涂仕华水稻镉污染与防治

肥料和施用技术
• 适合镉污染土壤上水稻生产的肥料品种
➢ 有机肥 – 重金属含量<国家限量的各种有机肥、饼肥、绿肥 ➢ 氮肥 - 尿素、碳铵 ➢ 磷肥 - 磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥 ➢ 钾肥 - 硫酸钾、氯化钾 ➢ 各种种微量元素肥料 ➢ 石灰性物料 – 石灰、石灰石、草木灰、硅酸钠
肥料和施用技术
• 毒性及危害 ➢ 镉通过气、水和食物对人、畜造成毒害。 ➢ 主要累积在肾、肝、肺等器官，可导致高血压、骨痛 病、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿、贫血等疾病以及 神经和大脑损伤, 甚至诱发癌症。日本的骨痛病-镉米所 致。 ➢ 水稻，小麦，蔬菜(根、叶菜类)易于吸收累积Cd.
镉对水稻的危害及在体内的分布
四川的镉污染现状
• 分布与成因 ➢ 四川省受镉污染耕地的准确面积目前尚不清楚，主要分 布在龙门山脉-成都平原、长江上游支流沿岸、泸州和攀 西地区。与富镉泥沙沉积、含镉矿藏开发/工业污染紧密 相关，其次为含镉农资的使用。 ➢ 根据省地质调查院的数据，成都经济区大约有42%~59% 的稻米、80%的小麦和油菜样品Cd超标。 ➢ 农耕地的镉污染，对我们的食品安全、人畜健康和农产 品出口，带来严峻的挑战。
危害
– 轻度污染对水稻无危害/影响，反而对生长 有一定促进作用
– 中度以上污染影响敏感品种生长：水稻 黄化和萎焉,抗性品种受影响很小
• 影响酶系统：辣根过氧化物酶(POD)、超氧化物、歧化酶(SOD)、过 氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和脱氢抗坏血酸还原 酶（DHAR）的活性与水稻Cd抗性无关
低 蘑菇、三叶草
南瓜 菜豆、豇豆 黄瓜、南瓜、冬瓜
大蒜 防风属 土豆* 胡萝卜 甜菜 萝卜 洋葱
土豆*
土豆*
粮、油作物
油菜（芥菜）
小麦 水稻*
高
豌豆 花生
大豆*
中
果树
草莓
玉米、高粱
西瓜
低 各种木本果树
抗镉污染水稻品种的应用
• 目前已筛选出的抗性水稻品种有：刚优725、Ⅱ优838和 川香优3号等
• 还筛选出了一批水稻抗性育种材料，可在今后育种中使用。
• 不适合镉污染土壤上水稻生产的肥料品种 ➢ 有机肥 – 重金属含量>国家限量的各种有机肥、饼肥、绿肥, 污染 区作物秸秆 ➢ 氮肥 – 氯化铵 ➢ 磷肥 – 过磷酸钙，磷石膏 ➢ 酸性物料 – 酸性肥料、食品加工产生的酸性废料 ➢ 污泥
处理
CK 单施尿素
尿素 NH4Cl NH4NO3 (NH4)2SO4
籽粒 Cd浓度 (mg·kg-1) Cd含量 (µg·pot-1)
0.0188 c
0.60 e
0.0271 b
1.59 d
0.0234 bc
2.08 bc
0.0414 a
3.47 a
0.0280 b
1.76 cd
0.0268 b
2.30 b
秸秆 Cd浓度 (mg·kg-1) Cd含量 (µg·pot-1)
➢ 所有的土壤和岩石，包括煤和矿质肥料，都含一定量的镉。 镉通过开矿、工业和燃煤、石油、天然气及焚烧家庭垃圾 进入空气。镉微粒沉降到地面或水中之前可在空气中传播 很长距离。由废物处理和有害废物场所的泄漏的镉进入水 体及土壤。
• 性质 ➢ Cd是一种易挥发性的金属，在燃烧过程中(金属熔点 321 0C,沸点767 0C, 氧化物900 0C升华)>75%随烟尘挥 发到空气中； ➢ 在环境中的化学价(Cd2+)很稳定，不分解，难被还原； 但可改变形态；参与一系列土壤、水化学/生化反应, 包 括吸附—解吸，沉淀—溶解，络合(螯合)，形成有机、 无机和有机-无机Cd化合物。 ➢ 在土壤中，Cd与土壤颗粒紧密结合，少量溶于水中。 ➢ 植物从土壤、水中吸收有效态Cd；大气沉降至植物表 面的Cd形态各异。
• 作物布局(提升土壤pH为微碱性的前提下) - 严重污染：种植木本果树、花卉、非食用工业原材料 - 中度污染：种植木本果树、花卉、各种抗镉污染作物品种 (包括水稻) - 轻度污染：各种非富集性作物品种
不同作物吸镉能力比较
蔬菜
菠菜、油菜 牛皮菜
高
茄子、豌豆 生菜、莴笋
包菜、青花菜 小白菜、芹菜
中
辣椒 西红柿、花菜
1 c
5.11 d
0.2561 b
19.26 b
0.2549 b
22.19 b
0.4605 a
35.00 a
0.2275 bc
13.20 c
0.2639 b
21.36 b
籽秆Cd比例
0.12 ab 0.08 b 0.09 b 0.10 ab 0.15 a 0.11 ab
土壤酸碱度调节
• 把Cd污染土壤的pH调整到中性偏碱 • 石灰性物料 – 石灰、石灰石、草木灰、硅酸钠
镉的来源、性质及四川污染现状
• 来源
➢ 镉(Cd)是地壳中的一种天然元素，平均含量0.15~2mg/kg。
➢ 镉在自然界中都以化合物的形式存在，主要矿物为硫镉矿 (CdS)，与锌、铅(锌)、铜(铅锌) 矿等共生，浮选时大部分 进入精矿，在焙烧过程中富集在烟尘中，特别是土法炼锌 污染最为严重。在湿法炼锌时，镉存在于铜镉渣中。硫铁 矿、磷矿也富含镉。
水稻镉污染防控技术措施
• 镉污染土壤分级与作物布局 • 抗镉污染水稻品种的应用 • 肥料和施用技术 • 土壤酸碱度调节 • 稻田水分管理技术 • 镉污染区农作物秸秆的利用 • 关于污染土壤的修复技术
镉污染土壤分级与作物布局
• 土壤污染程度分级 PCd =CCd/SCd (PCd -Cd单指标污染指数, CCd-实测值,SCd- 污染临界值) - 轻度： PCd = 1~2 - 中度： PCd = 2~3 - 重度： PCd = >3
• Cd胁迫对水稻光合参数的影响：直接影响水稻光合蛋白和光合作用， 即影响净光合速率和光系统荧光参数，而不是限制气孔开闭和减小蒸 腾率；抗性品种受影响较小。
• Cd胁迫对水稻呼吸参数的影响:总体上，Cd胁迫下抗氰呼吸上升，但 敏感品种上升幅度最大。呼吸参数可以作为抗性强弱的检验标准
分布 根系> 秸秆> 叶片> 谷壳>糙米(随运距增长而降低)
Cd mg•k -g1
0.19
0.17
有效态mg•kg-1
0.15
线性 (有效态mg•kg-1)
0.13
0.11
0.09
0.07
0.05
y = -0.033x + 0.312
0.03