【摘要】：自1961年日本報(bào)道鎘(Cd)污染引發(fā)“痛痛病”之后，農(nóng)田Cd污染控制技術(shù)研究一直成為農(nóng)業(yè)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。關(guān)于Cd污染土壤治理的策略主要有凈化和解毒兩種。20世紀(jì)80年代中期以后出現(xiàn)了生態(tài)防護(hù)的策略，主要體現(xiàn)在植物固定方面。上述污染治理策略及研究提出的技術(shù)對(duì)控制農(nóng)田Cd污染危害無(wú)疑產(chǎn)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(shí)際需要。為此，作者基于生態(tài)避害理論，提出了“污染農(nóng)田農(nóng)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(nóng)業(yè)資源，通過(guò)選用生理上耐Cd能力強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量受污染影響小的栽培植物，構(gòu)建安全高效的經(jīng)濟(jì)生態(tài)模式，即可將Cd污染治理寓于農(nóng)田土壤高效利用過(guò)程之中。為了成功實(shí)施該治理策略，對(duì)我國(guó)南方地區(qū)主要適生栽培植物的耐Cd性進(jìn)行了鑒定，同時(shí)對(duì)不同利用模式下Cd在土壤—植物(動(dòng)物)系統(tǒng)中的遷移行為及其生物學(xué)與生態(tài)學(xué)毒害效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得如下主要結(jié)果： 1 禾谷類作物無(wú)論其生理耐Cd能力強(qiáng)弱，由于Cd容易在籽粒中積累，導(dǎo)致產(chǎn)品的食(飼)用價(jià)值喪失，因此應(yīng)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(duì)Cd的生理耐性較強(qiáng)，Cd在種子油中的殘留量低于國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，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(duì)Cd的生理抗性強(qiáng)，Cd向收獲產(chǎn)品(蔗糖／橘瓤)部分的遷移少，對(duì)衛(wèi)生品質(zhì)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(yīng)作為污染物妥善處理。纖維作物棉花、紅麻、苧麻和蠶桑對(duì)土壤Cd污染都有不同程度的生理耐受性，產(chǎn)品質(zhì)量受Cd污染影響小，土壤中的Cd也不易通過(guò)這些作物進(jìn)入食物鏈，可作為Cd污染農(nóng)田首選的栽培植物類型。 2 水稻對(duì)Cd污染脅迫的反應(yīng)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(chǎn)力，抑制營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)；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(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化。幼穗分化—抽穗期是水稻對(duì)Cd脅迫生理反應(yīng)最敏感的時(shí)期。雜交稻與常規(guī)稻相比，對(duì)環(huán)境Cd脅迫更敏感，表現(xiàn)為受脅迫后生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量降低幅度較大，脫離脅迫后的生長(zhǎng)恢復(fù)度較低。 3 水稻在不同生育階段對(duì)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(duì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)效率較高。 4 苧麻對(duì)Cd脅迫的反應(yīng)既敏感又具有耐受性。在土壤Cd含量達(dá)到14mg／kg時(shí)，苧麻地上部分的生物生產(chǎn)量即降低20％，但是，當(dāng)Cd含量達(dá)到100mg／kg時(shí)，仍能保 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)2004王凱榮博士學(xué)位論文 持50%的生物生產(chǎn)潛力，而且原麻纖維質(zhì)量受高Cd脅迫影響較小。竺麻體內(nèi)Cd含量 順序?yàn)橘A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(zhǎng)活躍點(diǎn)遷移造成更嚴(yán)重的生理傷 害，這一機(jī)制能夠解釋為什么芒麻會(huì)在環(huán)境Cd脅迫濃度較低時(shí)表現(xiàn)出敏感(落葉減產(chǎn))， 而在Cd濃度很高時(shí)表現(xiàn)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(duì)Cd污染的反應(yīng)與環(huán)境Cd濃度密切相關(guān)。在低濃度下(8 .49 mgC姚g)表 現(xiàn)為生長(zhǎng)刺激反應(yīng);隨著土壤Cd濃度提高，生長(zhǎng)抑制效應(yīng)增強(qiáng)，當(dāng)土壤Cd濃度達(dá)40.6 m眺g時(shí)，減產(chǎn)16.1%;土壤Cd濃度達(dá)到75.8m叭g時(shí)，桑樹體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)將受 到難以恢復(fù)的傷害;土壤Cd濃度達(dá)到145m叭g時(shí)桑樹死亡。桑樹吸收的cd有50% 會(huì)被轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，而且有近10%進(jìn)入了葉片組織。這樣，在高Cd環(huán)境下，桑樹 生長(zhǎng)活躍部位的Cd負(fù)荷就會(huì)過(guò)大，導(dǎo)致嚴(yán)重傷害而死亡。此外，桑樹根系對(duì)Cd污染 反應(yīng)敏感，在高Cd環(huán)境下，根系會(huì)停止生長(zhǎng)，吸收功能退化，使桑樹出現(xiàn)水分和養(yǎng)分 嚴(yán)重脅迫，進(jìn)一步降低地上部分對(duì)Cd毒的耐受能力。 6家蠶具有較強(qiáng)的耐Cd毒能力，而且這種耐毒性隨蠶齡增長(zhǎng)而增強(qiáng)。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(dǎo)致四 齡和五齡蠶體重顯著降低的Cd濃度分別達(dá)到了1.98和3.66m眺g;使繭質(zhì)(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(yíng)養(yǎng) 品質(zhì)會(huì)隨土壤Cd濃度提高而降低，桑葉內(nèi)源Cd含量隨土壤Cd濃度提高而提高。在營(yíng) 養(yǎng)不良的情況下，家蠶對(duì)Cd污染的耐受能力將顯著降低。土壤Cd污染對(duì)家蠶的影響 主要不是桑葉中內(nèi)源Cd濃度過(guò)高的直接毒害，而是由于桑樹受高濃度土壤Cd影響， 葉質(zhì)下降，可消化率及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，最終導(dǎo)致家蠶營(yíng)養(yǎng)不良所致。 7在水型污染的酸性農(nóng)田，Cd的生物遷移性強(qiáng)，即使土壤Cd濃度低于lmg/kg水 平也有生產(chǎn)Cd超標(biāo)稻米的危險(xiǎn)性;當(dāng)土壤Cd含量超過(guò)Zmg/kg時(shí)，就有生產(chǎn)”福米” 的可能;當(dāng)土壤Cd含量達(dá)到5 mg/kg以上時(shí)，將很難生產(chǎn)出
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：X171

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

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

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

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

本文編號(hào)：2804628