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湖南，稻米之鄉(xiāng)。它是全國(guó)水稻第一大省，每年這里的水稻產(chǎn)值占全國(guó)總量的十分之一。

湖南，毒地之痛。2013年轟動(dòng)全國(guó)的鎘米事件，將湖南的水稻種植業(yè)推到了懸崖邊上。

“稻花香里盼豐年，怎奈毒地一片。”對(duì)于湖南這樣一個(gè)水稻大省而言，土地與糧食之間似乎存在天然的矛盾。人們離不開(kāi)水稻，它是維系生存的根本。然而，重金屬籠罩下的土地卻讓延續(xù)了千百年的農(nóng)事生產(chǎn)愈發(fā)難以為繼。

一場(chǎng)糧食爭(zhēng)奪戰(zhàn)正在這片土地上打響。2015年，由中國(guó)農(nóng)科院主持的“我國(guó)南方地區(qū)稻米重金屬污染綜合防控”項(xiàng)目正式啟動(dòng)，向重金屬污染這一世界性難題發(fā)起了挑戰(zhàn)。

如今，一年已過(guò)，在科研人員的聯(lián)手努力下，這片毒地終于收獲了“干凈”的糧食。

成立聯(lián)合行動(dòng)組

在湘潭市農(nóng)科所的水稻田試驗(yàn)區(qū)中，立著一塊很惹眼的牌子。上面林林總總地羅列著一大串跟重金屬污染有關(guān)的各類(lèi)信息，不熟悉情況的路人總會(huì)下意識(shí)收住腳，神色凝重地看上兩眼。

這樣的景觀并不奇怪。在湖南，重金屬污染牽動(dòng)著每個(gè)人的心。除了土壤重金屬本底值較高的先天因素，近幾十年的工業(yè)化浪潮也加重了土地的負(fù)擔(dān)。盡管科學(xué)家們想過(guò)很多辦法，但這塊頑疾始終如夢(mèng)魘般揮之不去。

“過(guò)去進(jìn)行重金屬治理，都是各家單位在單打獨(dú)斗，沒(méi)有形成合力。中國(guó)農(nóng)科院開(kāi)展的科技創(chuàng)新工程協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目，打破了過(guò)去那種單打獨(dú)斗的局面，各領(lǐng)域的科學(xué)家攜手攻克難題。”作為該項(xiàng)目首席科學(xué)家，中國(guó)農(nóng)科院環(huán)保所研究員劉仲齊已和重金屬打交道多年，但如此大陣仗的聯(lián)合行動(dòng)，他還是第一次見(jiàn)到。

劉仲齊手里的任務(wù)書(shū)上，列出了11項(xiàng)不同方面的研究?jī)?nèi)容，這些任務(wù)分別由農(nóng)科院下轄的7個(gè)科研單位共同承擔(dān)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬污染的聯(lián)合治理。

不僅如此，聯(lián)合行動(dòng)組還是一個(gè)十分開(kāi)放的平臺(tái)，協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目的參與成員并不限于農(nóng)科院系統(tǒng)內(nèi)部。“我們的最終目標(biāo)是保障南方地區(qū)稻米數(shù)量與質(zhì)量安全，因此只要有好的想法和技術(shù)，無(wú)論是高校、科研院所還是企業(yè)，都可以拿到我們的平臺(tái)上開(kāi)展試驗(yàn)。”劉仲齊介紹說(shuō)，目前示范基地內(nèi)已進(jìn)駐南京農(nóng)大、湖南農(nóng)大等15個(gè)科研團(tuán)隊(duì)，包括重金屬修復(fù)企業(yè)9家。

尋找鎘轉(zhuǎn)運(yùn)路線圖

盡管重金屬污染治理以土壤為核心，但在協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目組中，并非所有人的研究都是沖著土壤去的。

“稻米鎘超標(biāo)絕不僅僅是土壤本身的問(wèn)題，我們需要知道這些重金屬是如何進(jìn)入植物體內(nèi)的。”劉仲齊及其團(tuán)隊(duì)成員發(fā)現(xiàn)，水稻體內(nèi)廣泛存在的非選擇性陽(yáng)離子通道，是影響大多數(shù)水稻品種鎘吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

劉仲齊解釋說(shuō)，負(fù)責(zé)被動(dòng)運(yùn)輸?shù)年?yáng)離子通道就好比城市里的公共交通工具，誰(shuí)都可以使用；負(fù)責(zé)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)碾x子泵則像是私家車(chē)，只有特定的離子才能使用。這一發(fā)現(xiàn)為揭示鎘在水稻體內(nèi)的生態(tài)毒理過(guò)程提供了關(guān)鍵依據(jù)。

研究顯示，陽(yáng)離子通道對(duì)水稻幼苗根系鎘積累量的貢獻(xiàn)率為38.8%～53.5%，對(duì)地上部鎘積累量的貢獻(xiàn)率可高達(dá)93.5%。

劉仲齊告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，重金屬污染治理應(yīng)以調(diào)動(dòng)水稻本身的防控機(jī)制為基礎(chǔ)，不能只是控制某個(gè)單一通道，要加強(qiáng)公共通道的安保措施。

發(fā)現(xiàn)這條路線后，科學(xué)家們又想出了遏制重金屬污染的三道關(guān)卡。

比如，在地上部分，使用以調(diào)控陽(yáng)離子通道為核心的葉面調(diào)理劑，把植物營(yíng)養(yǎng)體里面的鎘控制住，不讓它往籽粒里面繼續(xù)擴(kuò)散。在地下部分，從根系微生物的層面使用一些產(chǎn)品，讓進(jìn)入根系的鎘不再向植物葉片里面轉(zhuǎn)運(yùn)。最后，通過(guò)在土壤里面添加一些肥料和灌溉措施，降低鎘從土壤進(jìn)入植物根系的比重。

“排毒”只為還凈土

如果說(shuō)劉仲齊團(tuán)隊(duì)的研究是琢磨著如何防止鎘進(jìn)入植物體內(nèi)，那么中國(guó)農(nóng)科院麻類(lèi)所研究員王玉富的研究則恰好相反。用他的話說(shuō)，自己的工作是給土地“排毒養(yǎng)顏”。

“麻類(lèi)植物對(duì)鎘都具有很強(qiáng)的富集能力，是鎘污染土壤的良好修復(fù)植物。同時(shí)，亞麻可以冬季種植，在重金屬污染調(diào)控區(qū)和水稻輪作，不會(huì)影響水稻的生產(chǎn)。而在那些高污染區(qū)域，可以直接用麻類(lèi)植物代替水稻。”王玉富說(shuō)。

不僅如此，王玉富表示，這些地區(qū)種出的麻，符合國(guó)家對(duì)于紡織品的標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。

與王玉富一樣，中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研究員郭波莉也是一個(gè)擅長(zhǎng)“排毒”的人。

在協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目中，郭波莉開(kāi)展了關(guān)于稻米安全加工的技術(shù)研究。該研究不僅確定了水稻籽粒中鎘元素的富集部位，而且明晰了不同碾米時(shí)間和碾米精度對(duì)精白米中鎘含量的影響，以及鎘元素在稻米籽粒不同營(yíng)養(yǎng)組分中的分布，最終證明蛋白質(zhì)是稻米中鎘元素最重要的結(jié)合物質(zhì)。