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为解决持续淹水（CF）控镉导致的水资源短缺等问题，研究人员在镉污染稻田开展 8 种水管理策略对比试验。发现灌浆期淹水 20 天（FG20）可显著降低糙米镉浓度，调节土壤微生物，减少水资源消耗，具应用价值。
民以食为天，水稻作为全球数十亿人的主食，其安全至关重要。然而，农田镉（Cd）污染已成为全球性环境与公共健康难题，尤其在中国南方稻米主产区，部分糙米样品镉浓度超标现象严重，长期食用可能引发肾功能损伤、骨质疏松等疾病。传统的持续淹水（CF）虽能有效降低水稻镉积累，却面临水资源浪费、温室气体排放增加及作物减产等挑战，亟需更可持续的替代方案。
为破解这一困境，中国研究人员在湖南镉污染稻田开展了田间试验，旨在探索既能减少镉积累又能兼顾资源效率的水管理策略。相关成果发表于《Environmental Pollution》，为镉污染农田的可持续治理提供了新视角。
研究采用了田间对比试验的关键技术方法，在湖南永安镇（YA）和黄谷村（HG）设置 8 种水管理处理，包括持续排水（CD）、不同生育期的阶段特异性淹水及持续淹水（CF）。通过测定土壤理化性质、微生物群落结构、水稻各组织镉浓度及产量，系统分析不同处理对镉积累的调控机制。
不同水管理策略对水稻镉积累的影响
研究发现，延迟淹水阶段和延长淹水时间可逐步降低水稻组织中的镉水平。尽管持续淹水（CF）使糙米镉浓度最低（0.04–0.06 mg/kg），达到国家食品安全标准，但会导致水稻产量下降。相比之下，灌浆期淹水策略表现突出，其中灌浆期淹水 20 天（FG20）效果最佳：与持续排水（CD）相比，YA 和 HG 站点的糙米镉浓度分别降低 82.74% 和 28.61%；与营养生长期淹水相比，降幅达 3.67%–74.82%，显著降低了糙米摄入的健康风险。
对土壤镉生物有效性与微环境的调控
FG20 处理可显著降低土壤镉生物有效性，使其水平与持续淹水（CF）相当。机制上，该处理通过提高土壤 pH 值、促进铁膜（iron plaque）形成，增强镉的固定。铁膜是水稻根系表面形成的铁氧化物胶膜，能吸附重金属，减少根系对镉的吸收。此外，FG20 还通过调节土壤微生物群落发挥作用：促进梭状芽孢杆菌（Clostridium_sensu_stricto_13）、氧杆菌（Oxobacter）等镉固定细菌的生长，抑制卟啉杆菌（Porphyrobacter）、厌氧绳菌（Anaerolinea）等镉活化细菌，从而稳定土壤中的镉。
对水稻产量与可持续性的平衡
在产量方面，持续排水（CD）处理产量最低，而灌浆期淹水的产量与营养生长期淹水相当，显著高于 CD，表明灌浆期淹水在控镉的同时能维持水稻产量。此外，与持续淹水（CF）相比，FG20 可大幅减少水资源消耗，更符合节水农业的需求，且避免了 CF 可能导致的砷（As）共积累问题，提升了策略的环境安全性。
结论与意义
本研究证实，灌浆期淹水 20 天（FG20）是一种高效、可持续的镉污染稻田水管理策略。该策略通过协同调控根际镉生物有效性、微生物群落结构和铁膜形态，在显著降低糙米镉浓度的同时，减少水资源消耗和环境负担，为镉污染地区的水稻安全生产提供了科学依据和实践指导。其创新性在于突破了传统持续淹水的局限，通过精准调控关键生育期的水分管理，实现了食品安全、资源效率与生态环境的多赢，对保障全球粮食安全和农业可持续发展具有重要借鉴意义。
