作者：纪雄辉 湖南省农业环境生态研究所 研究员
摘要：镉是一种对人类和动物健康危害严重的重金属。土壤镉污染问题已经成为全球研究热点。本文重点分析研究了稻田镉污染修复技术和其它配套技术。
一、稻田镉污染修复研究
前期国内外有关单位和学者开展大量农田土壤污染修复研究，特别是日本，50年代镉污染以来，如选育出低积累水稻品种－日本晴；制定了降低稻米镉积累的水分管理技术方案等。在湘科研单位如湖南省农业科学院、湖南农业大学、中科院亚热带研究所等，在湖南地区镉污染稻田开展了大量的试验研究和联合攻关。以低积累水稻品种（V）、长期淹水灌溉（I）、施用石灰调理土壤pH（P）和钙镁硅等土壤调理剂、活性硅铁等叶面阻控剂，即当前的VIP+n技术模式适合于湖南酸性镉污染稻田修复治理。 1、低吸收、积累水稻品种水稻品种间吸收积累重金属的能力差异较大不同水稻品种对镉的耐性不同（蒋芬等，2015）不同地域（中国、菲律宾、日本、韩国）和遗传背景差异较大的基因型水稻品种的稻米镉含量：最高/最低=3.1（李坤权等，2003）不同水稻品种对镉分配比例不同（龙小林等，2014）水稻根外皮及植株中心部位的“Nramp5”基因不发挥作用，其镉吸收量仅为常规品种的1/10~1/30（日本冈山大学） 镉低积累水稻品种筛选2007年起（稻米镉含量20%~40%）：采用水培、盆栽和田间试验等方法，筛选出低积累品种：湘晚籼13号、湘晚籼12号、金优284、KY723、Ⅱ优838、丰优272等2014年起（稻米镉含量30%）：采取比较法与大样本分析法相结合的方式，以通过湖南省审定或国审定的水稻品种为对象，筛选出早、中、晚季稻米镉积累相对低的品种49个。
2、水分管理稻米降镉技术 不同淹水时间的稻米镉含量顺序：湿润灌溉（WI）﹥灌浆后淹水1周（F1）﹥灌浆后淹水2周（F2）﹥灌浆前淹水1周（T1）﹥常规灌溉（CI）﹥灌浆后淹水3周（F3）﹥灌浆前淹水2周（T2）﹥灌浆后淹水4周（F4）﹥灌浆前淹水3周（T3）﹥全生育期淹水（WF）干旱胁迫条件下水位高度以及淹水条件下水位深度对稻米镉累积的影响均不明显，但与干旱胁迫相比，淹水能显著降低稻米镉累积不同水分管理的水稻镉含量顺序：全生育期淹水（WF）﹤乳熟期晒田（MP）﹤分蘖期晒田（TP）﹤湿润灌溉（WI）﹤分蘖-乳熟期两次晒田（TMP）。
淹水灌溉+铁硫调控水稻生育期长期淹水、分蘖至成熟期淹水的稻米镉含量比对照降低42.8%~57.9%在淹水管理的基础上，进一步利用含硫、亚铁等还原性物质进行化学还原调控，稻田土壤最大还原调控氧化还原电位（Eh）为-245.0 mV，稻米最大降镉效果可达62.5%
稻田淹灌溉技术规程
3、施用石灰降低稻米镉积累
施用石灰的正、负作用－导致效果的不确定性正效应降低土壤镉生物有效性：pH升高，促进土壤中阴离子SiO32-、HnPO4n-等与Cd2+，包括钙镁共沉淀形态（钙镁结合态）。土壤中钙离子增加，进入植物体内时与镉形成离子竞争。负效应随着Ca2+的积累，置换土壤中被吸附、固定的Cd2+ ，增加土壤中的有效Cd。
4、高效降低污染土壤镉活性的化学钝化技术常见的稳定化材料：磷酸盐类物质：钙镁磷肥、羟基磷肥、改性过磷酸钙等硅酸盐类物质：赤泥、粉煤灰、海泡石、硅肥铁氧化物：铁渣、锰渣有机类物质：有机肥、生物黑炭复合产品：石灰+有机肥（碱性）、硅酸盐物质+石灰（碱性）、磷酸盐+硅酸盐（中性）作用机理:直接沉淀作用基本不可能：Cd的氢氧化物、碳酸盐等沉淀pH在9以上。促进镉离子与铝硅酸盐形成共沉淀状态是关键机制：
CdnCanMgn…[Al2O4]n/[SiO3]n
5、阻控镉迁移的叶面调理、强吸附功能物质第一类产品：拮抗原理。锌、铁、锰等二价元素，通过增加植物体内的锌含量，竞争镉的吸收与运输。第二类产品：蒸腾抑制原理。黄腐酸等类产品，减少镉随水被动迁移。原理：植物吸收镉40%以被动吸收（质外体途径）第三类产品：拦截原理。硅肥等产品，富集在根尖、节间关键部位，阻控镉进入或迁移。当前通过叶面施用（叶面阻控剂），主要是第一和第二种效应，硅肥通过叶面施用仍难确定其迁移和作用部位。 6、技术组合效果研究
二、VIP+n技术模式构建与优化
种植镉低积累水稻品种(V)+全面实施淹水灌溉(I)+移栽前施用石灰100kg/亩(P)VIP应用不同污染区，可使米镉降低30~70%。
VIP技术组合模式效果分析早、晚、中平均稻米降镉效果：镉低积累水稻品种(V)，分别为15.9%、25.3%、25.2%实施长期淹水管理(I)，分别为20.5%、28.1% 、32.6%单季施用生石灰100kg/亩(P)，分别为37.4%、38.5% 、29.0%实施IP、VP、VIP，稻米镉降低效果逐步提高VIP降低稻米镉含量分别为：54.6%(早)、55.3%(晚)
VIP+n技术模式组合技术潜力为提高污染稻田安全利用，2015年开始拓展VIP+n技术模式2016年应用筛选引进的高效土壤调理剂和叶面阻控剂进行组合，VIP+n的技术效果得到显著提升，可使米镉降低60%左右、稻米达标率提高到90%以上2017年在长株潭不同污染程度设置28个500亩的VIP+n示范片
多年多点试验示范结果显示：VIP+降镉技术模式可使米镉含量平均降低30%以上在酸性轻度镉污染稻田上的应用效果较理想(基本可达标)
三、其它配套技术
四、存在问题与建议
未能全面系统掌握区域稻田污染风险并针对性进行污染风险安全管控
稻米超标风险来自于：1）外源；2）土壤；3）农作物品种；4）水稻生产过程 一味强调VIP+n，对于当前酸性土壤可能效果较好，但仍可能出现反常 如果不严格控制外源进入，可能导致土壤污染逐渐加重应对措施 加强外源污染物的严格把控和稻田镉输入-输出平衡管理 加强工业、生活、农业等污染物排放的协同管控 针对稻草含量超标（建议控制标准为1mg/kg）的离田和综合利用 加强修复产品的二次污染控制，如石灰、调理剂的控制标准由3mg/kg调整为1mg/kg） 低镉积累品种(V)：数量少，且降镉效果与产量、抗病虫害等的矛盾有待解决稳定低镉型品种(米镉＜0.4mg/kg)：湘早籼32号、24号，湘晚籼12号、13号 稳定中镉型品种(米镉0.4－0.8mg/kg)：株两优2号、湘早籼45号、中嘉早17和金优207
淹水灌溉(I)：降水时空分布不匀、灌溉水源污染控制难，淹水灌溉与农民栽培模式有冲突，完全落实到位难度大降雨量、雨日：早稻季>>晚稻季节灌溉水重金属污染：重金属活性高、输入量大、随机性强
施用生石灰调节土壤pH值(P)：适宜用量及稳定性、持久性、规模应用等问题有待进一步明确