镉污染农田土壤的分类管控实践

论文摘要

面对当前土壤污染的严峻形势,为了切实加强土壤污染防治,逐步改善土壤环境质量,保障农产品的安全。2016年5月28日,国务院发布《土壤污染防治行动计划》,强调实施农用地分类管理,保证农业生产环境安全,主要指标要求到2020年受污染耕地安全利用率达到90%左右。在此背景下,本研究针对浙江省某研究区受镉污染农田开展分类管控实践。主要结果如下:（1）总结课题组前期小区试验研究成果,提出了中轻度镉污染水田土壤安全利用模式,并在温岭市某镇开展推广实践。通过对该镇365个耕地土壤表层（0-20 cm）样品土壤理化性质和重金属含量的描述性统计分析,结果表明该镇土壤整体偏酸,pH均值为5.72;重金属以镉污染最为突出,超标点位高达53.15%;通过对该镇镉污染较为突出的西北面、中部和东部三大区域不同镉污染程度土壤上种植的28个水稻籽粒样品分析,结果表明有50%的籽粒样品超出了《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762-2017）中镉的限量标准0.2 mg/kg;依据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）中规定的镉的风险筛选值和风险管制值,联合单因子评价法、内梅罗综合指数法及地统计插值分析区域统计分析,将该镇土壤划分为优先保护类（3.8万亩）、安全利用类（5460亩）和严格管控类（773亩）三个类别,在安全利用区的3372余亩次（约225公顷）水田土壤（种植早稻、连作晚稻和单季稻）上开展了中轻度镉污染水田土壤安全利用模式的实施应用,分析得到水稻籽粒的合格率为90.4%（198个样品）,显著高于安全利用实施前50%的合格率,表明中轻度辐污染水田土壤安全利用模式是有效的,而且能够在一年内基本保证水稻的安全生产,但其稳定性还有待进一步探究。（2）在研究区某村通过对旱地土壤-蔬菜镉含量协同监测分析,重度镉污染土壤上种植的芋头和黄豆镉超标严重,对此类土壤应该严格管控其用途;在轻中度镉污染土壤则存在茄子、甜瓜、黄金瓜部分超标的现象,将此类土壤划分为安全利用区,通过替代种植甘蔗和油菜,甘蔗（温岭青皮、温岭果蔗、广东黄皮）汁液和油菜（浙油50）籽粒中镉含量均未超过GB 2762-2017中镉的限量标准,适合在当地中轻度镉污染旱地土壤上种植;综合水田和旱地安全利用实践,提出了水稻-油菜水旱轮作的安全利用种植模式,在当地中轻度镉污染农田实践证明,水稻-油菜水旱轮作的安全利用种植模式不仅能够保证水稻和油菜的安全生产,而且作物秸秆每亩大约能从土壤中提取1.11-2.13 g的重金属镉,是一种很好的“边生产边修复”的种植模式。（3）通过对污染区生长的植物镉富集能力调查,发现裸柱菊具有较强的镉富集能力,其地上部的镉生物富集系数可高达32.1;通过水培试验验证裸柱菊对镜的耐性和富集特性,发现裸柱菊能够生长的溶液镉浓度范围为0-100 μmol/L。裸柱菊镉的生物富集系数均大于1,最高可达99.43,在镉处理浓度300 μmol/L时达到最大为3,311.0 mg/kg,水培试验中,裸柱菊表现出很强的镉生物富集能力,是一种潜在的镉富集植物。关于裸柱菊在实际土壤中的修复效果和耐性特征还有待进一步探究;对重度镉污染区采取农业种植结构调整,种植能源植物和超富集、高富集植物等。甜高粱（品种:大力士、甜茎一号、甜茎二号、普通高粱）、皇竹草和高羊茅对镉的富集能力强,巨菌草镉的生物富集系数相对较小,但其具有最大的生物量,同样具有一定的镉提取能力,黑麦草镉的提取能力最弱。能源植物因其具有一定的经济价值,是重度镉污染农田很好的种植结构调整替代植物;东南景天和伴矿景天具有超强的镉富集能力,种植在当地镉重度污染土壤上,其地上部茎和叶中的镉生物富集系数分别高达1,003、423.52和90.58、170.18,因此东南景天和伴矿景天可以作为优先考虑的土壤污染修复植物。

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第1章绪论

1.1 我国农田镉污染现状

1.2 镉污染农田土壤的安全利用技术

1.2.1 中轻度镉污染农田安全利用技术

1.2.2 重度镉污染农田的修复技术

1.2.3 联合修复措施

1.3 镉污染农田的分类管控

1.4 研究的意义、内容与技术路线

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

第2章中轻度镉污染水田土壤安全利用模式研究

2.1 引言

2.2 研究区概况

2.3 研究区土壤污染调查

2.4 中轻度镉污染水田安全利用模式应用实践

2.4.1 研究区水稻籽粒采样

2.4.2 安全利用模式具体实践

2.5 测定和分析

2.5.1 样品前处理

2.5.2 样品测定与分析

2.6 结果与讨论

2.6.1 研究区土壤重金属含量与污染分区

2.6.2 安全利用效果评价

2.7 小结

第3章中轻度镉污染旱地土壤安全种植模式研究

3.1 引言

3.2 旱地土壤-蔬菜协同调查采样

3.3 替代作物的种植

3.4 水稻-油菜水旱轮作种植模式

3.5 测定和分析

3.5.1 样品前处理

3.5.2 样品测定和分析

3.6 结果与讨论

3.6.1 不同种类蔬菜镉富集状况

3.6.2 替代种植作物筛选情况

3.6.3 水稻-油菜轮作种植模式安全利用和修复效果

3.7 小结

第4章重度镉污染农田土壤的植物修复研究

4.1 引言

4.2 植物镉富集能力调查

4.3 裸柱菊水培试验

4.3.1 植物预培养

4.3.2 试验处理

4.3.3 植株收获处理

4.4 不同修复植物的田间种植

4.5 测定和分析

4.6 结果与讨论

4.6.1 植物镉富集状况

4.6.2 裸柱菊对镉的耐性和富集特性

4.6.3 不同植物镉富集效果比较

4.7 小结

第5章总结与展望

5.1 研究结论

5.2 创新点

5.3 不足和展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄涂海

导师: 施加春

关键词: 镉污染土壤,分类管控,技术模式,安全利用

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学

单位: 浙江大学

基金: 国家重点研发计划项目课题(2016YFD0200106),浙江省农业“两区”土壤污染治理试点项目

分类号: S155

总页数: 81

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