[發明專利]一種基于土壤共存金屬影響的小麥籽粒鎘富集量預測方法

有效

• 申請號: 202110373294.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113125644B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 蔡喜運;許佳慧;胡燦洋;王茂林;趙宗生;趙小學;曹柳;盧一富
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N33/24;G06F30/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發明提供了一種基于土壤共存金屬影響的小麥籽粒鎘富集量預測方法，屬于重金屬生態風險評價領域。基于目前植物對鎘富集量的預測方法缺乏對土壤共存重金屬影響的考慮，本發明以植物吸收過程為導向，綜合考慮土壤共存重金屬和土壤理化性質對鎘在土壤和植物體內遷移轉運的貢獻，建立了鎘在小麥籽粒中富集濃度的定量預測方法。通過實驗測試和文獻資料搜集，共計匯總572組鎘在小麥籽粒中的富集數據對模型進行外部驗證。結果證實模型具有良好的預測能力，可用于鎘污染農田風險評估。模擬應用的結果顯示本模型對于鎘污染農田修復措施的選擇具有指導意義。

技術領域

本發明屬于重金屬生態風險評價技術領域，具體涉及一種基于土壤共存金屬影響的小麥籽粒鎘富集量預測方法。該模型基于土壤鎘環境暴露水平、共存重金屬暴露水平及土壤理化性質對小麥籽粒的鎘富集量進行預測，可用于評估土壤環境鎘的潛在生態風險，結合土壤環境質量標準和食品污染物限量標準，可為鎘污染農田風險評估和修復措施選擇提供指導建議。

背景技術

有色金屬冶煉以及農業磷肥的過量使用造成鎘在農田土壤中的廣泛積累。2014年全國土壤污染狀況公報顯示，鎘是土壤中超標率最高的重金屬元素。土壤中的鎘能夠通過食物鏈進入人體危害健康。小麥是中國第二大糧食作物，預測鎘在小麥籽粒中的富集對鎘污染農田風險評估至關重要。

基于母巖組分構成和人為活動的影響，鎘在土壤中往往與其他重金屬(如鉛，鋅，銅等)共存。植物可食部位的鎘含量主要與土壤鎘的賦存和土壤環境因素有關。土壤的理化性質(如pH、陽離子交換量、有機質等)會影響鎘在土壤中的賦存和植物生長。不同種類的共存重金屬對鎘由土壤向根的轉移以及根向籽粒的轉運存在影響。但在預測小麥等植物對鎘的富集量時共存金屬的影響很少被考慮進去。

目前對于土壤鎘在植物體內富集的預測主要利用多元線性回歸的方法，直接將植物中鎘的富集量同土壤總鎘/有效態鎘含量、土壤理化性質進行擬合得到預測模型。其中，有效態鎘的提取技術涉及DTPA提取、草酸/草酸銨提取、土壤孔隙水提取以及梯度薄膜擴散技術。如專利CN108398480A公開了一種葉菜中鎘污染風險監測預警方法，該專利采用0.005M DTPA溶液提取土壤有效態鎘，通過與土壤pH、有機質含量、陽離子交換量和粘粒含量構建線性模型，預測小白菜、芹菜、莧菜、空心菜和生菜中的鎘含量(R²＝0.81–0.93,P0.01)。專利CN109142650A公開了一種蔬菜中鎘含量預測模型的建模方法，該專利利用紅壤中草酸/草酸銨提取態鎘、連二亞硫酸鈉-檸檬酸三鈉-碳酸氫鈉提取態鐵和乙酸/乙酸鈉提取態鋁構建預測模型，預測葉菜(菜心、生菜)中鎘的含量(R²＝0.555,P0.01)。專利CN110163424A公開了一種基于梯度薄膜擴散技術的水稻籽粒中鎘污染風險預警方法，該專利利用梯度薄膜擴散技術檢測土壤中有效態鎘含量，同時檢測土壤的pH、氧化硅含量、氧化鐵含量和氧化鈣含量，構建了稻米鎘的預測模型(R²＝0.948,P0.01)。專利CN110083985A公開發表了一種土壤鎘鎳復合的小麥富集量的預測方法，通過采用砂培(石英砂+培養液)實驗，建立小麥根和莖葉中鎘、鎳積累量與溶液中鎘、鎳含量的模型，而后通過測定實際樣品土壤溶液中鎘、鎳的含量代入方程來預測小麥根和莖葉中鎘、鎳的含量(R²＝0.51–0.95,P0.01)。