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当前，由于土壤污染引起的农产品质量与安全问题，越来越引起社会广泛关注。农业环境是国民经济的基础，然而，随着经济的迅猛发展，近年来我国土壤污染正逐步扩大到较大区域、甚至整个流域的污染。农田土壤环境质量不断恶化，将严重影响到我国农田生态系统的食物链安全、人体健康和经济、社会的可持续发展。重金属主要通过土壤进入植物并且直接或者间接地进入人体而产生毒害作用。土壤类型和水稻基因型是影响水稻重金属吸收的两个重要因素，因此，减少重金属进入食物链的有效途径：一是确定土壤重金属生物有效性的主控因素，进而建立水稻产地土壤重金属相关标准体系(阈值)，确保水稻种植在无污染的土壤上；二是培育适合种植于轻度重金属污染土壤的低重金属积累水稻品种。本研究的主要结果如下：
(1)在2个As浓度水平下，利用种植在2种类型土壤上9个水稻品种来研究土壤类型和基因型对不同水稻器官As吸收的影响。水稻各部位As含量存在显著的基因型差异，土壤类型和基因型显著影响籽粒中As含量(P<0.05)。在As处理下红泥田上精米As含量高于黄泥田，精米中As含量的变化范围是0.24-1.03 mg kg-1，有三种水稻品种籽粒As含量超过我国食品卫生标准所规定的最大允许值(0，7 mg kg-1)。茎、叶和精米中As含量存在显著正相关关系，精米As含量与根到籽粒As的迁移系数存在显著正相关关系(P<0.01)。该结果也表明籽粒中As含量的差异在一定程度上与根到籽粒As的迁移能力有关。在不同As处理下2种类型土壤上9个水稻品种籽粒中As含量也存在显著的正相关性，一些水稻品种如粳稻(南粳1号和宁粳32)籽粒As含量一致较低。
(2)土壤类型和基因型能显著影响9个水稻品种对Cd的吸收。红泥田上水稻Cd吸收高于黄泥田。三种类型水稻各部位Cd平均含量顺序是籼稻>杂交稻>粳稻。在Cd处理下，黄泥田和红泥田上精米Cd含量的范围分别是0.055-0.23 mg kg-1和0.13-0.36 mg kg-1，黄泥田和红泥田上分别有两种和五种品种籽粒Cd含量超过了我国食品卫生标准的最大允许值(0.2 mg kg-1)。根、茎和叶中Cd含量与精米中Cd含量存在显著的正相关关系，精米Cd含量与茎、叶到籽粒Cd的迁移系数存在显著正相关关系(P<0.01)。该结果表明籽粒中Cd含量的差异可能与Cd吸收以及茎、叶到籽粒Cd的迁移能力有关。在农业生产中应避免使用有较强Cd积累能力的水稻品种。
(3)对重金属具有高耐性、低富集的水稻品种可用于轻度重金属污染水稻土的种植。通过盆栽试验在2种类型水稻土上研究Cd、As污染对9种水稻品种生长的影响，分析不同水稻品种对Cd、As富集能力的差异。结果表明，As污染处理下所有水稻品种的生物量均显著降低，在红泥田上，水稻生物量降低幅度为29.4％-54.3%；在黄泥田上，降低幅度为29.5-53.3%。不同水稻品种对As耐性有显著差异(P<0.05)，晚粳9707(粳稻)生物量降幅较小，耐性较高；而浙1500(籼稻)降幅较大，耐性较低。对于Cd污染处理，在2种土壤类型上9种水稻品种对Cd耐性差异不显著。不同水稻品种对土壤Cd、As的富集能力有显著差异(P<0.05)。在2种土壤类型上，德农2000(杂交稻)和浙1500(籼稻)分别对As、Cd的富集系数最高，对As、Cd污染敏感；而南粳32(粳稻)对Cd、As的富集系数均较低，对Cd、As污染不敏感。在9个水稻品种中，南粳32对Cd、As的富集能力最低，并且对As耐性较高，适合在Cd、As轻度污染的水稻土上种植。
(4)不同性质水稻土对籽粒Cd吸收量有显著的影响。本研究采集了全国水稻主产地19种水稻土，通过盆栽试验对影响籽粒Cd富集的土壤主控因素进行了研究。在对照，低和高Cd浓度下，19种土壤上籽粒Cd含量变化范围分别为：0.0213-0.138 mg kg-1，0.0743-0.272 mg kg-1和0.122-0.33 mg kg-1。利用聚类推进树分析发现，在对照处理下，影响籽粒Cd富集能力的土壤因子顺序为：pH>CEC>OC>Clay；而在2个Cd添加盐处理下的顺序为：pH>OC>CEC、Clay。随着Cd添加量的增加，土壤OC对Cd富集系数值(BCF)的影响也随之增加；土壤pH是影响土壤Cd有效性的最重要因素，而OC和CEC对其也有一定程度的影响。逐步回归分析结果表明土壤pH和OC可以很好的预测水稻籽粒Cd的BCF，预测能力达到了极显著水平。该模型可以用来制定适合我国稻田Cd的环境质量标准。
(5)本研究基于Cd富集预测方程和物种敏感性分布法(species sensitivitydistribution，SSD)量化水稻籽粒Cd的吸收并建立了土壤Cd安全阈值模型，从而提出了我国水稻产地Cd阈值的建议标准。结果表明，水稻Cd富集预测模型可以降低不同类型土壤籽粒Cd富集系数的变异系数，可以用于归一化不同性质土壤。土壤pH和OC可以很好的预测土壤Cd的环境阈值(HC5)，预测能力达到了极显著水平。与目前研究结果相比较发现，我国现行土壤环境质量标准对中低pH水稻土以及高pH和高有机碳水稻土的保护是过于严格的。同时对As的阈值进行了推导。