本研究通过对不同我国区域土壤进行镉模拟污染拟合分析的方法讨论土壤化学性质与土壤中镉有效性的关系,并通过向人工制备的中度镉污染土壤以及受工业镉污染的水稻土中添加不同种类的改良剂,分析不同改良剂对于土壤化学性质、镉有效性的调控效果,期望找到土壤利用过程中减轻镉危害的技术方法。主要研究结果包括下面三个方面:将全国18个不同地区的土壤制备成中度镉污染土壤,将土壤化学性质与有效态镉以及镉形态分级进行拟和分析,得到pH、有机质、全氮等土壤化学性质均与土壤镉有效性具有不同程度的相关性,其中土壤pH对于有效态镉以及镉形态的影响最为显著。研究发现土壤有效态镉随着土壤pH升高呈现减少的趋势;弱酸提取态镉随着土壤pH的升高而减少,可还原态镉随着土壤pH的变化变化幅度较小,可氧化态镉随着土壤pH的升高而减少,残渣态镉随着土壤pH的升高而减少。江苏宜兴(黄泥土)、苏北淮安(潮黄土)两种类型的镉污染土壤培养试验表明,不同改良剂处理均能不同程度地降低土壤中有效态镉的含量,其中宜兴镉污染土壤的调控效果要优于淮安镉污染土壤。在宜兴污染土壤中,施加秸秆炭的调控效果最佳,而淮安污染土壤中猪粪炭的调控效果更好;此外,加入不同改良剂后,两种土壤中弱酸提取态镉均有所减少,而残渣态镉含量则明显增加。本试验条件下,在宜兴污染土壤培养试验中猪粪炭显著提高了土壤pH值和有机质含量,而在淮安污染土壤培养试验中秸秆炭的作用则更为显著;土壤阳离子交换量调控方面,秸秆炭的效果优于猪粪炭;在土壤养分调控方面则是猪粪炭的效果更好一些。水稻盆栽试验进一步表明,施用改良剂能有效降低土壤中有效态镉的含量。在工业污染水稻土上秸秆炭和凹凸棒土配施降低土壤有效态镉含量的幅度最大,有效态占比减少18.29%,施加改良剂后,工业污染水稻土中弱酸提取态镉和可还原态镉的含量都有不同程度的减少,同时其他形态都有增加;施用不同的改良剂对于土壤化学性质调控效果也具有差异。各处理土壤的pH值均有所升高,土壤有机质提高的变化趋势与pH变化趋势类似,除了 1%秸秆炭、降镉有机肥、水溶性有机肥料这三个处理下土壤有效磷变化不大之外,其余处理均能明显提高土壤有效磷的含量,土壤全氮含量最高的是秸秆炭与凹凸棒土配施、秸秆炭单一施用的处理,均达到1.36g/kg,其余改良剂处理对土壤全氮含量的影响并不显著;各处理均提高了土壤CEC,其中凹凸棒土施用的效果显著,达到51.85 cmol/kg,比CK处理提高了 8.70%;各改良剂均能促进水稻生长发育,提高水稻生物量,且能达到显著水平,其中生物质炭与凹凸棒土配施的效果更好,可达到显著增产水平。猪粪炭大大提高了水稻分蘖,特别是在与凹凸棒土配施处理下分蘖率提高幅度达26.94%;各改良剂的施用对于水稻生长、土壤生态环境改善效果明显,且大大降低了镉在水稻中的迁移能力。施加改良剂都能降低水稻地上与地下部分镉含量,保障了水稻的可食用性。施加各改良剂后,地上部分镉含量减少了 14.09%-80.63%,地下部分中镉含量的降幅为3.22%-54.89%,均达到显著水平。通过上述结论,我们可以得出在江苏宜兴镉污染土壤中,生物质炭与凹凸棒土物理改良材料配施的方式能够显著地降低土壤镉有效性,同时也能够提高水稻产量并且降低水稻对镉的吸收。同时结合第一部分研究中得出的pH对镉有效性影响最大这一结论,也为在江苏以及我国南方大部分酸性土壤上调控镉有效性以及水稻生产过程中利用生物质改良材料提供了一定的理论依据。本论文采用的所有改良剂因地制宜,就地取材,充分利用,符合当前农业生产化肥零增长的现实形势。本研究旨在为土壤镉污染治理寻求经济有效的改良途径,也为保障现代农业粮食作物安全提供新思路。