成果简介：

2014年7月到2017年6月湖南省蚕桑科学研究所承担了湖南国土资源厅科技计划项目《桑树对重金属污染土壤修复治理技术研究与示范推广》（2014-06），该项目以我省重金属污染耕地修复治理与产品安全利用为出发点，主要开展了土壤重金属污染程度调查、桑树耐镉品种筛选、桑树吸镉规律研究、桑树对重金属污染土壤修复能力评价、不同桑树品种及栽植密度对吸镉能力的影响研究、重金属污染区桑叶安全性应用评价等方面的研究，由湖南省国土资源厅委托湖南省蚕桑科学研究所、湘潭市地质环境监测中心、湖南富农蚕桑发展有限公司共同完成。

本项目研究通过分析比较国内外重金属污染土壤治理技术的优缺点,并在总结省蚕桑科学研究所前期研究成果的基础上,制定了切合实际且独具特色的技术方案。该技术方案关键技术有：（1）通过盆栽试验，分析不同桑品种对镉的耐受阈值，确定适宜桑树栽植的重金属污染程度。（2）通过人为添加不同浓度镉的胁迫试验，研究镉在桑树中的分布规律；镉在桑树根、枝、叶中的亚细胞分布及存在形态；叶绿素及各种应激酶的变化，探索性研究桑树耐镉机理。（3）通过大田试验，分析不同栽植密度、不同栽植品种对桑树吸镉能力的影响；开展多年定点监测，分析不同栽培模式下桑树对重金属污染土壤的修复能力并进行评价，确定最佳栽植品种和栽植密度。（4）用污染区的桑叶开展饲喂家蚕及饲养生猪试验，对污染区的桑叶进行安全性应用评价。（5）集成构建行之有效的桑树修复重金属污染土壤栽培-农艺措施综合配套技术体系与模式,并在替代种植区进行示范推广。

通过这些关键技术的研究,取得了以下几项主要技术成果：（1）探明了桑树对重金属污染农田的生态修复效果（即在镉污染3.0mg/kg的耕地中栽植桑树，3年后土壤总镉每年下降7.85%、土壤PH值提升3.27%；适宜桑树栽植的镉污染上限值为39.25mg/kg、铅污染上限值为601.69mg/kg）及重金属镉在桑树各部位（包括根、茎、枝、叶）的分布规律（栽植三年的成林桑，桑树吸收的镉72.38%集中在根部，只有10.67%在叶部，其余在茎、枝部;且随着种植年限增加，根部吸收的镉呈上升趋势，叶部吸收的镉呈下降趋势）。（2）筛选出了对重金属富集能力较强且桑叶低积累重金属的桑树品种1个（粤桑11号）及耐镉蚕品种1个（洞·庭×碧·波）;并通过安全性评价试验，证实土壤总镉在3.0mg/kg以下栽植桑树用于饲养家蚕和饲喂生猪都是安全的。（3）通过盆栽及田间试验等，集成"重金属污染耕地桑树栽培技术规程"1套，并于2016年在湖南省质量技术监督局立项,为我省未来全面开展重金属污染耕地修复提供了重要的技术指导和规范雏形。（4）在重金属污染区建立了示范基地80hm2，并在我省长株潭重金属污染区开展了重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整试点、替代种植桑树近3400hm2。

本研究具有一定的创新性，可操作性、实用性强，达到了预期目标。

成果创新性：

1.获得国家发明专利一项：一种利用桑树修复污染土壤的方法（ZL201410180139.9）

2.目前重金属污染土壤的植物修复一般采用藤本和草本植物，生物量小、生长慢、修复速率较慢；本课题采用多年生木本植物桑树进行修复，生物量大、生长快。据本课题初步研究表明，桑树较其他适用修复性植物，对重金属污染具有更高的耐受性、更强的吸附能力、更快的修复时间，修复材料具有创新性。

3.利用桑树对重金属污染土壤进行修复期间，农民可以通过栽桑养蚕及开发桑枝综合利用获得可观收入，可以复材料具有创新性，构建具有经济、社会、生态效益的重金属污染土壤修复模式。

4.通过本项目的实施，筛选了对重金属有较强富集能力的高产桑树品种，并构建了桑树综合配套技术体系及重金属污染区桑树种养模式技术操作规程。

成果独占性：

湖南省蚕桑科学研究所创建于1941年，隶属湖南省农业委员会。经过70多年的发展，形成了集蚕桑科研、蚕种生产、蚕桑资源高效利用、新产品开发、新技术推广与培训和蚕桑基地建设于一体的全省唯一专业性研究所。在桑树研究方面主要收集和保护桑树种质资源286份，选育多元化桑树品种多个，近年来承担了湖南省科技厅、湖南省国土资源厅、湖南省环保厅、湖南省农业委的桑树生态应用研究多个课题，并参与了2014-2016年"长株潭重金属污染耕地修复治理和种植结构调整试点"工作。经过多年研究探明了桑树对重金属污染农田的生态修复效果及重金属镉在桑树各部位（包括根、茎、枝、叶及根、叶亚细胞）的分布规律；筛选出对重金属富集能力较强且桑叶低积累重金属的桑树品种1个（粤桑11号）及耐Cd蚕品种1个（洞.庭×碧.波）；初步探明了镉在桑树中的运转机制。获得发明专利1项"一种利用桑树修复镉污染土壤的方法（ZL201410180139.9）"、起草湖南省地方标准"重金属污染耕地桑树栽培技术规程"1个。

成果盈利性：

对于重金属污染土壤的治理问题，多年来国内外学者进行了广泛的研究与探索，修复技术涵盖了工程、物理、化学、生物、农业生态等多种手段，但普遍存在投入大、周期长、效果不明显等问题（采用物理或化学方法进行修复治理，时间约需10-20年，每667m2平均费用达60-100万元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑树的生态特性展开的桑-蚕生态产业治理重金属污染土壤技术正日益为人们所关注。桑树是多年生、深根性、阔叶型乔木或灌木，对土壤酸碱度适应性强，在pH4.5-9.0的范围内都能生长。据本项目的研究结果表明，桑树对重金属耐受能力强，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生长而不受胁迫，并且桑树对重金属Cd、Pb等有较强的富集能力（主要集中在根系，枝叶中含量较少），同时，因养蚕后的茧丝产品不进入食物链，可以规避因重金属离子转移带来的二次危害。利用桑树修复Cd污染耕地，所需费用大致在每亩1-1.5万元；重金属污染土壤种植桑树，通过龙头企业引导农民发展栽桑养蚕，每667m2桑园还可实现年均养蚕收入4000元以上。因此，利用桑-蚕生态产业对重金属污染土壤进行治理，不仅能促进土地复垦和生态植被恢复、而且又可发展蚕桑生态产业，是修复重金属污染耕地安全、经济、高效的应用模式。

成果持续性：

通过前期的研究，筛选出高镉吸累桑树品种和低镉吸累桑树品种，后期可持续开展：高镉吸累桑树品种的筛选及选育；桑树耐镉机制研究；重金属污染土壤替代种植资源产业链关键技术研究及产业链构建等相关研究。

成果先进性：

对于重金属污染土壤的治理问题，多年来国内外学者进行了广泛的研究与探索，修复技术涵盖了工程、物理、化学、生物、农业生态等多种手段，但普遍存在投入大、周期长、效果不明显等问题（采用物理或化学方法进行修复治理，时间约需10-20年，每667m2平均费用达60-100万元，且容易造成第二次污染）。而近年利用桑树的生态特性展开的桑-蚕生态产业治理重金属污染土壤技术正日益为人们所关注。桑树是多年生、深根性、阔叶型乔木或灌木，对土壤酸碱度适应性强，在pH4.5-9.0的范围内都能生长。据本项目的研究结果表明，桑树对重金属耐受能力强，能在Cd、Pb含量高的污染土壤中生长而不受胁迫，并且桑树对重金属Cd、Pb等有较强的富集能力（主要集中在根系，枝叶中含量较少），同时，因养蚕后的茧丝产品不进入食物链，可以规避因重金属离子转移带来的二次危害。利用桑树修复Cd污染耕地，所需费用大致在每亩1-1.5万元。通过本课题组的研究获得国家发明专利一项"一种利用桑树修复镉污染土壤的方法（ZL201410180139.9）"。

成熟度：02、方案级：提出的技术概念原理方法论证可行

商业模式分析：

重金属污染土壤面积大，修复模式多。但物理方法、化学方法投入成本大，重金属难以移除，且容易造成二次污染。本研究形成的桑树对重金属污染土壤修复治理技术投入成本低、还可给污染区企业和农民带来一定的经济收入，可大面积推广应用。

本研究成果主要与农业部门、国土部门、环保部门、环保企业开展合作，主要用于重度污染土壤生态修复、尾矿区环境治理、化工厂周围生态修复、重度污染农田替代种植等方面。 主要是技术转让或合作开发。

营销状况：

主要用于重度污染土壤生态修复、尾矿区环境治理、化工厂周围生态修复、重度污染农田替代种植等模式推广。应用面积较广，市场较大。

2016年我所与湖南湘牛环保实业有限公司共同承担"祁阳县畜牧场养殖密集区农用地土壤治理修复示范项目"方案编制，我所主要负责"重金属污场地桑树生态修复实施方案"。

　　拟采取的转化方式：技术转让

应用推广的已投入情况：500万元

　　资金需求额：100万元

　　融资用途：产品研发