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红壤区农田镉砷污染阻控关键技术
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  • 公布年份:
    2016
  • 中图分类:
    X53
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于环境科学技术领域,即农田重金属污染控制技术。中国耕地土壤重金属点位超标率19.4%,其中中轻度占94.3%,污染物主要为重金属镉与类金属砷。土壤污染带来了严重的农产品重金属风险,超标农产品主要为稻米、蔬菜。不治理重金属污染就无法保障农产品安全。农田重金属污染治理,国内外均缺乏成熟的可大规模应用的技术。与欧美相比,中国农田重金属污染复杂程度高,土壤与耕作制度独特,治理的技术难度大。因此,该成果以中国重金属污染最严重的红壤区农田为对象,因地制宜,突破国内外既有理论和技术模式,基于重(类)金属循环的生物地球化学理论,以镉砷从土壤至植物根表的迁移机制以及从根至籽粒的转运机制为关键科学问题;研发适宜于红壤区主要作物生产与土壤重金属治理的新技术。主要技术发明包括:发明了农产品镉砷积累的精准阻隔技术。明确了镉砷从水稻韧皮部向籽粒转运为控制籽粒积累的关键过程;发现外源施硅或硒可下调其功能基因活性并降低籽粒镉砷积累,弱酸性氧化硅或低价硒调控效果好;最佳调控时期为拔节至灌浆期。创建了水稻镉砷积累精准调控的新技术,实现了农田重金属污染的低成本、高效率、大面积治理。发明了水稻型硅溶胶与硒复合硅溶胶、蔬菜型稀土/硼/钼复合硅溶胶等阻隔剂及其水热合成工艺。产品获农业部认证,实现了产业化。百亩、千亩应用示范证实,稻米降镉30%-70%,降砷20%-50%;效果为传统方法的3-5倍,成本仅15%。解决了农田重金属污染治理技术与产品脱节的问题。针对稻田镉与砷难以同时钝化的难题,发现铁循环调控可激活镉砷固定功能微生物,大幅度降低土壤中镉砷有效性。发明了稻田土壤镉砷同步钝化技术,以及具有镉砷同步钝化功能的铁基生物炭、铁基腐殖质、微生物铁剂等新产品。部分产品获农业部登记,实现了产业化。与精准阻隔技术组合,大面积实现了轻度中度污染农田的达标生产。发明了多功能重金属钝化技术与复合重金属钝化剂。针对中轻度重(类)金属污染,结合作物氮磷养分需求规律,发明了具有养分供应功能的重金属钝化技术;结合有机硫的巯基专属性特征,发明了多功能复合重金属钝化剂;有效降低了农田重金属治理的成本。以上发明点共申请发明专利33件,PCT专利4件;授权发明专利23件,其中美国、日本各1件。阻隔技术授权6件,占全球14件的43%;获2016年度广东省专利金奖。铁基钝化技术授权5件,占全球12件的58%。共发表论文127篇,SCI 82篇。培养国家支撑首席和国家杰青各1人、国家优青1人、国家青拔1人、省杰青3人。孵化农田重金属污染治理企业3家;核心技术被纳入国家在湖南省农田重金属污染治理试点的政府优先采购范畴,共推广102.5万亩,已成为中国农田重金属污染治理应用面积最大的技术;共创产值7004.8万,新增利润1046.4万;间接效益4.5亿,显著推动了相关产业发展,社会效益巨大。
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