劉璇 張淑霞 吳曼 吳正鋒 戴華偉 沈浦 王才斌
摘要:重金屬污染在土壤中具有長期、隱蔽和不可逆三性特點,花生是地下結(jié)實作物,對重金屬的富集更為明顯,明確花生重金屬富集特征,探討適宜的防控對策,對于生產(chǎn)安全優(yōu)質(zhì)花生,從而保障我國食用油安全以及增加出口創(chuàng)匯具有十分重要的意義。本文旨在探究花生重金屬富集特征,對重金屬防控機制及花生重金屬防控措施進行了綜述,提出物理、化學、生物等多種方法綜合利用進行土壤重金屬修復是花生重金屬防控的有效途徑,并對后續(xù)花生重金屬的防控研究與應用進行了展望。
關(guān)鍵詞:花生;重金屬;富集;植物修復;土壤鈍化
中圖分類號:S565.2文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2020)03-0144-07
AbstractThree characteristics of long term, concealment and irreversibility displayed on heavy metal pollution. As an underground crop, the enrichment ability of heavy metal was higher for peanut (Arachis hypogaea L.). Hence clarifying the enrichment characteristics and proper prevention and control measurements were very important for ensuring the food quality and safety and increasing the export earnings. In the paper, the peanut heavy metal enrichment characteristics were investigated, and the prevention and control mechanisms and measurements were comprehensively reviewed. Then the comprehensive utilization of physical, chemical and biological methods was put forward as a feasible way to prevent and control heavy metals in peanut. The future research and measurements for heavy metal prevention and control were prospected at last.
KeywordsPeanut; Heavy metals; Enrichment; Plant phytoremediation; Soil passivation
花生是我國重要的油料作物、經(jīng)濟作物之一,在保障食用油脂安全方面發(fā)揮重要作用。在過去40余年中,中國花生種植面積和總產(chǎn)量呈明顯增長趨勢,種植面積從1978年的176.8萬公頃增至2017年的460.8萬公頃,總產(chǎn)從237.7萬噸增至1 709.2萬噸,面積與產(chǎn)量均增加了數(shù)倍[1]。由于土壤背景值及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過于追求產(chǎn)量和效益,我國花生產(chǎn)區(qū)土壤和花生容易遭受重金屬污染,致使花生品質(zhì)下降,花生重金屬超標情況時有發(fā)生,在一定程度上影響到花生及其制品的出口貿(mào)易[2]。花生是地下結(jié)實作物,除了根系具有吸收能力外,莢果也能吸收元素,花生對重金屬的富集更為明顯[3,4]。
目前我國農(nóng)田最常見的重金屬污染為鎘(Cd)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、砷(As)、汞(Hg)、銅(Cu)、鋅(Zn),其中以Cd污染較為嚴重。我國大多花生產(chǎn)區(qū)土壤Cd、Cr、Pb等重金屬含量符合農(nóng)業(yè)部綠色食品產(chǎn)地土壤環(huán)境的質(zhì)量標準,而花生樣品超標情況卻時有發(fā)生[5,6]。有研究表明,一些地區(qū)土壤重金屬含量達到中等污染水平以上[7,8]。一般來說,花生重金屬污染現(xiàn)象與土壤重金屬及田間管理密切相關(guān),由于生產(chǎn)過程管控不當,如農(nóng)田污水灌溉,重金屬農(nóng)藥、肥料的不合理使用,容易對花生生產(chǎn)及食品安全造成不利影響[9]。
隨著農(nóng)產(chǎn)品安全性日益受到廣泛關(guān)注,弄清花生重金屬富集特征,探討適宜的防控對策,對于生產(chǎn)安全優(yōu)質(zhì)花生,保障我國食用油安全以及增加出口創(chuàng)匯,具有十分重要的意義。本文旨在探究花生重金屬富集特征,并對其防控機制進行綜合論述,為建立最有效的花生重金屬防控措施提供理論和實踐依據(jù)。
1花生重金屬的富集特征
1.1花生對土壤重金屬的吸收特征
花生對土壤重金屬的吸收能力常常高于一般大田作物。與其它作物的不同,除了具有較為發(fā)達的主根系能夠吸收耕層以下的土壤養(yǎng)分以外,花生莢果位于地下,可通過莢果吸收土壤重金屬,從而在一定程度上增強了花生吸收重金屬的能力,使得花生籽仁內(nèi)的重金屬含量極易超標[4],即使在土壤環(huán)境重金屬未超出農(nóng)業(yè)部綠色食品產(chǎn)地土壤環(huán)境的質(zhì)量標準的情況下,其籽仁中的重金屬含量也可能超標[10]。有研究表明,當土壤中鎘含量高于1.0 mg/kg時,花生籽仁中鎘含量就會超過國家規(guī)定的質(zhì)量標準[3]。
花生對土壤重金屬的主要吸收時期與其它作物不同。對水稻來說,鎘脅迫主要在前期和中期造成影響,在生育中后期(抽穗以后),其對水稻生長基本不產(chǎn)生影響。但對于花生,鎘的富集及毒害作用不僅發(fā)生在前期的營養(yǎng)生長時期,還對花生的生殖生長造成嚴重不良影響,易引起有效針果數(shù)量減少、果針發(fā)育受抑制、花生籽仁不飽滿等。此外,花生對土壤重金屬的吸收還受土壤類型及性質(zhì)的影響,如棕壤條件下籽實Cd含量和生物富集量高于潮土,棕壤的pH值更低,土壤中H+也更多。H+可將固定在土壤中的Cd2+交換出來,土壤中有效態(tài)Cd也更多,因而花生籽仁中Cd含量也更高[11]。
1.2花生對重金屬的積累與分配規(guī)律
重金屬積累在籽仁中的方式主要有兩種,一種是通過根系吸收再分配,花生植株通過根系吸收重金屬,轉(zhuǎn)運到莖葉,再由莖葉運輸?shù)阶蚜V?,進入籽粒后,重金屬被固定,不再向其它器官轉(zhuǎn)移,這是花生重金屬的主要積累方式。此方式的重金屬吸收途徑主要是質(zhì)外體途徑和共質(zhì)體途徑。其中質(zhì)外體途徑的重金屬離子通過擴散作用進入細胞,其動力來源于細胞內(nèi)外的濃度差,屬于不消耗能量的被動運輸;共質(zhì)體途徑重金屬離子則通過其它離子的載體蛋白進入細胞,屬于需要消耗能量的主動運輸。另一種途徑是莢果直接吸收,這也是花生籽仁中鈣和鋅的主要吸收方式,但對于重金屬的運輸,此途徑貢獻相對較小,最多占重金屬總來源的11%左右[12]。
花生植株各器官對于同一重金屬的富集能力有所差異,通常情況下吸收器官>同化器官和輸導器官>繁殖器官,其中花生根的吸收能力最強,體內(nèi)積累的Cd2+有50%以上是通過根系吸收,其次為葉、莖、殼、籽實[13]。此外,花生同一器官對于不同重金屬的富集量也有所差異。根系和果殼對不同重金屬的富集能力均為:Zn>Cu>Cr>Pb>Cd,莖葉和籽仁則為:Zn>Cu>Pb>Cr>Cd。從重金屬富集量的角度來看,花生植株對Cu和Zn的平均生物富集量最大,其次為Pb和Cr,Cd最少[14]。但由于花生產(chǎn)地環(huán)境中重金屬的含量不同以及食品安全標準對于花生各種重金屬限量標準不同,Cd是花生籽仁中最容易超標也是最需要關(guān)注的重金屬。
對于花生籽仁的不同成分及部位來說,其重金屬分配也有所差異?,F(xiàn)有的研究結(jié)果已證實,花生蛋白質(zhì)中的重金屬含量遠遠高于脂肪。對于重金屬鎘,花生籽實脂肪中鎘占全鎘不足1%,而蛋白質(zhì)鎘占全鎘的50%以上,這是因為鎘主要與蛋白質(zhì)發(fā)生絡合[10]。鎘對巰基有很強的親合力,而蛋白質(zhì)中含有大量硫基,另外蛋白質(zhì)部分側(cè)鏈也對鎘親合,鎘主要絡合于蛋白質(zhì)。有研究表明在一定鎘濃度范圍內(nèi),花生籽實蛋白質(zhì)含量與土壤鎘含量間達極顯著正相關(guān),這是鎘誘導生物體內(nèi)產(chǎn)生了誘導蛋白質(zhì)所造成的[15]。這一特性不利于花生的食品用途,但是對于油用影響較小。紅衣是花生籽實中最容易富集鎘的部位,但由于紅衣的相對質(zhì)量小因此紅衣中鎘的濃度較高,而子葉中鎘總量較高[16],而這兩者均為蛋白質(zhì)含量較高的部位,這也說明鎘易與花生籽實中的蛋白質(zhì)相結(jié)合?;ㄉ墟k主要分布于籽仁細胞壁,細胞器和可溶部分相對較少,這是因為細胞壁含有豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素,還含有吸收固定重金屬的陽離子交換位點,這對重金屬有著極強的親和力而被固定于細胞壁中[17]。
1.3不同品種花生的重金屬積累差異
花生對重金屬的富集量和轉(zhuǎn)運能力差異是造成花生籽仁含量高低的主要原因[18]?;ㄉ贩N不同,其對重金屬的富集與轉(zhuǎn)運能力也就不同。不同花生品種植株根系中Cu、Zn、Pb、Cd和Cr的富集量均存在顯著性差異(P<0.05)[14],這可能是受到基因型控制的結(jié)果[19],部分基因型可使花生籽仁重金屬富集能力下降,而且重金屬對花生脂肪和蛋白質(zhì)含量的影響也因品種不同而各異。相同鎘處理下,不同品種花生脂肪和蛋白質(zhì)受土壤中鎘含量的影響程度不同[10],因為生物體在受到鎘污染時,自身產(chǎn)生特異蛋白質(zhì)來減輕鎘的危害,但當鎘濃度過高時,生物體內(nèi)的自身防御系統(tǒng)受到嚴重迫害,體內(nèi)的蛋白質(zhì)含量反而降低[20],這對篩選重金屬脅迫能力強的花生品種有重要意義。
2花生中重金屬的防控機制
2.1土壤重金屬的鈍化機制
重金屬鈍化就是指通過對土壤施入某些改良劑,使土壤中的重金屬由有效態(tài)轉(zhuǎn)化為難以被植物吸收的沉淀態(tài)、結(jié)合態(tài)等。常見的土壤重金屬鈍化方式包括施入堿性物質(zhì)、鐵鹽類鈍化劑或有機改良劑,此外也有部分植物根際分泌物也有固定重金屬的作用。堿性物質(zhì)的施入能夠提高土壤pH值,一方面增加了土壤中的OH-,使重金屬形成氫氧化物沉淀從而降低其有效性,以減少植株吸收[4];另一方面,溶液中H+濃度降低導致其競爭作用減弱,有機質(zhì)、錳氧化物等與重金屬結(jié)合能力增強,降低了重金屬的有效性,加強了土壤中重金屬的沉淀與吸附作用,從而能顯著降低土壤中重金屬的生物活性[21]。如常用的堿性物質(zhì)石灰能夠?qū)⑼寥纏H值從4.54提高到5.74,并改變污染土壤中各形態(tài)重金屬的質(zhì)量分數(shù),使水溶態(tài)和交換吸附態(tài)重金屬別降低59.83%和32.13%,效果較為顯著[22]。
有機改良劑中的多種官能團能夠吸附重金屬,形成化學性質(zhì)穩(wěn)定的絡合物,從而降低重金屬的活性,減輕植物的毒性作用[23]。土壤中鎘的有效態(tài)絕大部分來源于水溶態(tài),而有機硫化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)相對較為穩(wěn)定。相同外源鎘施用條件下,隨著有機改良劑如生物炭施入量的增加,土壤中水溶態(tài)鎘含量呈降低趨勢,而碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機硫化物結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)鎘的含量卻表現(xiàn)為上升趨勢,這降低了植株根系對鎘的吸收,減輕了鎘的毒害作用[24]。
2.2作物重金屬的阻隔機制
重金屬阻隔機制主要是通過施加一些外源物質(zhì)如刺激素、阻隔劑等,使植物吸收重金屬能力下降,或者植物自身的基因型導致植物對于重金屬的吸收能力較低,從而減少植株體內(nèi)重金屬富集。目前已發(fā)現(xiàn)硅、硒和鋅可有效降低鎘、砷的積累,鐵、錳、硫和植物調(diào)節(jié)劑也具有類似的調(diào)節(jié)功能。其主要阻隔機理為:對于鎘吸收基因OsNramp5、鎘轉(zhuǎn)運基因OsLCT1以及鎘解毒基因OsHMA3,硅的施入可抑制鎘吸收、轉(zhuǎn)運基因的表達,促進解毒基因的表達。大量鎘因此滯留在細胞液泡,并通過共沉淀作用固定在細胞壁,從而阻隔植株對于鎘的吸收與轉(zhuǎn)運。硅也可以抑制硅轉(zhuǎn)運蛋白OsLsi1、OsLsi2和OsLsi6的表達,從而降低對砷的吸收與轉(zhuǎn)運[25]。也有研究表明,噴施硅質(zhì)葉面阻隔劑能夠使Cd由活性態(tài)向惰性態(tài)轉(zhuǎn)化,抑制豆芽對培養(yǎng)液中Cd的吸收,且對豆芽根部與莖部Cd積累的抑制效果最為顯著[26]。另外,作物吸收硅后,形成硅化細胞,可提高植物細胞壁強度,降低細胞膜透性,從而降低作物Cd吸收量。對于花生來說,其食用部位主要位于地下,通過阻隔作用將重金屬固定于地上部,是降低籽仁重金屬含量的有效途徑。
在一定的施用水平下,某些酸性物質(zhì)也能抑制植物對重金屬Cd的吸收。低分子有機酸(檸檬酸、蘋果酸)能夠抑制Cd由根向小麥幼苗地上部的轉(zhuǎn)運,降低小麥Cd含量,并且抑制作用隨有機酸施入量增加而增強。ABA也可使水稻幼苗根與地上部、不結(jié)球白菜地上部Cd積累量降低[27]。此外,某些特定植物分泌物也可使重金屬處于螯合態(tài)從而減少吸收,如在缺鐵條件下花生與小麥間作時,小麥分泌的麥根酸類物質(zhì)可螯合土壤中的Cd,以減少花生對重金屬的吸收。Kudo等[28]也曾得出推論,植物根系釋放的PS能夠使根系周圍的非可溶態(tài)Cd的移動性增加,卻不能將Cd以PS-Cd絡合物的形式轉(zhuǎn)移到植物根系細胞中。
2.3外源物質(zhì)的競吸機制
外源物質(zhì)的競吸機制是通過施加與重金屬離子化學性質(zhì)相似的競吸物質(zhì),使其與重金屬離子發(fā)生拮抗,導致根系更多吸收競吸物質(zhì),以減少重金屬離子的吸入量。在控制花生籽仁重金屬富集中,常用的競吸物質(zhì)包括鈣、硅、硒、硫等。施用Ca2+的作用機理為Ca2+通過植物細胞表面受體蛋白CaM上的鈣結(jié)合位點進入細胞,而Cd2+的離子半徑與Ca2+的離子半徑接近且電荷相同,因此可通過與Ca2+競爭CaM上的結(jié)合位點取代Ca2+,并影響鈣泵的正常運作,通過鈣泵而進入細胞內(nèi)部[29]。相反地,增加土壤中Ca2+的濃度,其與Cd2+的拮抗作用就會加強,Ca2+就更容易競爭到CaM上的結(jié)合位點,導致植株對Ca2+的吸收量增加,Cd2+的吸收量減少,最終降低Cd在花生籽仁的富集量。此外,重金屬離子也可通過競爭通道蛋白進入植株體內(nèi)。如鎘、砷分別可通過競爭鈣、硅通道進入細胞[25,30]。因此,提高土壤中鈣、硅的濃度是減少植株重金屬富集的有效手段。在高濃度鈣、硅環(huán)境下,植株對Cd2+、As(Ⅲ)吸收因拮抗作用受到抑制,最終導致植株體內(nèi)重金屬富集量減少。此外,硒和硫也已證明對重金屬的競爭吸附有顯著效果[27,31]。
2.4生物修復機制
常用的生物修復主要是植物修復和微生物修復。其中植物修復是利用超富集植物(其對重金屬元素的積累達干重的1%~5%)根系吸收土壤中重金屬并將其轉(zhuǎn)移、貯存到植物莖葉,然后收割莖葉,離地處理的重金屬土壤修復技術(shù)。超積累植物根系能分泌特殊有機物,或其根毛直接從土壤顆粒上交換吸附重金屬,促進土壤重金屬元素的溶解和吸收。吸附在根表或根毛皮層上的重金屬離子可通過質(zhì)外體或共質(zhì)體途徑進入根細胞,大部分金屬離子通過專一或通用的離子載體或通道蛋白進入根細胞,該過程為一個消耗能量的主動過程,非必需的重金屬可與必需金屬競爭膜轉(zhuǎn)運蛋白,以離子形式或金屬螯合態(tài)進入根細胞[32]。一般具有以下特征的植物較為理想:土壤中污染物濃度較低的情況下也可以多量吸收和積累;對污染物具有較高的耐性、富集能力或促進分解的能力;對多種污染物同時具有較好的修復能力;生長快、生物量大、耐病蟲害、容易栽培種植與管理;收獲后通過有效利用(如制造生物燃料、作為觀賞花卉等)產(chǎn)生高附加值的經(jīng)濟效益[33]。
微生物修復是指利用耐重金屬能力強,且能夠大量吸收固定重金屬的微生物進行重金屬污染土壤的修復。目前已發(fā)現(xiàn)的可用于重金屬修復的菌株有XF菌、菌株1JN2等。XF菌是一株從污染土壤中分離出的能高度抗鎘和吸附鎘的菌株,其原理是被XF菌吸收土壤中Cd并固定于菌體內(nèi),菌體會隨著灌溉水或降雨的下滲而向更深層的土壤移動,從而使耕層土壤中Cd含量顯著降低。另外,XF菌主要在花生根際大量繁殖,在根部與土壤重金屬間起到一定程度的隔離作用,從而降低了根對于重金屬的吸收,也減少了花生籽仁重金屬的富集[34]。另外,篩選出的一株植物內(nèi)生菌1JN2也表現(xiàn)出顯著耐鎘能力及鎘吸附能力,且活性顯著高于植物根圍細菌。該菌株能夠逐漸適應鎘脅迫壓力,并具有良好的自我復原能力。菌株1JN2可能利用胞外多糖固定環(huán)境中的Cd2+,從而減少寄主植物對于Cd2+的吸收[35]。
3花生重金屬防控措施
3.1加強監(jiān)管
花生中鎘的來源主要是土壤中的鎘污染,而土壤中鎘污染主要來自工業(yè)“三廢”[9]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,污水灌溉成為導致土壤鎘污染的一大原因。相關(guān)研究表明,礦區(qū)附近農(nóng)田土地主要重金屬污染輸入途徑為灌溉水[36]。此外公路旁植株籽粒中Cd可能的輸入途徑還有葉片對大氣顆粒物中重金屬的吸收和轉(zhuǎn)運[37]。因此對花生重金屬污染防控,要加強工農(nóng)業(yè)污染監(jiān)管,有效控制重金屬污染物排放。對工業(yè)“三廢”要嚴格按環(huán)保法的規(guī)定達標排放,對于工藝落后、污染嚴重、排放不達標的企業(yè)要強制整改、關(guān)停。同時加強農(nóng)業(yè)投入品的管理,嚴禁使用重金屬超標的肥料和農(nóng)藥,避免因施用量過大引入重金屬污染。有關(guān)環(huán)境及農(nóng)業(yè)部門必須加強管理,對主要花生種植區(qū)進行嚴格生態(tài)保護,杜絕工業(yè)污染,此外應大力推進實施清潔能源利用,大力發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)工程,提高污水處理排放標準,提升再生水生產(chǎn)工藝,加大重金屬清除的工藝指標要求等。強化尚未污染的土壤保護,嚴格監(jiān)管并謹防重金屬污染發(fā)生。
3.2良種選育
不同品種花生重金屬富集能力不同,故篩選和定向培育低富集重金屬的花生良種,是控制花生籽仁重金屬富集量,提高花生品質(zhì)的重要途徑[18]。在現(xiàn)有的對于花生重金屬富集能力的試驗中,已有部分品種表現(xiàn)出優(yōu)良的低重金屬富集特性,如白沙1016[38]、魯花9號[14]、D131、E133、KB054、XD011[19]、KA100[39]、大埔種、粵油45、恩平農(nóng)家種[40]及品系冀花、豫花、泉花[41]為低Cd富集品種,花育22號為低Cu富集品種,豐花3號為低Zn富集品種[14],可作為無公害花生品種進行推廣種植,而粵油55、陵水客家扯子[40]及品系農(nóng)大、湛油、合油[41]的鎘富集能力較強,不適宜在重金屬含量較高的土壤上種植。進一步研究花生對重金屬的抗性和富集的遺傳機制并進行遺傳改良,培育低重金屬富集能力的新品種,對于防治花生重金屬污染具有重要意義。
3.3土壤改良
土壤改良的途徑主要有改變土壤酸堿度、提升土壤有機質(zhì)等。堿性物質(zhì)的施入,可有效提高土壤pH值,從而鈍化土壤重金屬。常用的改良劑包括石灰、生物質(zhì)炭、鈣鎂磷肥等。在單一鈍化劑中,石灰鈍化能力最強,對于Pb、Cu、Cd、Zn的鈍化作用均顯著;而磷肥僅對Pb效果最好。在多種鈍化劑復合使用的情況下,以腐殖質(zhì)+石灰的效果最好,這是因為腐殖質(zhì)的施入可以令固定在土壤中的重金屬受到活化,已被活化的重金屬在石灰的鈍化作用下可更大程度地向穩(wěn)定性較高的可氧化態(tài)(有機結(jié)合態(tài))和殘渣態(tài)轉(zhuǎn)化。且腐殖質(zhì)+石灰的復配處理對Pb、Cu、Cd、Zn的鈍化效果均優(yōu)于單一石灰處理[42]。另外熟石灰+鈣鎂磷肥(1∶1)的搭配也已被證實能夠緩解Cd、Cu和Pb污染對玉米生長的抑制[23]。生物質(zhì)炭也是一種有效的重金屬改良劑,施入生物質(zhì)炭能夠提高土壤pH值,從而使土壤中重金屬離子得以固定[43]。添加生物炭的土壤中可交換態(tài)Zn、Cd、Pb、Cu分別降低0.15%~24.11%、1.22%~16.09%、0.47%~21.51%、3.05%~77.30%,且表現(xiàn)為隨生物炭施用量的增加其降低程度增大[44]。對于成熟期的花生重金屬富集也已證實有顯著的抑制作用[45]。
3.4肥料調(diào)控
施肥是促進花生生長,提高花生產(chǎn)量的一個重要手段。如果肥料中含有較多的重金屬,其對于花生籽仁的重金屬含量也會有一定程度上的影響。在對全國各地市售常用肥料樣品重金屬含量調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),有機肥重金屬污染最為嚴重,其次過磷酸鈣,有機-無機復混肥也存在一定程度的重金屬超標。相較于無機化肥,有機肥通常重金屬超標更為嚴重[46-49]。其中有機肥和生物有機肥中的Cd、Hg對土壤污染程度最高,Hg對土壤污染達到了輕污染等級。微生物肥料中的Cd單因子污染指數(shù)為9.0,如施入到土壤中,對土壤的影響為重污染,達到嚴重污染水平。磷肥中的Cr對土壤污染程度比較高,Pi值為0.25[50]。所以,低重金屬肥料的施用,對于土壤重金屬含量至關(guān)重要,是花生重金屬防控的有效途徑。另外即使肥料樣品中重金屬元素的含量符合國家相應的限量標準,但由于花生對重金屬的富集作用而產(chǎn)生的累積效應,也會造成花生籽仁重金屬超標,此特性應當引起人們的重視[51]。
4研究與防控展望
根據(jù)目前國內(nèi)外花生重金屬研究現(xiàn)狀及防控措施來看,未來花生重金屬污染控制研究的主攻方向是:(1)從源頭控制土壤重金屬污染。對于未污染的農(nóng)業(yè)用地,應嚴格控制肥料、農(nóng)藥的施用,避免由于過量施肥或重金屬農(nóng)殘過高導致土壤污染。此外,應嚴格控制重金屬排放,高污染的工業(yè)項目應遠離居民區(qū)和農(nóng)田,杜絕重金屬污染范圍的擴大。(2)重視低重金屬富集能力花生品種的選育。低重金屬富集花生品種的選育是重金屬防控的重要手段之一。未來花生育種應在現(xiàn)有的低重金屬富集花生品種的基礎上進行,根據(jù)實際情況選育適應不同環(huán)境的花生品種,且在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎上,具備更低的重金屬富集能力。(3)重金屬土壤污染綜合治理。對于已經(jīng)受到重金屬污染的土壤,應在經(jīng)濟實用的基礎上,將植物修復、微生物修復、化學修復和物理修復多種技術(shù)有機結(jié)合,綜合治理,以達到成本更低廉,治理更高效的目的;同時對于已不適宜種植花生的污染土壤,應及時改變種植及土地利用方式等形式規(guī)避污染。(4)深入探究花生重金屬富集及調(diào)控機制。目前國內(nèi)外對于花生重金屬的運輸途徑、富集轉(zhuǎn)運及調(diào)控機制等方面的研究仍處于起步階段,這涉及到土壤化學、土壤微生物學、植物生理學、植物生態(tài)學、分子生物學與基因工程等多個學科,因此,后續(xù)要統(tǒng)籌多個學科開展深入研究,在闡明機理的基礎上,提出花生重金屬的綜合防控制措施。
參考文獻:
[1]國家統(tǒng)計局. 中國統(tǒng)計年鑒[M]. 北京:中國統(tǒng)計出版社,2018.
[2]王才斌, 成波, 鄭亞萍, 等. 山東省花生田和花生籽仁鎘含量及其與施肥關(guān)系研究[J]. 土壤通報, 2008,39(6): 1410-1413.
[3]高芳, 林英杰, 張佳蕾, 等. 鎘脅迫對花生生理特性、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 作物學報, 2011, 37(12): 2269-2276.
[4]陳虎. 鈣對花生吸收積累鎘的影響研究[D]. 濟南:山東師范大學, 2013.
[5]陳虎, 郭峰, 郭篤發(fā), 等. 山東花生主產(chǎn)區(qū)花生鎘含量與土壤交換性鈣含量的關(guān)系及其健康風險評價[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2012, 31(10): 1884-1890.
[6]李智鳴. 不同花生品種對鉻的吸收差異及調(diào)控措施研究[D]. 廣州:華南農(nóng)業(yè)大學, 2016.
[7]邰日晶, 許洋. 遼寧省部分花生產(chǎn)區(qū)土壤重金屬污染評價[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學, 2014(1): 42-44.
[8]吳揚. 四川地區(qū)典型重金屬污染土壤的鈍化修復實驗研究[D]. 成都:成都理工大學, 2018.
[9]郭觀林. 東北黑土重金屬污染發(fā)生機理及健康動力學研究[D]. 沈陽:中國科學院研究生院(沈陽應用生態(tài)研究所), 2006.
[10]王姍姍, 王顏紅, 張紅. 鎘脅迫對花生籽實品質(zhì)的影響及響應機制[J]. 生態(tài)學雜志, 2007(11): 1761-1765.
[11]楊晶晶, 梁成華, 王姍姍, 等. 不同土壤類型對花生(Arachishypogaea L.)籽實鎘積累特性的影響[J]. 中國農(nóng)學通報, 2012, 28(9): 121-126.
[12]陸紫微. 花生吸收和轉(zhuǎn)運鎘的生理機制[D]. 淮北:淮北師范大學, 2014.
[13]羅子鋒, 周峰平, 高岐. 花生農(nóng)作物對污染土壤中重金屬鎘的富集研究[J]. 廣州化工, 2016, 44(2): 132-133,148.
[14]趙明, 蔡葵, 任艷, 等. 不同花生品種重金屬Cu、Zn、Pb、Cd、Cr富集與轉(zhuǎn)運規(guī)律[J]. 花生學報, 2010, 39(3): 1-7.
[15]楊居榮, 賀建群, 張國祥, 等. 農(nóng)作物對Cd毒害的耐性機理探討[J]. 應用生態(tài)學報, 1995,6(1): 87-91.
[16]徐天嬌. 花生中鎘的檢測技術(shù)研究和鎘分布的初步探索[D]. 太原:山西大學, 2011.
[17]王麗香, 郭峰, 李曉晴, 等. 花生對土壤鎘吸收及鎘的亞細胞分布研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學, 2013, 45(1): 86-90.
[18]蔡葵, 于秋華, 趙征宇, 等. 花生不同品種植株重金屬As和Hg的富集與轉(zhuǎn)運規(guī)律[J]. 中國農(nóng)學通報, 2010, 26(24): 167-172.
[19]單世華, 范仲學, 呂瀟, 等. 鎘處理對不同基因型花生產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導報, 2009, 11(3): 102-108.
[20]張從, 夏立江. 污染土壤生物修復技術(shù)[M]. 北京:中國環(huán)境科學出版社, 2000.
[21]何翔. 石灰與蓋膜對鎘污染稻田花生鎘積累、生理生化及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[D]. 長沙:湖南農(nóng)業(yè)大學, 2017.
[22]李正強, 熊俊芬, 馬瓊芳, 等. 4種改良劑對鉛鋅尾礦污染土壤中光葉紫花苔生長及重金屬吸收特性的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2010, 18(1): 158-163.
[23]周振明. 化學調(diào)控對重金屬復合污染土壤修復強化作用機理研究[D]. 桂林:廣西師范大學, 2012.
[24]曹瑩, 邸佳美, 沈丹, 等. 生物炭對土壤外源鎘形態(tài)及花生籽粒富集鎘的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學報, 2015, 24(4): 688-693.
[25]于煥云, 崔江虎, 喬江濤, 等. 稻田鎘砷污染阻控原理與技術(shù)應用[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2018, 37(7): 1418-1426.
[26]吳烈善, 俞丹丹, 盧小勇, 等. 硅質(zhì)葉面阻隔劑對豆芽Cd積累的抑制效應及機理分析[J]. 廣西大學學報(自然科學版), 2018, 43(5): 2055-2060.
[27]張欣, 范仲學, 郭篤發(fā), 等. 外源物質(zhì)對農(nóng)作物鎘毒害的緩解效應[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學, 2011(1): 68-72.
[28]Kudo K, Kudo H, Kawai S. Cadmium uptake in barley affected by iron concentration of the medium: role of phytosiderophores[J]. Soil Science and Plant Nutrition, 2007, 53: 259-266.
[29]申治國, 雷衡毅, 楊燕生, 等. 金屬離子對鈣調(diào)素生物功能影響的研究進展[J]. 生命科學, 1999(S1): 74-77.
[30]Tester M. Plantion channels: whole-cell and single-channel studies[J]. New Phytologist, 1990, 114(3): 305-340.
[31]李瑞美, 王果, 方玲. 鈣鎂磷肥與有機物料配施對作物鎘鉛吸收的控制效果[J]. 土壤與環(huán)境, 2002,11(4): 348-351.
[32]劉素純, 蕭浪濤, 王惠群, 等. 植物對重金屬的吸收機制與植物修復技術(shù)[J]. 湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版), 2004,30(5): 493-498.
[33]王效舉. 植物修復技術(shù)在污染土壤修復中的應用[J]. 西華大學學報(自然科學版), 2019, 38(1): 65-70.
[34]李尚霞, 徐秀娟, 劉愛民, 等. 花生田施用XF菌劑對重金屬鎘遷移的影響[J]. 花生學報, 2010, 39(3): 30-34.
[35]楊威, 閆海霞, 汪家璐, 等. 一株協(xié)助寄主植物緩解鎘脅迫的芽孢桿菌篩選及其耐鎘機制[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學報, 2015, 31(4): 806-810.
[36]夏維玉. 礦區(qū)周邊農(nóng)田土壤的重金屬污染特征與安全利用技術(shù)研究[D]. 北京:中國科學技術(shù)大學, 2017.
[37]馮金飛. 高速公路沿線農(nóng)田土壤和作物的重金屬污染特征及規(guī)律[D]. 南京:南京農(nóng)業(yè)大學, 2010.
[38]于成廣, 李博, 楊曉波, 等. 不同花生品種間重金屬元素分布特征[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2007,35(12): 3505,3511.
[39]范仲學, 單世華, 楊志藝, 等. 重金屬鎘在五類花生不同部位的分布特征及其對產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導報, 2009, 11(5): 102-107.
[40]鄭海, 潘冬麗, 黎華壽, 等. 不同濃度鎘污染土壤對22個花生品種籽粒鎘含量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2011, 30(6): 1255-1256.
[41]陳志軍, 宋雯, 李培武, 等. 中國花生中鎘含量調(diào)查與膳食風險評估[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2012, 31(2): 237-244.
[42]吳烈善, 曾東梅, 莫小榮, 等. 不同鈍化劑對重金屬污染土壤穩(wěn)定化效應的研究[J]. 環(huán)境科學, 2015, 36(1): 309-313.
[43]徐露露, 馬友華, 馬鐵錚, 等. 鈍化劑對土壤重金屬污染修復研究進展[J]. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報, 2013, 30(6): 25-29.
[44]許超, 林曉濱, 吳啟堂, 等. 淹水條件下生物炭對污染土壤重金屬有效性及養(yǎng)分含量的影響[J]. 水土保持學報, 2012, 26(6): 194-198.
[45]董淑玉, 秦俊豪, 王遲, 等. 不同生物質(zhì)炭對酸雨及氧化性沉降下花生生長及累積砷鎘的影響[J]. 環(huán)境科學學報, 2017, 37(11): 4296-4304.
[46]王美, 李書田. 肥料重金屬含量狀況及施肥對土壤和作物重金屬富集的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報, 2014, 20(2): 466-480.
[47]茍曦, 馮海濤, 楊榮. 四川省常用肥料重金屬含量調(diào)查分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2016, 44(19): 153-155.
[48]陳海燕, 高雪, 韓峰. 貴州省常用化肥重金屬含量分析及評價[J]. 耕作與栽培, 2006(4): 18-19.
[49]于向華. 有機肥料原料重金屬含量調(diào)查[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備, 2017(2): 19-20.
[50]平令文. 典型北方菜田常用肥料中重金屬含量分析與評價[D]. 泰安:山東農(nóng)業(yè)大學, 2018.
[51]陳林華, 倪吾鐘, 李雪蓮, 等. 常用肥料重金屬含量的調(diào)查分析[J]. 浙江理工大學學報, 2009, 26(2): 223-227.