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关于湖南省镉污染耕地植棉修复的思考

更新时间:2009-03-28

随着工农业的快速发展,土壤重金属污染日益严重[1]。据中国水稻研究所与农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2010年发布的《我国稻米质量安全现状及发展对策研究》称,我国已有1/5的耕地受到了重金属污染,其中镉污染耕地涉及11个省25个地区[2]。作为全国粮食主产省之一的湖南,其耕地镉污染状况尤为突出,引起了社会的广泛关注。

1 湖南省土壤镉污染现状

据统计,湖南地区受重金属污染的土地面积达28 000 hm2,约占全省总面积的13%。随着重、化工业的快速发展,大量工业“三废”的排放不断加剧着土壤重金属污染的程度[3]。在衡阳常宁水口山、株洲清水塘、湘潭竹埠港等涉重金属企业密集的地区,多熟耕地因重金属污染而严重退化,导致其生产的水稻、蔬菜等农产品品质下降,一方面对人体健康造成危害,另一方面阻碍了农业的可持续发展[4-5]

农业污染是土壤重金属污染的另一个重要来源,目前全球每年约有66万 kg的镉进入土壤,经化肥施用进入的比例高达55% [4]。工业磷肥含一定量镉复合物,且湖南省磷肥已有30 a以上的施用历史,导致耕地镉积累不断上升。受污染的地表或土壤经雨水冲刷使镉向外扩散,进入河流,通过农业灌溉造成耕地的二次镉污染,进一步加剧了重金属镉污染对作物和人体的危害。

有机氰化反应最初采用极毒氢氰酸和金属氰化物为氰化剂,但这些氰化剂容易造成对人和环境的危害。近几年以三甲基硅烷氰化物(TMSCN)为氰化剂的研究报道[17-19]不断出现,但这种氰化试剂对水气很敏感,容易潮解而释放出剧毒的氰化氢气体,仍然摆脱不了对环境的危险性,所以也不是一种非常理想的氰化试剂。随着近年来绿色化学的兴起和发展,环境友好和原子经济性已经成为了技术创新的主要推动力,不但对绿色有机合成提出了更加严峻的挑战,同时也是发展机遇。目前此类反应研究的热点主要集中在绿色高效的氰化剂探寻和相关衍生物的合成[20-21]。

历经镉米危机之后,治理土壤镉污染的重要性与紧迫性日益凸显。因此,如何降低土壤环境中的镉含量,减少其对农作物及农产品的危害,保障生态系统的安全及人类健康已成为国家和社会关注的焦点。

2 镉污染的危害

2.1 镉对植物生长的影响

镉含量增加对土壤中的细菌与固氮菌有明显的抑制作用,影响土壤生态系统。当镉进入植物体内以后,叶绿素会遭到破坏,硝酸还原酶活性显著降低,根系对水分、养分的吸收受到影响,根系对氮的固定明显受到抑制[6-8]

2.2 镉对人体健康的危害

连续几年种植棉花(棉秆拔除)可显著减轻土壤镉污染程度,使耕地可再用于粮食生产。大米镉含量的国家标准为0.06 mg/kg, 2009年嘉兴秀洲区的土壤含镉量为145 mmol/L,稻米含镉量为0.103 mg/kg,远远超出了国家标准;通过种植棉花治理修复镉污染水稻田的示范,2013年,该地区的土壤含镉量降低至96 mmol/L,稻米镉含量降到0.056 mg/kg,达到了国家标准要求。由此可见,棉花治理修复土壤镉污染的效果十分显著。

3 植棉生态修复的可行性

3.1 修复效果良好

郭利双等[11]在镉高积累棉花品种水培筛选试验中发现,59个棉花品种(系)的苗期镉吸收量平均值为82 mg/kg,其中镉吸收量超过100 mg/kg的品种(系)多达10个。由此可见,棉花对生态环境中的镉离子具有较强的吸收能力。长株潭替代种植区镉修复结果显示,植棉修复重金属镉污染土地效果显著,其中2014年植棉拔秆后土壤中镉含量比播种前下降了17.8%,2015年土壤镉含量下降幅度达到30%。因此,从生态修复效益角度来看,棉花是较为理想的重金属镉污染耕地的修复作物之一。

镉在体内的半衰期长达10~35 a,且不能被微生物所分解。镉进入人体后会长期累积,对人体的肾脏、骨骼、生殖系统、免疫系统等造成持续性毒害和累积效应,导致癌症发生,其中肾脏是镉慢性毒作用的主要靶器官。此外,进入人体的镉元素还会干扰体内微量元素如铜、钴、锌等的正常代谢,诱发各种疾病,甚至导致死亡[9-10]

3.2 经济收益显著

爱与惧并生,反抗夹杂依赖,而这种“恐惧”和“弱”成为了卡夫卡面对世界的直接感受,也成为了卡夫卡荒诞精神世界的组成。“父亲/上帝”这一意象就如同卡夫卡笔下神秘的难以接近的城堡,让他深感压迫,永远无法得到庇护,成为永远的失败者和囚犯。父亲的强大显然击败了卡夫卡,让卡夫卡永远以弱者自居,在精神上最终还是无法成长为一个成熟者和决定者。在他不长的人生旅途中,他不由自主地在许多问题上摇摆不定,恐惧逃避,自相矛盾。越是长大,对自己弱者的情状的认识越清楚,卡夫卡就越陷入这种矛盾和彻底的绝望中……而这种精神上未长成的痛苦不堪也贯穿了卡夫卡的所有作品。

参考文献:

研究还发现,棉花对镉污染耕地适应性较强[15]。在棉花重金属污染替代种植栽培体系的探索过程中,各参试棉花品种(系)均在镉污染耕地上生长发育良好;并筛选出一批镉高富集品种(系),如湘杂棉23号、FZ06、FZ09等;其中,FZ06在6万株/hm2的种植密度下,籽棉产量达到3 675 kg/hm2,折合皮棉产量约为1 470 kg/hm2,较2015年全省皮棉平均产量增产15.6%。以2015年湖南省子棉收购价格5.6元/kg计算,收益达到20 580元/hm2,经济效益显著。因此,在镉污染区种植棉花,不仅不会影响棉花的经济效益和使用价值,而且能够在一定程度上修复镉污染土壤,实现受污染土地的再利用。

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3.3 形势政策支持

[7] 马 涛,焉 莉,李彦姣,等. 农田土壤中镉来源与治理方法[J].吉林农业,2011,166(4):87-88.

棉花是湖南省重要的经济作物之一,在全省的农业发展中具有举足轻重的地位。已有的研究表明,棉花是较适合种植在工业污染地区的作物之一。任秀娟等[12]研究了镉在棉花体内的分布规律,发现在不同浓度镉胁迫下,棉株体内的镉累积分布呈现较大差异,其中棉纤维的镉富集量为各组织中最低,仅为0.277 mg/kg。此外,陈悦等[13]和Li等[14]对镉胁迫下棉花的产量、纤维品质的研究显示,在土壤镉重度污染区(镉含量达2 mg/L),镉胁迫对棉花产量的降幅小于5%,纤维品质无显著差异;当土壤镉含量低于1 mg/L时,镉胁迫反而在一定程度上提高了棉花的产量和品质。因此,镉胁迫对棉花经济效益和使用价值的影响有限。

2014年2月,《湖南省人民政府关于实施两个“百千万”工程加快现代农业建设的意见》发布并实施。其中明确指出,在湖南全省重金属重度污染区选择建设100个种植结构调整示范片,根据示范片的自然条件和农民的生产习惯,引导农民改种棉花、苎麻、蚕桑、花卉苗木等非食用性农作物,玉米、高粱等工业用粮以及生物质能源作物。

3.4 植棉技术成型

针对重金属镉污染耕地的棉花栽培技术,郭利双等[11]于2015年进行了镉高富集棉花品种的水培筛选,初步筛选出10个镉高富集棉花品种(系),为后续的大田筛选与栽培技术研究提供了棉花资源镉吸收水平的相关数据。

2015~2016年,对镉污染区棉花替代种植技术的研究中,郭利双等[15]集成了镉污染区稻改棉替代种植关键技术,即:选择高产、优质、高富集镉品种,在播前旋耕起垄,采用机械直播、集中施肥、棉田安全除草、调控与化学封顶、病虫害专业化防治、棉秆集中移除等措施进行标准化生产。

利用棉花治理修复镉污染土壤,技术相对简单,且费用低,大面积实施的可行性较大;同时,这一技术对环境友好,对土壤破坏小,经过修复的土壤可再度利用,符合可持续发展的策略,容易得到政府支持。

4 棉花生态修复的建议

4.1 建立替代区镉污染监测体系

棉花生物量越高,生态修复效果越好,目前虽有研究初步筛选到一些耐镉、富集镉能力较强的棉花品种(系),但仍不足以应用于大面积镉污染耕地的种植修复。因此,要加强耐镉、富集镉能力强且群体生物量高棉花新品种的筛选力度。单株生物量较高的品种,可选用杂交棉,侧重优质高产;单株生物量较低的品种,可选用早熟常规棉,适宜密植,侧重轻简高效。

4.2 筛选耐镉、富集镉的新品种

首先,杜绝污染源,政府相关部门要加强对于工业废水、废气、矿业固体废弃物等的综合治理和利用,要坚决杜绝镉再被输入到土壤中;其次,建立重金属镉分布监测系统,以棉花生育进程为周期,对替代种植区土壤镉含量变化进行监测,建立系统的档案资料;再次,控制农业污染,合理使用化肥农药,鼓励农民增施有机肥,减少化肥使用量,推行农作物病虫害专业化统防统治和绿色防控,推广高效低毒低残留农药和现代植保机械。

4.3 完善替代种植区植棉技术

目前,替代种植区棉花栽培技术体系虽初步成型,但仍有一些问题待解决。首先,镉污染替代植棉区多为稻改棉田,土质黏重,透气性差,棉花出苗难,棉田出苗后僵苗不发;第二,棉花前中期杂草丛生且多为稗草,雨后即出且生长快,难以做到有效防除;第三,多年的水稻种植致使土壤养分与理化性质难以满足植棉需求。因此,在镉污染替代植棉区要以“生态修复、提质增效”为原则,重点针对出苗促早发、田间除草与平衡施肥开展研究。

4.4 加强棉副产品的开发利用

目前,关于棉副产品的综合利用,主要是针对棉籽,其用途主要是生产棉籽油、反刍动物的粗饲料以及食用菌培养基等[16]。但重金属镉污染耕地生产的棉花(包括棉籽在内),各个部位均有镉离子富集。因此,从安全角度考虑,不建议进行开发应用。同时,考虑到耕地的生态修复,棉花收获后,为避免富集的镉离子再次进入耕地,棉秆需要拔除另做处理。除棉籽外,棉秆的开发利用也有了长足发展,棉秆富含纤维素、木质素和多缩戊糖,可以作为木材的替代品制作刨花板、纤维板、建筑材料、造纸原料等[17-18]。植棉重金属棉秆的开发利用兼顾生态效益和经济效益,有助于实现重金属镉污染耕地植棉修复模式的推广,进一步增加植棉收益。

5 结 语

总之,土壤镉污染的治理与恢复是一个长期过程。实践证明,通过有效的科技、农艺手段对污染土壤进行“调理”,多数镉污染土壤均可被有效修复,但土壤重金属污染的整体防治并非仅靠技术就能达成,而是需要全社会的重视,理性应对、冷静反思,协调联动,形成合力,才能有效治理土壤重金属污染。

采用KCl敏感筛选高核酸突变菌株[16]。诱变处理后培养2~3 d,影印到含一定浓度KCl的麦芽汁培养基平板,筛选出对KCl敏感的突变株,摇瓶发酵培养并测定RNA含量。

[1] 冉 烈,李会合. 土壤镉污染现状及危害研究进展[J]. 重庆文理学院学报(自然科学版),2011,(4):69-73.

英语与茶看似毫不相干,但是我国茶文化在国际化发展过程中,语言的需求是不可或缺的。从世界范围来看,英语依然是主要语言,以其方便、简单、适用国家多等突出优势成为国际交流的主要语言。运用英语这个传播工具向世界各国推广中国传统茶文化,打造国际茶文化旅游区是当前我国茶文化旅游区宣传营销的主要任务。

“人并不仅仅是一个个体的概念,人的意义只有在社会关系或类的关系中才得到彰显”[9],人虽然以个体的形式存在于世界,却始终保持着类的特性,自我发展的生命历程离不开各种社会关系的建构,始终与“他者”保持最亲密的联系。正是因为类的存在,确立了个体在公共领域中交往的可能性,实现人在群体之中的双向对象化实践。无论是现实世界还是公共空间都是人本质力量对象化的产物,是人共同努力的成果,人拥有平等的权力共享发展的成果。每个人既有享受公共成果的权利,也有捍卫每个人平等身份的义务,公共空间才能在有限的场域中,呈现最大的价值。

[2] 徐子成,陈思浩,涂 闽. 我国耕地重金属污染治理与防范刻不容缓[J]. 上海化工,2013,38(12):1-2.

[3] 李张伟,巫吕华. 潮州市主要工业区土壤的重金属含量调查与评价[J]. 韩山师范学院学报,2011,32(3):56-61.

[4] 茉 琳. 从“鱼米乡”之觞看国内土壤污染之痛[J]. 人人健康,2013,(14):12-13.

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[6] 韩晓日,王 颖,杨劲峰,等. 长期定位施肥对土壤中镉含量的影响及其时空变异研究[J]. 水土保持学报,2009,23(1):107-110.

2014年,我国启动重金属污染耕地修复综合治理项目,湖南省长株潭地区的11.3万hm2耕地成为首批试点区域。该试点根据污染轻重程度将污染土地划分为3类:即重度污染的“替代区”、中度污染的“管控区”和轻度污染的“达标区”,其中被划分为“替代区”的区域,目前主要采用作物替代种植或者休耕方式治理。目前仅湖南省长株潭地区就有0.93万hm2耕地因镉污染超标被列入作物替代种植区,长沙、株洲和湘潭分别有0.08万、0.63万和0.22万hm2

[8] 王 霞,吴 霞,孙 璇,等. 镉离子对植物胁迫效应的研究进展[J].运城学院学报,2013,(2):67-69.

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(2)将气泵打开并置于一档位置,使音响分别依次发出1 2 3 4 5 6 7,然后记录调音器字母并记录偏置程度。

2.范围拓展。一方面,家庭作为稳定的社会支持系统,对社区服刑人员心理矫治的效果有辅助促进作用,因此心理干预不再仅限于社区服刑人员,也包括其家庭成员,通过家庭心理咨询改善了社区服刑人员与家庭成员之间的不良关系,减少了因家庭所造成的不良应激,避免了家庭成员对社区服刑人员过多的指责或过分的关心,尤其是对未成年的社区服刑人员和暂予监外执行的社区服刑人员,有利于他们的社会功能修复,促使他们顺利回归社会。另一方面,村居社区矫正协管员聘用制度已覆盖全区,协管员掌握心理咨询知识有助于在走访社区服刑人员时,通过观察其表情和肢体语言,了解社区服刑人员的真实状态。

[14] Li L,Chen J H,He Q L,et a1. Characterization of physiological traits,yield and fiber quality in three upland cotton cultivars grown under cadmium stress[J]. Australian Journal of Crop Science,2012,6(11):1527-1533.

[15] 郭利双,何叔军,李景龙. 镉污染区棉花替代种植技术研究[J]. 中国棉花,2016,43(11):5-8.

[16] 汪俊杰,刘雪莲. 棉副产品开发利用价值及技术进展[J]. 中国棉花加工, 2006,(6):30.

场地仅钻孔(CK4-6、CK9-10、ZK5-6、ZK9、ZK11-13、ZK15、ZK17-18、ZK20)有揭露,揭露层厚1.50~5.60m,平均厚度3.49m;层顶高程-18.30~-8.65m,层顶深度 12.30~21.70m。

[17] 秀 杰. 棉秆开发利用价值高[J]. 科技信息,1996,(3):18.

[18] 甘桂珍. 棉秆的新价值[J]. 湖南农业,1994,(9):10.

2)分析中量级别散打腿法技术运用结果可知,散打腿法技术的使用主要集中在鞭腿、蹬腿和踹腿3种腿法的基本运用上,运用的次数比较多,成功率比较稳定[12]。一些不常用的腿法,如勾腿、劈腿、扫腿3种腿法在使用数量上较少,但使用成功率却比较高。表明腿法技术的使用应该做到全面重视,尤其要加强不常用技术的训练和使用,这有利于比赛中争取主动、灵活应变,以达到制胜的目的[13]。以此为基础,探寻更加合理的腿法技术配合,实现多种腿法组合,形成新的动作形式,这也是对散打技术动作的有效革新,以及良好的发展态势。

 
杨晓萍,李玉军,李飞
《湖南农业科学》 2018年第03期
《湖南农业科学》2018年第03期文献

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