碱性富硅复合改良剂在镉污染稻田安全利用中的作用效果与机理

Safe usage of Cd-polluted paddy fields using alkaline Si–rich compound

amendment: Effect and mechanism

王亮，刘齐庆，廖晓勇*

中国科学院地理科学与资源研究所

摘要：世界上许多地区都亟需一种低成本的实用性技术来降低水稻中的镉污染。本研究通过田间试验，阐明了四种碱性复合材料在华南地区镉污染稻田安全利用中的作用及其机理。其中，两种碱性富硅复合材料：AF-SC（碱肥底肥配硅钙矿粉）；AF- SS(碱性底肥配硅硒矿粉)；试验结果表明这两种复合材料能够以较低的成本同时实现稻米降Cd、增产和土壤质量改善的多重目标收益。两个试验点的稻米Cd含量平均降低了75%，保证了中度镉污染地区的水稻安全生产。不同实试验点的不同品种水稻增产幅度为6.7% ~ 21.0%，土壤pH增加了0.36 ~ 0.62个单位，土壤有效磷和有效硅含量升高，土壤有效镉含量降低。结构方程模型（SEM）和回归分析表明，复合材料中碱性组分提供的碱性环境有效抑制了根表Fe/Mn膜的形成，减少了对环境中Cd的吸收。此外，水稻籽粒中Cd的降低还与Cd从根到茎的转运被抑制有关，这主要是由于有效态Si的增加。研究结果表明，碱性富硅复合材料的应用对于中国南方镉污染稻田的修复是可行的。