随着城市化进程加快、工业废物排放、污水灌溉、大气沉降及不合理农业活动,我国菜地土壤镉(Cd)污染问题日益突出。镉在土壤中迁移性强,易被植物根系吸收并转运至地上部分,蔬菜尤其是叶菜类对镉有较强的富集能力,导致可食部分镉含量超标,通过食物链威胁人体健康。因此,降低蔬菜可食部分镉含量、减少镉的食物链风险至关重要。
施用钝化剂是控制土壤重金属污染的有效手段,具有成本低、易操作、不影响农田产出等优点,适用于中轻度污染土壤。然而,现有重金属钝化材料存在诸多问题,如钝化效能不稳定(尤其受土壤有机质影响)、同步钝化微量元素影响作物生长、其他肥料因素干扰钝化效果、磷酸盐过量添加导致水体富营养化等。
中国科学院华南植物园土壤生态研究组博士生卢焕萍在李志安研究员指导下,系统比较了四种硅酸盐物质(硅酸钠、硅酸钙、硅酸钾和滑石粉)与传统钝化剂(磷酸盐和石灰)的钝化效果。研究发现,硅酸钠能显著降低植物根、茎、叶中镉含量,分别达51%、53%和72%;硅酸钠与磷酸盐联用可在保持低镉吸收的同时提高作物生物量,效果最佳。硅酸钙也能有效提高作物生物量并降低镉含量,但效果略逊于硅酸钠。研究还发现,植物体内硅含量与镉吸收无相关性,表明施加硅的作用机制是减轻镉的毒害作用,而非抑制植物对镉的吸收。硅的施加改变了土壤pH值和阳离子平衡,通过离子竞争提高土壤对镉的吸附及植物对镉的吸收。
相关研究成果以题为“Contrasting effects of silicates on cadmium uptake by three dicotyledonous crops grown in contaminated soil”的论文发表于国际期刊《环境科学与污染研究》。该研究得到国家自然科学基金委(40871221)和广东省环境污染控制与修复技术重点实验室开放基金(2013K0008)资助。