[发明专利]一种蔬菜中镉含量预测模型的建模方法及其应用

说明书

本发明属于农业与环境领域，涉及一种蔬菜中镉含量预测模型的建模方法及其应用。所述的建模方法包含以下步骤：采集土壤样品，测定土壤中连二亚硫酸钠‑柠檬酸三钠‑碳酸氢钠(DCB)提取态铁(Fe_DCB‑soil)含量、草酸/草酸铵(Oxalate)提取态镉(Cd_{oxalate‑soil})的含量、土壤中乙酸/乙酸钠(NaOAc)提取态铝(Al_Naoac‑soil)的含量，建立Fe_DCB‑soi、Cd_{oxalate‑soil}、Al_Naoac‑soil含量与蔬菜镉(Cd_plant)含量的模型关系。建立的模型为：logCd_plant＝alogCd_{Oxalate‑soil}‑bFe_DCB‑soil+cAl_NaoAc‑soil+d。该模型适用于红壤中蔬菜镉含量的预测，可提高蔬菜镉含量的预测准确性，为蔬菜安全生产布局提供借鉴。

技术领域

本发明属于农业与环境领域，涉及一种蔬菜中镉含量预测模型的建模方法及其应用。

背景技术

镉是一种非必需有毒重金属，且可以在生物体内累积，主要存在于锌矿石和磷肥等物质 中，广泛用于电镀、颜料、塑料稳定剂和镍镉电池等行业，并以污水、污泥或市政废弃物等 形式排放到环境中，给城市郊区和农用土壤造成了严重的污染。蔬菜作为南方地区居民除大 米外的第二大膳食，当生长于镉污染的土壤中，过量的镉就会累积在蔬菜体内，既影响蔬菜 的生长和品质，长期食用这种蔬菜，还会对人体造成极大的累积风险。一方面，南方地区气 候湿热，土壤酸化严重，重金属活性强，土壤风化淋溶强度大，土壤脱硅富铁铝化程度高， 这样的气候和土壤条件更有利于镉从土壤向蔬菜的转移。另一方面，对于大面积、低污染、 面源污染的农田土壤，用工程修复方法是不现实的，如客土法、深挖、填埋等工程方法，因 此，需要因地制宜，科学确定土壤与作物中镉含量的模型关系，针对性地采取措施，有效抑 制重金属进入食物链，进而提高农产品质量。

目前已有的土壤-作物重金属富集预测模型，多是将土壤重金属全量、土壤性质(pH、质 地、有机质、CEC等)、作物状态(作物种类、种植等)、大气环境及其他因子等直接或间 接影响重金属迁移的因素整合，形成土壤-作物系统富集模型的基础，很少有将土壤次生矿 物(氧化铁、氧化锰、氧化铝和氧化硅等)作为富集驱动因子进行研究。而在珠三角红壤地 区，气候湿热，土壤酸化严重，土壤风化淋溶强度大，土壤脱硅富铁铝化化程度高，这样的 条件能较强烈的影响重金属镉的迁移和转化，需要重点关注。此外，目前较成熟的作物重金 属富集模型多集中于荷兰、英国等欧洲国家，其土壤多为温带的恒定电荷土壤和石灰性土 壤，与华南地区的酸性红壤地球化学性质有较大的差异。因此，从地球化学的角度，建立土 壤与作物重金属的模型关系，是准确预测作物重金属含量在有效手段。

基于重金属有效态污染土壤风险管控的技术较为薄弱。作物中重金属主要来源于土壤， 但土壤中重金属的总量不能作为判断对作物供给能力的指标，只有生物有效态对作物是有效 的。大量的研究表明，土壤重金属总量与作物组织内的重金属含量的关系并不密切，甚至有 一些根本不存在相关关系。而目前我国现行的土壤环境质量相关标准、预测模型多以重金属 为准，这不能准确反映土壤与作物的对应关系，较难准确代表农产品的质量安全，进而导致 相关污染土壤风险管控措施的偏差，存在较大的潜在风险。

相关调查显示，珠三角地区土壤呈现典型的区域污染特征，土壤环境质量总体不容乐 观，尤其是镉污染比较突出的农产品质量安全问题突出。已有的涉及作物-土壤系统的重金 属大部分局限于矿区微区域或盆栽试验的有限区域内，对大田环境下的产地土壤环境质量与 作物重金属之间的关系及其机制研究缺乏整体性和系统性的研究，对产地环境土壤中重金属 的迁移转化大多仍停留在单一或有限影响因素的研究，缺乏对土壤重金属迁移的准确判断与 定量解析，难以构建基于重金属污染的土壤-作物系统富集模型关系。因此，本发明是基于 区域尺度上作物-土壤系统深入研究，准确分析产地环境中土壤镉的分布及赋存状态，探明 其污染行为，建立土壤-作物系统镉富集的模型关系。