特定水分管理促进基于水稻的植物修复技术对镉污染稻田的治理

《Plant and Soil》：Specific water management facilitated rice-based phytoremediation of cadmium contaminated paddy fields

　　

摘要

背景与目标

减少稻田土壤中镉（Cd）污染对粮食安全和土壤修复至关重要。为提高水稻对镉的植物提取效率，本研究在"以稻治镉"体系中开发了一种针对性的水分管理策略，使排水时间与水稻关键镉吸收期相吻合。

方法

在镉污染稻田土壤中开展了一项盆栽试验，设置四种水分管理处理（CK、WMG1、WMG2、WMG3）；同时进行为期两年的田间试验，选用两个水稻品种（9311、Pokkali）和三种水分管理方式（CK、FI、WM）。在各关键阶段采集土壤和水稻样本。

结果

盆栽结果表明，水分管理显著降低了土壤pH值（降低0.32）并提高了氧化还原电位Eh（升高350 mV），使DGT活性态镉增加了7.94倍，大幅增强了水稻镉累积量，其中WMG1效果最为显著。每个灌溉周期中，干燥阶段的DGT活性态镉平均比湿润阶段高61.70%。因子分析证实水分管理通过Eh、pH和生物可利用态镉调控镉含量。田间试验验证了水分管理富集了铁/硫氧化细菌，提高了镉的生物有效性，增加了高镉累积水稻的镉吸收量。在"WM + Pokkali（高镉累积水稻）"条件下，水稻提取镉为474.56 g/ha/yr，理论修复效率和实际修复效率分别为43.01%和37.50%。

结论

该策略在不改变稻田基本耕作方式的前提下，能有效降低中重度污染稻田中的镉含量，提供了一种新颖的土壤修复途径。