2017, Vol. 38
, ZENG Min , ZHOU Hang , XU Jun , YANG Wen-tao , GU Jiao-feng , ZOU Jia-ling , ZHANG Ping , PENG Pei-qin , LIAO Bo-han
我国土壤环境状况总体不容乐观，土壤重金属污染较为严重，耕地土壤环境质量令人堪忧. 全国土壤总的超标率为16.1%，其中Cd的污染最为严重，超标率为7.0%[1]. 土壤中Cd通过作物吸收转运，积累在可食部位，且通过食物链的传递，危害人和动物健康[2~5]. 水稻(Oryza sativa L.)是世界上最主要的粮食作物之一，也是一种富集Cd的农作物，Cd易于在水稻籽粒中累积[6]. 因此控制土壤中的Cd向水稻迁移是一个急需解决的环境问题.
为了降低水稻对土壤Cd的吸收，当前研究多从以下两个方面考虑：一是将土壤中的Cd“钝化”，降低Cd的生物有效性，减少水稻对Cd的吸收累积[7~10]，但其钝化效果的长久性尚待研究，且长久的施用钝化剂也可能降低土壤质量； 二是利用工程措施[11]或植物修复[12]将土壤中Cd去除，但工程措施费用高、 技术难度高，并可能对土壤性质造成破坏. 植物修复受到生物量小、 修复时间长等条件限制，且造成农田长期撂荒. 农艺调控措施以其简单可行、 经济成本低、 操作简单、 无二次污染成为目前农田土壤重金属污染修复研究的趋势.
近年来，一系列的农艺措施被用于修复土壤中Cd，如轮作、 间作、 套种、 水分管理措施等[13~15]. 于玲玲等[14]研究发现油菜-水稻轮作可有效降低油菜和糙米中Cd的含量. 王吉秀等[16]研究表明玉米和油毛菜间作能使玉米中Cd含量降低72.9%. 还有研究指出，淹水灌溉使土壤形成还原状态，可以有效控制土壤Cd向糙米中迁移[17~19]. 刘昭兵等[20]研究表明，水稻在分蘖期晒田比乳熟期晒田更能吸收土壤中Cd. Arao等[21]研究发现，水稻抽穗期前3周进行淹水可有效降低糙米中Cd的含量. 这些研究都是针对水稻分蘖期或乳熟期进行水分调控，而鲜有研究对灌浆期前后采取不同水分管理模式来比较水稻吸收Cd的影响. 土壤氧化还原电位(Eh)作为土壤环境条件的一个综合指标，表征土壤氧化性或还原性的相对程度[22]. 不同水分管理对土壤Eh值影响较大，淹水时土壤Eh值较低，土壤处于还原状况； 湿润时土壤Eh值较高，土壤处于氧化状况. 目前对水稻生育期不同水分管理下土壤Eh值进行长期监控的报道较少，受研究方法的限制，还没有统一的结论.
本研究通过水稻盆栽试验，采用4种不同水分管理模式，即水稻全生育期湿润灌溉(M)、 灌浆期湿润和灌浆期后淹水灌溉(M-F)、 灌浆期淹水和灌浆后湿润灌溉(F-M)、 全生育期淹水灌溉(F)，对水稻不同时期(分蘖盛期、 灌浆期和成熟期)的土壤氧化还原电位Eh值和水稻各部位Cd累积量进行分析，来研究不同水分管理模式对水稻吸收土壤Cd的影响，以期为控制稻田系统Cd的迁移转运提供理论依据.
1 材料与方法 1.1 试验材料土壤采自湖南省长沙市宁乡县双江口镇 (28°27.716'N，113°16.356'E，红壤，0~20 cm)，其理化性质见表 1. 将风干的土样过2 mm筛，采用内径300 mm，高240 mm的塑料盆，每盆装土5 kg，添加外源Cd(CdCl2·2.5H2O)使之达到Cd含量5mg·kg-1水平(重度污染)，保持田间最大持水率的70%. 为保证盆内土壤Cd含量分布均匀，每隔3d搅拌一次. 在水稻幼苗移栽前一周，土壤中加入K2CO3 (按K2O计) 0.2 g·kg-1，(NH4)3PO4(按P2O5计)0.21 g·kg-1，尿素0.28 g·kg-1作为基肥，并与土壤混合均匀.
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表 1 土壤基本理化性质 Table 1 Basic physical and chemical properties of the tested soil |
1.2 盆栽试验设计
盆栽试验在中南林业科技大学生命科学大楼 3楼露天试验天台进行. 水稻品种为威优46，属于杂交晚籼稻，由湖南湘潭市兴农种业公司提供. 水稻种子用30% H2O2消毒15 min后，用去离子水洗净，在温室置于潮湿的纱布内培养发芽至1 cm左右，播种于未受污染的大田. 2015年7月28日选择长势均匀一致的秧苗移栽进行盆栽试验. 在水稻生育期共设计4种不同水分管理方式：全生育期湿润灌溉(M)，在水稻整个生育期使盆内表土以上无明显水层； 灌浆期前湿润灌溉+灌浆期后淹水灌溉(M-F)，水稻在灌浆期前保持表土无明显水层，从灌浆期后(48 d)淹水灌溉，表土以上保持3.0 cm左右的水层； 灌浆期前淹水灌溉+灌浆期后湿润灌溉(F-M)，灌浆期前淹水灌溉，表土以上保持3.0 cm左右的水层，从灌浆开始后保持表土无明显水层； 全生育期淹水灌溉(F)，在水稻整个生育期使盆内表土以上保持3.0 cm左右的水层. 每个处理重复3次，共36盆. 水稻采用随机区组排列的方式于露天栽培，其他农艺措施与当地传统模式保持一致. 为保证幼苗生长，移栽后进行正常的淹水灌溉，16 d(从插秧计算)开始进行水分管理，每隔7 d测定一次土壤氧化还原电位(Eh)，直至水稻成熟，共10次.
分别在分蘖盛期(插秧34 d)，灌浆期(插秧64 d)，成熟期(插秧96 d)进行水稻植株、 土壤采样分析.
1.3 样品采集和前期处理将取回的土壤样品自然风干，去除杂质，用非金属器具磨碎分别过10目和100目尼龙筛，保存待测； 水稻样品用自来水和超纯水洗净，晾干后放入烘箱，105℃杀青30 min，70℃烘干至恒重，烘干后的稻谷经小型脱壳机将壳和米分开，并分别记录根、 茎叶、 谷壳和糙米干重，所有样品粉碎并用密封袋保存待测.
1.4 分析方法土壤Eh值测定采用Eh计(SX712，上海仪电科学仪器股份有限公司)原位测定的方法进行，将Eh电极插入土壤表层以下3~5 cm，待读数稳定后记录Eh值； 土壤pH值用酸度计(PHS-3C，雷磁)测定； 土壤有机质用重铬酸钾氧化-比色法测定[23]； 土壤阳离子交换量用氯化钡-硫酸强迫交换法测定[23]； 土壤Cd交换态用1mol·L-1 MgCl2提取[24]； 土壤Cd总量用王水-高氯酸消解[23]； 水稻样品中重金属(Cd)采用干灰化法消解(GB/T 5009-2003). 溶液中Cd浓度用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES 6300，Thermo)测定. 所有样品分析过程中以国家物质土壤[GBW(E)-070009]和湖南大米[GBW 10045(GSB-23)]进行质量控制分析，Cd的回收率分别为94.5%～98.6%和97.2%～102.3%，同时做空白试验.
1.5 数据处理水稻地下部分向地上部分转移Cd的能力用转运系数(TF)[25]表示.
| $TF = \frac{{{C_i}}}{{{C_r}}}$ |
式中，Ci代表地上部分Cd含量(mg·kg-1)，Cr代表根系Cd含量(mg·kg-1).
水稻地下部分和地上部分Cd累积量用(BA)[26](mg·株-1)表示.
| $BA = \sum {{C_i} \times {B_i}} $ |
式中，Ci分别代表根、 茎叶、 谷壳、 糙米Cd含量(mg·kg-1)，Bi代表根、 茎叶、 谷壳、 糙米生物量(kg·株-1)
采用Office 2010、 SPSS15.0和Origin 8.5 软件进行数据处理及绘图，多重比较结果均在 P<0.05 水平下进行统计分析.
2 结果与分析 2.1 不同水分管理模式下水稻根际土壤Eh值的变化4种水分管理模式对土壤Eh值影响显著(图 1). 在水稻全生育期中，M处理和F处理的土壤Eh值变化不大，M处理土壤Eh值最高，数值在34.1~169.2 mV之间，土壤处于氧化状态； F处理土壤Eh值最低，数值在-64.4~-141.5 mV之间，土壤处于还原状态. M-F处理在灌浆期开始后(48 d)土壤Eh值迅速降低，比灌浆期前下降85.4%，土壤由氧化状态转变为还原状态； F-M处理在灌浆期开始后，土壤Eh值明显上升，比灌浆期前上升82.0%，土壤由还原状态转变为氧化状态.
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图 1 不同水分管理模式下水稻根际土壤Eh值变化 Fig. 1 Changes in Eh values in rice rhizosphere soil with different water managements |
土壤中的交换态Cd活性较高，迁移能力较强，容易被作物吸收和累积[27]. 曾卉等[27]研究表明，土壤交换态Cd提取量可以作为土壤中Cd生物有效性评价指标之一. 不同生育期土壤中Cd交换态含量如表 2所示. 在水稻全生育期中，4种水分管理模式下土壤Cd交换态含量变化不显著. 分蘖盛期(34 d)，M处理和M-F处理下土壤Cd交换态含量比F-M和F处理略微升高. 总体而言，土壤Cd交换态含量会随着时间的推移而逐渐降低.
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表 2 不同水分管理模式对土壤Cd交换态含量影响1) Table 2 Effects of different water managements on exchangeable Cd contents in soil |
2.3 不同水分管理模式对水稻生物量影响
表 3是不同水分管理模式下水稻在不同生育期的生物量. 分蘖盛期，M处理的水稻根系、 茎叶的生物量与M-F处理相近； F-M处理的水稻根系、 茎叶的生物量与F处理相近. 同时，M、 M-F处理的水稻根、 茎叶的生物量显著高于F-M、 F处理. 灌浆期，4种水分管理模式的水稻根系和谷壳的生物量无明显变化，而M处理糙米产量明显低于其他3种水分管理模式，仅为4.1 g·株-1. 成熟期，4种水分管理模式的水稻根系生物量无明显变化，水稻谷壳和糙米的生物量的大小顺序为：M-F>F-M>F>M，而M-F处理的糙米生物量显著高于其他处理，差异显著(P<0.05).
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表 3 不同水分管理模式对水稻各时期生物量的影响/g·株-1 Table 3 Effect of different water managements on rice biomass in different stages/g·plant-1 |
2.4 不同水分管理模式对水稻各部位 Cd含量和累积量的影响
4种水分管理模式在不同生育期对水稻各部位Cd含量的影响具有显著差异(P<0.05，图 2). 在分蘖盛期(34 d)，4种水分管理之间的根中Cd的含量无明显差异. M和M-F处理下，水稻茎叶中Cd的含量明显高于F-M和F处理，且存在显著差异(P<0.05). 在灌浆期(64 d)，4种水分管理模式下茎叶、 谷壳和糙米Cd的含量变化规律一致.M处理下水稻茎叶、 谷壳和糙米Cd的含量均最大，且M处理与各处理之间均存在显著差异(P<0.05)，而4种水分管理下根中Cd含量不存在差异性. M处理下糙米Cd含量为3.21mg·kg-1； 与M处理相比，F-M、 M-F和F处理下糙米Cd含量分别降低了52.3%、 88.5%、 84.1%，差异性显著(P<0.05). 在成熟期(96 d)，4种水分管理模式下水稻各部位(根系、 茎叶、 谷壳和糙米)Cd的含量大小顺序均为：M>F-M>M-F>F，M处理与各处理之间均存在显著差异(P<0.05)，糙米Cd含量最大，达到3.27mg·kg-1，分别为F-M、 M-F和F处理下糙米Cd含量的1.0、 16.4、 32.7倍. M-F和F处理下，糙米中Cd含量分别为0.19mg·kg-1和0.10mg·kg-1，均低于国家食品中污染物限量标准0.2mg·kg-1的限制.
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图 2 不同水分管理模式对水稻各部位Cd含量的影响 Fig. 2 Effects of different water managements on Cd contents in different rice tissues |
图 3是4种水分管理对不同生育期水稻地下部分和地上部分Cd累积量的影响. 在分蘖盛期，4种水分管理的水稻地下部分和地上部分Cd累积量无明显差异. 在灌浆期，水稻地上部分Cd累积量显著增大，但地下部分变化不显著，4种水分管理下水稻地上部Cd累积量大小顺序为：BAM>BAF-M>BAM-F>BAF，M处理与各处理之间均存在显著差异(P<0.05). 在成熟期，水稻地上部分Cd的累积量继续增大，且地下部分也出现增大的趋势，其中M处理Cd在地上部分的Cd累积量达到0.49 mg·株-1，F-M、 M-F、 F处理分别为 0.07、 0.04、 0.02 mg·株-1，差异性显著(P<0.05). 显然，水稻灌浆期开始后，淹水处理可降低水稻植株Cd的累积量.
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图 3 不同水分管理模式对水稻地下部和地上部分Cd累积量的影响 Fig. 3 Effects of different water managements on Cd accumulation amounts in the underground and aboveground parts of rice |
水稻中Cd从地下部转运到地上部的过程是水稻根系吸收的Cd经过水稻木质部运输到水稻地上部位[28]. 转运系数TF(translocation factor)指水稻后一部位中Cd含量与前一部位中Cd含量的比值； 转运系数越大，则表明该部位对Cd的转运能力越强[29]. 表 4是不同水分管理模式对水稻中Cd从地下部转运到地上部的影响. 在分蘖盛期，4种水分管理模式的水稻中Cd的转运系数大小无显著性差异(P>0.05). 在灌浆期和成熟期，4种水分管理模式对水稻中Cd的转运系数均有显著影响(P<0.05)，水稻中Cd从地下部位到地上部位的转运系数大小顺序为：TFM＞TFF-M＞TFM-F＞TFF. 在灌浆期，F-M、 M-F、 F处理与M处理相比，水稻中Cd转运系数分别降低了7.8%、 72.5%、 94.1%. 在成熟期，F-M、 M-F、 F处理与M处理水稻中Cd转运系数分别降低了33.3%、 50.0%、 83.3%. 显然，水稻全生育期阶段，F处理能有效阻止水稻中Cd从地下部位转运到地上部位.
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表 4 不同水分管理模式对水稻中Cd从地下部转运到地上部的影响 Table 4 Effects of different water managements on Cd migration from the underground parts to the aboveground parts of rice |
3 讨论 3.1 土壤Eh值与土壤Cd生物有效的关系
不同水分管理模式会直接影响土壤的Eh值，进而影响土壤Cd的生物有效性[30]. 为研究土壤Eh值与土壤Cd交换态关系，分别对其做相关分析. 结果表明，土壤Eh值与土壤Cd交换态含量之间存在显著的多项式函数关系(图 4)，相关系数R2=0.452(n=12，R0.052=0.332，R0.012=0.501). 土壤Eh为负值时，土壤Cd交换态含量与土壤Eh值之间呈现正相关关系； 土壤Eh为正值时，土壤Cd交换态含量与土壤Eh值之间呈现负相关关系. 有研究表明[19, 20]，土壤Eh为正值时，可使土壤有效态Cd含量提高. 这一结论与本研究结果不一致. 这可能是因为上述报道中进行Cd交换态的提取是采用新鲜土，而本研究采用的是风干后的土壤. 相关学者认为[31~33]，淹水土壤样品在风干过程中，改变了土壤Cd的各形态分配系数，使土壤Cd的生物有效性升高. 因此，分析土壤中Cd的生物有效性时，建议采用新鲜土壤.
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图 4 土壤氧化还原电位和土壤Cd交换态含量的关系 Fig. 4 Correlations of soil Eh values and exchangeable Cd contents in soil |
本研究表明，土壤Eh值与水稻地下部和地上部Cd累积量均存在极显著正指数关系(图 5)，相关系数R地下部Cd2=0.956，R地上部Cd2=0.971(n=12，R0.012=0.501). 土壤Eh值为负值时，土壤处于还原状态，水稻地下部和地上部Cd累积量都很低，变化幅度不大； 当土壤Eh值在0~200 mV时，水稻地下部和地上部Cd累积量呈现明显上升的趋势. 这可能是因为土壤在淹水条件时，土壤中还原细菌[34, 35]将硫酸盐还原成硫化物或S2-，与Cd2+形成CdS沉淀[36]； 淹水后晶型氧化铁不仅吸附Cd，也可促进土壤有机质固定Cd，使交换态Cd向有机结合态转化[37]，降低水稻地上部位对Cd的吸收. 土壤在湿润条件时，土壤中Cd更容易由稳定态转化为水溶态和交换态[38]，促进水稻地上部位对Cd的吸收. Honma等[39]认为，土壤Eh值为负值时，土壤溶液中只能检测到少量的溶解性Cd. Reddy等[40]认为，随着Eh值增大，水稻吸收Cd的总量和地上部Cd含量也会增加. 这与本研究的结果相一致. 另外，当土壤Eh值在75~125 mV时，水稻地下部Cd累积量急剧上升； 当Eh值在50~125 mV时，地上部Cd累积量急剧上升. 这说明，土壤Eh值为50~75 mV可能是水稻急剧积累Cd的阈值范围，将土壤Eh值控制在50 mV以下，能大量减少水稻植株对Cd的吸收累积.
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图 5 土壤氧化还原电位和水稻地下部分和地上部分Cd累积量的关系 Fig. 5 Correlations of soil Eh values and Cd accumulation amounts in the underground and aboveground parts of rice |
4种水分管理模式下水稻中Cd转运系数大小顺序为：TFM＞TFF-M >TFM-F＞TFF (表 4). 为研究土壤Eh值与水稻中Cd转运系数的关系，分别对其做相关分析. 结果表明，土壤Eh值与水稻中Cd转运系数存在极显著正指数关系(图 6)，相关系数R2=0.895 (n=12，R0.012=0.501). 土壤Eh值为负值时，水稻中Cd转运系数较小，转运能力较差. 随着土壤Eh值增大，特别是当Eh值超过50 mV时，水稻中Cd转运能力迅速增强. 显然，淹水处理降低土壤Eh值，可显著降低水稻中Cd转运系数.
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图 6 土壤Eh值与水稻中Cd转运系数的关系 Fig. 6 Relationship of soil Eh values and Cd translocation factors in rice |
本研究中土壤Eh值对水稻糙米Cd含量和水稻产量具有显著影响，且土壤Eh值与水稻糙米中Cd含量呈极显著正指数相关关系(图 7)，相关系数R2=0.997(n=4，R0.012=0.990). 土壤Eh值在-160~-130 mV范围时，水稻糙米中Cd含量变化在0.10~0.19mg·kg-1之间，达到国家食品污染物限量<0.2mg·kg-1的标准(GB 2762-2012)，水稻产量相比于更高的土壤Eh值时维持较高水平，为15.8~17.8 g·株-1. 结果表明，土壤Eh值控制在-160~-130 mV，水稻糙米Cd含量可以保持较低水平，且水稻产量保持较高水平.
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图 7 土壤Eh值与水稻糙米中Cd含量相关关系 Fig. 7 Correlations of soil Eh values and Cd contents in brown rice |
(1) 不同水分管理模式的水稻地上部Cd累积量和水稻中Cd转运系数的大小关系均为：M>F-M>M-F>F. 与M处理相比，F-M、 M-F、 F处理的水稻地上部Cd累积量分别降低了85.7%、 91.8%、 95.9%； F-M、 M-F、 F处理的水稻中Cd转运系数分别降低了33.3%、 50.0%、 83.3%.
(2) 土壤Eh值为50~75 mV可能是水稻急剧积累Cd的阈值范围，通过水分管理将土壤Eh值控制在50 mV以下，能大量减少对水稻Cd的吸收累积.
(3) 土壤Eh值控制在-160~-130 mV时，水稻糙米中Cd含量变化在0.10~0.19mg·kg-1范围，达到国家食品污染物限量<0.2mg·kg-1的标准(GB 2762-2012)，且保持较高水稻产量. 因此，建议在水稻种植过程中采用M-F处理作为水分管理模式.
| [1] | 环境保护部, 国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[J]. 中国环保产业, 2014(5) : 10–11. Ministry of Environment Protection, Ministry of Land and Resources. The bulletin of the national general survey of soil contamination[J]. China Environment Protection Industry, 2014(5) : 10–11. |
| [2] | Mireles A, Solís C, Lagunas-Solar M, et al. Heavy metal accumulation in plants and soil irrigated with wastewater from Mexico City[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B:Beam Interactions with Materials and Atoms, 2004, 219-220 : 187–190. DOI: 10.1016/j.nimb.2004.01.051 |
| [3] | Sharma R K, Agrawal M, Marshall F. Heavy metal contamination of soil and vegetables in suburban areas of Varanasi, India[J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2007, 66(2) : 258–266. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2005.11.007 |
| [4] | Roy M, McDonald L M. Metal uptake in plants and health risk assessments in metal-contaminated smelter soils[J]. Land Degradation & Development, 2015, 26(8) : 785–792. |
| [5] | 唐翔宇, 朱永官. 土壤中重金属对人体生物有效性的体外试验评估[J]. 环境与健康杂志, 2004, 21(3) : 183–185. Tang X Y, Zhu Y G. Advances in in vitro tests in evaluating bioavailability of heavy metals in contaminated soil via oral intake[J]. Journal of Environment and Health, 2004, 21(3) : 183–185. |
| [6] | 江巧君, 周琴, 韩亮亮, 等. 有机肥对镉胁迫下不同基因型水稻镉吸收和分配的影响[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(1) : 9–14. Jiang Q J, Zhou Q, Han L L, et al. Effects of organic manure on uptake and distribution of cadmium in different rice genotypes under cadmium stress[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(1) : 9–14. |
| [7] | 王秀丽, 梁成华, 马子惠, 等. 施用磷酸盐和沸石对土壤镉形态转化的影响[J]. 环境科学, 2015, 36(4) : 1437–1444. Wang X L, Liang C H, Ma Z H, et al. Effects of phosphate and zeolite on the transformation of Cd speciation in soil[J]. Environmental Science, 2015, 36(4) : 1437–1444. |
| [8] | 徐明岗, 张青, 曾希柏. 改良剂对黄泥土镉锌复合污染修复效应与机理研究[J]. 环境科学, 2007, 28(6) : 1361–1366. Xu M G, Zhang Q, Zeng X B. Effects and mechanism of amendments on remediation of Cd-Zn contaminated paddy soil[J]. Environmental Science, 2007, 28(6) : 1361–1366. |
| [9] | 周航, 周歆, 曾敏, 等. 2种组配改良剂对稻田土壤重金属有效性的效果[J]. 中国环境科学, 2014, 34(2) : 437–444. Zhou H, Zhou X, Zeng M, et al. Effects of two combined amendments on heavy metal bioaccumulation in paddy soil[J]. China Environmental Science, 2014, 34(2) : 437–444. |
| [10] | 吴烈善, 曾东梅, 莫小荣, 等. 不同钝化剂对重金属污染土壤稳定化效应的研究[J]. 环境科学, 2015, 36(1) : 309–313. Wu L S, Zeng D M, Mo X R, et al. Immobilization impact of different fixatives on heavy metals contaminated soil[J]. Environmental Science, 2015, 36(1) : 309–313. |
| [11] | 黄益宗, 郝晓伟, 雷鸣, 等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(3) : 409–417. Huang Y Z, Hao X W, Lei M, et al. The remediation technology and remediation practice of heavy metals-contaminated soil[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(3) : 409–417. |
| [12] | 杨胜香, 田启建, 梁士楚, 等. 湘西花垣矿区主要植物种类及优势植物重金属蓄积特征[J]. 环境科学, 2012, 33(6) : 2038–2045. Yang S X, Tian Q J, Liang S C, et al. Bioaccumulation of heavy metals by the dominant plants growing in huayuan manganese and lead/zinc mineland, Xiangxi[J]. Environmental Science, 2012, 33(6) : 2038–2045. |
| [13] | Hu P J, Li Z, Yuan C, et al. Effect of water management on cadmium and arsenic accumulation by rice ( Oryza sativa L.) with different metal accumulation capacities[J]. Journal of Soils and Sediments, 2013, 13(5) : 916–924. DOI: 10.1007/s11368-013-0658-6 |
| [14] | 于玲玲, 朱俊艳, 黄青青, 等. 油菜-水稻轮作对作物吸收累积镉的影响[J]. 环境科学与技术, 2014, 37(1) : 1–6. Yu L L, Zhu J Y, Huang Q Q, et al. Bioavailability of cadmium in the rotation system of oilseed rape and rice grown in Cd-contaminated soil[J]. Environmental Science and Technology, 2014, 37(1) : 1–6. |
| [15] | 魏祥东, 邹慧玲, 铁柏清, 等. 种植模式对南方旱地重金属含量及其迁移规律的影响[J]. 农业环境科学学报, 2015, 34(6) : 1096–1106. Wei X D, Zou H L, Tie B Q, et al. Effects of different planting patterns on concentrations and migration of soil heavy metals in dryland in southern China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2015, 34(6) : 1096–1106. |
| [16] | 王吉秀, 祖艳群, 李元, 等. 玉米和不同蔬菜间套模式对重金属Pb?Cu?Cd累积的影响研究[J]. 农业环境科学学报, 2011, 30(11) : 2168–2173. Wang J X, Zu Y Q, Li Y, et al. Effects of maize and vegetable intercropping system on accumulation of Pb, Cu and Cd in plants[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2011, 30(11) : 2168–2173. |
| [17] | 王荣萍, 张雪霞, 郑煜基, 等. 水分管理对重金属在水稻根区及在水稻中积累的影响[J]. 生态环境学报, 2013, 22(12) : 1956–1961. Wang R P, Zhang X X, Zheng Y J, et al. Accumulation of heavy metal in rhizosphere of rice and their uptake in rice with different water managements[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2013, 22(12) : 1956–1961. |
| [18] | 张雪霞, 张晓霞, 郑煜基, 等. 水分管理对硫铁镉在水稻根区变化规律及其在水稻中积累的影响[J]. 环境科学, 2013, 34(7) : 2837–2846. Zhang X X, Zhang X X, Zheng Y J, et al. Accumulation of S, Fe and Cd in rhizosphere of rice and their uptake in rice with different water managements[J]. Environmental Science, 2013, 34(7) : 2837–2846. |
| [19] | Hu P J, Ouyang Y N, Wu L H, et al. Effects of water management on arsenic and cadmium speciation and accumulation in an upland rice cultivar[J]. Journal of Environmental Sciences, 2015, 27 : 225–231. DOI: 10.1016/j.jes.2014.05.048 |
| [20] | 刘昭兵, 纪雄辉, 彭华, 等. 水分管理模式对水稻吸收累积镉的影响及其作用机理[J]. 应用生态学报, 2010, 21(4) : 908–914. Liu Z B, Ji X H, Peng H, et al. Effects and action mechanisms of different water management modes on rice Cd absorption and accumulation[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2010, 21(4) : 908–914. |
| [21] | Arao T, Kawasaki A, Baba K, et al. Effects of water management on cadmium and arsenic accumulation and dimethylarsinic acid concentrations in Japanese rice[J]. Environmental Science & Technology, 2009, 43(24) : 9361–9367. |
| [22] | 丁昌璞, 徐仁扣. 土壤的氧化还原过程及其研究法[M]. 北京: 科学出版社, 2011. Ding C P, Xu R K. Oxidation-reduction processes of soils and their research methods[M]. Beijing: Science Press, 2011. |
| [23] | 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 2000. Lu R K. Analytical methods of soil agricultural chemistry[M]. Beijing: Agricultural Science and Technology Press, 2000. |
| [24] | Tessier A, Campbell P G C, Bisson M, et al. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J]. Analytical Chemistry, 1979, 51(7) : 844–851. DOI: 10.1021/ac50043a017 |
| [25] | 胡莹, 黄益宗, 黄艳超, 等. 不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(3) : 432–437. Hu Y, Huang Y Z, Huang Y C, et al. Formation of iron plaque on root surface and its effect on Cd uptake and translocation by rice ( Oryza sativa L.) at different growth stages[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2013, 32(3) : 432–437. |
| [26] | 陈新红, 叶玉秀, 潘国庆, 等. 杂交水稻不同器官重金属铅浓度与累积量[J]. 中国水稻科学, 2014, 28(1) : 57–64. Chen X H, Ye Y X, Pan G Q, et al. Concentration and accumulation of lead in different organs of hybrid rice[J]. Chinese Journal of Rice Science, 2014, 28(1) : 57–64. |
| [27] | 曾卉, 周航, 邱琼瑶, 等. 施用组配固化剂对盆栽土壤重金属交换态含量及在水稻中累积分布的影响[J]. 环境科学, 2014, 35(2) : 727–732. Zeng H, Zhou H, Qiu Q Y, et al. Effects of group matching curing agent on exchangeable Pb, Cd, Zn contents in the potted soils and their accumulation in rice plants[J]. Environmental Science, 2014, 35(2) : 727–732. |
| [28] | Uraguchi S, Mori S, Kuramata M, et al. Root-to-shoot Cd translocation via the xylem is the major process determining shoot and grain cadmium accumulation in rice[J]. Journal of Experimental Botany, 2009, 60(9) : 2677–2688. DOI: 10.1093/jxb/erp119 |
| [29] | Ueno D, Koyama E, Yamaji N, et al. Physiological, genetic, and molecular characterization of a high-Cd-accumulating rice cultivar, Jarjan[J]. Journal of Experimental Botany, 2011, 62(7) : 2265–2272. DOI: 10.1093/jxb/erq383 |
| [30] | 关天霞, 何红波, 张旭东, 等. 土壤中重金属元素形态分析方法及形态分布的影响因素[J]. 土壤通报, 2011, 42(2) : 503–512. Guan T X, He H B, Zhang X D, et al. The methodology of fractionation analysis and the factors affecting the species of heavy metals in soil[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2011, 42(2) : 503–512. |
| [31] | 邓林, 李柱, 吴龙华, 等. 水分及干燥过程对土壤重金属有效性的影响[J]. 土壤, 2014, 46(6) : 1045–1051. Deng L, Li Z, Wu L H, et al. Influence of moisture and drying process on soil heavy metal availability[J]. Soils, 2014, 46(6) : 1045–1051. |
| [32] | Saeki K, Okazaki M, Matsumoto S. The chemical phase changes in heavy metals with drying and oxidation of the lake sediments[J]. Water Research, 1993, 27(7) : 1243–1251. DOI: 10.1016/0043-1354(93)90017-C |
| [33] | Xu J Z, Peng S Z, Qiao Z F, et al. Binding forms and availability of Cd and Cr in paddy soil under non-flooding controlled irrigation[J]. Paddy and Water Environment, 2014, 12(1) : 213–222. DOI: 10.1007/s10333-013-0379-x |
| [34] | Vanbroekhoven K, Van Roy S, Gielen C, et al. Microbial processes as key drivers for metal (im)mobilization along a redox gradient in the saturated zone[J]. Environmental Pollution, 2007, 148(3) : 759–769. DOI: 10.1016/j.envpol.2007.01.036 |
| [35] | Van Roy S, Vanbroekhoven K, Dejonghe W, et al. Immobilization of heavy metals in the saturated zone by sorption and in situ bioprecipitation processes[J]. Hydrometallurgy, 2006, 83(1-4) : 195–203. DOI: 10.1016/j.hydromet.2006.03.024 |
| [36] | Zheng S N, Zhang M K. Effect of moisture regime on the redistribution of heavy metals in paddy soil[J]. Journal of Environmental Sciences, 2011, 23(3) : 434–443. DOI: 10.1016/S1001-0742(10)60428-7 |
| [37] | 郑绍建, 胡霭堂. 淹水对污染土壤镉形态转化的影响[J]. 环境科学学报, 1995, 15(2) : 142–147. Zheng S J, Hu A T. Effects of flooding on the transformation of cadmium fractions in contaminated soils[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 1995, 15(2) : 142–147. |
| [38] | 纪雄辉, 梁永超, 鲁艳红, 等. 污染稻田水分管理对水稻吸收积累镉的影响及其作用机理[J]. 生态学报, 2007, 27(9) : 3930–3939. Ji X H, Liang Y C, Lu Y H, et al. The effect of water management on the mechanism and rate of uptake and accumulation of cadmium by rice growing in polluted paddy soil[J]. Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(9) : 3930–3939. |
| [39] | Honma T, Ohba H, Kaneko-kadokura A, et al. Optimal soil Eh, pH, and water management for simultaneously minimizing arsenic and cadmium concentrations in rice grains[J]. Environmental Science & Technology, 2016, 50(8) : 4178–4185. |
| [40] | Reddy C N, Patrick W H. Effect of redox potential and pH on the uptake of cadmium and lead by rice plants[J]. Journal of Environmental Quality, 1977, 6(3) : 259–262. |