随着工农业生产的发展，土壤重金属污染问题日益严重，成为中国乃至全球迫切需要解决的环境问题。镉(Cd)污染是其中的典型代表，土壤中的Cd不仅能够阻碍植物正常的生长发育，并且能够通过食物链的富集和传递，危害人体健康。面对大面积中轻度Cd污染的农田，利用改良剂原位钝化土壤重金属Cd是目前重金属污染土壤治理的一种有效的方法。本文研究几种常见的硅酸盐钝化剂对于降低土壤重金属Cd的生物有效性和作物吸收Cd的效应，并对不同的施加时间和施加方式进行比较，以期找到一个既能不影响作物生长，又能钝化土壤重金属Cd，并大幅降低作物体内Cd含量的钝化剂或改良技术，同时，探讨硅酸盐钝化剂抑制作物吸收Cd的机理，为硅酸盐钝化剂的实际应用推广提供理论依据。研究结果如下:　　1、通过室外土壤盆栽实验，研究4种常见的硅酸盐材料（硅酸镁、硅酸钙、硅酸钠、硅酸钾）施加于Cd污染土中对于抑制3种作物（籽粒苋(AmaranthushypochondriacusL.Cv.‘K112’)、红苋(Amaranthus tricolor L.)和芥兰(Brassicaoleracea var.albiflora Kuntze))吸收Cd的效果。同时与土壤添加石灰或磷酸盐处理的效果相比较。另外，研究硅酸盐不同的施加方式（单施或与磷肥混施）和施加时间（播种前或播种后）对修复效果的影响。结果表明，硅酸钠在降低土壤Cd的有效性和抑制植物Cd吸收和传输方面的效果最优。与对照相比，硅酸钠处理的作物根、茎、叶中的Cd含量分别平均降低了51％、53％和72％。硅酸钙处理能在促进作物生长的同时降低了作物体内Cd含量，其效果优于磷酸盐处理的效果。硅酸钾轻微降低了作物地上部分Cd含量。而硅酸镁处理的作物体内Cd含量与对照相比没有显著差异。另外，研究发现，硅酸钠和磷肥组合施加的方式缓解了硅酸钠单独施加时对作物生长的抑制效应，并且保持了硅酸钠单独施加时对于抑制植物吸收Cd的作用，该处理下作物体内根、茎、叶的Cd含量平均下降了52％、65％和68％。钝化剂在作物播种前施加的效果优于播种后施加的效果。另一方面，硅酸钠和硅酸钾处理显著降低了作物体内Cd的转移系数，表明土壤施加硅酸钠或硅酸钾可抑制Cd从植物根部到地上部分的运输。与此同时，我们发现作物体内Cd含量与作物体内的Si含量不相关，表明Si积累在作物体内并不能阻止作物对Cd的吸收。作物体内的Si在更多的情况下是起到缓解Cd毒害的功能。我们提出，硅酸盐钝化剂对于抑制作物吸收Cd的作用主要归咎于某种特定的硅酸盐对于土壤pH以及土壤阳离子的调节作用。通过提高土壤pH和增加土壤溶液中与植物Cd吸收相关的竞争性阳离子的比例，可以促进土壤对Cd的吸附，从而降低了作物根系对Cd的吸收。　　2、通过温室土壤盆栽试验，研究硅酸钙不同的施加量(0(Si0)、100(Si100)、200(Si200)、400(Si400)、800(Si800)mg/kg Si)对籽粒苋生长、光合色素含量、Cd吸收、体内Cd亚细胞分布和Cd化学形态以及元素吸收的影响。结果表明，随着硅酸钙施加量的增加，籽粒苋生物量和各光合色素含量持续升高，体内Cd含量持续下降。在Si800处理时，与对照相比，籽粒苋根、茎、叶Cd含量分别下降了68％、87％和89％。但Si400与Si800处理下籽粒苋的生物量和光合色素含量没有显著差异。硅酸钙的施加改变了籽粒苋体内Cd的亚细胞分布，提高了叶片中叶绿体和细胞液组分Cd的百分比而降低了细胞壁Cd含量的百分比，并且当硅酸钙在较高施加浓度时，根部细胞液组分Cd的比例有所下降，而质体Cd含量的百分比上升。籽粒苋体内Cd化学形态变化进一步表明，硅酸钙的施加促进了籽粒苋体内的Cd向毒性和移动性较低的蛋白质结合态（乙醇提取态和氯化钠提取态），以及较为稳定的醋酸提取态（根部）、盐酸以及残渣态的转化，从而提高了籽粒苋对Cd的耐性。另外，通过调节土壤pH和土壤溶液中其它金属阳离子与Cd的浓度比，以提高土壤对Cd的吸附和沉淀、降低Cd在植物根表吸附的竞争力，是硅酸钙抑制籽粒苋吸收Cd的重要机制。总的来说，硅酸钙在400-800 mg/kg Si施加量时可有效钝化本研究试验土壤中的Cd，降低籽粒苋对Cd的吸收，具有一定的应用潜力。　　3、通过温室土壤盆栽试验，研究硅在不同磷肥施加水平下硅酸盐对抑制籽粒苋吸收Cd的影响。试验设计3个磷肥(0(P0)、100(P100)、200(P200) mg/kg P)和4个硅酸盐施加水平(0(Si0)、50(Si50)、100(Si100)、200(Si200) mg/kgSi)，两因素各水平两两组合共12个处理。结果表明，合理的硅酸盐(Si)和磷酸盐(P)配施可在促进籽粒苋的生长的同时，抑制籽粒苋对Cd的吸收，并且其效果优于Si或P单施的效果或两者效果的总和。土壤施Si或P均可显著降低土壤有效态Cd含量，两者同时施加，可以充分发挥各自对土壤的作用，实现最大限度地降低土壤有效态Cd含量。硅酸盐和磷肥配合施用可以缓解单独施Si时对土壤有效态Ca、Mg、K、Cu、Zn、Mn的抑制效应。硅酸盐和磷酸盐组合施加比Si或P单独施加时更大大提高了土壤有效态Ca/Cd、Mg/Cd、K/Cd、Cu/Cd、Zn/Cd和Mn/Cd的值，揭示Si和P配施可以通过改善土壤中植物可利用营养元素的含量和比例，从而促进作物对养分的吸收，增强作物对Cd的耐性，并抑制作物对Cd的吸收。综合来说，在本试验中，P100+Si200处理在促进籽粒苋生长和降低Cd吸收方面的效果最优，具有较好的应用前景。另外，硅酸盐和磷酸盐先后施加于土壤中的方式(C2)与两者同时施加的方法(C1)相比，能更进一步地促进籽粒苋的生长，同时大幅降低籽粒苋体内Cd含量。