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“南方稻区重金属镉污染综合防控协同创新”行动取得进展

[农民日报]为水稻安全生产探路子

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本报记者杨娟张振中

 “我们村旁是涓水河,环境美,灌溉条件好,周边也没有厂矿企业,可没想到的是,一些田块种出来的稻谷却遭受着看不见的镉污染。”湖南省湘潭县河口镇杨基村村支书冯正坤说,一直以来,村民都盼着让土壤中长出安全粮。

 这也是农业科技工作者亟待解决的问题。随着去年3月,南方地区稻米重金属镉污染综合防控协同创新项目的启动,这项由中国农科院7个研究所11个创新团队百名专家联手合作的科研行动在湖南省长株潭地区拉开序幕。

部分南方稻田为什么会镉超标?超标稻田能生产出安全粮?一年多以来,协同创新项目获得了哪些新进展?带着这些思考,跟随着专家的视线,记者来到“南方地区稻米重金属镉污染综合防控协同创新技术示范基地”——湖南省湘潭县河口镇杨基村实地采访,探究以镉为重点的重金属污染源从哪里来?拿什么来为水稻安全生产护航?

问题一    稻米镉污染从哪里来

——是由土壤环境、农业投入品等多因素造成的

 “万物土中生,稻米镉元素主要来源是土壤,但是一年时间以来,我们发现除土壤环境外,农业投入品、大气沉降、品种、灌溉水等很多因素综合在一起造成的稻米镉超标。”据“南方地区稻米重金属镉污染综合防控”项目负责人、农业部环境保护科研监测所研究员刘仲齐介绍,任何一个因素都不能有效解释大米镉污染重金属超标问题,必须多个因素综合起来考虑,示范基地开展了定位监测,设立了源解析专题项目,目的是要搞清楚稻米镉污染从哪里来。

湖南是有色金属之乡,由于历史原因,长期工业“三废”排放,污水灌溉,造成了局部稻田土壤污染。稻田污染与稻米镉超标有很大相关性。但稻米镉超标影响因素是多方面的。刘仲齐举例道,比如品种,有的品种能够富集大量重金属,并把它转运到籽粒中去,而有的品种虽然富集重金属,但不往籽粒中转运。所以,即使生产环境一模一样,不同水稻品种稻米里面的镉含量也千差万别,甚至可以相差20~30倍。所以,只有将环境因素和品种因素结合在一块,才能保证以后我们生产的大米是安全的。

 刘仲齐告诉记者,正因为重金属镉的来源复杂,所以,治理镉污染就不能再走以往单打独斗、就土治土的路子,必须将研究土壤、品种、灌溉水等各领域的科学家联合起来携手攻坚克难。

目前,中国农科院协同创新团队在湘潭县河口镇杨基村建立了全国唯一一个开放型的镉污染综合防控示范基地,面积达100亩,任何科研单位和企业只要有好的想法和技术,都能在基地开展试验和示范。

 问题二   耕地中的镉等于大米中的镉吗?

 ——通过有效阻镉后,农田中的“镉”污染不等于稻谷有污染

 “一年的研究中,我们找到重金属镉从土壤进入到籽粒到底经过了哪些路,也就是发现了镉在水稻中的迁转规律。”刘仲齐介绍,水稻体内广泛存在的非选择性阳离子通道,这是影响大多数水稻品种镉吸收转运的关键路径。

 刘仲齐进一步解释说,水稻体内对元素的运输有主动运输和被动运输两种方式。如钾、钙离子等作物生长必需元素,它们有专门的通道主动进入,就好比乘坐专车进入水稻体内;而对于镉这类非必须元素,就从非选择性阳离子通道被动进入,这类似于乘公交车进入水稻体内。

“所以我们要控制重金属镉,不能依靠单一途径,而是要加强整个公用通道的安保措施去管控。”刘仲齐介绍,基于以上研究,协同创新团队提出一个理论:以调动水稻本身的阻控机制为核心,来控制稻米里面的镉含量。

“研究还发现,低镉农田能保证多数品种的稻米镉含量不超标,但部分镉超标的农田也能产生出低镉稻米。而且,通过有效阻镉后,即使是农田有一定的“镉”污染,也不等于稻谷有污染,污染的土壤上也能长出安全的稻米。”刘仲齐说,只要通过适当的阻控方法,不让土壤中的镉进入稻米中,就达到了生产安全稻米的目标。

问题三    如何综合防控镉污染?

 ——形成了以“净源”、“失活”、“减量”、“低吸”为主打的技术途径

 那么,如何将镉污染阻止在稻米之外?

 “单一的方法解决不了复杂的问题。”刘仲齐说,一年多来,项目组从重金属镉污染特征与迁转规律、稻米重金属污染过程防控、稻米重金属镉污染末端治理、稻米重金属镉污染综合防控技术示范等4个方面研究,全面铺开综合防控镉污染之“网”,形成了以“净源”就是控制外源污染进入、“失活”就是重金属元素失去活性、“减量”就是减少进入农产品的量、“低吸”就是低吸收品种或技术为主打的技术途径。

根据镉元素在水稻植株中的迁转规律,项目组试图在镉在水稻植株内运输过程中设置三道关卡,以达到层层遏制重金属镉污染的目的:在土壤层,通过添加一些肥料和钝化剂,降低镉从土壤进入植物根系的比重;在根部,从根系微生物的层面使用一些产品,让进入根系的镉不再向植物叶片里面转运;在叶面部分,可以使用叶面调理剂,把植物营养体里面的镉控制住,不让它往籽粒里面继续扩散。

中国农科院麻类所研究员王玉富的团队研究发现,麻类植物对镉都具有很强的富集能力,可用于镉污染土壤的修复;水稻研究所则筛选出了部分镉积累相对较低的水稻品种,并初步得出结论:早熟品种镉积累普遍较低;籼粳杂交稻糙米镉含量普遍较高;粳稻镉积累整体上并不比籼稻低。灌溉所开展了镉污染稻田灌溉水镉消减技术,并初步筛选吸附材料,明确了不同吸附材料最佳吸附条件。

经过层层防控之后,稻谷镉污染仍超标怎么办?湖南采取临田检测,对未达标的稻谷转为非食用用途,实行专仓贮存、专企收购、专项补贴、专用处置和封闭运行的“四专一封闭”。这是政策措施,那么有没有科技手段呢?中国农科院农产品加工研究所研究员郭波莉告诉记者。“稻谷(谷粒)是农产品,流通的大米是商品,稻谷转化为大米,还要经过收储、加工、销售等中间环节。”郭波莉介绍说,目前,他们的团队通过开展稻米安全加工技术研究确定了水稻籽粒中镉元素的富集部位,得到了不同碾米时间和碾米精度对精白米中镉含量的影响,以及镉元素在稻米籽粒不同营养组分中的分布,证明了蛋白质是稻米中镉元素最重要的结合物质。

 “依托已有研究成果,我们开发出了一种新型脱镉米制品——脱镉再造米,通过脱镉精加工,把稻米富集镉部位去除,从而达到食品安全标准。”郭波莉说。



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