CN101104176A - 一种减少土壤重金属镉污染蕹菜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少土壤重金属镉污染蕹菜的方法，其在受Cd污染的土壤中种植蕹菜，在采收期收割蕹菜，通过分析蕹菜茎叶中Cd的含量，筛选出Cd低量积累的蕹菜品种，再在土壤中种植Cd低量积累的蕹菜品种。现有蕹菜Cd污染的治理主要采用植物修复的方法，该方法需时较长，费用高，难以大规模应用。本发明提供的新的蕹菜Cd污染治理方法能直接、快速、有效地解决我国农田土壤Cd污染问题，针对性强、操作简单、费用低廉、安全、适合广泛地应用。

Description

一种减少土壤重金属镉污染蕹菜的方法

技术领域

本发明涉及镉污染治理技术领域，具体地说，涉及一种减少土壤重金属污染蕹菜的方法。

背景技术

随着工农业生产的发展，环境污染加剧，加之含重金属的农药、除草剂和化肥的不合理施用，以及农田污灌等农业措施，导致重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出。在中国，由于历史和某些现实方面的原因，土壤重金属污染问题尤显严重。据统计，目前中国受污染的耕地面积近2000万hm²，约占耕地总面积的1/5，其中工业“三废”污染1000万hm²，农田污灌面积130多万hm²(韦朝阳、陈同斌，2001)。如此大范围的污染对我国的生态安全和食品安全构成了极大的威胁，我国每年约有1000万t的粮食重金属含量超标，因土壤污染而损失的粮食产量亦达1000万t，直接经济损失达100多亿元。每年生产的Cd超标农产品达14.6亿kg。

由于人类食用的绝大多数植物和动物产品都是“土壤-植物”系统的初级或次级产品，农产品污染导致重金属通过食物链进入人体。近年来农作物重金属污染问题日益受到关注，UNDP、FAO、WHO等国际组织把蔬菜等食物中重金属污染作为全球食物污染监测计划中的重要项目之一(覃志英等，2003)，很多国家和地区都对农作物的重金属污染情况进行了研究。研究表明，人类摄取的Cd总量的83％来源于蔬菜(Oskarsson et al.，2004)。重金属污染对人类健康造成严重威胁。Cd对人体毒害常见的病症有肺障碍病和肾功能不良，长期摄入微量Cd，通过器官组织中的积累还可引起骨痛病，日本神通川流域由于Cd污染引起的骨痛病是举世皆知的。

目前治理土壤重金属污染的修复方法主要有：化学固化法、土壤淋洗法、电动修复法和生物修复技术。将前三种方法与植物修复技术进行比较可以发现，前三种方法具有投资成本太高，只能用于污染非常严重地点等共同缺点，且操作繁琐，甚至有时需破坏土层结构，对大面积土壤污染难以改良(周东美等，2003)。

生物修复，尤其是植物修复，是当前土壤重金属污染防治领域最受关注的方法，其研究的热点主要在于寻找和发现重金属超富集植物，并研究其应用方法。其中，生物量较大的蜈蚣草(Pteris vittata)作为As超富集植物的应用，为As污染土壤的植物修复提供了重要的手段。但是，目前已知的超富集植物，普遍存在着生物量小、生长速度慢的特点，许多种类目前尚难以在实际植物修复中有效应用(Cunninggham et al.，1995)。

近年来，国内外已经有一些研究关注到农作物吸收和积累重金属的品种间差异，试图从一个完全不同的视角探讨农作物重金属污染防治方法。这些研究主要是对农作物吸收积累重金属能力的种间以及品种间差异进行探讨。Martin等(2001)从被子植物系统发生学的角度论述了重金属积累的种间差异。Athur等根据体内Cd的积累量，把植物分为低积累型(如豆科)、中等积累型(如禾本科)和高积累型(如十字花科)。对农作物种间差异的大量研究成果也都证明了利用重金属吸收和积累的种间差异可以有效降低农产品受重金属污染的风险和程度。在此基础上，一些研究者将研究重点转向农作物吸收积累重金属能力的品种间差异研究，主要包括了对玉米(Zea mays L.)、莴苣(Lactuca sativa L.)、菜心(Brassica parachinensis)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)、小麦(Triticum aestivum)、大麦(Hordeumvulgare L)和水稻(Oriza sativa L.)的研究，其中对水稻的研究比较集中。Yu et al.(2006)、Zhu et al.(2007)将具有重金属低量积累的农作物品种归纳为“污染对策品种(Pollution-safe cultivar，简称PSC)”，即在一定污染条件下种植时可食部位重金属含量符合安全食用标准的品种。研究、筛选和应用PSC对于降低人类通过食物链摄取重金属的数量有重要的意义和广阔的推广应用前景。

发明内容

现有对蕹菜镉(Cd)污染的治理主要是利用植物修复的方法，即是利用能富集Cd的植物吸收提取土壤中的Cd，净化土壤后再种植蕹菜。本发明的目的在于克服现有蕹菜Cd污染治理上存在的问题，提供一种治理蕹菜Cd污染的新方法。

为了实现上述目的，本发明转换思路，创造性地提出了如下技术方案：

一种减少土壤重金属Cd污染蕹菜的方法，先筛选Cd低量积累的蕹菜品种，再在土壤中种植Cd低量积累的蕹菜品种。

上述筛选Cd低量积累蕹菜品种的方法包括如下步骤：在受Cd污染的土壤中种植蕹菜，在采收期收割蕹菜，通过分析蕹菜茎叶中Cd的含量，筛选出Cd低量积累的蕹菜品种。具体的步骤为：

(1)从各地收集蕹菜的主要栽培品种；

(2)在未受污染的土壤中加入受Cd污染的土壤，配成Cd污染土壤，施入基肥；在蕹菜种植期，播入蕹菜种子，在采收期收割蕹菜，通过分析蕹菜茎叶中Cd的含量，筛选那些对Cd的积累量比其他品种的平均Cd含量低40％以上的品种，即可认定为Cd低量积累的蕹菜品种。

镉污染土壤可参照如下标准：

a.土壤Cd＜0.20mg kg^-1(达到《国家土壤环境质量标准(GB156182-1995)》I类土壤)

b.土壤0.20mg kg^-1≤Cd＜0.60mg kg^-1(达到《国家土壤环境质量标准》II类土壤)

c.土壤0.60mg kg^-1≤Cd＜1.00mg kg^-1(达到《国家土壤环境质量标准》III类土壤)

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：现有蕹菜Cd污染的治理主要采用植物修复的方法，该方法需时较长，费用高，难以大规模应用。本发明提供的新的蕹菜Cd污染治理方法能直接、快速、有效地解决我国农田土壤Cd污染问题，针对性强、操作简单、费用低廉、安全、适合广泛地应用。

具体实施方式

实施例1：蕹菜Cd低量积累品种的盆栽筛选试验

本试验在中山大学校园内进行，土壤Cd污染水平为轻度胁迫(0.593mg·kg^-1)和中度胁迫(1.091mg·kg^-1)。从各地购得蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk)品种30个。试验时间为2005年6月。从供试蕹菜品种中各挑选健康均一的10粒种子播入盆中。待幼苗长到5片真叶时，间苗，每盆保留6株。试验期间根据天气和植物生长情况定时浇水。生长40天后取样，此为第一茬样品；继续生长30天后，再次取样，此为第二茬样品。

试验结果显示，Cd轻度胁迫下，96.7％的供试蕹菜品种第一茬样品可食部分Cd含量在国际法典委员会标准范围内；Cd中度胁迫下，80％的供试蕹菜品种第一茬可食部分Cd含量超过国际法典委员会的0.2mg·kg^-1最高限值，仅6个蕹菜品种可食部分Cd含量在标准范围内。初步筛选获得了6个Cd低量积累的蕹菜品种。

采集初步筛选得到的供试蕹菜典型品种第二茬样品进行分析，结果表明初步筛选获得的6个Cd低量积累蕹菜品种在两个Cd胁迫浓度下可食部分Cd含量均在国际法典委员会标准范围内，可确认为较为稳定的蕹菜Cd低量积累典型品种。

实施例2：筛选获得的Cd低量积累蕹菜典型品种的大田验证试验

本实验在广东省鹤山市进行，对实施例1获得的1个Cd低量积累蕹菜典型品种和若干个当地品种进行了大田比较试验，证明了该Cd低量积累蕹菜典型品种对Cd的积累量比若干个当地品种的平均Cd含量低40％以上，确认为Cd低量积累的蕹菜品种，可在大田推广应用。

Claims (3)

1.一种减少土壤重金属镉污染蕹菜的方法，其特征是先筛选镉低量积累的蕹菜品种，再在土壤中种植镉低量积累的蕹菜品种。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筛选镉低量积累蕹菜品种的方法包括如下步骤：

在受镉污染的土壤中种植蕹菜，在采收期收割蕹菜，通过分析蕹菜茎叶中镉的含量，筛选出镉低量积累的蕹菜品种。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)从各地收集蕹菜的主要栽培品种；

(2)在未受污染的土壤中加入受镉污染的土壤，配成镉污染土壤，施入基肥；在蕹菜种植期，播入蕹菜种子，在采收期收割蕹菜，通过分析蕹菜茎叶中镉的含量，筛选那些对镉的积累量比其他品种的平均镉含量低40％以上的品种，即可认定为镉低量积累的蕹菜品种。