2. 台州市路桥区农(渔)技总站, 浙江台州 318000;
3. 中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008
土壤是保障农业可持续发展的重要自然资源,也是生态环境保护的主要对象之一。但近几十年来,农业高度集约化生产、工矿业活动等人为活动,如农药化肥的不合理使用以及涉重金属企业“三废”的大量排放等导致农田土壤重金属污染问题日趋严峻[1]。重金属污染土壤修复治理已成为全球共同关注的主要环境问题之一。欧洲数百万公顷的农田受到重金属污染,日本Cd、Cu等重金属污染农田面积达73 000 hm2[2]。我国农田重金属污染情况也较为严重。2014年发布的《全国土壤污染状况调查公报》[3]显示我国耕地点位超标率为19.4%,且以Cd、As、Hg等重金属污染为主。农作物能通过根部从农田土壤中吸收和累积重金属,并通过食物链对人类健康造成潜在威胁。王成尘等[4]通过收集分析2000—2021年文献报道的我国粮食主产区6 078份水稻籽粒和3 024份小麦籽粒样品的重金属含量数据,发现水稻及小麦籽粒的Cd超标率达31.3% 和22.2%,Pb的超标率达26.2% 和32.1%,污染情况较为突出。可见,农田土壤重金属污染能直接危害我国粮食安全和人体健康,因此,如何安全利用重金属污染农田以保障我国粮食安全生产,成为当前污染土壤治理的首要任务之一。
重金属污染土壤治理技术研究在我国已开展了数十年。由于中轻度重金属污染农田面广量大,从经济性和推广性方面考虑,现阶段中轻度重金属污染农田以安全利用为主,包括污染隔离、减量施肥等源头防控,低积累品种种植,叶面阻控,水肥调控,施用钝化剂,深翻,替代种植等[5-7]。这些安全利用措施主要是通过降低土壤重金属含量或生物有效性,抑制其进入生物链或者通过改变作物对土壤重金属的吸收能力,在充分利用土地资源的同时保障农产品的安全生产。由于我国土壤类型多,性质差异大,且不同区域重金属种类和含量组成差别大,导致农作物对不同区域土壤中重金属的吸收累积存在显著差异[8]。众多试验也表明,不同安全利用措施在不同地区的重金属污染农田的应用效果存在着差异[9-10]。因此,在实际生产中如何筛选符合本区域效果好、成本低且易推广的受重金属污染农田安全利用技术模式一直是一个难题[11]。鉴于此,本文在分析不同来源途径导致的农田土壤重金属污染现状的基础上,着重评述了应用于中轻度重金属污染农田土壤治理的不同安全利用技术的研究进展,提出了强化重金属污染农田土壤安全利用技术研究及实践的对策,以期为我国重金属污染农田资源有效利用及粮食安全生产提供参考。
1 农田土壤中重金属污染成因与现状 1.1 污染成因与大气和水的环境介质不同,农田土壤中的重金属来源复杂多样,包含成土母质形成的自然成因和人类活动产生的人为成因。成土母质导致的土壤重金属含量超标是不可控因素[12],然而人类活动造成的土壤重金属污染随着人类经济社会的发展已逐渐成为最主要的因素[13]。
1.1.1 自然成因通常地表的天然矿物中含有不同质量的重金属元素,这些矿物在风化过程中会将重金属不可避免地带入土壤。研究发现,棕钙土、石灰(岩)土、绿洲土、水稻土、灰褐土和磷质石灰土等属于高背景区土类,其风化成土过程中会将重金属富集于土壤中,形成了土壤高背景值[14]。研究还发现[15],不同类型母质发育的土壤中重金属含量也存在着显著差异。例如,Cd、As、Hg和Pb等重金属在石灰岩和火成岩母质发育的土壤中的平均含量明显要高于风沙母质土壤。我国中南部和西南部高背景地区土壤中重金属含量在区域大尺度上发生显著分异也是由于成土过程中重金属元素的次生富集作用造成的。
1.1.2 人为成因我国大部分农田土壤的重金属污染主要由工矿业生产排放、农业投入品的不合理施用等人为因素造成。
1) 工矿业生产排放。重金属污染土壤在我国的空间分布上表现为“南高北低,东高西低”的区域性特点[16],其中,珠三角、长三角、环渤海地区、东北老工业基地和西南矿产资源型城市等区域的土壤重金属污染尤为突出,而这些区域的农田土壤重金属污染分布往往与工矿业生产活动区、城市中心区等污染源所在区域的分布较为一致,且土壤重金属的污染程度随着污染源距离的增加呈明显的递减趋势[17],特别是在农业和采矿业共存的区域,如江西、湖南、云南、贵州、四川、广西等有色金属矿区,土壤重金属污染问题更为严重[18-20]。矿物开采及金属冶炼等人为活动导致高浓度的Cd、Pb、Zn等重金属元素通过直接排放或大气沉降等途径造成矿区周边农田土壤重金属污染[13, 21]。此外,早期工业生产过程中的废水废气的任意排放造成周边水源和大气的污染[22],再通过灌溉和大气沉降进入农田,加重土壤重金属污染。
2) 农业投入品的不合理施用。有机肥、化肥、农药等农业投入品中常常含有重金属,通过不合理施用会造成农田土壤重金属污染。已有研究表明,过磷酸钙中含有一定量的Cd、Pb等重金属元素,有机-无机复混肥中Pb含量甚至比化肥中的高,这些肥料长期施用不可避免地会引起土壤中重金属含量超标[23]。此外,规模化养殖场产生的畜禽粪便常常含有较高含量的Cd、As、Cu等重金属元素,由于畜禽粪便常被当作有机肥施用到农田中,长期施用必然造成农田土壤重金属污染[24]。
1.2 污染现状我国农田土壤重金属污染及其导致的粮食安全问题已引起广泛关注。从污染成因分析可以看出,我国农田重金属污染主要是由于工矿业活动造成的,表 1列举了我国不同区域典型的工矿业活动区周边农田土壤中重金属污染现状及其污染来源[25-32]。从表 1的数据可以看出,我国工矿业活动区周边土壤中常常存在多种重金属元素共存的污染现状,其中以Cd、Pb、Cu、Zn的复合污染最为常见,且这几种重金属的含量相对较高,主要为工业源和农业源,而Cr、Ni的含量相对较低,多为自然源。
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表 1 典型工矿业活动区周边农田土壤重金属污染现状 Table 1 Current situations of heavy metal pollution in farmland soils around typical industry and mining activity areas |
尽管表 1汇总的不同类型工业园区或矿区周边农田土壤中重金属污染现状的研究结果是局部的,不能代表我国农田土壤重金属污染分布的整体情况。然而就总体而言,Cd是我国农田土壤中污染最为普遍的重金属元素,且多种重金属污染程度大多处于中轻度水平。由于农田重金属污染能直接影响农产品安全生产,威胁我国粮食安全。因此,近年来针对安全利用类重金属污染农田,在农艺调控、土壤钝化改良、超富集植物与农作物间作或轮作等安全利用措施方面开展了较多研究,也取得了不错的研究进展。
2 中轻度重金属污染农田安全利用技术基于我国耕地资源紧张,针对我国大面积中轻度重金属污染农田土壤,采用污染农田土壤上生产重金属含量不超标农产品的安全利用技术是现阶段最可推广实行的治理方法。目前,低累积品种作物筛选、水肥管理优化以及不同类型作物间作或轮作等农艺调控措施,土壤钝化改良,叶面阻控以及多项技术的组合应用等是研究较多的安全利用技术。中轻度重金属污染农田的不同安全利用技术模式如图 1所示。
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图 1 重金属污染农田安全利用技术模式 Fig. 1 Safe utilization technology modes of heavy metal-polluted farmland |
对于轻度重金属污染农田土壤,通过农艺调控措施,主要包括低积累品种筛选、水肥管理优化、间作或轮作耕作方式改变等,降低土壤中重金属的生物有效性,进而减少农作物可食部分对重金属吸收累积。
2.1.1 低累积作物品种筛选已有研究表明,植物不同种类之间和同一物种的不同品种之间对重金属的富集能力都存在较大差异,这为筛选可食部分累积量小的作物品种、减少重金属在食物链中的富集研究提供了可能。目前筛选的作物类型覆盖水稻(Oryza sativa L.)、小麦(Triticum astivum L.)、玉米(Zea mays L.)、油菜(Brassica napus L.)、甘薯(Ipomoea batatas L.)等粮食作物,芹菜(Apium graveliens L.)、苦瓜(Momordica charantia L.)、土豆(Solanum tuberosum)、番茄(Solanum lycopersicum)等蔬菜作物,涉及的重金属种类包括Cd、Pb、As、Hg和Cr。表 2列举了我国筛选的部分重金属低累积作物品种清单。在筛选低累积品种时,除了保障对重金属的低吸收的特征外,还需要兼顾品种的区域适应性、多金属抗性以及产量等特征。因此,筛选低累积品种作物需要结合作物可食部分重金属含量、作物产量、富集系数和转运系数等指标综合评价,筛选出能耐受多种重金属复合污染农田土壤的重金属低累积潜力且当地市场接受度高的品种进行推广。
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表 2 我国筛选的部分重金属低累积作物品种清单 Table 2 List of low-heavy metal-accumulating crop cultivars in China |
水分管理和施肥作为农业生产过程中必不可少的田间管理措施,能够影响土壤中重金属的赋存形态和生物有效性。研究表明,淹水能显著提高土壤的pH[60],进而显著降低土壤交换态、碳酸盐结合态Cd含量,并能增加水稻根表Fe2+含量,从而通过土壤Fe2+和Cd2+竞争水稻根表吸附点位和降低Cd的生物有效性这两种途径降低水稻对Cd的吸收累积[61]。水分管理不仅能影响土壤pH,还能影响土壤的氧化还原电位Eh。淹水状态下土壤处于Eh值较低的强还原状态,Cd2+通过与S2–形成CdS沉淀而大大降低Cd的生物有效性[62],同时土壤中Fe和Mn等元素被还原,通过竞争水稻根系对Cd的吸收,也能降低水稻植株对Cd的吸收[63]。Hu等[64]研究还表明,淹水灌溉比常规的干湿交替灌溉更显著地降低重金属Cd、Pb、Cr在土壤-水稻系统的迁移性,减少水稻对重金属的吸收累积。可见,水分调控是降低轻度重金属污染稻田糙米中重金属含量的有效方法之一,但是长期淹水状态会降低水稻产量,因此,采用水分控制方式来减少水稻对重金属吸收的同时,还需要保证水稻的产量。
施肥对农作物吸收重金属的影响也不容小觑。研究表明,长期过量施用铵态氮加速农田酸化,从而提高了土壤中重金属的移动性,进而增加了农作物对重金属的吸收,采用硝态氮替代铵态氮可以减少农作物对重金属的吸收[65]。此外,研究还表明施用含Mn、Zn、Fe、Si等元素的功能性肥料也能在一定程度上抑制农作物对重金属的吸收。例如,叶面喷施锌肥能够降低白菜[66]、小麦[67]等作物体内的Cd含量,喷施硅肥能够减少水稻地上部和籽粒中Pb的含量[68],增施锰肥可以有效降低稻米Cd的超标率[69]。此外,施加磷肥也能通过P与As、Cr等重金属竞争植物根系表面吸附位点而抑制作物对重金属的吸收[70];另外,化肥与有机肥的合理配施也能有效抑制农作物从土壤吸收和富集Cd[69]。除了肥料的组成对作物吸收重金属有影响外,改变肥料的用量也能影响作物对重金属的吸收。Tang等[66]研究发现白菜中的Cd含量与土壤中的K、Zn的含量呈现负相关关系,这一发现表明增施钾肥或锌肥能够降低白菜对Cd的吸收。肥料对作物吸收重金属存在影响,但其作用机理比较复杂,还需要进一步探索明确。
2.1.3 间作或轮作措施近年来,在保证农产品安全的前提下,利用超富集植物或生物量大的富集植物与农作物进行间作或轮作以持续地减少土壤中的重金属含量,成为重金属污染农田安全利用的重要发展方向。表 3列出了重金属超富集植物与作物间作或轮作的修复效果与安全生产情况。
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表 3 重金属超富集植物与农作物间作或轮作的应用效果 Table 3 Heavy metal hyperaccumulators and crop intercropping or rotation application effect |
从表 3列出的已有研究表明,采用重金属超富集植物与农作物间作或轮作的耕作方式,不仅可以在一定程度上提高重金属的修复效率,还能保证农产品的安全生产,实现双赢的功效。但是也有研究表明,超富集植物的根系分泌物会提高土壤中重金属的生物有效性,反而促进作物对重金属的吸收[79]。因此,利用间作或轮作技术作为重金属污染农田安全利用措施时,在选择物种搭配上需要选择合适的植物或者农作物种植。
2.2 土壤钝化改良措施土壤钝化改良是中轻度重金属污染农田安全利用研究较多的另一重要措施。常用的钝化剂:一类是石灰类[80](石灰、钙镁氧化物和碳酸钙等)、含磷类[81] (磷灰石、磷酸盐等)、黏土矿物[82-83](膨润土、海泡石、蒙脱石等)以及金属及其氧化物[84-85](赤泥、赤铁矿、水钠锰矿等)等无机钝化材料,其主要是通过调节土壤pH以及与重金属发生拮抗、吸附、络合、共沉淀等作用降低重金属离子的活性;另一类是有机肥、农作物秸秆、城市污泥、畜禽粪肥等[86-88]有机钝化材料,其施用于土壤后可以增加土壤有机质及阳离子交换量,进而增强土壤对重金属的络合和吸附作用,减少作物对重金属的吸收。此外,生物质炭[89-90]和纳米材料[91]由于具有巨大的比表面积和极为丰富的孔隙结构,近年来被作为重金属污染土壤新型钝化材料进行了广泛研究。不同类型钝化材料对土壤重金属的钝化机理及应用特点如表 4所列。
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表 4 不同类型钝化材料对土壤重金属的钝化机理及应用特点 Table 4 Remediation mechanisms and characteristics for heavy metal-polluted soils by different types of passivation agents |
1) 石灰类材料。石灰类钝化材料因其市场价格低、来源广泛、使用方便等特点,是最常用的重金属钝化材料之一。石灰类材料的主要作用机理是提高土壤pH,其产生的大量OH–能与土壤中Cd2+、Cu2+、Zn2+、Hg2+等重金属离子生成沉淀,同时石灰中的Ca2+还能与重金属离子发生同晶替代作用,进而降低植物对重金属的吸收[92]。研究表明,施加CaO可以阻控土壤中Cd向水稻籽粒[93]和玉米籽粒[94]的转运。石灰类材料与其他材料,如生物质炭、壳聚糖等联用对重金属Cd、Cr的钝化效果更好[95-96]。虽然石灰类钝化材料价廉易推广,但长期施用会破坏土壤结构,易导致土壤板结及养分流失。
2) 含磷材料。可溶性磷酸盐、钙镁磷肥、磷灰石等是常用的含磷钝化材料。含磷材料除了能提高土壤pH外,其含有的磷酸根离子还能与重金属离子形成络合物或磷酸盐沉淀而被固定,从而降低土壤重金属生物有效性[97]。已有的研究表明,含磷材料对土壤中Cd、Pb、Cu及Zn都有较好的钝化效果[98-99],尤其是对Pb[100],且通常都是提高土壤pH、发生络合吸附或形成磷酸盐沉淀等多种机制共同作用的结果。含磷材料,特别是易溶性的含磷材料使用时,需要注意过度施用可能会导致有效态磷流失,造成附近水体富营养化。
3) 黏土矿物。膨润土、凹凸棒石、海泡石等是常用的黏土矿物钝化材料,其钝化土壤主要是通过施入土壤后形成大量的OH−及SiO32−与Cd2+、Cu2+、Pb2+等重金属离子形成沉淀物,且黏土矿物疏松多孔的表面也易于吸附重金属离子。安艳等[101]通过田间试验研究发现,添加巯基膨润土能显著降低土壤中有效态Cd含量,最大降幅达到48.6%,且水稻秸秆和籽粒对Cd吸收的下降率分别达到70.9% 和72.7%。同样,Yu等[102]研究表明两种改性有机膨润土比未改性膨润土对土壤中重金属的修复效果更好。任珺等[103]研究发现经聚合氯化铝铁改性后的凹凸棒石降低土壤中Cd生物有效性的效果最佳,并促进了玉米幼苗的生长。Abad-Valle等[104]研究表明,施加5% 海泡石可以降低土壤中可溶态Cd、Zn和Pb达到60% ~ 70%;而裴楠等[105]研究发现海泡石对Cd的固定前期效果较好,但随时间的延长其钝化效果呈现出减弱的趋势。
4) 金属及其氧化物。钢渣、赤泥、铁铝氧化物等可以作为土壤重金属修复钝化材料。钢渣含有Si、Ca、Mg、P等元素,能通过提高土壤pH来降低土壤重金属活性。钢渣与磷酸盐配施可以增大钢渣的孔体积和比表面积,提高其重金属吸附容量[106]。赤泥是制铝工业提取铝后产生的废渣,其钝化重金属的作用机理是通过化学吸附,使重金属进入铁铝矿物的晶格内并形成稳定复合物,导致重金属的迁移性和生物有效性降低。研究表明,施加赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤中有效态Cd的含量,减少水稻对Cd的吸收和Cd在稻米中累积,进而使稻米达到食品安全标准[107]。Fe、Mn和Al等金属氧化物表面具有很多吸附位点,与重金属离子能形成专性吸附、共沉淀以及络合物等稳定结构,从而起到固定土壤中重金属的作用。例如,林志灵等[108]研究发现铝镁氧化物和铁铝氧化物表面分别通过与As形成单齿单核结构和双齿双核结构的复合物,对As产生专性吸附。
2.2.2 有机类钝化材料有机肥、农作物秸秆、城市污泥、畜禽粪肥等是较为常用的有机类钝化材料。其中,有机肥中含有大量含氧功能基团,如羟基和酚羟基等,是重金属主要的络合配位基,可以形成难溶性的金属–有机络合物[109],起到固定重金属的作用。已有的研究表明,施加猪粪或生物有机肥,可以降低土壤中有效Cu、Cd的含量或吸附固定土壤中的Cd、Pb等重金属[110-111]。但是有机肥施用存在两面性,一方面有机肥中的含氧官能团与重金属结合能钝化重金属,另一方面有机肥会增加土壤有效磷含量,活化土壤中重金属[112],因此在实际应用时要控制合理的有机肥施用量。水稻、小麦、玉米等常见农作物秸秆还田腐解产生的有机质能与土壤中的重金属发生络合作用,降低重金属的活性,因此可以作为土壤钝化材料施用[112]。研究表明,油菜秸秆中含有氢硫基等有机官能团,能与重金属反应生成络合物[113];玉米、菜豆等秸秆还田可以降低白菜中Cd含量[114]。但是秸秆还田值得注意的是其重金属本底含量,如秸秆本身的重金属含量偏高,则需要通过发酵及陈化处理以适当降低其重金属本底值。
2.2.3 其他新型钝化材料1) 生物质炭。近年来生物质炭作为一种有效的土壤改良材料备受关注。秸秆生物质炭、污泥生物质炭等是常用于土壤重金属修复的钝化材料。生物质炭一般呈碱性,其多孔结构使其具有极大的比表面积,且其表面的羧基、酚羟基、羰基、酯基等含氧官能团,有利于生物质炭与重金属通过吸附、沉淀、络合、离子交换等作用机制,降低重金属在土壤中的移动性和生物可利用性[115]。例如,郑依虹[116]研究发现施用水稻秸秆生物质炭显著提高了土壤pH,降低了Cd的生物有效性。同样,王月梅等[117]采用猪粪生物质炭及锰改性猪粪生物质炭,均降低了土壤中Hg、Cd的有效态含量,减少了稻米中Hg和Cd含量,且锰改性猪粪生物质炭的处理效果更好。牛晓丛等[118]施加5% 的秸秆生物质炭可以降低土壤中Cd、Pd、Zn的生物有效性。生物质炭对重金属污染土壤钝化效果已开展不少田间验证试验,但其长期稳定性还有待验证,另外其使用成本偏高,其推广应用受到限制。
2) 纳米材料。与传统材料相比,纳米材料的独特优势体现为巨大的比表面积、极强的吸附及络合能力、高催化反应活性等,使其在重金属污染土壤修复中也表现出极高的修复效率。新型纳米钝化材料主要有纳米零价铁、纳米金属氧化物、纳米矿物等。研究发现,纳米零价铁颗粒可用于固定Cr(Ⅵ) 污染的土壤或固体废物,能将Cr(Ⅵ) 还原为Cr(Ⅲ),降低Cr的浸出毒性[119]。邢金峰等[120]研究表明,纳米羟基磷灰石能通过吸附和沉淀作用降低土壤中的Cd、Pb、Cu和Zn的生物有效性,并显著降低糙米中的Cd含量。采用壳聚糖、纳米黏土和生物质炭开发的一种生物纳米复合材料,能较好地固定土壤中Pb2+、Cu2+和Zn2+等重金属离子[121]。虽然纳米材料对重金属污染修复效率高,但是复杂的制备工艺和高成本使纳米材料的应用受到了一定的限制,此外纳米材料的生态安全性在实际应用中也需要关注。
2.3 叶面阻控技术叶面阻控技术主要是通过喷施不直接接触土壤的环境友好型叶面阻控材料,降低作物对重金属的吸收和转运,减少作物可食部位重金属的累积量,以达到安全利用或者部分安全利用的效果。叶面阻控剂主要包括营养元素型、稀土元素型、有机酸型等。不同类型叶面阻控剂对作物累积重金属的阻控机理及应用特点如表 5所列。
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表 5 不同类型叶面阻控剂对作物累积重金属的阻控机理及应用特点 Table 5 Inhibition mechanisms and characteristics for accumulation of heavy metals in crops by different types of foliar resistance control agents |
营养元素型叶面阻控剂主要是通过调节植物生理过程,促进作物光合作用和对营养元素的吸收,从而提升作物对重金属胁迫的抗耐性。营养元素型叶面阻控剂中以P元素为主的大量营养元素型叶面阻控剂,如磷酸二氢钾(KH2PO4),其主要作用机制为:①通过与重金属结合形成螯合物,减少重金属在植株体内的移动性而阻控重金属在植株内的累积[122];②通过增加细胞壁厚度而固持更多的重金属[123]。以含S、Ca、Mg为主的中量营养元素型叶面阻控剂可以降低重金属从植物茎向叶的转运。例如,叶面喷施L-半胱氨酸(C3H7NO2S)、K2S、K2SO4分别能使糙米Cd含量降低47.18%、39.49%、27.69%[124]。微量营养元素型叶面阻控剂中的Fe、Mn等元素能在植物根表形成的氧化物膜吸附固定Cd,抑制根系对Cd的吸收,同时Fe、Mn还能与Cd竞争植物体内的转运蛋白,降低植物对Cd的转运效率,从而减少作物可食部位Cd含量[125]。此外,目前研究较多含Si和含Se叶面阻控剂,都能有效降低稻米Cd含量。例如,黄崇玲等[126]研究发现无机或有机Si溶胶的叶面阻控剂均能降低稻米的Cd含量,且喷施0.2% 的有机Si溶胶应用效果更好。水稻叶面喷施亚硫酸硒溶液同样也能明显降低水稻不同部位对Cd的转运系数[127]。
2.3.2 稀土元素型叶面阻控剂稀土元素叶面阻控剂主要是含有镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)等元素,能增强植物对重金属的抗性,从而减少植株体内的重金属含量。研究表明,La可以有效缓解Cd对水稻、玉米、豌豆等作物幼苗的毒害作用[128];Ce可以缓解Cd、Pb对黄豆、小麦和玉米等作物幼苗的毒害[129];Nd能降低菹草和伊乐藻内的Cd含量[130]。
2.3.3 有机酸型叶面阻控剂有机酸型叶面阻控剂是通过有机酸与重金属形成络合物的方式沉淀重金属,减小重金属的移动性。研究证明,腐植酸、吲哚丁酸、天冬氨酸、Zn–赖氨酸、腐殖酸络合钾可以有效降低不同类型植物的根部、地上部Cd含量[131-134]。不同类型叶面阻控剂混施对降低蔬菜作物中重金属含量的效果更好,如黄瓜果实膨大期喷施含有黄腐酸钾和ZnSO4的叶面阻控剂可有效阻隔并降低黄瓜对Cr、As、Pb的吸收累积[135]。
3 研究展望重金属污染对耕地数量和质量以及农产品品质都会产生不良影响,进而会导致我国人均面积少、后备不足的耕地资源日趋紧张。近些年来,土壤污染防治工作逐步受到了国家的高度重视。2016年颁布的《土壤污染防治行动计划》,明确要求“到2020年受污染耕地安全利用率达到90% 左右;到2030年受污染耕地安全利用率达到95% 以上”。结合我国的具体国情、农田土壤重金属污染现状和安全利用实际需求,今后重金属污染农田土壤安全利用方面应重视并加强以下几方面的工作:
1) 针对重金属低累积作物筛选的局限性,一方面应强化不同作物种类对重金属吸收和转运关键基因的识别和确认研究,进而通过基因工程技术改变这些吸收和转运基因在作物体内的表达以增强作物对重金属的抗性,减少作物对重金属的吸收累积;另一方面重金属低积累品种筛选工作应拓展更多作物类别,除了目前研究较多的水稻、小麦、蔬菜等作物类别外,还应该增加经济作物,如烟草、中草药、棉麻等作物低累积品种的筛选工作,并开展筛选出的低累积品种在不同地域的适应性和推广性验证研究。
2) 针对钝化剂田间实际应用难的问题,需要结合不同区域的土壤类型及其基本理化性质、耕作制度和污染特征,加强不同类型钝化剂应用稳定性、安全性和经济性的综合评价工作,以明确与适用于具体地区的钝化剂种类、施用时间及施用量,建立钝化剂产品的建议使用名录,提高钝化剂的实际应用效果和推广性。
3) 针对现有单一安全利用技术实际应用及推广难度大等问题,需要加强现有技术的系统化集成研发,对还处于研究阶段的技术措施着重工程化应用研究,同时需要加强安全利用组合式工程技术与设备的研发力度,推动重金属污染农田土壤修复治理技术的产业化与工程化。
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