【摘要】：自1961年日本報道鎘(Cd)污染引發(fā)“痛痛病”之后，農田Cd污染控制技術研究一直成為農業(yè)和環(huán)境科學領域的研究熱點。關于Cd污染土壤治理的策略主要有凈化和解毒兩種。20世紀80年代中期以后出現了生態(tài)防護的策略，主要體現在植物固定方面。上述污染治理策略及研究提出的技術對控制農田Cd污染危害無疑產生了積極作用，但也存在明顯的局限性，不能滿足污染治理的實際需要。為此，作者基于生態(tài)避害理論，提出了“污染農田農業(yè)生態(tài)整治與安全高效利用”的新策略。指出Cd污染土壤是一種特殊的農業(yè)資源，通過選用生理上耐Cd能力強、產品質量受污染影響小的栽培植物，構建安全高效的經濟生態(tài)模式，即可將Cd污染治理寓于農田土壤高效利用過程之中。為了成功實施該治理策略，對我國南方地區(qū)主要適生栽培植物的耐Cd性進行了鑒定，同時對不同利用模式下Cd在土壤—植物(動物)系統(tǒng)中的遷移行為及其生物學與生態(tài)學毒害效應進行了系統(tǒng)的研究，取得如下主要結果： 1 禾谷類作物無論其生理耐Cd能力強弱，由于Cd容易在籽粒中積累，導致產品的食(飼)用價值喪失，因此應歸于污染敏感型作物，不宜在Cd污染區(qū)種植；油料作物中的油菜和花生對Cd的生理耐性較強，Cd在種子油中的殘留量低于國家食品衛(wèi)生標準，可以作為抗Cd污染作物在污染土壤上種植，但是，其油粕含Cd量高，不能作為飼料或肥料利用。甘蔗和柑橘對Cd的生理抗性強，Cd向收獲產品(蔗糖／橘瓤)部分的遷移少，對衛(wèi)生品質影響小，可作為抗Cd污染作物在輕度污染地區(qū)種植，但蔗渣和橘皮應作為污染物妥善處理。纖維作物棉花、紅麻、苧麻和蠶桑對土壤Cd污染都有不同程度的生理耐受性，產品質量受Cd污染影響小，土壤中的Cd也不易通過這些作物進入食物鏈，可作為Cd污染農田首選的栽培植物類型。 2 水稻對Cd污染脅迫的反應因生育階段不同而異。在幼穗分化之前，Cd主要降低光合生產力，抑制營養(yǎng)體生長；在幼穗分化—抽穗期，Cd主要抑制生殖器官分化和發(fā)育；在抽穗期以后，Cd主要阻礙體內營養(yǎng)物質的遷移和轉化。幼穗分化—抽穗期是水稻對Cd脅迫生理反應最敏感的時期。雜交稻與常規(guī)稻相比，對環(huán)境Cd脅迫更敏感，表現為受脅迫后生物產量和經濟產量降低幅度較大，脫離脅迫后的生長恢復度較低。 3 水稻在不同生育階段對環(huán)境Cd的吸收能力不同。吸Cd速率最高是幼穗分化—抽穗期(中期)，其次為抽穗—成熟期(后期)，最低為移栽—幼穗分化期(前期)。但對Cd的吸收量以后期最大，中期次之，前期最小。水稻脫離Cd脅迫環(huán)境之后，先期吸收并滯留于根系中的Cd能夠向地上部分的莖葉和籽粒遷移。糙米中Cd的含量受植株吸收環(huán)境Cd總量以及Cd從莖葉向籽粒轉移的效率雙重影響。雜交稻與常規(guī)稻相比，莖葉Cd向籽粒的轉運效率較高。 4 苧麻對Cd脅迫的反應既敏感又具有耐受性。在土壤Cd含量達到14mg／kg時，苧麻地上部分的生物生產量即降低20％，但是，當Cd含量達到100mg／kg時，仍能保 華中農業(yè)大學2004王凱榮博士學位論文 持50%的生物生產潛力，而且原麻纖維質量受高Cd脅迫影響較小。竺麻體內Cd含量 順序為貯藏根纖維根地下莖麻殼麻骨、纖維麻葉。在高cd脅迫下，竺麻還 可以使含Cd較高的老葉提前脫落，從而避免Cd向生長活躍點遷移造成更嚴重的生理傷 害，這一機制能夠解釋為什么芒麻會在環(huán)境Cd脅迫濃度較低時表現出敏感(落葉減產)， 而在Cd濃度很高時表現出鈍感(落葉不死亡)。竺麻不具有Cd超富積特性，不適宜于 作為Cd污染土壤的植物萃取材料。 5桑樹對Cd污染的反應與環(huán)境Cd濃度密切相關。在低濃度下(8 .49 mgC姚g)表 現為生長刺激反應;隨著土壤Cd濃度提高，生長抑制效應增強，當土壤Cd濃度達40.6 m眺g時，減產16.1%;土壤Cd濃度達到75.8m叭g時，桑樹體內的保護酶系統(tǒng)將受 到難以恢復的傷害;土壤Cd濃度達到145m叭g時桑樹死亡。桑樹吸收的cd有50% 會被轉運到地上部分，而且有近10%進入了葉片組織。這樣，在高Cd環(huán)境下，桑樹 生長活躍部位的Cd負荷就會過大，導致嚴重傷害而死亡。此外，桑樹根系對Cd污染 反應敏感，在高Cd環(huán)境下，根系會停止生長，吸收功能退化，使桑樹出現水分和養(yǎng)分 嚴重脅迫，進一步降低地上部分對Cd毒的耐受能力。 6家蠶具有較強的耐Cd毒能力，而且這種耐毒性隨蠶齡增長而增強。在飼喂桑葉 中加入o.50m叭g水溶性外源Cd(cdCI:)可以使三齡蟻蠶的體重顯著下降;而導致四 齡和五齡蠶體重顯著降低的Cd濃度分別達到了1.98和3.66m眺g;使繭質(繭重和縹 絲率)明顯退化的葉Cd濃度為5.17m眺g。在土壤污染環(huán)境下，桑葉的適口性和營養(yǎng) 品質會隨土壤Cd濃度提高而降低，桑葉內源Cd含量隨土壤Cd濃度提高而提高。在營 養(yǎng)不良的情況下，家蠶對Cd污染的耐受能力將顯著降低。土壤Cd污染對家蠶的影響 主要不是桑葉中內源Cd濃度過高的直接毒害，而是由于桑樹受高濃度土壤Cd影響， 葉質下降，可消化率及營養(yǎng)價值降低，最終導致家蠶營養(yǎng)不良所致。 7在水型污染的酸性農田，Cd的生物遷移性強，即使土壤Cd濃度低于lmg/kg水 平也有生產Cd超標稻米的危險性;當土壤Cd含量超過Zmg/kg時，就有生產”福米” 的可能;當土壤Cd含量達到5 mg/kg以上時，將很難生產出
【學位授予單位】：華中農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：X171

【引證文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 曾翔;水稻鎘積累和耐性機理及其品種間差異研究[D];湖南農業(yè)大學;2006年

相關碩士學位論文 前3條

1 賴燕平;廣西錳礦區(qū)農業(yè)利用恢復模式的安全性研究[D];廣西師范大學;2007年

2 陳洪敏;有機肥中鎘的賦存狀態(tài)與生物活性初探[D];西南大學;2007年

3 鐘闈楨;錳礦區(qū)尾礦壩及錳鎘復合污染對植物的生態(tài)毒理學研究[D];廣西師范大學;2008年

本文編號：2804628