高金涛，王晓玥，周 兴，鲁艳红，廖育林，聂 军*，孙 波*

    (1 中国科学院南京土壤研究所 / 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏南京 210008；2 湖南省土壤肥料研究所,湖南长沙 410125；3 中国科学院大学, 北京 100049)

    镉 (Cd) 是一种有毒重金属，容易在土壤中积累和被水稻等作物吸收[1-2]。土壤Cd污染将增加农田生态系统的毒性，破坏水稻等作物的生理功能和产量，并通过食物链对人体健康构成潜在危害[3-4]。2014 年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国耕地土壤重金属点位超标率为19.4%，Cd的点位超标率达7%，是污染最严重的重金属[5]，且Cd污染主要分布在我国南方酸性土壤稻作区，严重威胁稻米的质量安全和人们的身体健康[6]。因此，降低土壤和稻米中的Cd含量成为当今迫切需要解决的问题。

    为从源头保障稻米等农产品的质量安全，许多学者对土壤重金属原位钝化修复方法进行了研究。该方法是利用有机物料、石灰、生物炭等土壤调理剂来调控土壤有效Cd和水稻对Cd的吸收，由于其具有成本低、效果好、周期短、易操作等特点而受到广泛关注[7]。绿肥作为绿色清洁的有机物料，是南方稻田地区广泛种植的一种提升耕地质量和改善稻田生态环境的有机肥源[8]，其中紫云英绿肥种植面积最大[9]。紫云英养分丰富，易被土壤微生物腐解，翻压还田紫云英对于提高土壤微生物多样性、培肥土壤、提高水稻产量和品质均有重要作用[10]。然而，紫云英的种植和还田对土壤Cd生物有效性的影响尚无明确结论[8-11]，这是由于紫云英等绿肥还田，一方面可以通过矿化新鲜有机质来促进土壤溶液中的可溶性有机质(DOM)与Cd形成螯合物而增加Cd的移动性和有效性[12]。另一方面也可以通过分解产生富里酸与Cd形成稳定的有机配合物，及促进根表铁膜对Cd的固持来降低土壤中有效Cd的含量和抑制水稻对Cd的吸收[13-14]。还有研究发现紫云英还田对土壤有效Cd没有显著影响[11]。这种不确定性可能与土壤类型、Cd污染程度和绿肥的性质及施用量等有关[14]。

    石灰(CaO)可以通过提高土壤pH和改变铁还原菌多样性，来降低土壤有效态Cd的含量和减少水稻Cd累积量[9,15]，另外，土壤中增加的Ca2+会与Cd2+竞争水稻根表的吸附点位而减少水稻根系对Cd2+的吸收和转运[16]。周亮等[17]通过大田试验发现，施用石灰可以提高不同Cd污染程度稻田的土壤pH，降低土壤有效Cd含量和稻米Cd富集系数。生物炭是一类具有巨大比表面积、丰富官能团和较强阳离子交换能力的碱性物质[18-19] ......