论文标题：Screening and rotating winter and summer crops to effectively remediate Cd-contaminated agricultural land and ensure safe production

期刊：Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者：Wenjun Yang, Yixuan Chen, Xiao Deng, Pengfei Tu, Kefu Tan, Zhaoyue Liu, Qingru Zeng, Yang Yang

发表时间：15 Mar 2025

DOI： 10.1007/s11783-025-1958-y

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近日，湖南农业大学的曾清如教授团队在Frontiers of Environmental Science & Engineering期刊第19卷第3期发表了题为“Screening and rotating winter and summer crops to effectively remediate Cd-contaminated agricultural land and ensure safe production”的研究论文。

镉（Cd）污染目前已成为全球性的环境问题。受长期工业活动的影响，土壤镉污染现象极为普遍。孟加拉国所采集的全部农业土壤样本中均检测出镉污染；美国超过75%的农业土壤中镉浓度处于较高水平；在我国，约7%的土壤受到镉污染，这直接导致了大量的粮食减产。镉还会在人体内持续累积，严重威胁人体健康。然而，现有的土壤修复技术存在一定局限性，在植物修复方面，多数超富集植物无法全年生长，并且大多难以产生经济效益。因此，研发一种高效的镉污染农田修复方法，实现修复与生产需求的平衡，显得尤为重要。

本研究通过大规模的田间试验，系统评估了10种冬季作物和12种夏季作物在镉污染农田中的修复效率以及农产品安全性。在作物收获后，精确测定土壤中的镉含量，以此分析不同作物对土壤镉的去除能力。同时，检测了油类作物的植物油以及其他经济作物可食用部分的重金属含量，判断其是否符合安全标准。基于试验结果，挑选出表现最为优异的冬夏作物组合，构建了“SA + HA”“CI + HA”“LU + HA”三种轮作模式，并从修复效率和经济效益等多方面进行综合考量。

研究表明，冬季作物中，东南景天（SA）和菊苣（CI）对镉的积累能力最为突出，分别使土壤镉含量降低了12.1%和10.4%。夏季作物中，油葵（HA）的修复效果最佳，能够使土壤镉含量降低3.7%（图1）。值得注意的是，所有油类作物的植物油重金属含量均处于安全范围内，然而部分其他经济作物的可食用部分却存在镉含量超标的现象。

图1 冬季（a）和夏季（b）作物的镉积累情况及修复效率

通过对轮作模式的对比分析发现，“SA + HA”和“CI + HA”的修复效果显著优于“LU + HA”，土壤镉含量分别降低了12.5%、8.9%和3.7%，净利润分别为-27591.19美元/公顷、749.50 美元/公顷和3309.76 美元/公顷（图2）。综合各项指标来看，“CI + HA”轮作模式在修复效率和经济效益方面表现最为出色，综合指数达到1.79，成功实现了镉污染农田的安全生产与高效修复。

图2 轮作模式下作物的生物量（a）、镉含量（b）、镉积累量（c）以及土壤中的镉含量（d）

本研究成功筛选出了高效修复镉污染农田的冬夏作物组合以及轮作模式，为镉污染农田的治理提供了切实可行的全新方案。其中，“CI + HA”轮作模式的成功实践，为农业生产与环境修复的协同发展开辟了新的思路。

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本文内容来自FESE期刊2025年第19卷第3期发表的研究文章“Screening and rotating winter and summer crops to effectively remediate Cd-contaminated agricultural land and ensure safe production”。通讯作者为湖南农业大学的曾清如教授和杨洋副研究员。

引用格式：Wenjun Yang, Yixuan Chen, Xiao Deng, Pengfei Tu, Kefu Tan, Zhaoyue Liu, Qingru Zeng, Yang Yang. Screening and rotating winter and summer crops to effectively remediate Cd-contaminated agricultural land and ensure safe production. Front. Environ. Sci. Eng., 2025, 19(3): 38

https://doi.org/10.1007/s11783-025-1958-y

期刊简介

Frontiers of Environmental Science & Engineering是由高等教育出版社、中国工程院和清华大学共同主办的环境领域综合学术期刊，聚焦环境领域前沿问题与研究成果，重点关注开创性、跨学科的研究，致力于打造具有国际影响力的高水平学术交流平台，是中国工程院院刊系列期刊、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊。

主编：曲久辉院士，John Crittenden院士

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期刊官网2

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