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    2014年7月到2017年6月湖南省蠶?？茖W(xué)研究所承擔(dān)了湖南國(guó)土資源廳科技計(jì)劃項(xiàng)目《桑樹對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)治理技術(shù)研究與示范推廣》（2014-06），該項(xiàng)目以我省重金屬污染耕地修復(fù)治理與產(chǎn)品安全利用為出發(fā)點(diǎn)，主要開展了土壤重金屬污染程度調(diào)查、桑樹耐鎘品種篩選、桑樹吸鎘規(guī)律研究、桑樹對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)能力評(píng)價(jià)、不同桑樹品種及栽植密度對(duì)吸鎘能力的影響研究、重金屬污染區(qū)桑葉安全性應(yīng)用評(píng)價(jià)等方面的研究，由湖南省國(guó)土資源廳委托湖南省蠶?？茖W(xué)研究所、湘潭市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心、湖南富農(nóng)蠶桑發(fā)展有限公司共同完成。
本項(xiàng)目研究通過分析比較國(guó)內(nèi)外重金屬污染土壤治理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),并在總結(jié)省蠶?？茖W(xué)研究所前期研究成果的基礎(chǔ)上,制定了切合實(shí)際且獨(dú)具特色的技術(shù)方案。該技術(shù)方案關(guān)鍵技術(shù)有：（1）通過盆栽試驗(yàn)，分析不同桑品種對(duì)鎘的耐受閾值，確定適宜桑樹栽植的重金屬污染程度。（2）通過人為添加不同濃度鎘的脅迫試驗(yàn)，研究鎘在桑樹中的分布規(guī)律；鎘在桑樹根、枝、葉中的亞細(xì)胞分布及存在形態(tài)；葉綠素及各種應(yīng)激酶的變化，探索性研究桑樹耐鎘機(jī)理。（3）通過大田試驗(yàn)，分析不同栽植密度、不同栽植品種對(duì)桑樹吸鎘能力的影響；開展多年定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，分析不同栽培模式下桑樹對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)能力并進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定最佳栽植品種和栽植密度。（4）用污染區(qū)的桑葉開展飼喂家蠶及飼養(yǎng)生豬試驗(yàn)，對(duì)污染區(qū)的桑葉進(jìn)行安全性應(yīng)用評(píng)價(jià)。（5）集成構(gòu)建行之有效的桑樹修復(fù)重金屬污染土壤栽培-農(nóng)藝措施綜合配套技術(shù)體系與模式,并在替代種植區(qū)進(jìn)行示范推廣。
通過這些關(guān)鍵技術(shù)的研究,取得了以下幾項(xiàng)主要技術(shù)成果：（1）探明了桑樹對(duì)重金屬污染農(nóng)田的生態(tài)修復(fù)效果（即在鎘污染3.0mg/kg的耕地中栽植桑樹，3年后土壤總鎘每年下降7.85%、土壤PH值提升3.27%；適宜桑樹栽植的鎘污染上限值為39.25mg/kg、鉛污染上限值為601.69mg/kg）及重金屬鎘在桑樹各部位（包括根、莖、枝、葉）的分布規(guī)律（栽植三年的成林桑，桑樹吸收的鎘72.38%集中在根部，只有10.67%在葉部，其余在莖、枝部;且隨著種植年限增加，根部吸收的鎘呈上升趨勢(shì)，葉部吸收的鎘呈下降趨勢(shì)）。（2）篩選出了對(duì)重金屬富集能力較強(qiáng)且桑葉低積累重金屬的桑樹品種1個(gè)（粵桑11號(hào)）及耐鎘蠶品種1個(gè)（洞·庭×碧·波）;并通過安全性評(píng)價(jià)試驗(yàn)，證實(shí)土壤總鎘在3.0mg/kg以下栽植桑樹用于飼養(yǎng)家蠶和飼喂生豬都是安全的。（3）通過盆栽及田間試驗(yàn)等，集成“重金屬污染耕地桑樹栽培技術(shù)規(guī)程”1套，并于2016年在湖南省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局立項(xiàng),為我省未來(lái)全面開展重金屬污染耕地修復(fù)提供了重要的技術(shù)指導(dǎo)和規(guī)范雛形。（4）在重金屬污染區(qū)建立了示范基地80hm2，并在我省長(zhǎng)株潭重金屬污染區(qū)開展了重金屬污染耕地修復(fù)及農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)、替代種植桑樹近3400hm2。
本研究具有一定的創(chuàng)新性，可操作性、實(shí)用性強(qiáng)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

    1.獲得國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)：一種利用桑樹修復(fù)污染土壤的方法（ZL201410180139.9）
2.目前重金屬污染土壤的植物修復(fù)一般采用藤本和草本植物，生物量小、生長(zhǎng)慢、修復(fù)速率較慢；本課題采用多年生木本植物桑樹進(jìn)行修復(fù)，生物量大、生長(zhǎng)快。據(jù)本課題初步研究表明，桑樹較其他適用修復(fù)性植物，對(duì)重金屬污染具有更高的耐受性、更強(qiáng)的吸附能力、更快的修復(fù)時(shí)間，修復(fù)材料具有創(chuàng)新性。
3.利用桑樹對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)期間，農(nóng)民可以通過栽桑養(yǎng)蠶及開發(fā)桑枝綜合利用獲得可觀收入，可以復(fù)材料具有創(chuàng)新性，構(gòu)建具有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益的重金屬污染土壤修復(fù)模式。
4.通過本項(xiàng)目的實(shí)施，篩選了對(duì)重金屬有較強(qiáng)富集能力的高產(chǎn)桑樹品種，并構(gòu)建了桑樹綜合配套技術(shù)體系及重金屬污染區(qū)桑樹種養(yǎng)模式技術(shù)操作規(guī)程。

    湖南省蠶?？茖W(xué)研究所創(chuàng)建于1941年，隸屬湖南省農(nóng)業(yè)委員會(huì)。經(jīng)過70多年的發(fā)展，形成了集蠶?？蒲?、蠶種生產(chǎn)、蠶桑資源高效利用、新產(chǎn)品開發(fā)、新技術(shù)推廣與培訓(xùn)和蠶?；亟ㄔO(shè)于一體的全省唯一專業(yè)性研究所。在桑樹研究方面主要收集和保護(hù)桑樹種質(zhì)資源286份，選育多元化桑樹品種多個(gè)，近年來(lái)承擔(dān)了湖南省科技廳、湖南省國(guó)土資源廳、湖南省環(huán)保廳、湖南省農(nóng)業(yè)委的桑樹生態(tài)應(yīng)用研究多個(gè)課題，并參與了2014-2016年“長(zhǎng)株潭重金屬污染耕地修復(fù)治理和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整試點(diǎn)”工作。經(jīng)過多年研究探明了桑樹對(duì)重金屬污染農(nóng)田的生態(tài)修復(fù)效果及重金屬鎘在桑樹各部位（包括根、莖、枝、葉及根、葉亞細(xì)胞）的分布規(guī)律；篩選出對(duì)重金屬富集能力較強(qiáng)且桑葉低積累重金屬的桑樹品種1個(gè)（粵桑11號(hào)）及耐Cd蠶品種1個(gè)（洞.庭×碧.波）；初步探明了鎘在桑樹中的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制。獲得發(fā)明專利1項(xiàng)“一種利用桑樹修復(fù)鎘污染土壤的方法（ZL201410180139.9）”、起草湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)“重金屬污染耕地桑樹栽培技術(shù)規(guī)程”1個(gè)。

    對(duì)于重金屬污染土壤的治理問題，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究與探索，修復(fù)技術(shù)涵蓋了工程、物理、化學(xué)、生物、農(nóng)業(yè)生態(tài)等多種手段，但普遍存在投入大、周期長(zhǎng)、效果不明顯等問題（采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行修復(fù)治理，時(shí)間約需10-20年，每667m2平均費(fèi)用達(dá)60-100萬(wàn)元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑樹的生態(tài)特性展開的桑-蠶生態(tài)產(chǎn)業(yè)治理重金屬污染土壤技術(shù)正日益為人們所關(guān)注。桑樹是多年生、深根性、闊葉型喬木或灌木，對(duì)土壤酸堿度適應(yīng)性強(qiáng)，在pH4.5-9.0的范圍內(nèi)都能生長(zhǎng)。據(jù)本項(xiàng)目的研究結(jié)果表明，桑樹對(duì)重金屬耐受能力強(qiáng)，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生長(zhǎng)而不受脅迫，并且桑樹對(duì)重金屬Cd、Pb等有較強(qiáng)的富集能力（主要集中在根系，枝葉中含量較少），同時(shí)，因養(yǎng)蠶后的繭絲產(chǎn)品不進(jìn)入食物鏈，可以規(guī)避因重金屬離子轉(zhuǎn)移帶來(lái)的二次危害。利用桑樹修復(fù)Cd污染耕地，所需費(fèi)用大致在每畝1-1.5萬(wàn)元；重金屬污染土壤種植桑樹，通過龍頭企業(yè)引導(dǎo)農(nóng)民發(fā)展栽桑養(yǎng)蠶，每667m2桑園還可實(shí)現(xiàn)年均養(yǎng)蠶收入4000元以上。因此，利用桑-蠶生態(tài)產(chǎn)業(yè)對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行治理，不僅能促進(jìn)土地復(fù)墾和生態(tài)植被恢復(fù)、而且又可發(fā)展蠶桑生態(tài)產(chǎn)業(yè)，是修復(fù)重金屬污染耕地安全、經(jīng)濟(jì)、高效的應(yīng)用模式。

    通過前期的研究，篩選出高鎘吸累桑樹品種和低鎘吸累桑樹品種，后期可持續(xù)開展：高鎘吸累桑樹品種的篩選及選育；桑樹耐鎘機(jī)制研究；重金屬污染土壤替代種植資源產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)建等相關(guān)研究。

    對(duì)于重金屬污染土壤的治理問題，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究與探索，修復(fù)技術(shù)涵蓋了工程、物理、化學(xué)、生物、農(nóng)業(yè)生態(tài)等多種手段，但普遍存在投入大、周期長(zhǎng)、效果不明顯等問題（采用物理或化學(xué)方法進(jìn)行修復(fù)治理，時(shí)間約需10-20年，每667m2平均費(fèi)用達(dá)60-100萬(wàn)元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑樹的生態(tài)特性展開的桑-蠶生態(tài)產(chǎn)業(yè)治理重金屬污染土壤技術(shù)正日益為人們所關(guān)注。桑樹是多年生、深根性、闊葉型喬木或灌木，對(duì)土壤酸堿度適應(yīng)性強(qiáng)，在pH4.5-9.0的范圍內(nèi)都能生長(zhǎng)。據(jù)本項(xiàng)目的研究結(jié)果表明，桑樹對(duì)重金屬耐受能力強(qiáng)，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生長(zhǎng)而不受脅迫，并且桑樹對(duì)重金屬Cd、Pb等有較強(qiáng)的富集能力（主要集中在根系，枝葉中含量較少），同時(shí)，因養(yǎng)蠶后的繭絲產(chǎn)品不進(jìn)入食物鏈，可以規(guī)避因重金屬離子轉(zhuǎn)移帶來(lái)的二次危害。利用桑樹修復(fù)Cd污染耕地，所需費(fèi)用大致在每畝1-1.5萬(wàn)元。通過本課題組的研究獲得國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)“一種利用桑樹修復(fù)鎘污染土壤的方法（ZL201410180139.9）”。

    

    重金屬污染土壤面積大，修復(fù)模式多。但物理方法、化學(xué)方法投入成本大，重金屬難以移除，且容易造成二次污染。本研究形成的桑樹對(duì)重金屬污染土壤修復(fù)治理技術(shù)投入成本低、還可給污染區(qū)企業(yè)和農(nóng)民帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)收入，可大面積推廣應(yīng)用。
本研究成果主要與農(nóng)業(yè)部門、國(guó)土部門、環(huán)保部門、環(huán)保企業(yè)開展合作，主要用于重度污染土壤生態(tài)修復(fù)、尾礦區(qū)環(huán)境治理、化工廠周圍生態(tài)修復(fù)、重度污染農(nóng)田替代種植等方面。 主要是技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)。

    主要用于重度污染土壤生態(tài)修復(fù)、尾礦區(qū)環(huán)境治理、化工廠周圍生態(tài)修復(fù)、重度污染農(nóng)田替代種植等模式推廣。應(yīng)用面積較廣，市場(chǎng)較大。
2016年我所與湖南湘牛環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司共同承擔(dān)“祁陽(yáng)縣畜牧場(chǎng)養(yǎng)殖密集區(qū)農(nóng)用地土壤治理修復(fù)示范項(xiàng)目”方案編制，我所主要負(fù)責(zé)“重金屬污場(chǎng)地桑樹生態(tài)修復(fù)實(shí)施方案”。