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對癥給土壤“療傷” 山東農科院創新服務現代農業發展紀實
只有干凈的土壤,才能生長出干凈的食物,然而,現實不容樂觀。糞便污染、煙塵、酸雨、霧霾天的多重夾擊,讓人類賴以生存的土地深受其害,一些“重災區”重金屬污染已成“公害”。如何給土壤“療傷”?帶著這個問題,記者走進山東省農科院資源與環境研究所尋找答案。
資料圖
土壤生病,病因在哪?
人會生病,土壤也會生病。山東省農科院資環所副所長李彥博士介紹說,污染土壤的重金屬主要包括汞、鎘、鉛、鉻、砷、鋅、銅、鎳等元素,這些污染物在土壤中移動性小,難于降解,通過食物鏈進入人體后,潛在危害很大。那么,這些重金屬是哪里來的呢?既有成土母質等自然因素,也有人為干擾輸入,不合格的肥料和農藥、污水灌溉、工礦企業的固廢等都造成重金屬污染。
環境保護部和國土資源部曾發布消息稱,全國土壤環境狀況總體不容樂觀,耕地土壤環境質量堪憂。同“七五”時期全國土壤環境背景值調查的點位坐標對比,鎘的含量在全國范圍內普遍增加,在華北、東北和西部地區增加10%—40%。全國每年因土壤重金屬污染而減產的糧食達1000多萬噸,被重金屬污染的糧食也多達1200多萬噸,合計經濟損失達200多億元。
面對日益嚴峻的土壤重金屬污染,山東省農科院設立了“設施菜地土壤重金屬污染防治與質量提升關鍵技術研究”課題。課題主持人李彥帶領她的創新團隊,正在為生病的土壤“療傷”。
課題組展開了多點取樣分析,重點對設施菜地的百余個樣本進行檢測,通過科學數據確定設施蔬菜土壤中的主導污染因子。“農業投入品對設施菜地重金屬的貢獻率**大”。李彥解釋說,“經分析得出,與土壤環境質量標準對比,鎘含量的超標率隨棚齡的增加而增加。”
摸清規律,“對癥下藥”
防控土壤重金屬污染,首先要摸清重金屬的形態和分布規律,這樣才能有的放矢。
為了掌握重金屬在不同土層中的分布規律,課題組把0—50厘米的土層分層5層,分別測定重金屬含量,發現了三種現象:第一種是在0—50厘米土層中呈均勻分布,涉及鉻、鎳、銅、砷四種元素;第二種是集中分布在0—20厘米土壤的表層,20—50厘米土層中分別明顯減少,涉及鋅、鉛、鎘三種元素,鋅、鉛、鎘0—20厘米表層的平均濃度分別是20—50厘米土層的平均濃度的4.1、6.0、4.8倍;第三種是0—50厘米土層濃度由地表向下呈均勻下降趨勢,涉及汞元素,每10厘米土層濃度平均下降13%。
哪些產品能對重金屬污染有防控作用,李彥帶領課題組一邊從市場上尋找,一邊自己研發。2015年8月,“一種農田重金屬污染土壤復合改良劑及其制備和施用方法”誕生,并申報了國家發明專利。這種改良劑成本低廉,配方簡易,可以對重金屬土壤進行有效修復,保證土壤的可持續生產能力。試驗示范結果表明,該產品對土壤中鎘、鋅有效態含量降低顯著,分別為33.51%、34.78%,較對照降低率分別提高8.41和6.63個百分點。
參與這項課題研究的還有山東省農科院蔬菜花卉所研究員王克安,他重點進行了夏季休閑季節輪作對設施蔬菜重金屬、養分含量的研究,開展鎘對黃瓜、番茄等蔬菜品種生長脅迫的影響試驗,并在投入品源頭控制、重金屬鈍化劑、有機物還田、輪作調控等農藝措施研發方面取得積極進展。
量身定做節肥增效
不科學的過量施肥,不但提高生產成本,浪費勞動力,而且也是導致土壤生病的一條重要原因。為解決這個問題,山東省農科院資環所近年研發了“主要糧食作物一次性施肥技術”,針對不同作物品種,量身定做專用緩控釋肥料產品。在今年舉辦的小麥玉米一次性施肥技術現場觀摩會上,受到參觀群眾的青睞。
“小麥生育期長,從秋播到夏收有8個月,一次性施肥滿足不同生育期的生長需求不是件簡單的事情。”資環所專家譚德水博士介紹說,他們針對冬小麥、夏玉米、春玉米等作物的養分需求,通過調節膜材料種類和膜厚度,生產作物專用緩釋肥產品,無需追肥,項目協作組還開發出配套農機產品,易于大面積推廣。冬小麥夏玉米全生育期一次性施肥,不追肥,小麥季節省勞動力1人/畝,玉米季節省勞動力1人/畝,肥料產品為顆粒狀,能夠與播種機聯用,實現了種肥同播。
這種緩釋肥還有一個優點就是不會給土壤造成殘留污染,因為它采用了水性樹脂原位反應成膜技術。膜材料以水性樹脂為主體,配以營養型調控材料,以水為分散劑,無需回收溶劑,易生物降解,膜材料環保。不但成本低,而且產能高,肥料利用率提高7%—20%,有效減少了肥料養分流失對地表水體和地下水的污染。
在山東、河南和河北省進行了100多個點冬小麥施肥試驗,在減少20%氮肥的情況下,播種時一次施肥,平均增產5%左右;在東北春玉米和黃淮區夏玉米進行的30多點的施肥試驗表明,平均增產7%左右。
“土壤是我們人類生存的根本,是生產農產品的物質基礎,但是土壤不會說話,需要我們來替它爭取生存的權利,我們會盡全力去保護它。”采訪結束時,李彥動情地說。
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