农田土壤重金属污染防控与修复

第一章绪论 1
第一节农田土壤重金属污染概况 1
一、常见的重金属污染物 1
二、土壤重金属污染的界限 4
第二节农田土壤重金属污染的来源 5
一、污水灌溉 5
二、农药、肥料和塑料农膜的使用 6
三、固体废弃物的利用 6
四、大气沉降 7
第三节农田土壤重金属污染的特点及危害 7
一、农田土壤重金属污染的特点 7
二、农田土壤重金属污染的危害 10
第二章农田土壤重金属污染修复技术 13
第一节农田土壤重金属污染物理修复技术 13
一、农田土壤重金属污染稀释技术 13
二、农田土壤重金属污染覆土技术 13
第二节农田土壤重金属污染化学修复技术 13
一、碱性材料 14
二、磷酸盐类材料 15
三、黏土矿物类材料 16
四、金属及金属氧化物 18
五、有机类材料 18
第三节农田土壤重金属污染生物修复技术 19
一、植物修复技术 19
二、微生物修复技术 22
三、动物修复技术 23
第四节农田土壤重金属污染联合修复技术 24
一、植物-微生物修复技术 24
二、微生物-动物修复技术 25
三、植物-动物修复技术 26
四、不同改良剂对镉污染农田的修复效果——案例一 26
五、改良剂对土壤-作物中镉、铅含量及形态的影响——案例二 31
六、改良剂后效——案例三 39
第三章土壤重金属污染修复的低积累作物品种选育 47
第一节重金属低积累作物的概念与分类 47
一、重金属低积累作物的概念 47
二、重金属低积累作物的分类与标准 47
第二节重金属低积累作物筛选的理论基础 49
一、重金属低积累的遗传学基础 49
二、数量性状的分类 49
三、数量性状的表型值及其分解 49
四、遗传力的估算与应用 51
五、数量性状基因定位 52
六、QTL定位步骤 53
第三节植物对重金属镉积累机制的研究 54
一、Nramp家族 55
二、HMA家族 57
三、ZIP家族 59
四、LCT家族 60
第四节主要作物重金属低积累品种育种方法 61
一、杂交育种 61
二、回交育种 62
三、诱变育种 63
四、远缘杂交育种 64
五、倍性育种 64
六、转基因育种 65
七、分子育种 66
第五节主粮作物的镉吸收分析 67
一、小麦、玉米和水稻对镉的吸收能力差异 67
二、代谢抑制剂对小麦、水稻和玉米根系镉吸收的影响 74
第六节小麦籽粒镉低积累品种筛选实践 84
一、镉低积累小麦品种筛选方案 85
二、镉低积累小麦品种筛选试验结果 86
三、小麦籽粒镉积累的全基因组关联分析 93
第七节主要作物重金属低积累品种选育案例 95
一、小麦籽粒镉低积累品种选育案例 95
二、大麦籽粒镉低积累品种选育案例 98
三、水稻籽粒镉低积累品种选育案例 102
第四章农田土壤重金属污染功能生物炭钝化技术 108
第一节生物炭的制备及特性 108
一、生物炭的原料来源 108
二、生物炭的制备工艺 108
三、生物炭的特性 109
第二节生物炭对土壤中重金属的钝化及其机制 110
一、生物炭对土壤理化性状的影响 110
二、生物炭对土壤重金属的钝化 111
三、生物炭钝化重金属污染的机制 112
第三节功能生物炭的制备及应用 115
一、物理方法 115
二、化学方法 116
三、生物方法 118
第四节功能生物炭的局限性和应用展望 120
第五节功能生物炭制备及其对土壤中重金属的修复案例 121
一、磁性生物炭的制备及其在镉污染土壤中的应用——案例一 121
二、硫锰改性生物炭的制备及其对镉和铅复合污染土壤的修复——案例二 139
第五章农田土壤重金属污染作物低积累叶面阻控技术 157
第一节叶面阻控技术的基本原理 157
一、叶面吸收与阻控剂在植物体内的运输 157
二、叶面阻控技术的核心作用机制 158
第二节叶面阻控剂的主要类型与研发进展 161
一、无机材料阻控剂 161
二、有机材料阻控剂 164
三、纳米材料阻控剂 164
四、植物源生物刺激素 165
五、协同增效的复合/功能化阻控剂 166
第三节技术应用、评价与案例 166
一、叶面阻控技术的应用策略与农艺参数优化 166
二、叶面阻控技术的效果评价体系 168
三、案例分析 170
第四节重金属叶面阻控技术的挑战、前沿与展望 202
一、叶面阻控技术面临的挑战与局限 202
二、前沿研究与技术突破方向 204
三、未来展望与应用前景 206
第六章农田土壤重金属污染修复案例分析 207
第一节项目基本情况 207
一、稳定化固体改良剂修复案例 207
二、液体改良剂修复案例 208
第二节稳定化固体改良剂治理修复情况 208
一、2015～2016年小麦季土壤重金属污染修复试验 208
二、2015～2016年玉米季土壤重金属污染修复后效试验 222
三、2016～2017年小麦季土壤重金属污染修复试验 226
四、2017～2018年小麦季土壤重金属污染修复试验 229
五、2018～2019年小麦季土壤重金属污染修复试验 233
六、2019～2020年小麦季土壤重金属污染修复试验 235
第三节液体改良剂治理修复情况 237
一、2017～2018年河南农业大学科教园区盆栽试验效果验证 237
二、2017～2018年B市田间试验效果验证 242
三、2017～2018年A市田间小麦试验效果验证 248
四、2017～2018年A市玉米季土壤重金属污染修复后效试验 260
五、2018～2019年B市田间效果验证 265
六、2019～2020年土壤改良剂XJ1800大田示范效果验证 267
第四节案例特色 270
一、稳定化固体改良剂修复案例特色 270
二、液体改良剂修复案例特色 271
第五节案例总结与展望 271
一、案例总结 271
二、展望 272
第七章农田土壤重金属污染修复展望 273
第一节我国农田污染土壤修复面临的主要问题 273
一、土壤污染详细状况有待进一步摸清 273
二、土壤污染防治政策、法规、标准急需完善 274
三、土壤污染防治与修复资金不明 274
第二节我国农田污染土壤修复的局限性 276
一、技术成熟度低与可操作性差 276
二、修复效果不稳定与持久性存疑 276
三、修复成本高昂，经济可持续性差 277
四、投融资渠道不畅，长效机制缺位 278
五、技术适用性与场地特异性强 278
第三节我国农田污染土壤修复工作展望 279
一、我国农田土壤污染修复的应用模式 279
二、我国农田土壤污染修复的商业模式 280
参考文献 284