以重庆渝西粮食主产区典型镉(Cd)污染紫色稻田土壤为研究对象,开展了连续两年的田间原位小区试验,筛选出基于多目标元素的重金属低累积水稻品种并分析了不同水稻品种对重金属的吸收转运特征;比较了生物质炭、硅钙肥、秸秆有机肥等几种重金属钝化剂和纳米硅溶胶等两种叶面阻控材料对水稻Cd累积的影响,确定了其适应施用量;探讨了Cd高累积水生植物与Cd低累积水稻的间作组合对土壤的修复效果。以期建立一套针对渝西粮食主产区土壤Cd污染特征的紫色稻田土壤的边生产边修复的技术模式。主要研究结果如下:(1)供试的13个重庆市主推的水稻品种之间基因型差异显著,不同品种水稻稻米中Cd、As、Pb和Cr含量的极值分别可相差3、4、20和3倍以上,同一品种水稻对不同重金属元素的累积能力也存在显著差异,重金属低累积水稻品种筛选需以多种污染元素为目标。同时13种供试水稻产量差异也很大,在5.85~10.65 t·hm-2之间,极值相差44.8%。水稻品种基因型差异对重金属累积的影响以稻米最大,茎叶部和根部次之,茎叶向籽粒的转运系数TFSL-G是水稻基因型差异的重要体现,与稻米中重金属含量呈极显著正相关(P<0.01)。运用重金属综合累积指数PZ,将供试水稻的重金属综合累积能力分为低(PZ<0.7)、中等(0.7≤PZ<1)和高(PZ≥1)三类,其中Y两优1号、隆两优534和隆两优华占为重金属低累积品种。兼顾水稻产量与稻米重金属累积情况,推荐隆两优534,Y两优1号、袁两优908和渝香203品种为重庆地区适宜品种,既能获得高产也利于水稻安全生产。(2)硅钙肥、秸秆有机肥、生物质炭和叶面纳米硅溶胶几种重金属阻控材料,均能显著降低水稻稻米中Cd的含量,利于实现水稻的安全生产。其中土施生物质炭、硅钙肥、秸秆有机肥均能通过调节土壤p H和土壤理化性质来降低土壤中有效态Cd,从而降低水稻对Cd的累积,最佳施用剂量分别为3 t·hm-2、4.5 t·hm-2和2.49 t·hm-2,稻米中Cd的降幅分别为68.8%、74.1%和59.4%。叶面纳米硅溶胶通过抑制Cd从叶部向稻米转运而发挥作用,使稻米Cd的含量降低77.7%。在阻控效果上,叶面纳米硅溶胶>硅钙肥>生物质炭>秸秆有机肥,其中施用叶面纳米硅溶胶不仅能大幅降低稻米中Cd的含量,还使得水稻地上茎叶部具有较高的Cd摄取量,即可保障稻米品质安全,也有利于土壤中Cd的移除,应用前景较好。(3)生物质炭、硅钙肥和秸秆有机肥几种重金属阻控材料不仅能抑制稻米累积Cd,还能够不同程度的提高水稻产量,相应的最大产量和增幅分别为:10.2 t·hm-2,25.9%、8.83 t·hm-2,8.6%、9.62t·hm-2,18.5%,以生物质炭的表现最佳。将生物质炭、硅钙肥、秸秆有机肥分别与叶面纳米硅溶胶联用,较它们单施时更能促进水稻产量的增加,表明叶面纳米硅溶胶也能起到提高水稻产量的作用。另外秸秆有机肥虽然具有较好的增产降镉效果,但其本身常含有一定的量Cd(本试验中约为5 mg·kg-1),实际施用时应注意考虑其具有提高土壤中Cd含量的风险。(4)将Cd高累积水稻品种(玉针香)作为修复植物与Cd低累积品种(常两优772)间作,结果发现,两个品种之间对重金属和其他营养元素的吸收累积存在拮抗作用,相比于单一品种水稻的单作,间作模式下两种水稻稻米中的Cd含量均有所下降,降低幅度为,常两优772:25.4%~52.3%,玉针香:21.4%~32.3%,间作模式对Cd低累积品种水稻稻米Cd累积的抑制作用强于对Cd高累积品种水稻的作用。不同间作比例下,以Cd低累积水稻品种与Cd高累积水稻品种的间作面积比为7:3时,两品种水稻稻米中Cd含量整体降低效果最理想(分别下降了25.4%、32.3%),同时能保障Cd低累积水稻品种获得可观的产量(7.50±0.70 t·hm-2),故推荐在田间将Cd低累积水稻品种与Cd高累积植物进行间作时,宜以7:3的面积比例进行间作。(5)将Cd低累积水稻品种与玉针香、香蒲、水蕹菜、黄花鸢尾、再力花和美人蕉几种Cd高累积水生植物按面积比为2:1进行间作,可以使Cd低累积水稻品种的Cd富集能力维持在较低水平,稻米Cd含量约为0.021±0.001 mg·kg-1,低于国家稻米品质标准限值,水稻产量也能维持在正常水平。玉针香作为Cd高累积水稻品种,其地上部Cd浓度为0.17 mg·kg-1,约是常两优722的5倍。除玉针香以外的几种水生植物均表现出能够超量吸收Cd的高累积特性,它们地上部Cd的BCF在6.8~19.7之间,Cd浓度为2.97~8.53 mg·kg-1,是同环境条件下常两优722地上部Cd含量的100多倍。其中再力花和美人蕉的植物修复效果最好,凭借生物量大的优势,对土壤中Cd的提取效率较高均在3%以上,结合其能适应稻田水分环境、易于与水稻间作的特点,可将之应用于稻田土壤重金属植物修复,实现稻田土壤边修复边生产的目标。