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“透测地球”科普小课堂 | 稻田“解毒”记—“湘地”稻田土壤镉污染修复技术




“跨大陆重金属富集走廊”示意图(引自:Hou et al ., Science 388,316-321(2025))

    科学家发现,全球14%至17%的农田受到有毒金属污染的影响!粮食重金属污染问题引发全球关切。面对世界多地农田面临的类似挑战,“湘地团队”历经十年科技攻关,成功研发出解决方案——“湘地技术”。该技术通过有效固定土壤活性镉并同步补充营养,实现了显著成效:示范区域内稻米镉达标率从12.5%跃升至100%。这支科研团队从初期探索到攻克关键瓶颈,其“将论文写在稻田里”的实践,为全球粮食安全提供了宝贵的科技支撑。


想听湘地团队讲述
这段泥泞中的科技征程吗?
点此聆听由
品牌文化部副主任彭静怡
带来的演讲录音
↓↓↓


“在宁乡2680亩示范田中,
稻米镉达标率从12.5%跃升至100%;
资兴6750亩试验田,
稻米镉含量直降75.5%。
‘湘地技术’用数据证明:
科技能让土地重焕生机。
稻穗低垂的弧度,
终于不再是重金属的叹息,
而是丰收的笑颜!”

                                                                                 ——《稻香无镉,科技有答——湘地技术守护三湘沃土》演讲稿片段节选


演讲稿全文


    大家好!今天我想带大家走进一片稻田。在这片稻田里,有湘江的水汽氤氲,有千年稻穗的基因传承,更有一个关于“守护”的故事,以及一群默默耕耘的科研卫士。

    2013年,湖南大米镉超标事件引发全国关注,当粮食安全的警钟在三湘大地敲响,当镉污染的阴影悄然侵蚀稻田,我们该如何续写“湖广熟,天下足”的千年荣光?答案,就藏在省物化所自主研发的“湘地”稻田土壤修复技术中。


    一、攻坚:十年磨一剑,科技破难题

    镉污染的根源,在于土壤中活性态镉的肆意游荡。这个潜伏在土壤中的“隐形杀手”,通过水稻根系侵入稻谷,最终在人体内累积,引发骨痛、肾损伤甚至癌症。

    镉污染的治理,难在“锁住活性,化毒为安”。省物化所地球化学科研团队扎根田间十余年,从千百次实验中提炼出“湘地技术”,不仅能精准固定活性态镉,而且同步补给营养元素,让土地既能解毒,又能丰产。

    在宁乡2680亩示范田中,稻米镉达标率从12.5%跃升至100%;资兴6750亩试验田,稻米镉含量直降75.5%。“湘地技术”用数据证明:科技能让土地重焕生机。

    稻穗低垂的弧度,终于不再是重金属的叹息,而是丰收的笑颜!


    二、传承:从农耕文明到科技兴农

    7000年前,湖南先民驯化稻种,点亮了中华农耕文明的火种;马王堆汉墓的碳化稻穗,见证着这片土地与水稻的千年羁绊。

    而今天,“湘地技术”的诞生,正是一场跨越时空的科技接力。

    故事要从1999年说起。那时,省物化所地球化学科研团队带头人骆检兰就关注到地球化学技术对农业发展的影响。此后十余年,他带领团队主持开展了一系列土地质量调查研究。

    机会总是青睐有准备的人。2017年,省物化所争取到湖南省农用地土壤污染状况详查项目,骆检兰组织400多名技术骨干投入其中。白天,他们在田间采样,夜晚则伏案分析数据。团队成员王欢欢说:“没有范例可循,我们只能摸着石头过河。”

    “完成土壤‘体检’后,如何‘治病’?”研究初期,他们自筹资金,在省内多地寻找合适的试验区块。从岳阳到湘西,既要控制成本,又要确保试验。项目负责人徐雪生回忆:“骆总想到新配方,就连夜赶到田里,挽起袖子挖土、和泥、加材料。我们累得直不起腰,他却笑着说:‘土地等不起,咱们得跑赢时间!’”

    研发、监测、取样、分析……试验田里留下无数个不眠之夜。一次次失败,又一次次重来,他们最终破译了“土壤-水稻”体系中镉的地球化学密码,研发出低成本生态降镉技术。

    让受污染的土壤重获生机,这是对土地的承诺,更是对民生的回答。


    三、担当:青年人的土地情怀

    同仁们,民以食为天,食以土为本。在守护粮食安全这一国之大计中,作为青年科技工作者,我们能做些什么?

    是像“湘地团队”一样,将论文写在稻田里,把实验室搬到泥泞中;

    是用创新技术破解“耕地保护”的难题,让每一寸土地都能孕育希望;

    是让每一粒稻米都承载安全的承诺,让“中国饭碗”端得更稳、更安心。

    以科技守护土地,以责任延续文明!

    这就是我们的使命与担当!


{科普时刻}

    演讲中屡次提及的“隐形杀手”镉污染,究竟是何方神圣?了解这个“毒”,才能更懂湘地技术的突破价值。

    稻田里的“毒”就是重金属镉(Cd)。

    Cd是化学周期表中的48号元素,当人体长期食用达到一定含量,会引发骨骼剧痛,甚至损伤免疫系统,增加癌症风险。

    研究发现,Cd在土壤中有两种形态:“自由状态”的活性态镉,能轻松被水稻根系吸收;而稳定态镉像“戴上了手铐”,被牢牢锁在土壤中。土壤中的镉被水稻根系吸收后,会悄悄“潜伏”在稻米中。


    我们的目标,正是锁住那些“四处游荡”的活性态镉。

    如何为稻田“解毒”呢?

    专家们通过不断地试验优化,研发出湘地系列土壤钝化改良剂。它解毒的过程就像抓鱼一样。

    1、寻找材料


    解毒剂中,有一种成分是天然沸石,它就像抓鱼的网子一样,具有多孔隙结构,这些孔隙为吸附镉提供了天然的场所。

    2、实施抓捕


    解毒剂中有一种成分叫磷酸二氢钾,它能持续的扩大沸石的孔隙,同时将土壤里的活性态Cd赶进这些孔隙中,并牢牢锁住,就像捕鱼收网,让镉“束手就擒”。

    3、维持长效


    解毒剂中的辅助物质,则化身为“营养师”,在调节土壤中的pH值,维持解毒效果的同时,又携带水稻生长所必须的营养元素,助力水稻健康生长。

    4、动态监测


    “湘地系列”通过11年的试验优化,在2680亩示范田中,稻米镉达标率由12.5%提高至100%,千亩良田,如今已经能稳定生产出安全“无镉”的绿色稻米;在6750亩试验田中,稻米镉含量直降75.5%,稻田重焕生机!


文明之光

从古稻到未来

7000年前,
湖南先民驯化出
第一粒稻谷;
今日,科技续写新的传奇。
马王堆的碳化稻穗、
隆平稻作博物馆的
金色种子,
见证着三湘大地
与水稻的千年羁绊。
这是“湖广熟,天下足”
的现代答案,
更是科技对文明的
深情致敬。


    (文/朱丽芬、彭静怡 图/朱丽芬 音频/彭静怡)

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