99 / 2023-10-20 09:45:52

镉污染农田小麦安全生产技术研究与难点解析

镉；污染农田；安全利用；小麦；微量元素拮抗；植物移除

小麦籽粒镉易超标问题严重影响了受污染耕地的安全利用，危害农产品质量安全。本研究基于苏南两个典型镉污染区500个监测点位分析结果，发现苏南稻麦轮作区小麦籽粒镉超标率远超水稻，且小麦对土壤镉的富集系数高于水稻。土壤镉浓度是影响小麦镉积累程度的主控因子，施用钝化剂材料或提高土壤pH降低小麦籽粒镉浓度的效果有限，土壤镉不超标的中性、弱碱性土壤中小麦镉超标率仍较高。在掌握小麦镉超标风险与累积特性的基础上，研发了基于功能微量元素调控的小麦镉吸收阻控技术：1、针对基施常规功能元素肥与小麦镉吸收敏感时期匹配度不足的问题，研制了不同缓释期的薄膜和颗粒缓控释锰肥、锌肥，发现包膜缓释锰、锌肥在小麦生长后期对土壤锰和锌的供给显著高于响应颗粒肥，弱碱性土壤中分别使小麦籽粒镉浓度降低31%和34%，可有效保障轻度镉污染农田小麦的安全生产。2、研发制备了纳米羟基磷灰石负载锌（nHAP@Zn）新型叶面阻控剂，nHAP可通过增加锌溶液与小麦叶片的粘着力来提高Zn的利用效率，显著提高小麦体内Zn的浓度，降低小麦根系与节点中镉/锌转运蛋白基因（TaIRT1、TaNramp5、TaZIP5、TaZIP7、TaZIP3等）的表达，显著抑制小麦对镉的吸收与转运，最高可使小麦籽粒镉浓度降低31%。在轻度镉污染土壤中，合理利用功能元素肥结合低积累小麦品种应用技术，可以实现低成本的小麦安全生产与品质提升；但在镉污染浓度较高的土壤中，当前安全利用技术难以实现小麦的安全生产，采用替代种植进行边生产边移除可能是有效的解决途径之一。团队基于长江流域适宜的稻-油轮作模式，系统筛选出秸秆镉高累积、籽粒镉低累积的高生物量甘蓝型油菜品种，建立了黑曲霉发酵柠檬酸液体肥强化油菜提取土壤镉的绿色移除技术，在施用黑曲霉发酵液条件下油菜秸秆镉富集系数最高可达3.55，按照线性关系计算种植4茬可使土壤Cd浓度降低60%，并分析了镉污染麦田安全利用难点问题与一些思考。