本技术涉及一种矿物基缓释钙和碱材料的制备技术及其在降低水稻镉吸收中的应用。该技术旨在修复受重金属污染的农田土壤,通过将偏高岭土与强碱溶液混合反应,经过一系列处理步骤,最终得到可用于降低水稻中镉含量的矿物基材料。
背景技术
由于酸雨沉降、施肥不当、耕作不科学等原因,耕地土壤pH值持续下降,导致土壤酸化现象日益加剧,这种酸化现象使土壤中的有毒元素如铝、锰等释放,干扰水稻的营养吸收和代谢途径,从而损害水稻根系的健康和生理功能,阻碍其正常生长和发育。土壤中重金属元素如镉、铅通常以稳定的形式存在,但土壤酸化会显著改变其性质,提高重金属活性,加速其在土壤中的解吸和迁移,进而增加水稻对镉等重金属的吸收。此外,土壤pH值下降会降低微生物的多样性和丰度,影响微生物群落的结构,破坏微生态系统,从而加剧土壤病虫害的发生,导致土壤环境不利于水稻生长,严重影响农业生产。
土壤中的重金属通常不容易随水淋溶,也不能被土壤微生物分解,是环境中长期存在的污染物,其中,镉是重点监测的重金属污染物之一。由于水稻根系在生长过程中能够吸收土壤中的营养物质,这也使得水稻容易吸收土壤中的重金属,导致镉在水稻植株中富集,还可能通过食物链传递到人体中,长期食用超标的镉稻米可能严重影响人体的肾脏、血液和骨骼等器官。
土壤酸化和镉污染已成为限制水稻生长和保障品质安全的重要因素,因此,及时采取措施修复酸化土壤,降低水稻籽粒中的镉含量,对有效保护人体健康、提高食品安全水平和促进农产品质量具有重要意义。改良酸性镉污染土壤的一种常见方法是通过施用石灰或其他碱性物质来中和土壤酸性,这种方法能有效地提升土壤的pH值,减少重金属镉的溶解性和迁移性,从而降低水稻对镉的吸收。然而,过度施用石灰可能导致土壤板结的形成,限制水分和根系的渗透能力。此外,过量的碱性物质也可能引起养分失衡,影响土壤中其他重要养分的有效性和可利用性。植物修复是一种利用具有高镉积累能力的植物从土壤中提取和富集镉的方法,够通过根系将镉吸收并转运到地上部分,在植物体内富集起来,以此来降低土壤镉含量。尽管植物修复在处理镉污染土壤中具有潜力,但其周期相对较长,而且植物的根系有限,仅能作用于土壤表层。化学稳定化技术是通过添加磷酸盐或硅酸盐等修正剂来降低土壤中镉的生物有效性,将镉改变为较稳定的形式,从而减少植物对镉的吸收,然而,这一技术的实施面临着初始成本高和修正剂可能对地下环境造成潜在风险的挑战。因此,迫切需要研发一种高效、低成本且效果稳定的方法,以解决土壤酸化问题、降低水稻对镉的吸收和富集,确保稻米安全生产和人类健康。
实现思路