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稻田镉(Cd)污染已成为我国南方酸性土壤重金属污染的突出问题之一。2014年中国环境状况公报中耕地重金属超标率占全国19.4%，其中土壤Cd元素点位超标率为7.0%，且土壤Cd现以0.004mg/kg·y的趋势累积，湖南土壤重金属超标率高出全国83.5%，以Cd元素超标最严重，土壤Cd含量高出全国2.4倍。土壤重金属污染严重威胁粮食质量安全和人们身体健康，因此，稻田土壤重金属污染亟待治理。土壤重金属污染修复治理工作推进首先应该明确污染来源和状态，并针对性采取截断或减排污染源的技术措施，才能确保土壤重金属污染修复治理达到应有的效果。为此，我们在长沙县选择了北山镇(工矿区)、开慧镇(养殖区)和干杉乡(一般农区)3个典型稻区，其中，北山稻田属于中度Cd污染、开慧稻田属轻度污染、干杉稻田处于临界污染，基本代表了长沙县稻田Cd污染现状。重点开展稻田Cd输入-输出周年监测，分析稻田Cd主要污染源和平衡，探明南方典型双季稻田Cd污染主要来源及其平衡趋势；同时选择北山中度污染稻田开展“截源-扩输-增容”的田间微区试验，研究不同农艺调控措施对水稻-土壤系统Cd迁移转化及其动态的影响，主要结论如下：
1.探明长沙县3个典型稻区Cd年际输入总量平均为10.86g/hm2·y，工矿区、养殖区和一般农区稻田Cd输入总量分别为9.39、7.86和15.21g/hm2·y。监测结果表明，大气干湿沉降为长沙县典型稻田Cd的主要来源，其3个稻区平均输入量占输入总量的87.1%，其次是灌溉水Cd输入，平均占比为10.3%，肥料中Cd输入量较少，占比2.6%。不同稻区稻田Cd输出量平均为36.64g/hm2·y，其中工矿区、养殖区和一般农区稻田Cd输出分别为66.78、12.04和31.11g/hm2·y。农田输出主要途径包括稻田排水输出，平均输出量占输出总量的2.8%；籽粒平均输出占比为17.2%；稻草累积平均输出占比为80.0%，采取污染稻草移除措施，对Cd污染稻田修复具有重要作用。
2.在中度污染稻区设置稻草还田、稻草离田扩输、清洁水灌溉、沉降截源和石灰增容5种农艺调控措施，研究不同措施对水稻-土壤系统Cd迁移转化及其动态影响，结果表明，与稻草还田籽粒3年年均Cd含量(2.032 mg/kg)相比，稻草离田扩输的籽粒Cd含量3年年均降低0.418mg/kg，土壤有效态Cd含量年均由0.521mg/kg下降至0.489mg/kg，表明稻草离田可减少Cd在水稻-土壤系统中累积；在离田扩输基础上，清洁水灌溉、沉降截源和石灰增容能进一步降低水稻Cd积累(p<0.05)，籽粒Cd含量年均降低0.138、0.280和1.189mg/kg；施用石灰增容后能有效提高土壤pH提高1.23~2.20个单位，土壤有效态Cd含量平均降低0.101mg/kg，因此稻草离田扩输和石灰增容组合将利于消减稻田Cd污染。
3.通过输入-输出模型分析，稻草还田土壤Cd呈现增长趋势，各稻区Cd净输入平衡值为14.20~49.01g/hm2·y；稻草移除各稻区Cd净输入平衡值为-57.39~-4.19g/hm2·y，模拟得出稻草移除措施将土壤Cd污染降至土壤环境质量标准限值0.30mg/kg时，工矿区稻田稻草连续移除31年可使耕层(0-20 cm)Cd含量降低至0.30mg/kg以下，一般农区干杉需4年即可达标，而养殖区域开慧可能维持不超标现状。
综上所述，大气沉降、稻草移除是稻田土壤Cd输入/输出中的主要影响因子，因此稻草移除和沉降截源措施可有效降低稻田土壤Cd累积，若兼顾生产实际和经济效益，石灰增容+稻草离田综合阻控措施可作为长沙县污染稻区有效减低Cd污染的农艺措施。
1.探明长沙县3个典型稻区Cd年际输入总量平均为10.86g/hm2·y，工矿区、养殖区和一般农区稻田Cd输入总量分别为9.39、7.86和15.21g/hm2·y。监测结果表明，大气干湿沉降为长沙县典型稻田Cd的主要来源，其3个稻区平均输入量占输入总量的87.1%，其次是灌溉水Cd输入，平均占比为10.3%，肥料中Cd输入量较少，占比2.6%。不同稻区稻田Cd输出量平均为36.64g/hm2·y，其中工矿区、养殖区和一般农区稻田Cd输出分别为66.78、12.04和31.11g/hm2·y。农田输出主要途径包括稻田排水输出，平均输出量占输出总量的2.8%；籽粒平均输出占比为17.2%；稻草累积平均输出占比为80.0%，采取污染稻草移除措施，对Cd污染稻田修复具有重要作用。
2.在中度污染稻区设置稻草还田、稻草离田扩输、清洁水灌溉、沉降截源和石灰增容5种农艺调控措施，研究不同措施对水稻-土壤系统Cd迁移转化及其动态影响，结果表明，与稻草还田籽粒3年年均Cd含量(2.032 mg/kg)相比，稻草离田扩输的籽粒Cd含量3年年均降低0.418mg/kg，土壤有效态Cd含量年均由0.521mg/kg下降至0.489mg/kg，表明稻草离田可减少Cd在水稻-土壤系统中累积；在离田扩输基础上，清洁水灌溉、沉降截源和石灰增容能进一步降低水稻Cd积累(p<0.05)，籽粒Cd含量年均降低0.138、0.280和1.189mg/kg；施用石灰增容后能有效提高土壤pH提高1.23~2.20个单位，土壤有效态Cd含量平均降低0.101mg/kg，因此稻草离田扩输和石灰增容组合将利于消减稻田Cd污染。
3.通过输入-输出模型分析，稻草还田土壤Cd呈现增长趋势，各稻区Cd净输入平衡值为14.20~49.01g/hm2·y；稻草移除各稻区Cd净输入平衡值为-57.39~-4.19g/hm2·y，模拟得出稻草移除措施将土壤Cd污染降至土壤环境质量标准限值0.30mg/kg时，工矿区稻田稻草连续移除31年可使耕层(0-20 cm)Cd含量降低至0.30mg/kg以下，一般农区干杉需4年即可达标，而养殖区域开慧可能维持不超标现状。
综上所述，大气沉降、稻草移除是稻田土壤Cd输入/输出中的主要影响因子，因此稻草移除和沉降截源措施可有效降低稻田土壤Cd累积，若兼顾生产实际和经济效益，石灰增容+稻草离田综合阻控措施可作为长沙县污染稻区有效减低Cd污染的农艺措施。