VIP稻田镉污染控制技术的研究与应用

通过使用低镉品种,改良稻田灌溉模式,施用石灰调节土壤酸碱度,以及配合施用生态有机肥等,达到有效降低稻米镉含量,实现镉污染稻田边生产边修复治理和有效降低大米镉含量的目标。

综合控镉技术体系对湖南中南部地区受镉污染稻田的影响研究

本研究旨在评估“VIP+n”综合控制镉技术体系对湖南中南部地区受镉污染的稻田稻谷中镉含量的影响。在湖南省耒阳市遥田镇连续进行了为期2年的实验,包括小区对比试验和推广示范试验。在小区对比试验阶段,我们采用了10种不同的处理方式,比较了低镉积累水稻品种、稻田持续淹水灌溉、生石灰施用、微生物菌剂、叶面阻控剂等多种措施对减少稻田中镉含量的效果。根据这些小区试验的结果,选取3种降镉效果好,且经济可行的降镉技术进行大面积示范试验。研究结果显示,“VIP+n”控镉技术体系能够有效降低镉污染稻田中的稻谷镉含量。与对照组相比,该技术体系使得早稻的降镉率在59.66%%~79.45%,晚稻的降镉率则在46.85%~48.23%。在各项降镉措施中,施用生石灰可以显著降低稻谷中镉含量,而单独使用低镉品种的降镉效果要显著高于单独施用生石灰。相比之下,稻田持续淹水灌溉、施用微生物菌剂和叶面阻控剂降镉效果并不明显。试验结果表明,"VIP+n"控镉技术体系是一种有效的方法,能够显著降低湖南中南部受镉污染的稻田中稻谷的镉含量。

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。

土壤改良剂对镉污染稻田的治理稳定性研究

为验证大田环境下土壤改良剂对镉污染稻田的治理效果稳定性,开展了连续3年的原位钝化试验。结果表明,土壤改良剂施用第1年,土壤酸化情况明显改善,土壤pH由5.64最高提升至7.13;土壤中有效镉含量与土壤pH呈显著负相关;稻米镉含量与土壤有效镉含量呈显著正相关,最高降幅达71.48%,治理效果整体随施用量的增加而增强。后续2年,处理组土壤pH、土壤有效镉含量均有所回弹,但稻米镉含量仍显著低于空白对照且降幅与施用量间无明显相关性,此外,所有处理组均未对水稻产量产生明显负面影响。由此可见,通过高施用量的土壤改良剂可在短期内明显提升土壤治理水平,但长期来看较低的施用量更有利于实现镉污染耕地的长效治理。

稻田镉(Cd)污染的土壤修复技术研究进展

自从20世纪50年代中期日本”骨痛病”发生以来,镉污染尤其食物的镉污染等引起了全世界的普遍关注。近几年来,镉米在中国部分地区也相继发现,促使中国对镉污染的研究予以高度重视。主要回顾了中国关于稻田镉污染控制及其防治研究的现状,简要介绍了镉污染治理途径及其原理、优缺点和可行性,并对今后的研究方向提出了一些看法。

湘潭镉污染稻田全年粮食作物替代种植模式研究

为明确湘潭中度镉污染稻田全年粮食作物替代种植的可行性和理想替代种植模式,于2016年开展了双季稻、双季玉米、双季高粱等3种种植模式的生育进程、产量构成、产品镉含量与经济效益比较研究.结果表明:(1)3种种植模式下,晚季作物均能在10月下旬成熟,两季作物总产量以双季稻最高,双季高粱次之,双季玉米最低;(2)两季总纯收入双季稻最高(17 285.2元/hm2),双季高粱降低2.4%,双季玉米降低44.6%;(3)早、晚稻糙米镉含量远超国家标准,而玉米籽粒镉含量仅0.10 mg/kg左右,高粱籽粒镉含量在0.25 mg/kg^0.45 mg/kg之间,低于国家饲料镉含量标准.综合来看,双季高粱(旱季+再生季)虽经济效益较双季稻略有下降,但其产品安全,且具有省工节本优势,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

紫云英-赤泥联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响

通过盆栽试验,研究了紫云英(Astragalus sinicus L.,CMV)-赤泥(RM)联合修复对中轻度镉污染稻田土壤性质和水稻产量的影响。结果表明,在水稻不同生育期,联合修复法CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤p H值增幅均低于RM1和RM2处理。在整个生育期内,CMV-RM1和CMV-RM2处理的pH值高于对照,差异均达显著水平(P<0.05),但CMV-RM1与CMV-RM2处理间差异不显著。不同时期CMV-RM1和CMV-RM2处理的土壤有机质、阳离子交换量、碱解氮含量均较其它处理高,但CMV-RM1与CMV-RM2处理之间差异不显著。与对照、单纯添加赤泥处理(RM1、RM2)以及翻压紫云英处理CMV相比,CMV-RM2、CMV-RM1处理的株高、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、产量均高于其他处理,但CMV-RM2、CMV-RM1处理之间差异均不显著。因此,与单独添加赤泥或单纯翻压紫云英修复相比,CMV-RM联合修复是修复镉污染酸性水稻土的一种经济、高效、可重复的修复方法。从既达到修复效果,又尽可能减少化学修复剂使用量上考虑,建议采用CMV-RM1处理。

土壤重金属污染修复剂在镉污染稻田中的应用效果

采用田间小区试验,在典型的镉污染稻区长沙县江背镇、北山镇开展了重金属修复剂"镉康"的田间应用效果试验。结果表明,修复剂"镉康"对水稻增产有一定的促进作用,但不同处理间没有显著差异。施用修复剂能够降低水稻各部位对镉(Cd)的积累,降低土壤有效Cd的含量,且随着修复剂用量的增加,降镉的效果越明显。江背镇、北山镇施用量分别达450 kg/hm2、600 kg/hm2时,降镉效果达显著水平。施用修复剂1 500 kg/hm2可使糙米镉含量降低约0.05 mg/kg,同时,土壤有效Cd含量降低0.17 mg/kg(江背镇)和0.64 mg/kg(北山镇)。

镉污染稻田甘薯品种镉积累差异分析

选择了土壤有效镉含量分别为0.6、1.3、2.0 mg/kg的镉污染稻田区作为试验点,对50种当前推广甘薯品种的镉积累差异进行研究。结果表明:在有效镉含量0.6~2.0 mg/kg且pH值为5.0左右条件下,随着稻田土壤镉含量的增加,块根和茎叶镉含量有增加趋势,各品种间镉积累能力的差异也随之凸显;各试验点鲜薯产量无显著差异;不同类型甘薯鲜薯镉含量平均值存在差异,但是各类型品种镉含量平均值均未超过国家安全标准。

南方典型镉污染稻田土壤有效态镉预测模型研究

为了更好地指导重金属镉污染稻田实施土壤修复、管控土壤镉毒害风险,以我国南方典型镉污染稻田为研究对象,基于316个监测点位的土壤镉及理化性质指标测定,分析土壤有效态镉含量与土壤理化因子间的相互关系,并通过逐步多元回归方程,建立稻田土壤有效态镉的预测模型。结果表明,土壤总镉、有效锌、有效硫、有效磷及有效铜是影响南方稻田土壤有效态镉含量的主要因素。通过区域调研,借助逐步回归分析得到南方稻田土壤有效态镉含量的预测模型方程:Cd_(ext)=-0.006+0.371(Cd_(tot))+0.014(A-Zn)+0.001(A-S)-0.001(A-P)+0.006(A-Cu),模型预测达极显著水平(P<0.001),决定系数(R2)为0.745。故以上述5个土壤因子建立的回归模型可实现较好的预测水平,为镉污染稻田的土壤修复提供参考。

基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

受污染农田修复技术应用效果的综合评价,在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂,在我国华南地区受镉(Cd)污染的水稻种植区开展野外大田试验,重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化,探索改良剂施用对土壤质量的影响;选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量(CEC)、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系,利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。结果表明,当改良剂施用量为6000 kg·hm^(-2)和7500 kg·hm^(-2)时,DTPA浸提态Cd含量分别减少10.5%和8.8%。当改良剂用量为6000 kg·hm^(-2)时,有机质含量减小6.3%;改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC含量,但是显著提高了速效钾含量。当改良剂用量为1500 kg·hm^(-2)时,糙米Cd含量增加23.9%;当改良剂用量≥4500 kg·hm^(-2)时,糙米Cd含量显著低于国家标准,且修复效率(RE)均超过40%。当改良剂用量为4500 kg·hm^(-2)时,稻谷产量增加18.7%。采用动态加权综合评价模型研究发现,当用量为6000 kg·hm^(-2)时,改良剂修复Cd污染稻田的综合效果最佳。

镉污染稻田甘薯替代种植模式的应用

以低镉积累的鲜食用甘薯品种普薯32及淀粉加工用甘薯品种湘薯98为材料,在典型镉重度污染稻田种植结构调整区域开展了甘薯替代种植模式的生产试验。结果表明:普薯32与湘薯98的平均单产分别为45917.2与54371.8 kg/hm^(2),在水改旱稻田种植均表现出高产、稳产特性;普薯32平均产值为61983元/hm^(2);湘薯98平均鲜薯产值为48465元/hm^(2);湘薯98折算淀粉加工产值为162844元/hm^(2)。在土壤全镉含量为0.94~1.84 mg/kg的稻田区,测得普薯32鲜薯镉含量范围为0.006~0.021 mg/kg,湘薯98鲜薯镉含量范围为0.011~0.045 mg/kg,淀粉制样镉含量为0.003~0.014 mg/kg,相关农产品镉含量均未超出国家相关限量标准值(0.1 mg/kg)。同时,该研究发现甘薯淀粉加工制品镉含量显著低于鲜薯镉含量。

镉污染稻田土壤调理剂研究进展与展望

土壤镉污染是当前南方稻田面临的一大难题。从介绍镉胁迫对水稻的影响入手,总结了目前报道的土壤调节剂种类、土壤调理剂对水稻产量与镉积累的影响及机制、不同土壤调理剂的效果比较等方面的研究进展,同时就土壤调理剂的后续研究提出了研制新型土壤调节剂、降低土壤调节剂的生产成本与价格、明确土壤调节剂的适宜用量、加强土壤调理剂与农艺措施的结合、强化土壤调理剂的周年及长期应用效果研究等5个研究方向。

生物纳米材料修复镉污染的稻田土壤种植水稻的试验研究

为探究生物纳米材料修复稻田二价镉污染种植水稻的效果设计试验。试验中稻田二价镉(Cd^2+)含量为0.5~1.0 mg·kg^-1,经过加入一定比例的生物纳米材料,并调节土壤pH值为中性,种植稻苗,施肥、浇水,收割稻粒,检测稻粒总镉含量验证修复效果。结果表明,该生物纳米材料能将稻田中的Cd2+钝化固化,不被稻粒吸收。试验种植产出的水稻中镉的含量满足2017年国家计生委和食品药品监督管理总局修订的国标《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017)中表2镉的限量标准0.2 mg·kg^-1稻米,本技术具有实用价值。

广西某地镉污染稻田安全利用技术示范成效及建议

综述镉污染稻田安全利用主要技术措施的研究进展。以广西某地的试验示范数据为样本,讨论并分析优化技术措施,筛选安全且便于农户操作的镉污染农用地安全利用农艺技术。试验示范结果表明,应用“叶面阻控+水分调控”技术措施的稻米合格率为89.29%,应用“叶面阻控”技术措施的稻米合格率为86.05%,“水分调控+叶面阻控”降低稻米镉含量效果优于“叶面阻控”。示范区稻米总合格率为87.32%,技术措施效果明显。提出建议:进一步优化安全利用技术参数,制订安全利用技术模式的实施规程,加强宣传和培训。

镉汞复合污染稻田土壤修复技术及其安全利用进展

总结了国内外对稻田土壤镉、汞污染的现状、研究进展及存在的问题,综合对比了主流镉、汞污染稻田土壤修复技术的优缺点,分析了稻田镉、汞污染土壤安全利用的技术难点。此外,还综合考虑复合污染问题,总结了筛选种植低积累水稻品种,合理利用硒-镉、硒-汞拮抗作用,结合水分管理及改良剂的施用可有效降低稻米中镉、汞含量等领域进展。

湖南重度镉污染稻田钝化管控技术研究

[目的]研究钝化管控技术对重度镉污染稻田的修复效果和水稻生长效应。[方法]选取湖南省镉污染稻田作为案例地,并对其进行污染特征分析、风险评价,采用钝化技术对其进行管控,最后对该管控技术进行分析与评价。[结果]采用钝化管控技术能使土壤pH显著提高,水稻稻米中镉含量显著降低,稻米中镉降低29.45%～37.5%;能促进水稻生长并具有增产效果,增产2.51%～6.31%。[结论]结合水稻生长和稻米镉含量的降低率以及钝化剂成本看,钝化剂的最佳添加量为3 000 kg/hm^2。

水分调控下绿肥种植和石灰施用对双季稻稻米镉含量的影响

[目的]农田镉(Cd)污染是当前我国水稻产业高质量发展面临的主要环境问题之一,严重影响稻米商品价值和人民健康。本研究采用田间大区试验,探究水分调控下绿肥种植、石灰施用对稻米Cd含量及水稻产量的影响,以期为水稻安全生产提供技术参考。[方法]试验用早、晚稻品种分别为湘早籼24号和华润2号,试验地在湖南省益阳市,设置常规栽培(CK)、水分调控(W)、绿肥+水分调控(GW)、石灰+水分调控(LW)、绿肥+石灰+水分调控(GLW)共5个处理。[结果]与CK处理相比,W、GW和LW处理早晚稻平均糙米镉含量分别显著降低34.5%、83.5%和83.3%,稻谷镉含量分别显著降低26.3%、82.5%和83.4%;GLW处理仅晚稻的糙米镉含量显著降低43.7%,稻谷镉含量显著降低40.8%。相比CK处理,GW和LW处理早晚稻平均稻壳镉含量分别显著降低71.3%和74.2%,茎叶镉含量显著下降85.3%和79.1%;GLW处理仅晚稻的稻壳镉含量显著降低38.5%,茎叶镉含量显著降低51.9%。相比CK处理,W、GW和LW处理早晚稻平均灌浆期土壤pH值分别显著提高6.2%、23.7%和20.0%,GW处理早晚稻灌浆期土壤有效镉含量显著降低20.0%~22.6%。相比CK处理,GW和LW处理可显著降低早稻稻壳中的Cd向糙米转运;除W处理早稻稻壳和晚稻茎叶较CK处理差异不显著外,其余各处理均可显著降低土壤中的Cd向茎叶、糙米和稻壳富集。各处理间水稻产量差异不显著。[结论]在水稻孕穗后淹水灌溉基础上,配套冬季豆科绿肥种植或春季石灰施用,可实现轻度镉污染稻田水稻安全生产,不影响水稻丰产。

施用钝化剂对镉污染稻田土壤微生物学特征的影响

以镉污染稻田土壤为研究对象,以土壤的微生物生物量、主要酶活性及土壤真菌和细菌的种群结构为指标,采用熏蒸提取法、常规酶学分析和末端限制性酶切片段长度多态性分析(T-RFLP)等方法,研究石灰(L)、钙镁磷肥(P)、海泡石(S)和腐植酸矿粉(H)4种钝化剂储备性施用对土壤微生物的影响。结果表明,镉污染稻田储备性施用钝化剂对土壤的微生物生物量碳(Cmi)c及磷酸酶和脲酶的活性均无显著影响,但施用石灰和海泡石可使土壤微生物生物量氮(Nmi)c分别降低33.0%和33.8%,施用钙镁磷肥使Nmic增加44.9%;施用钝化剂对土壤酶活性的影响有限,仅海泡石处理的过氧化氢酶活性显著提高(增幅达19.0%)。T-RFLP的结果表明,施用海泡石和腐植酸矿粉可使土壤真菌多样性显著降低,且4种钝化剂处理均可不同程度的导致原有T-RF片段缺失和新的T-RF片段产生,表明施用钝化剂在镉污染土壤修复过程中使土壤微生物的种群结构发生变化。

镉污染稻田施用钾硅肥对杂交晚稻吸收积累镉的影响

选择湖南攸县2块典型Cd污染稻田,研究施用富含硅的碱性钾硅肥对杂交晚稻吸收Cd及其在植株体内分配的影响。结果表明,施用钾硅肥可提高土壤p H值,降低土壤有效态Cd含量,减少水稻对Cd的吸收和稻米对Cd的积累,阻控水稻植株体内的Cd向籽粒转运,降低Cd在糙米中的分配比例。