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    2014年7月到2017年6月湖南省蠶桑科學研究所承擔了湖南國土資源廳科技計劃項目《桑樹對重金屬污染土壤修復治理技術研究與示范推廣》（2014-06），該項目以我省重金屬污染耕地修復治理與產品安全利用為出發點，主要開展了土壤重金屬污染程度調查、桑樹耐鎘品種篩選、桑樹吸鎘規律研究、桑樹對重金屬污染土壤修復能力評價、不同桑樹品種及栽植密度對吸鎘能力的影響研究、重金屬污染區桑葉安全性應用評價等方面的研究，由湖南省國土資源廳委托湖南省蠶桑科學研究所、湘潭市地質環境監測中心、湖南富農蠶桑發展有限公司共同完成。
本項目研究通過分析比較國內外重金屬污染土壤治理技術的優缺點,并在總結省蠶桑科學研究所前期研究成果的基礎上,制定了切合實際且獨具特色的技術方案。該技術方案關鍵技術有：（1）通過盆栽試驗，分析不同桑品種對鎘的耐受閾值，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，研究鎘在桑樹中的分布規律；鎘在桑樹根、枝、葉中的亞細胞分布及存在形態；葉綠素及各種應激酶的變化，探索性研究桑樹耐鎘機理。（3）通過大田試驗，分析不同栽植密度、不同栽植品種對桑樹吸鎘能力的影響；開展多年定點監測，分析不同栽培模式下桑樹對重金屬污染土壤的修復能力并進行評價，確定最佳栽植品種和栽植密度。（4）用污染區的桑葉開展飼喂家蠶及飼養生豬試驗，對污染區的桑葉進行安全性應用評價。（5）集成構建行之有效的桑樹修復重金屬污染土壤栽培-農藝措施綜合配套技術體系與模式,并在替代種植區進行示范推廣。
通過這些關鍵技術的研究,取得了以下幾項主要技術成果：（1）探明了桑樹對重金屬污染農田的生態修復效果（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，葉部吸收的鎘呈下降趨勢）。（2）篩選出了對重金屬富集能力較強且桑葉低積累重金屬的桑樹品種1個（粵桑11號）及耐鎘蠶品種1個（洞·庭×碧·波）;并通過安全性評價試驗，證實土壤總鎘在3.0mg/kg以下栽植桑樹用于飼養家蠶和飼喂生豬都是安全的。（3）通過盆栽及田間試驗等，集成“重金屬污染耕地桑樹栽培技術規程”1套，并于2016年在湖南省質量技術監督局立項,為我省未來全面開展重金屬污染耕地修復提供了重要的技術指導和規范雛形。（4）在重金屬污染區建立了示范基地80hm2，并在我省長株潭重金屬污染區開展了重金屬污染耕地修復及農作物種植結構調整試點、替代種植桑樹近3400hm2。
本研究具有一定的創新性，可操作性、實用性強，達到了預期目標。

    1.獲得國家發明專利一項：一種利用桑樹修復污染土壤的方法（ZL201410180139.9）
2.目前重金屬污染土壤的植物修復一般采用藤本和草本植物，生物量小、生長慢、修復速率較慢；本課題采用多年生木本植物桑樹進行修復，生物量大、生長快。據本課題初步研究表明，桑樹較其他適用修復性植物，對重金屬污染具有更高的耐受性、更強的吸附能力、更快的修復時間，修復材料具有創新性。
3.利用桑樹對重金屬污染土壤進行修復期間，農民可以通過栽桑養蠶及開發桑枝綜合利用獲得可觀收入，可以復材料具有創新性，構建具有經濟、社會、生態效益的重金屬污染土壤修復模式。
4.通過本項目的實施，篩選了對重金屬有較強富集能力的高產桑樹品種，并構建了桑樹綜合配套技術體系及重金屬污染區桑樹種養模式技術操作規程。

    湖南省蠶桑科學研究所創建于1941年，隸屬湖南省農業委員會。經過70多年的發展，形成了集蠶桑科研、蠶種生產、蠶桑資源高效利用、新產品開發、新技術推廣與培訓和蠶桑基地建設于一體的全省唯一專業性研究所。在桑樹研究方面主要收集和保護桑樹種質資源286份，選育多元化桑樹品種多個，近年來承擔了湖南省科技廳、湖南省國土資源廳、湖南省環保廳、湖南省農業委的桑樹生態應用研究多個課題，并參與了2014-2016年“長株潭重金屬污染耕地修復治理和種植結構調整試點”工作。經過多年研究探明了桑樹對重金屬污染農田的生態修復效果及重金屬鎘在桑樹各部位（包括根、莖、枝、葉及根、葉亞細胞）的分布規律；篩選出對重金屬富集能力較強且桑葉低積累重金屬的桑樹品種1個（粵桑11號）及耐Cd蠶品種1個（洞.庭×碧.波）；初步探明了鎘在桑樹中的運轉機制。獲得發明專利1項“一種利用桑樹修復鎘污染土壤的方法（ZL201410180139.9）”、起草湖南省地方標準“重金屬污染耕地桑樹栽培技術規程”1個。

    對于重金屬污染土壤的治理問題，多年來國內外學者進行了廣泛的研究與探索，修復技術涵蓋了工程、物理、化學、生物、農業生態等多種手段，但普遍存在投入大、周期長、效果不明顯等問題（采用物理或化學方法進行修復治理，時間約需10-20年，每667m2平均費用達60-100萬元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑樹的生態特性展開的桑-蠶生態產業治理重金屬污染土壤技術正日益為人們所關注。桑樹是多年生、深根性、闊葉型喬木或灌木，對土壤酸堿度適應性強，在pH4.5-9.0的范圍內都能生長。據本項目的研究結果表明，桑樹對重金屬耐受能力強，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生長而不受脅迫，并且桑樹對重金屬Cd、Pb等有較強的富集能力（主要集中在根系，枝葉中含量較少），同時，因養蠶后的繭絲產品不進入食物鏈，可以規避因重金屬離子轉移帶來的二次危害。利用桑樹修復Cd污染耕地，所需費用大致在每畝1-1.5萬元；重金屬污染土壤種植桑樹，通過龍頭企業引導農民發展栽桑養蠶，每667m2桑園還可實現年均養蠶收入4000元以上。因此，利用桑-蠶生態產業對重金屬污染土壤進行治理，不僅能促進土地復墾和生態植被恢復、而且又可發展蠶桑生態產業，是修復重金屬污染耕地安全、經濟、高效的應用模式。

    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，后期可持續開展：高鎘吸累桑樹品種的篩選及選育；桑樹耐鎘機制研究；重金屬污染土壤替代種植資源產業鏈關鍵技術研究及產業鏈構建等相關研究。

    對于重金屬污染土壤的治理問題，多年來國內外學者進行了廣泛的研究與探索，修復技術涵蓋了工程、物理、化學、生物、農業生態等多種手段，但普遍存在投入大、周期長、效果不明顯等問題（采用物理或化學方法進行修復治理，時間約需10-20年，每667m2平均費用達60-100萬元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑樹的生態特性展開的桑-蠶生態產業治理重金屬污染土壤技術正日益為人們所關注。桑樹是多年生、深根性、闊葉型喬木或灌木，對土壤酸堿度適應性強，在pH4.5-9.0的范圍內都能生長。據本項目的研究結果表明，桑樹對重金屬耐受能力強，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生長而不受脅迫，并且桑樹對重金屬Cd、Pb等有較強的富集能力（主要集中在根系，枝葉中含量較少），同時，因養蠶后的繭絲產品不進入食物鏈，可以規避因重金屬離子轉移帶來的二次危害。利用桑樹修復Cd污染耕地，所需費用大致在每畝1-1.5萬元。通過本課題組的研究獲得國家發明專利一項“一種利用桑樹修復鎘污染土壤的方法（ZL201410180139.9）”。

    

    重金屬污染土壤面積大，修復模式多。但物理方法、化學方法投入成本大，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重金屬污染土壤修復治理技術投入成本低、還可給污染區企業和農民帶來一定的經濟收入，可大面積推廣應用。
本研究成果主要與農業部門、國土部門、環保部門、環保企業開展合作，主要用于重度污染土壤生態修復、尾礦區環境治理、化工廠周圍生態修復、重度污染農田替代種植等方面。 主要是技術轉讓或合作開發。

    主要用于重度污染土壤生態修復、尾礦區環境治理、化工廠周圍生態修復、重度污染農田替代種植等模式推廣。應用面積較廣，市場較大。
2016年我所與湖南湘牛環保實業有限公司共同承擔“祁陽縣畜牧場養殖密集區農用地土壤治理修復示范項目”方案編制，我所主要負責“重金屬污場地桑樹生態修復實施方案”。