低土壤中镉/砷向水稻根系迁移的活性,从而减少水稻植株吸收积累镉/砷。硅与硒等营养元素与水稻镉/砷吸收转运密切相关,外源施加硅/硒养分可降低水稻吸收、转运镉/砷的功能基因表达,提高其解毒功能基因表达,从而抑制镉/砷从水稻根系向籽粒的转运。基于以上原理研发了硅/硒营养调控的生理阻隔技术、铁循环调控的钝化技术,并研制了相应的产品。大田试验结果表明,生理阻隔和土壤钝化技术单独应用或组合应用,均可有效降低稻米中镉/砷含量,从而提高稻米的安全性,具有广阔的应用前景。     

在轻中度镉污染酸性稻田中实施“VIP+n”综合治理技术存在的问题与对策

自2009年以来,湖南省在长株潭地区开展以"VIP""VIP+n"为主的农田重金属污染治理修复技术,通过控制污染源头、调节农田土壤pH、优化田间水分管理、推广低累积镉(Cd)品种加施用土壤调理剂、叶面阻控剂、植物提取、秸秆移除和生产改制等技术措施进行土壤重金属治理。本文详细阐述了"VIP+n"综合治理技术组合在南方酸性轻、中度重金属镉污染稻田中存在的问题与对策,以期为后续构建一套更科学精细的重金属污染耕地修复治理技术模式提供参考依据。     

酸性轻、中度镉污染稻田“VIP+n”综合治理技术模式及效益分析

"VIP+n"农田重金属污染治理修复技术主要通过控制污染源头、调节土壤pH值、优化田间水分管理、推广低累积镉(Cd)品种加施用土壤调理剂、叶面阻控剂、植物提取、秸秆移除和生产改制等技术措施进行土壤重金属治理,主要适用于南方酸性轻、中度Cd污染稻田。该文详细阐述了"VIP+n"综合治理技术模式在南方酸性轻、中度重金属Cd污染稻田中的应用实践,分析了生态效益、社会效益和经济效益,为后续构建更科学精细的重金属污染耕地修复治理体系提供参考。     

镉污染农田安全利用技术研究进展

镉是农田土壤污染较为突出的重金属元素之一,具有较高的毒性、移动性和生物有效性,对农产品安全生产造成严重影响。镉的生物有效性决定了植物根部对镉的吸收。土壤镉生物有效性调控技术成为近年来农业资源利用领域的研究热点。本文综合评述了镉污染农田安全利用技术,包括原位钝化技术、叶面阻控技术以及农艺调控技术,针对各种修复技术的特点,提出了镉污染农田土壤修复技术的研究和发展方向,以期为镉污染农田安全利用技术的研究提供参考。     

重金属污染耕地农业安全利用研究进展与展望

日益加剧的土壤重金属污染问题是目前严重制约我国农业可持续稳健发展的重要因子。如何实现区域性大面积的重金属污染耕地农业安全利用,已成为全球农业环境科学研究领域的难题与热点。中国科学院亚热带农业生态研究所自2006年起,将其该领域的研究重点聚焦在以镉为代表的重金属污染耕地农业安全利用方面,按照"摸清家底、因地制宜、分区治理、科学施策"的总体思路和"边生产、边治理、边修复"的技术路径,系统地开展了重金属污染动态长期定位监测与典型重金属污染地区详查、重金属低积累型与强耐性的农作物主栽品种筛选、削减农作物重金属积累的农艺调控、阻控农作物重金属吸收的原位钝化,以及替代种植作物的耐受性及其修复潜力等研究,初步探明了湖南耕地环境和其主要农产品重金属污染的现状、成因与发展趋势,筛选出了一批适于不同污染程度耕地种植的农作物主栽品种供应急性应用,明确了肥水管理、叶面阻控、秸秆离田等农艺调控措施削减农作物重金属积累,和施用炉渣、生石灰、海泡石、农作废弃物生物质炭、腐植酸矿粉等单一物料及其复配制剂钝化土壤重金属的效果,阐明了以苎麻为代表的麻类作物对镉等重金属的耐受性及其修复潜力与机理,确立了南方稻田土壤有效态镉及镉污染稻田钝化效果评价的提取方法,构建了一套较完整的以"轻度污染农艺调控-中度污染钝化降活-重度污染断链改制"为核心的重金属污染耕地农业安全利用综合技术与多种实用模式,并在典型污染地区建成了"重金属污染耕地农业安全利用技术研究开放平台"和多处新技术新产品的中试基地,产生了巨大的社会反响。     

镉污染农田土壤修复技术研究进展

镉是农田土壤污染最为广泛和农产品超标最为突出的重金属元素,对镉污染农田土壤的修复一直是重金属污染治理的重点和难点。近年来,国内外就镉污染农田土壤的修复技术进行了大量的研究和广泛的探索,尝试了各类钝化剂及农业措施等在减控农产品镉积累的效果,提出了诸如推行低吸收作物品种、工程措施、化学修复、生物修复和农艺调控等技术。该文分析了镉污染农田土壤修复中各类技术的应用效果、作用机理及其限制因素,认为分类治理和推行联合修复技术是今后我国镉污染农田土壤修复技术发展的方向。     

不同浓度亚科丰土壤调理剂在一季稻田上的降镉效果探索

重金属污染土壤的修复技术可以分为5大类别:隔离、固化、降低毒性、物理分离和萃取。自2009年以来,湖南省在长株潭地区开展了以"VIP"、"VIP+n"农田重金属污染治理修复技术,通过污染源头控治,农田土壤pH值调节、优化田间水分管理、低累积镉品种推广加土壤调理剂、叶面阻控剂、植物提取、秸秆移除和生产改制等技术措施开展农田重金属治理,取得了一定的治理经验和教训。本试验仅设计土壤调理剂一个因子,旨在以不同浓度的"亚科丰土壤调理剂"为材料,在慈利县土壤镉中度污染田块进行单因素的降镉效果比较验证试验,结合常规施肥和管理方法,探索使用"亚科丰土壤调理剂"在镉污染农田生产合格农产品的经济浓度。结果显示:"亚科丰土壤调理剂"对中度污染土壤(pH值5.5~6.5、土壤全镉0.3~0.6mg/kg)降镉有显著效果;使用100kg/667m2调理剂的用量是有效和经济的处理浓度。     

我国农田土壤重金属污染修复技术、问题及对策诌议

我国农田土壤重金属污染和农产品重金属超标问题突出,引起了全社会的广泛关注,随着《土壤污染防治行动计划》等各项政策措施的出台,重金属污染农田的修复治理和安全利用迫在眉睫,全国各地启动了多个修复试点工程。基于我国农田土壤重金属污染修复技术,分析了存在的主要问题,探讨今后重点研究方向和对策建议。目前农田重金属污染修复技术有工程修复、物化稳定—低吸收作物联合阻控、农艺(水分等)调控、植物吸取修复、化学淋洗修复、替代种植与安全利用等。存在的主要问题有,鲜有考虑土壤自净能力,修复目标极少考虑土壤的自然与肥力属性,修复前调查评估难以细致、修复方案可行性不强,修复实施过程监理、第三方检测需规范,以及影响修复成败的非技术因素。因此,针对我国农田土壤重金属污染修复,提出应当加强修复技术基础创新,加快修复技术集成与模式创新,加强污染调查和修复过程管理与评估。     

间套轮作超积累植物技术模式修复Cd污染土壤的研究进展

我国农田土壤中Cd污染问题突出，其修复技术一直备受关注。基于超积累植物的植物提取技术是根治我国Cd污染农田土壤的热门修复技术，但单一的植物提取技术模式通常无法保障污染地区正常的农耕生产需求，故当地农户对该技术的接受程度普遍较低。为解决单一超积累植物修复技术在工程应用推广中的实际问题，提出“高效修复与安全生产”相结合的双赢策略，总结了前人对植物修复技术、超积累植物的概念由来及研究范围，综述了现阶段基于超积累植物的间、套、轮作修复模式的研究进展，统计比对了各种植物组合耕作模式对Cd污染农田土壤的综合治理效果，并对今后利用不同种植模式修复Cd污染农田土壤提出了研究展望。     

我国农田有机和生物污染研究工作展望:基于“农田有毒有害化学/生物污染与防控机制研究”国家重点研发计划项目工作的思考

农田生态健康问题关乎国计民生,开展农田污染的驱动机制及防控修复研究,获得针对中国农田的第一手资料,是保障国家农产品安全与人体健康的重大需求。本文将基于国家重点研发计划项目"农田有毒有害化学生物污染与防控机制研究"的工作进展,谈一些后续研究中需要重点关注的研究工作思考,以为我国十四五期间的重点科技规划提供科学支撑。     

“十三五”国家重点研发计划农田镉砷污染防治领域资助情况概述

镉、砷是农田土壤重金属污染的主要元素,对农田生态系统健康和农产品质量安全构成了严重威胁。"十三五"期间,国家重点研发计划"农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发"重点专项中设置了14个农田镉、砷污染防治领域项目,对农田镉、砷污染防治的基础研究、关键技术研发和集成示范应用予以资助。文章梳理了相关项目的立项背景和研究内容,介绍了项目立项和组织实施的最新进展,并对预期研发成效进行展望。     

耕地重金属污染与安全利用

耕地土壤是人类社会赖以生存的重要资源之一,为农作物生长提供必要的养分和物质基础。然而,随着工业化和农业现代化的快速发展,重金属污染耕地土壤的问题日益严重。重金属污染不仅危害农产品质量安全,还会通过食物链危害人类健康。本文对耕地土壤重金属污染情况、重金属污染对作物、环境和健康的影响以及重金属污染耕地的安全利用技术进行汇总分析,以期为耕地土壤重金属污染治理修复和安全利用提供参考。     

植物修复重金属超标农田研究进展

针对中国南方重金属超标农田污染治理技术特点作了简要分析与探讨,并收集汇总中国现有镉、砷、铜和铅的超积累植物40种,同时进行了分类与归纳。依据中国现有的重金属超积累植物,讨论了中国南方重金属超标农田修复植物的筛选和培育方向,分别给出对重金属镉、砷、铜和铅的污染修复超积累植物应用建议及相关理论依据。     

镉污染稻田甘薯种植专用土壤调理剂的应用研究

生态农业修复是最直接有效的镉污染农田污染治理的方法。该方法在筛选镉低积累农作物品种的同时,还需配套合理的土壤处理措施和栽培方法,以更有效的实现镉污染大田的利用和生态修复。试验在筛选出镉低积累甘薯品种"浙紫3号"的基础上,分析了不同土壤调理剂、对甘薯生长、大田土壤和甘薯镉积累的影响。实验结果发现腐植酸不仅能促使"浙紫3号"增产,还能有效抑制甘薯对土壤镉的吸收和积累,同时可以有效改良土壤结构,降低土壤单位重量的镉含量,可做为镉污染大田土壤调理剂的最优选择。     

国内外畜禽养殖粪肥还田利用研究进展

养殖粪肥还田利用是解决畜禽养殖污染问题的根本出路,也是破解农业面源污染难题、践行绿色发展理念的重要举措。本文以固体粪肥和液体粪肥为主要研究对象,在充分查阅国内外文献的基础上,介绍了粪肥分类、标准及粪肥农田利用主要技术,重点分析了粪肥还田对农田土壤中有机质、氮、磷含量影响及抗生素、抗性基因污染水平,概述了固体粪肥和液体粪肥还田的主要机械设备,并针对粪肥还田技术创新、监测体系、环境与安全风险和还田补贴等提出了具体建议。     

Cd Hg Pb胁迫下不同作物可食部分重金属含量及累积特征研究

采用微区土培试验方法,研究了甘肃省3类10种主要栽培作物在Cd、Hg、Pb重度污染土壤上,作物可食部分对重金属的吸收富集能力,并根据食品安全国家标准(GB 2762—2012),采用单因子指数法对农产品质量安全进行评价。结果表明:不同类型作物对重金属的吸收与富集能力有显著性差异,对Cd富集能力表现为蔬菜类油料作物粮食作物,对Hg、Pb富集能力表现为蔬菜类粮食作物油料作物;同一作物(除玉米和大豆外)对不同重金属吸收能力表现为CdPbHg。经综合评价,在对甘肃地区pH值大于8.0的重金属重度污染土壤进行种植业结构调整时,Cd污染耕地可优先选择种植玉米,Hg污染耕地可优先选择种植玉米和油菜,Pb污染耕地可优先选择种植玉米和大豆。