植物体内营养元素与重金属间的相互作用较为复杂。30年多来,国内外许多学者对两者之间的相互作用进行了较为广泛的研究,已有研究表明,合理施用钙、镁、锌、硅、铁、硒、氮、磷、钾及稀土元素等可增强植物抗逆性、降低重金属的迁移转化,在一定程度上可缓解农作物受重金属胁迫的影响,降低农作物对重金属的吸收累积,其机制主要包括重金属与阳离子营养元素间的拮抗作用、改善农作物体内酶系统和代谢过程及调节土壤根际微环境等。通过大量的肥料选择施用及验证,研发了消减农作物重金属含量的功能复合肥和钝化土壤重金属活性的修复专用肥料,创新集成了以养分运筹为核心的营养调控修复技术。目前,该技术在珠三角珠江流域、湖南省湘江流域、广西环江流域及长三角太湖流域等轻度污染农田均有研究应用,对于轻度污染农田的持续安全利用具有重要意义。
2、原位钝化修复技术
施用钝化材料、降低土壤重金属活性是实现重金属污染农田安全种植的重要途径之一。钝化材料可分为无机、有机及无机-有机复合材料三大类,它们的性质结构、对目标重金属元素的选择及钝化机理不同。目前,常用的钝化修复剂主要包括硅钙物质、黏土矿物、金属氧化物、含磷材料、有机物料、生物炭及新型材料等,其作用机制主要包括调节土壤理化性状、与重金属发生沉淀、吸附、络合、氧化-还原等反应。施用钝化物料虽然不能彻底清除土壤中的重金属,但成本低、见效快、对土壤破坏小,能在一定时期内不同程度地固定土壤重金属,抑制其危害性,不失为在现阶段控制土壤重金属进入食物链的一种实用修复技术,适合于我国大面积轻中度重金属污染农田。
随着原位钝化修复技术研究的深入,钝化修复剂的研发成为科研院所和企业的研究热点。全国各地职能部门也投入大量资金,先后组织科研和企业力量在湖南、湖北、广东、广西、江苏、河南、安徽、江西、云南等建立了多个修复试验示范工程,对不同钝化修复材料进行田间验证试验和应用示范,取得较好成效。近十年来,关于钝化修复剂的发明专利申请数量呈逐年上升趋势,授权数量也逐年增加,已有多种钝化修复剂产品推向市场,其修复效果得到越来越多人的认可。