[01015945]重金属污染区农作物安全种植的关键技术与应用

随着工业化和城市化进程的迅速推进，重金属污染已经成为一个全球性的环境问题。重金属通过作物的吸收对植物产生一系列毒害作用，造成农作物减产和品质下降，危及食品安全和人类的健康与生存。现阶段，土壤重金属修复技术还存在技术单一、效率低、土壤二次污染风险高等问题，高效、安全、成熟、易推广的修复技术体系缺乏。面对这一国家重大需求，该项目在国家自然科学基金项目和省重点研发项目等的资助下，结合盆栽及大田定位试验研究，获得了一系列能高效修复污染土壤，精准阻控农作物吸收重金属的方法，为农田重金属污染修复提供了有效途径，实现了重金属轻、中度污染土壤农作物安全种植的重大突破，具体研究如下： (1)采用高效、精准的调控措施，构建了适用于轻、中度重金属污染农田，能有效阻控农作物吸收重金属的多元化立体种植体系。筛选湖南主要农作物的重金属低富集品种，建立低富集农作物-重金属富集植物立体多元间作模式，实现了重金属污染土壤的边生产边修复；监测农作物生长及重金属吸收动态，应用Logistic方程拟合其动态数据，建立农作物生长、重金属吸收的动态模型，确定了农作物生长和重金属吸收关键期；以关键节点为依据对立体间作模式进行精准农艺调控，在保证了经济效益的前提下更大程度的提高了生态效益。 (2)建立了操作性好、费用低廉、二次污染风险小，并适用于中、重度重金属污染土壤的原位固化修复技术体系。发明了适用于镉、铅、砷、锰、铬、锌、镍等多种金属污染土壤的，包括生物炭、腐殖酸、硅藻土等十余种高效、环保的土壤重金属固化稳定化修复材料，揭示了修复材料对土壤重金属的固化稳定机理，发明了土壤改良设备装置，解决了修复试剂与土壤混合不均匀，反应不完全，修复效率低的问题，设计了一种快速检测土壤稳定化效果的前处理装置，能实时监测土壤重金属的固化修复效果，突破了传统方法低效、识别困难的技术瓶颈。 (3)构建了重金属污染土壤的联合修复技术体系，突破了单一修复技术的应用局限性，并建立了多个技术修复示范基地。针对不同污染耕地修复需求，建立了“土壤活化-植物萃取-农艺调控”、“原位固化-立体种植-生物、农艺调控”的联合修复技术体系，具有成本低、效果好、易推广等特点，实现了在轻、中度重金属复合污染土壤农作物安全种植的重大突破，具有很好的推广应用前景。 该成果申请国家专利15件，授权发明专利7件，授权实用新型专利1项；发表论文30篇，SCI收录8篇；该成果技术在湖南锰矿区等地建立了示范基地并将相应的技术应用到了多个重金属污染场地的治理项目，均取得了显著的效果，获得了良好的经济和社会效益。