2014, Vol. 35
2. 重庆市农业资源与环境研究重点实验室, 重庆 400716
2. Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment of Chongqing, Chongqing 400716, China
重金属元素在食物链中的流动是关系到人类健康的一个重要问题，其中某些重金属元素如Fe、 Mn、 Cu、 Zn等属于作物和人体所必需的微量元素，缺乏会影响作物的生长和人体的健康，而某些重金属如Pb、 Cd等非必需元素在土壤中的过度积累不仅能对作物产生毒害作用，降低农作物产量和品质，还能通过食物链进入人体，从而对人体健康构成严重威胁[1, 2]. 重金属在土壤中的含量、 有效性及垂直分布状况不仅与成土母质有关，还受施肥、 灌溉、 耕作方式等农业管理措施的影响[3, 4, 5, 6]. 其中，耕作方式是影响土壤重金属含量、 有效性及垂直分布的重要因素之一. 研究表明，与常规耕作相比，免耕条件下由于作物残茬的表层积累、 化肥表施及大气沉降作用等因素的影响，一些元素可能在土壤表层富集[7, 8]. 此外，免耕还能显著提高土壤有机质含量，降低土壤pH，而这些性质的改变可能对土壤重金属含量、 有效性及作物对重金属的吸收产生极大的影响[9, 10]. 如Santiago等[11]报道了免耕可显著提高土壤有机质含量，使土壤Mn、 Cu、 Zn有效量升高； Carter等[12]发现，土壤pH降低是免耕提高作物对Cu、 Zn等重金属吸收量的最重要原因. 但目前关于该领域的研究集中在旱地，对水田的研究很少. 水稻是我国重要的粮食作物，种植面积占全国粮食作物的25%，一方面，稻田长期淹水种植容易引起土壤Fe、 Mn向下层淋溶，导致耕层土壤Fe、 Mn的匮乏[13, 14]，另一方面，随着工农业迅速发展，受工业“三废”和农业活动的影响，我国稻田重金属污染问题日趋严重，稻米中重金属积累有增加的趋势[15, 16]. 因此，研究不同耕作方式对水田土壤重金属的积累及其有效性的影响具有重要的意义. 本研究以1990年建立的定位试验田为依托，通过测定土壤剖面重金属总量、 有效量及水稻各部位重金属含量，分析长期不同耕作方式对紫色水稻土重金属累积、 迁移及有效性的影响，以期为合理选用耕作方式提供依据.
1 材料与方法 1.1 试验设计
试验地点位于重庆市北碚区西南大学试验农场，该场地气候为亚热带季风性湿润气候，年平均降雨量为1105 mm，年平均气温为18.30℃，年日照1276 h，土壤为中生代侏罗纪沙溪庙组灰棕紫色沙泥岩母质上发育的中性紫色水稻土. 试验前耕层土壤的基本性状为：pH 7.1，有机质23.1 g ·kg-1，碱解氮 120.1 mg ·kg-1，速效磷 7.5 mg ·kg-1，速效钾71.1 mg ·kg-1.
长期定位试验始于1990年，试验设计及管理方法同文献[17]，试验设5个处理：①常规平作(中稻-冬水田)，按照传统方法每年三犁三耙翻耕植稻，水稻收获后灌冬水休闲至来年四月； ②水旱轮作(中稻-油菜)，按照传统方法水稻平作，水稻收获后，放干田内水翻耕种植油菜，油菜收获后灌水犁耙种水稻； ③免耕冬水(中稻-油菜)，作垄规格为：一垄一沟55 cm，垄顶宽25 cm，沟宽30 cm，沟深35 cm，水稻植在垄埂两侧，水稻生长期间保持高-中水位(离垄面10~20 cm)，水稻收获后免耕灌冬水休闲至来年四月； ④垄作免耕(中稻-油菜)，全年不翻不耕，作垄规格和植稻方法与②相同，水稻收获后垄埂上种植油菜，油菜生长期间，降低垄沟水位，保持浸润灌溉，第二年油菜收获后灌水种植水稻； ⑤厢作免耕(中稻-油菜)，全年免耕，作厢规格为一厢一沟120 cm，厢宽85 cm，沟宽35 cm，沟深35 cm，其它环节与处理④相同.
每处理小区面积20 m2，随机排列，3次重复，各处理的施肥量均为尿素273.1kg ·hm-2； 过磷酸钙500.3 kg ·hm-2； 氯化钾150.1 kg ·hm-2，过磷酸钙做底肥一次施用，尿素用量的2/3做底肥，1/3做追肥，氯化钾底肥和追肥各1/2.
1.2 样品采集与分析
2012年8月底水稻成熟后采集土壤剖面样品和水稻植株样品. 每个小区随机取6个点(垄作和厢作处理采样点选在垄面和厢面上)，分别取0~20、 20~40和40~60 cm层次土样，混匀后放在干净通风处阴干，磨细，过2 mm和0.25 mm筛后，分析土壤基本理化性质和重金属总量及有效量. 每个小区随机选取3株水稻，整株采集，采集后分成根、 茎叶和糙米3部分，洗净，烘干、 磨细过筛后供分析用.
土壤pH值、 有机质、 阳离子交换量及重金属全量的分析见文献[18]. 土壤重金属有效态含量采用pH 7.3 DTPA-CaCl2-TEA溶液浸提[19]，水稻样品采用HNO4-HClO4消煮，Fe、 Mn、 Cu、 Zn用原子吸收分光光度计测定，Pb、 Cd用石墨炉原子吸收分光光度计测定[18].
1.3 数据统计与分析
采用Excel 2003和SPSS 13.0进行有关数据的计算、 统计与处理.
2 结果与分析 2.1 长期不同耕作方式对土壤理化性质的影响
长期不同耕作方式对土壤理化性质的影响见表 1.耕作方式对土壤pH有显著影响，常规平作、 水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕处理pH均随土层深度增加呈明显降低趋势，而免耕冬水处理pH剖面变化较小. 在0~20 cm和20~40 cm土层，土壤pH均以常规平作最高，以水旱轮作最低，在40~60 cm土层中，水旱轮作条件下土壤pH显著低于其它4个处理，而其它4个处理间的差异不显著，表明水旱轮作使各层次土壤pH均降低，这与前人研究结果一致[20]. 各处理土壤有机质含量随土层的加深呈明显降低的趋势. 在各土层中，水旱轮作土壤有机质含量显著低于其余4个处理，在0~20 cm土层，其余4个处理间的差异不显著，在20~40 cm和40~60 cm土层中，土壤有机质含量均以厢作免耕最高，其次为垄作免耕，再次为免耕冬水和常规平作，这是由于水旱轮作干湿交替过程中翻耕土壤加速了有机质的分解，而免耕和长期淹水均能降低有机质的矿化速度，罗友进等[21]也有相似的研究结果. 除免耕冬水外，各处理土壤CEC均随土层的加深而略有下降，但各土层深度及处理间的差异均不显著.
 | 表 1 耕作方式对土壤理化性质的影响 1)Table 1 Effects of tillage methods on physiochemical properties of purple paddy soil |
2.2 长期不同耕作方式对土壤重金属总量的影响
长期不同耕作方式对土壤重金属含量及剖面分布状况的影响因元素的不同而异(表 2). 不同土壤深度及耕作方式间土壤总Fe含量差异均不显著. 耕作方式对Mn的剖面分布影响较大，垄作免耕和厢作免耕条件下土壤总Mn含量随土层加深显著降低，而常规平作、 水旱轮作及免耕冬水处理土壤总Mn含量则以20~40 cm最高； 在0~20和40~60 cm土层，土壤总Mn含量以垄作免耕和厢作免耕最高，20~40 cm土层以水旱轮作最高，其次为常规平作，各土层总Mn含量均以免耕冬水最低. 这是由于常规平作、 水旱轮作及免耕冬水处理长期淹水或周期性的干湿交替作用，造成Mn向下淋失，导致表层土壤Mn含量减少而在中下层土壤相对富集的趋势[22]，而垄作免耕和厢作免耕改淹水种植或放干种植为垄沟浸润种植，避免了Mn过度地向土壤下层迁移. 各层次土壤Cu、 Zn、 Pb和Cd总量不同耕作方式间的差异不显著，随土层深度增加，土壤Cu、 Zn和Pb总量略有下降，且远低于我国土壤环境质量(GB 15618-1995)二级标准[23]，而各处理Cd总量则随土层加深显著降低，表现出明显的表聚现象，且其值超过了我国土壤环境质量二级标准.
| 表 2 耕作方式对土壤重金属总量的影响 Table 2 Effects of tillage methods on total contents of heavy metals in purple paddy soil |
2.3 长期不同耕作方式对土壤重金属有效态含量的影响
各耕作处理土壤Fe、 Cu、 Zn、 Pb和Cd的有效态含量随土层的加深均呈显著降低的趋势(表 3). 在0~20 cm土层中，水旱轮作条件下土壤有效Fe含量显著高于其它4个处理，而在20~40和40~60 cm土层中，各处理间有效Fe含量均无显著差异，表明水旱轮作能够使表层土壤Fe活化，但耕作方式对下层土壤Fe活性影响很小. 水旱轮作条件下土壤剖面有效Mn含量变化规律不明显，这可能与土壤翻动及油菜根系的吸收有关，而其它4个处理土壤有效Mn含量均随土层深度的增加显著提高(表 3)，这与免耕及常规耕作结合灌冬水有助于土壤有效Mn的向下淋失有关. 0~20 cm土层中，有效Mn含量以水旱轮作最高，其次为垄作免耕和厢作免耕，以常规平作和免耕冬水最低，在20~40 cm土层，水旱轮作、 垄作免耕及厢作免耕显著高于常规平作和免耕冬水，而在40~60 cm土层，仅免耕冬水处理显著降低，其余各处理间的Mn含量差异不显著，表明耕作方式对土壤有效Mn的影响随深度的增加而减小. 各土层土壤有效Cu含量受耕作方式的影响均不显著. 土壤有效Zn含量在0~20 cm土层中以常规平作最高，水旱轮作最低，且均与其它3个处理达到显著性差异水平，而在20~40和40~60 cm土层中以免耕冬水最高，以水旱轮作最低. 各土层土壤有效Pb含量均以常规平作最高，其次为免耕冬水，水旱轮作最低，表明长期淹水能导致土壤Pb的活化. 各层土壤有效Cd含量均以水旱轮作处理最低，其余4种耕作方式间差异不显著. 结果表明水旱轮作有助于表层土Fe、 Mn活性提高，Zn、 Pb和Cd活性降低，常规平作使Fe、 Mn活性降低，Zn、 Pb活性提高，而Cu活性受耕作方式影响很小.
| 表 3 耕作方式对土壤重金属有效态含量的影响 Table 3 Effects of tillage methods on available heavy metals in purple paddy soil |
2.4 长期不同耕作方式对水稻各部位重金属含量的影响
5种耕作方式下，水稻Fe、 Pb和Cd含量均为根＞茎叶＞糙米，而Mn、 Cu、 Zn的积累和分配规律则有所不同(表 4). 经过22 a的长期定位试验，不同耕作处理使水稻植株各重金属的积累出现了明显的差异. 耕作方式对水稻各部位Fe、 Mn含量的影响相似，根和茎叶Fe、 Mn含量的大小顺序均为水旱轮作＞垄作免耕，厢作免耕＞免耕冬水＞常规平作，且水旱轮作条件下水稻根、 茎叶Fe、 Mn含量均显著高于常规平作和免耕冬水处理，这表明与长期淹水种植相比，水旱轮作可以促进水稻对Fe、 Mn的吸收，但各处理糙米Fe、 Mn含量均无显著差异. 各处理水稻根部Cu含量无显著差异，但水旱轮作、 垄作免耕及厢作免耕条件下水稻茎叶和糙米Cu含量显著高于常规平作、 免耕冬水. 常规平作水稻根部Zn含量显著高于厢作免耕，茎叶Zn含量则以水旱轮作最高，且与常规平作和免耕冬水达到显著性差异水平，而各处理糙米Zn含量无显著性差异. 各耕作处理水稻根、 茎叶、 糙米Pb含量均无显著差异. 各耕作处理水稻根部Cd含量差异不显著，茎叶中的Cd含量则表现为水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕显著高于常规平作和免耕冬水，糙米Cd含量则以免耕冬水最高，以水旱轮作最低，且达到显著差异水平.
| 表 4 耕作方式对水稻植株不同部位重金属含量的影响1)/mg ·kg-1Table 4 Effects of tillage methods on heavy metal contents in different parts of rice/mg ·kg-1 |
2.5 长期不同耕作方式对重金属在土壤-水稻体系中迁移能力的影响
用富集系数BCF(水稻根部重金属含量/土壤中相应重金属含量)来表示重金属在土壤-水稻根之间迁移能力大小，用迁移系数TF1(水稻茎叶重金属含量/水稻根部相应重金属含量)、 TF2(糙米重金属含量/水稻茎叶相应重金属含量)分别表示重金属在根-茎叶、 茎叶-糙米间的迁移能力[24]. 如表 5所示，水稻根部对土壤重金属的富集能力的大小顺序为Cd＞Cu＞Mn＞Zn＞Pb＞Fe，表明在研究的金属元素中，Cd向水稻根部的迁移能力最强，耕作方式对水稻根部Fe、 Cu、 Zn、 Pb、 Cd的富集系数影响较小，而对Mn的影响较大，其中水旱轮作条件下水稻根部对Mn的富集系数最大. 重金属在水稻根部-茎叶间的迁移能力表现为Zn＞Mn＞Fe＞Pb＞Cd＞Cu，其中Cu、 Zn、 Cd向地上部的迁移能力受耕作方式的影响较大，常规平作、 免耕冬水条件下TF1值均小于水旱轮作、 垄作免耕与厢作免耕，而Fe、 Mn、 Pb在水稻根部-茎叶间的迁移受耕作方式影响较小. 而对于重金属元素在茎叶-糙米间的迁移系数，Cd受耕作方式的影响最大，其中水旱轮作条件下Cd的迁移系数远低于其它4个处理.
| 表 5 不同耕作方式下重金属在土壤-水稻系统的迁移情况Table 5 Effects of tillage methods on translocation of heavy metals in the soil-paddy system |
3 讨论 3.1 长期不同耕作方式对土壤重金属含总量的影响
重金属通过大气沉降、 污泥农用、 污水灌溉、 化肥和农药的施用等途径进入农田并在土壤中积累，具有很大的生态和健康风险，受到广泛的关注[25]. 对不同耕作方式下重金属变化状况已有大量研究，如Düring等[26]指出，免耕条件下土壤各层Cd含量及表层Zn含量均高于常规翻耕，Hargrove[27]发现免耕使Mn和Zn在土壤表层积累，Fe的累积量减少，而Cu的积累与耕作方式无关.
本试验研究不同耕作方式对水稻土重金属含量及迁移状况的影响，结果发现，不同耕作处理对土壤总Fe剖面分布无显著影响，这可能是由于土壤中Fe含量较高，而不同耕作方式对作物残茬在土壤中的分布及作物对于Fe吸收的影响不足以改变土壤中Fe含量引起. 土壤Mn剖面分布状况受耕作方式影响较大，常规平作、 免耕冬水及水旱轮作条件下表层土壤Mn有较强的向下层土壤淋溶的趋势，应注意长期淹水和干湿交替可能会导致表层土壤Mn的匮乏，而垄作免耕和厢作免耕可以在一定程度上避免表层土壤Mn的过度淋失. 土壤剖面中的重金属含量分布状况反映土壤受污染的程度和重金属在土壤中的迁移状况，一般情况下，土壤重金属含量随土层深度增加而降低表明土壤受到人类活动的污染[28]. 本研究中，各耕作处理Cu、 Zn、 Pb含量在各土层均无显著差异，而各处理土壤表层Cd含量明显高于下层土壤，表明该人类活动对土壤镉含量有显著的影响，对于一般农地土壤，重金属的来源主要来自大气沉降、 施肥、 灌溉和作物残茬. 本研究表明该土壤中的Cu、 Zn、 Pb含量受上述因素的影响较小而Cd受的影响较大. 水稻对Cd具有较强的富集能力，土壤中过量Cd会对稻米的质量安全构成严重威胁[29]，应采取措施减少其向农田的输入和向水稻籽粒迁移. 不同耕作条件下土壤各层Cu、 Zn、 Pb、 Cd含量均无显著差异，与前人研究结果有所不同，可能是由于试验的土壤性质、 气候条件、 作物种类、 水分及施肥管理措施等的不同所致，需要进一步深入研究.
3.2 长期不同耕作方式对土壤重金属有效态含量的影响
有效态重金属表示能够被植物吸收利用的部分，与土壤性质密切相关，其中，土壤pH和有机质是影响土壤重金属有效态含量的重要因素. 不同耕作方式对重金属有效性的影响及其与土壤理化性质的关系已有较多报道，但得出的结论有所不同. 如Edwards等[30]发现，免耕条件下土壤表层Pb、 Co的有效态含量高于翻耕，而Cu、 As、 Ni的有效态含量则不受耕作方式的影响，有效As无明显的剖面分布规律，其它几种元素的有效态含量则随土层的加深呈显著降低的趋势. Santiago等[11]指出，免耕土壤表层有效Mn、 Cu、 Zn均高于翻耕，有效Mn、 Cu、 Zn与有机质均呈显著的正相关关系. 也有报道认为免耕使土壤重金属有效态含量升高的原因是土壤pH的下降[27]. 但Fergusson[31]指出，土壤重金属的有效态含量的变化不能完全用土壤理化性质的改变来解释.
本研究中，各处理土壤有效Fe、 Cu、 Zn、 Pb和Cd均表现出表层高而下层低的趋势，除水旱轮作外，有效Mn的含量随土层加深而升高. 在0~20cm的表层土壤中，水旱轮作能使表层Fe、 Mn的有效量显著提高，同时使表层Zn、 Pb和Cd的有效量显著降低，而常规平作条件下Fe、 Mn活性较低，Zn、 Pb活性较高，但Cu的有效态含量受耕作方式的影响很小. 在本研究所测试的重金属元素中，Fe、 Mn、 Cu和Zn是植物必需的微量元素，根据土壤有效态微量元素分级和评价指标[32]，各处理表层土壤有效Fe、 有效Mn及有效Cu属于很高水平，水旱轮作条件下土壤有效Zn属于低水平，而其它4个处理属于中等水平. 将表层土壤重金属有效量与pH、 有机质、 CEC及重金属总量进行相关分析，结果表明，有效Fe与pH呈极显著的负相关关系，与有机质呈显著的负相关关系，有效Mn与pH和有机质均呈极显著的负相关关系，有效Zn与总Zn呈显著正相关关系，而有效Cu、 Pb和Cd与土壤pH、 有机质、 CEC及其总量的相关性均不显著(表 6)，这可能与其它理化性质如氧化还原电位及元素间交互作用的影响有关，有待进一步研究影响这些元素有效态含量的因素.
| 表 6 土壤重金属有效态含量与土壤理化性质及重金属总量的相关关系 (n=15)1)Table 6 Correlation between soil available heavy metals,properties and total heavy metal |
3.3 长期不同耕作方式对水稻吸收重金属的影响
研究表明，耕作方式可以改变土壤pH、 有机质含量、 CEC及作物的根系在土壤中的分布状况，这些变化可能会影响到作物对重金属的吸收. 如Gao等[33]报道，与传统翻耕相比，免耕可以降低小麦籽粒中Cd含量. Lavado等[34]在对耕作方式对小麦-大豆/玉米轮作系统重金属影响的研究发现，大豆籽粒和根中Cu含量为翻耕高于免耕，而根部Zn含量则为免耕高于翻耕，且大豆根部Zn含量与土壤Zn呈显著的正相关关系. Düring等[35]认为翻耕条件下菠菜嫩叶中Cd含量显著高于免耕是由于免耕提高了土壤有机质含量，从而导致土壤有效Cd含量降低所致. Tiller等[36]和Oliver等[37]发现，与翻耕相比，免耕对土壤有效Cd含量虽无显著影响，但能显著提高作物对Cd的吸收，原因可能是免耕条件下作物根系主要分布在Cd含量相对较高的表层所致.
本研究发现，耕作方式对重金属在土壤-水稻系统的迁移有显著的影响. 水稻根部Fe、 Mn含量以水旱轮作最高，Zn含量以常规平作最高，这可能是由于水旱轮作提高了表层土壤Fe、 Mn活性而常规平作提高了表层土壤Zn活性所致，水稻根部Cu、 Pb、 Cd含量则受耕作方式的影响很小. 为探讨水稻各部位重金属含量与耕作方式引起的土壤性质变化间的关系，将水稻根、 茎叶、 糙米重金属含量与表层土壤pH、 有机质、 CEC、 重金属总量及有效态含量进行相关分析，结果发现，水稻根部Fe含量与pH呈极显著负相关关系，与有效Fe呈极显著正相关关系，根部Mn含量与pH呈极显著负相关关系，与有效Mn呈极显著正相关关系，茎叶中Mn含量与pH呈显著的负相关关系，与总Mn呈显著正相关关系，与有效Mn呈极显著的正相关关系，茎叶和糙米Cu含量与pH均呈极显著的负相关关系，糙米中Zn含量与pH呈显著负相关关系，与CEC呈极显著正相关关系(表 7)，表明pH和重金属有效态含量是影响水稻对重金属吸收的最重要因素.
3.4 长期不同耕作方式对重金属在水稻中迁移的影响
耕作方式对重金属在水稻根部-茎叶间的迁移系数有一定的影响，水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕条件下Cu、 Zn、 Pb的迁移系数均明显高于常规平作和免耕冬水，有研究认为水稻根部重金属主要靠蒸腾作用向茎叶转移，高蒸腾作用下植株体内重金属明显高于低蒸腾作用[38, 39, 40]，与长期淹水的常规平作和免耕冬水相比，水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕条件下水稻生物量增大，根系活性提高，叶面积系数增加[41, 42]，加之这3种耕作方式使土壤Fe、 Mn活性明显提高能够增强水稻的光合作用[43]，这些变化均能一定程度上提高水稻的蒸腾强度，从而提高重金属向茎叶的迁移系数，导致水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕条件下茎叶Cu、 Cd含量显著高于常规平作和免耕冬水，水旱轮作条件下茎叶Zn含量显著高于常规平作和免耕冬水. 糙米中Fe、 Mn、 Cu、 Zn是人体必需营养元素，缺乏易导致疾病发生，本研究与常规平作和免耕冬水相比，水旱轮作、 垄作免耕及厢作免耕条件下糙米Cu含量有显著的提高，但各耕作处理间糙米Fe、 Mn、 Zn含量均无显著差异，这可能与水稻对元素的吸收、 分配过程中元素间的交互作用有关. Pb、 Cd作为人体的非必需元素，采取措施减少其向水稻籽粒的转运可以降低对人体的危害，本研究常规平作、 免耕冬水处理糙米Pb含量超过国家食品卫生标准(GB 2762-2005)[44]，水旱轮作、 垄作免耕、 厢作免耕条件下糙米Pb含量虽略有下降，但差异并不显著，表明耕作措施对降低土壤Pb向水稻籽粒迁移的作用有限. 土壤Cd向水稻籽粒的迁移能力较强，水旱轮作可以明显降低Cd在茎叶-糙米间的迁移系数，这可能是由于水旱轮作条件下土壤Fe活性明显提高(表 3)，导致水稻体内转运蛋白减少，最终使Cd向糙米的迁移量降低[45]，此外，也有研究认为茎叶中的Cd主要是通过韧皮部转移至植物的籽粒，Zn可以抑制Cd在韧皮部的装载和运输，减少其向籽粒的迁移[46]，本研究中水旱轮作条件下水稻茎叶Zn含量最高(表 4)，对Cd在茎叶-糙米间的迁移有一定的抑制作用. 除水旱轮作外，其它4个处理糙米Cd含量均超过了国家食品卫生标准(GB 2762-2005)[44]，表明水旱轮作对降低Cd向糙米的迁移保证食品安全有较明显的效果.
4 结论
(1)相对于常规平作、 水旱轮作及免耕冬水的长年淹水或周期性干湿交替的种植模式，垄作免耕和厢作免耕降低了土壤Mn向下层淋溶的趋势，但不同耕作方式对Fe、 Cu、 Zn、 Pb和Cd总量的剖面分布状况影响不明显.
(2)水旱轮作使表层土壤Fe、 Mn有效量显著提高，Zn、 Pb有效量显著下降，常规平作使表层土壤Fe、 Mn有效量显著降低，Zn、 Pb有效量显著升高. 表层土壤有效Fe、 Mn含量与pH、 有机质均呈显著的负相关关系，有效Zn与总Zn呈显著的正相关关系.
(3)相对于常规平作和免耕冬水，水旱轮作、 垄作免耕及厢作免耕条件下水稻根部Fe、 Mn含量，茎叶Fe、 Mn、 Cu、 Cd含量，糙米Cu含量均有一定程度的提高. 水旱轮作能明显降低Cd在水稻茎叶-糙米间的迁移系数，显著降低糙米Cd含量.
(4)土壤pH、 重金属有效量的变化是耕作方式影响水稻对重金属吸收的最主要因素.
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