研究重金属在土壤-植物体系的迁移和转化和富集对评价土壤污染风险和农作物安全有着重要的意义。土壤中重金属老化效应的探明和生物可利用性预测方法的建立能够为土壤生态安全评价提供理论支持，为土壤修复提供理论依据，对环境质量和食品安全法规提供参考。　　 本课题系统的研究了土壤中重金属的老化效应，探讨了重金属进入土壤体系之后，形态随时间而发生的变化，进一步探讨了土壤在溶液和固相之间的迁移和转化。本课题进一步研究了重金属对水稻的生物可利用性的预测方法，包括：基于根系分泌物的Rhizo法，基于重金属从固相到溶液迁移和转化动力学的DGT法，以及基于神经网络的模型预测方法，并深入探讨了土壤理化性质对重金属生物可利用性的影响。　　 本课题主要结论如下：　　 (1)Cd，Pb，Zn的有效态随着老化时间的增加而降低。单一老化效应是其有效态浓度在最初的7d内迅速减小，7-30d内缓慢减小，而30d以后浓度趋于稳定，达到动态平衡。Pb的有效态减少相对最为显著，这可能与其对有机质强烈的亲和力有关。在Zn或Pb存在的条件下，Zn-Cd，Pb-Cd复合老化效应与Cd单一老化效应存在显著差异，其稳态浓度显著高于单一老化效应，并且达到稳态的时间增加。Pb比Zn对有效态Cd含量的增加有着更为显著的影响。　　 (2)本文系统的分析了土壤重金属形态随老化时间的增加而发生的转化。原土和处理组的Cd，Pb，Zn单一老化效应显著不同。老化后，Cd主要以可交换和弱酸可溶态和还原态的形态存在，Pb主要以还原态的形态存在，Zn主要以可交换和弱酸可溶态和氧化态的形态存在。土壤Pb-Cd和Zn-Cd的复合老化效应体现出Pb和Zn对Cd不同形态的不同影响。Pb对Cd还原态产生的影响较大；Zn对Cd氧化态产生的影响较大。具体体现在：浓度越高，对Cd老化效应开始产生显著影响的时间越短，对其相应形态的含量影响越显著。　　 (3)本文将Rhizo法用于预测野外培养的水稻的重金属的生物可利用性，是Rhizo法应用的重要突破。相对于土壤总量，醋酸提取和CaCl2提取这三种预测方法来说，Rhizo法具有较好的预测能力。土壤理化性质对Rhizo法预测土壤重金属生物可利用性有着显著的影响，因而，虽然该方法比起传统的提取方法有一定的优势，但是在应用该方法的时候，要考虑到土壤理化性质的影响。　　 (4)DGT在预测重金属Cd，Cu，Pb和Zn对于水稻的生物可利用性上均优于三种传统的化学提取方法。传统化学提取法对于重金属生物可利用性的较好的预测往往取决于提取试剂，重金属的种类。多元分析清晰揭示了土壤基本性质和不同提取方法测得的重金属生物可利用性之间的关系。本文首次提出，相对于传统化学提取方法，DGT技术几乎不受土壤基本性质的影响，因此其适用范围较广。土壤中的无机离子组分要比有机质组分更加明显的影响四种提取方法对于重金属的提取。Cu和Pb相对于Cd和Zn受到的影响更大。　　 (5)线性模型预测稻米重金属富集量的能力较差，而BP神经网络通过自学习的方式而建立，有着较好的泛化能力，能够较好的预测稻米Cd，Pb和Zn的富集量，然而，Cu的富集量仍然无法较好的预测。土壤理化性质对稻米重金属富集量有显著影响。其中，pH是主要的影响因子。此外，土壤有机质对稻米Cu的富集量，土壤可交换阳离子含量对稻米Zn的富集量有显著影响。