第34卷第16期农业工程学报V ol.34 No.16
232 2018年8月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2018 阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响
郭朝晖，冉洪珍，封文利，肖细元，史磊，薛清华
（中南大学冶金与环境学院，长沙 410083）
摘要：土壤-水稻系统中重金属输入输出调控对稻田污染防治和水稻安全生产具有重要意义。该文研究稻草移除、截断大气沉降、清洁水灌溉等调控措施对稻田土壤-水稻系统中重金属Cd和Pb的累积与运移特征的影响。结果表明，稻草移除、截断大气沉降和清洁水灌溉均能明显降低污染土壤中有效态重金属含量和水稻中重金属的累积量。与稻草还田对照处理相比，除种植早稻后的土壤有效态Pb含量外，稻草移除处理下土壤中有效态Cd、Pb含量均略有降低，且在该处理下，早稻糙米中Pb含量与晚稻糙米中Cd、Pb含量显著降低，降幅分别为3.6%、10.4%和32.4%；稻草移除+截断大气沉降处理下，土壤中有效态Cd、Pb含量均不同程度地下降，种植晚稻后的土壤有效态Pb含量显著降低，除早稻的根和糙米中Cd含量外，其余早晚稻水稻各部位Cd、Pb含量均显著降低，水稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为32.8%、
36.8%和32.2%、24.8%，晚稻糙米Cd、Pb累积量分别显著降低66.3%和22.2%；稻草移除+清洁水灌溉处理下，种植早
晚稻后的土壤有效态Cd、Pb含量平均下降幅度分别为11.7%和15.9%，早晚稻各部位Cd、Pb含量降低幅度较大，早晚稻根和茎叶Cd、Pb含量平均降幅分别为38.34%、30.35%和43.4%、13.2%，晚稻糙米中Cd、Pb累积量降幅分别为39.4%、
67.2%。分析水稻地上部的Cd、Pb富集与转运系数表明，稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉等控源措施可显著降
低Cd、Pb在水稻地上部位的富集系数，减少地上部位重金属的累积量。上述结果表明，采用稻草移除结合截断大气沉降或清洁水灌溉措施可进一步降低土壤中有效态Cd、Pb含量和水稻中Cd、Pb富集。因此，控制区域大气污染，净化农田灌溉水等控源措施，同时施行稻草移除等输出污染农田土壤中重金属等策略，可有效实现污染农田土壤安全利用和水稻安全生产。
关键词：土壤；重金属；灌溉；有效态重金属；稻草移除；大气沉降
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.030
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2018)-16-0232-06
郭朝晖，冉洪珍，封文利，肖细元，史磊，薛清华. 阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响[J]. 农业工程学报，2018，34(16)：232－237. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.030
Guo Zhaohui, Ran Hongzhen, Feng Wenli, Xiao Xiyuan, Shi Lei, Xue Qinghua. Effect of impeding main exogenous heavy metal input on accumulation of Cd and Pb in paddy soil-rice system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(16): 232－237. (in Chinese with English abstract) doi：
10.11975/j.issn.1002-6819.2018.16.030
0 引 言
土壤是人类赖以生存的基础，保持土壤良好的生产力，是维系好农业发展和粮食安全的关键[1-2]。土壤是各种重金属污染源的汇，重金属持续累积会造成污染[3-4]，进而影响农作物质量和品质。据2014年4月国家环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，调查的全国土壤630万km2面积耕地土壤点位超标率为19.4%，主要污染物为Cd等重金属，Cd、Pb的点位超标率分别达到7.0%和1.5%。可见，中国重金属污染耕地及粮食安全生产问题不容忽视。
研究表明，大气沉降中Cd、Pb等重金属的沉降通量都较高，是农田土壤重金属污染的重要来源之一[5-7]。据统计，中国每年排放到大气中的Cd高达2 186 t[8]，估算
收稿日期：2018-02-02 修订日期：2018-07-03
基金项目：国家科技支撑计划课题（2015BAD05B02）；重金属污染耕地修复机理及技术模式优化集成项目（农办财函〔2016〕6号）
作者简介：郭朝晖，博士生导师，教授，主要从事土壤污染控制与修复研究。Email：zhguo@csu.edu 每年进入农田的Cd高达1 417 t，大气沉降的Cd占农田Cd总输入量的35%[9]。污水灌溉也是农田重金属重要来源之一，灌溉水中重金属不断输入对土壤和水稻中重金属含量有显著影响[10-13]。稻草还田是提高水稻产量的主要农艺措施之一，但重金属污染稻田中产出的秸秆的重金属含量较高，还田会提高土壤重金属的活性和水稻对重金属的累积[14-15]，也是稻田土壤中重金属污染的来源之一[16-17]。据报道，Cd污染水稻土上种植的玉米和菜豆秸秆还田2周后，醋酸铵提取态Cd含量增加了17%～33%[18]。因此，有效控制重金属输入途径，寻适宜的农田土壤系统中Cd等重金属的输出途径，对有效预防和改善稻田重金属污染问题具有重要意义。土壤重金属来源解析和占比是目前的研究热点之一[19-20]，但阻断重金属主要输入途径对水稻-土壤系统重金属迁移和累积的影响研究报道尚少。
湖南部分地区长期有金属工业活动导致局部区域土壤重金属污染问题突出。尤其是株洲清水塘地区是中国老工业基地，长期的有工业等生产活动导致株洲工业区及其周边土壤均受到不同程度的重金属污染，农产
第16期郭朝晖等：阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响233
品质量难以达到食品卫生标准要求，具有很高程度的潜
在风险[21]。本文选择株洲工业区周边某典型Cd等污染稻田，通过田间试验，研究稻草移除、稻草移除+截断大气
沉降、稻草移除+清洁水灌溉等措施对土壤-水稻系统Cd、Pb积累的影响，以期为重金属污染农田土壤控源治理和
稻米的安全生产提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 区域概况
株洲市是中国重要的有金属冶炼基地和中国重要
的商品粮基地，属亚热带季风性湿润气候，四季分明，
雨量充沛、光热充足，年平均气温16至18 ℃，年降水
量在1 500 mm左右。区域地貌属湘江下游河谷及丘陵带，成土母质主要为第四纪红土，稻田土壤呈弱酸性。该区
域水稻为双季稻种植制度，早稻生育期一般为每年的4
月中旬至7月中旬，晚稻生育期为7月下旬至10月中旬。
1.2 试验设计
2016年3月，在株洲某工业区下风向大气沉降历史
污染区选择重金属污染稻田开展田间试验，田间土壤pH
值为6.21，土壤有机质质量分数为5.68%，土壤中Cd、Pb质量分数分别为4.23、45.95 mg/kg。试验田设置4个
小区：稻草还田（CK，无大气沉降控制措施，采用地表
径流水灌溉）、稻草移除（T1，无大气沉降控制措施，采
用地表径流水灌溉）、稻草移除+截断大气沉降（T2，采
用地表径流水灌溉）、稻草移除+清洁水灌溉（T3，无大
气沉降控制措施）。T2中截断大气沉降措施是在小区中采
用透明胶板作顶，细纱网作围墙，用钢架作支柱建成一
个高3.5 m的透明简易棚用来截断大气的湿沉降和绝大
部分干沉降（棚屋四周距水平面0.5 m范围留空加强通风）；T3采用无污染的当地井水灌溉；每个小区30 m2 （5 m×6 m），用聚乙烯加厚塑料膜对小区田埂进行保护
用来消除各区之间的干扰。每个小区重复3次。
2016年4月中旬种植早稻，7月中旬收割。水稻成
熟收获后将CK小区的稻草全部还田，稻草还田指在前茬
水稻收割时留茬高度约35 cm。其余小区的地上部分稻草
全部移除。于7月中下旬种植晚稻，10月下旬晚稻成熟
收割。早稻种植品种为淦鑫203，晚稻种植品种为天优华占，均为籼型三系杂交水稻。田间试验过程中，以复合
肥（以尿素、磷铵和氯化钾为主要原料，总有效养分质
量分数≥48%）作为基肥（0.11 kg/m2），整个水稻生长期
间均按照当地一般农田的管理模式（水稻生长期间及时
除草，根据病虫害发生情况，选用适宜农药防治病虫害；拔节生长期保持田间淹水，分蘖前期浅水促蘖，分蘖后
期适当晒田控蘖；灌浆成熟期干湿交替；黄熟期排水晒田）进行管理。
1.3 样品采集及分析
在早、晚稻成熟期（分别为2016年7月17日与2016
年10月15日）各采集3株田间长势均匀的代表性水稻
植株样品，用自来水洗净后，再用去离子水洗净，然后
按水稻根、茎叶以及籽粒分开，在105 ℃杀青30 min，60 ℃烘干至恒质量。将样品粉碎后分别放入聚乙烯封口袋中密封备用。采集水稻植株相应的0～20 cm表层土壤，在实验室自然风干，除去动植物残体及碎石等杂物后研磨，分别过10目和100目尼龙筛后放入聚乙烯封口袋中
备用。土壤pH值采用土水比为1∶2.5浸提，pH计（雷磁，PHS-3C）测定[22]。土壤有机质含量测定采用低温外
热重铬酸钾氧化-比法[22]。植物样品采用硝酸-高氯酸消解，土壤样品采用-硝酸-高氯酸消解，土壤中有效
态Cd、Pb采用DTPA方法提取[22]。样品预处理过程中，试剂均采用优级纯。在截断大气沉降处理小区周边均匀
布点，共设置3个沉降桶。收集试验区范围的大气沉降
物（当月干湿沉降混合物）：将直径为20 cm，深度为1.5 m
的塑料圆桶固定于田间距离地面2 m处，每月末取回沉
降桶内的大气沉降物，同时收集当月地表灌溉水和清洁
井水，于实验室内测定pH值并采用硝酸消解[23]。消解液
和提取液中Cd、Pb含量采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，Thermo Fisher Scientific）测定。每批消解样
采用空白样品和土壤标准物质（GBW07406）或大米标准
物质（GBW10010）同时消解，所有样品分析检测过程中
每20个样品加测一个标准液进行质量控制，土壤和植物
样品Cd回收率均高于95%。
1.4 数据处理
茎叶重金属生物富集系数（BCFss）=水稻茎叶重金
属含量/土壤相应元素含量；糙米重金属生物富集系数（BCFsb）=水稻糙米重金属含量/土壤相应元素含量；茎
叶重金属转运系数（TFrs）=水稻茎叶重金属含量/根相应
元素含量；籽粒重金属转运系数（TFrb）=水稻籽粒重金
属含量/根相应元素含量。
数据统计采用Microsoft Excel2013进行分析，采用Origin 9.0软件作图。单因素方差分析（One-way ANOV A）和相关性分析均采用SPSS 19.0完成，P<0.05表示处理间
有显著性差异。
表1 田间灌溉水与大气沉降液中pH值和镉铅浓度
Table 1 pH value and cadmium and lead concentration in field irrigation water and atmospheric deposition solution
样本Samples pH值pH value Cd/(μg·L–1)Pb/(μg·L–1)
地表灌溉水Surface irrigation
water
4.04～6.50 0.097～0.558 3.17～16.70
清洁井水Cleaning well water 6.58～7.12 0.015 ND 大气沉降液Atmospheric
deposition solution
4.04～6.50 0.44～1.7311.8～27.5
注：ND表示检测结果低于仪器检出限值。
Note: ND means that the test result is lower than the detection limit of the instrument.
2 结果与分析
2.1 各处理土壤pH值和有机质与重金属有效态含量的
变化
土壤pH值和有机质（soil organic matter）含量是土
壤中重金属的吸附解吸、迁移转换、重金属生物有效性、植物吸收富集行为的主要影响因子[24]。由表2可知，与
稻草还田相比，稻草移除（T1）处理下的土壤pH值无明
显变化，稻草移除+清洁水灌溉（T2）处理下的土壤pH
农业工程学报（ ） 2018年
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值显著低于对照（P <0.05），而稻草移除+截断大气沉降（T3）处理下的土壤pH 值显著升高（P <0.05）。种植晚稻后的土壤pH 值均略低于对照，但差异不显著。T1、T2、T3处理下的土壤有机质质量均略低于对照，其中种植早稻后T1和T3处理的土壤有机质含量显著降低（P <0.05），这可能与短期内这些低分子有机化合物多数不稳定、易分解有关[25]。稻草还田在一定程度上提高了土壤pH 值和
有机质含量[26]
，这可能是由于稻田土壤淹水灌溉，土壤通气性较差，还原性增强，土壤pH 值升高；此外，施入稻田的秸秆中含有大量纤维素、半纤维素等含碳物质，其腐解过程中易产生小分子有机酸等中间产物，分解后容易形成低分子的有机化合物[27]。尽管研究表明稻草移除、清洁水灌溉和大气沉降并没有显著影响土壤中有机质含量水平，但其长期效果有待进一步研究。
表2 各处理下土壤pH 值和有机质与重金属有效态含量 Table 2 pH value, organic matter and DTPA-extractable heavy
metal content in soils under different treatments
重金属有效态质量分数 DTPA-extractable heavy metal content/(mg·kg –1)
处理 Treatment
pH 值 pH value
有机质 质量分数 Organic matter content/%
Cd Pb CK
6.17±0.20 b 5.92±0.02 a 4.01±0.51 a 23.75±0.34 b T1 6.09±0.23 ab 5.53±0.18 b 3.90±0.13 ab 24.96±0.09 a T2 5.83±0.55 c 5.74±0.28 ab 3.71±0.78 ab 24.84±0.09 a 早稻Early rice
T3 6.46±0.33 a 5.56±0.42 b 3.62±0.19 b 24.43±0.29 b CK
6.35±0.17 a 5.91±0.08 a 3.7±0.45 a 25.01±0.85 a T1 6.23±0.09 a 5.54±0.21 a 3.63±0.50 ab
22.64±0.04 a T2 6.29±0.12 a 5.66±0.17 a 3.48±0.46 ab 19.56±0.32 b 晚稻Late rice
T3
6.24±0.10 a 5.47±0.46 a
3.20±0.10 b
16.92±2.70 b
注：同一列中不同字母表示不同水平处理间存在显著差异（P <0.05），下同。 Note: Different letters in same row indicate significant difference in different treatments (P <0.05), the same as below.
与对照相比，除种植早稻后的土壤有效态Pb 含量外，其余不同处理措施下种植早稻和晚稻后土壤有效态Cd 、Pb 含量均有不同程度的下降。其中T3处理下种植早稻和晚稻后的土壤有效态Cd 、Pb 含量显著下降（P <0.05），平均下降幅度分别达11.7%和15.9%。与对照相比，T2处理下仅种植晚稻后的土壤有效态Pb 含量显著降低（P <0.05），而T1处理下土壤重金属有效态含量降低均不明显。说明T3处理均能最有效地降低土壤中重金属有效态含量。与对照相比，3种处理下种植晚稻后的土壤有效态Cd 、Pb 下降幅度均高于早稻土壤。T3处理下种植晚稻后土壤Cd 、Pb 含量显著下降13.6%和32.4%（P <0.05），T2处理下种植晚稻后土壤有效态Cd 、Pb 含量的下降幅度也达到6.1%（P>0.05）和21.8%（P <0.05）。
即土壤中重金属有效态含量随着T2和T3处理周期的增长而进一步降低。研究表明，秸秆还田初期，还田的稻草会形成较多的溶解性有机碳以及少量的腐殖质，土壤中的重金属主要以活化过程为主，可供植物吸收的土壤有效态重金属含量增加[25]。因此，可通过稻草移除结合控源措施有效降低农田土壤重金属有效态含量。
2.2 各处理水稻植株重金属含量变化
从图1可知，与对照相比，T1处理下晚稻根中Cd 、Pb 含量显著下降，降幅分别为17.5%和20.2%，茎叶中Cd 、Pb 含量也有一定程度下降，其中Cd 含量下降达到显著性差异（P <0.05）；该处理下，早稻糙米中Pb 含量与晚稻糙米中Cd 、Pb 含量显著下降，降幅分别为3.6%、10.4%、32.4%（P <0.05）。尽管稻草还田能够增加土壤养分和植物所需营养元素，促进水稻增产[28]，重金属的相对浓度本应降低，但本研究结果表明重金属污染的稻草进入土壤会提高土壤中有效态重金属含量和水稻中重金属含量，而稻草移除有利于降低水稻植株各部位的重金属含量。因此，重金属含量较高农田产出的稻草还田应慎重考虑。
注：差异显著性在同一器官中进行比较（P <0.05）。
Note: Significance tests of difference are carried out in the same organ of rice (P <0.05).
图1 各处理水稻各部位镉铅含量
Fig.1 Cadmium and lead contents in different parts of
rice under different treatments
与对照相比，T2处理下除种植的早稻根中Cd 含量外，其余该处理下的早、晚稻根中Cd 、Pb 含量均呈显著（P <0.05）下降；平均下降幅度分别为32.8%、36.8%，早、晚稻茎叶中Cd 、Pb 含量分别显著下降（P <0.05）32.2%、24.8%。该处理下，早稻糙米Cd 含量下降不显著，但晚稻糙米Cd 、Pb 含量下降幅度分别达到66.3%、22.2%（P <0.05）。这说明大气的干湿沉降对植株地上部（尤其是茎叶）Cd 、Pb 含量的直接影响较大，因此阻隔大气沉降中污染物对控制地上可食用部分的植物安全风险具有重要意义。T3处理能有效降低水稻植株中重金属含量。与对照相比，该处理下早、晚稻根中Cd 、Pb 含量显著下降（P <0.05），平均降幅分别为38.34%、30.35%，茎叶Cd 、Pb 含量平均降幅分别为43.4%、13.2%（P ＜0.05）；尤其是晚稻糙米中Cd 、Pb 含量分别减少39.4%、67.2%（P <0.05），且糙米中Pb 质量分数已达到《食品中污染
物限量》（GB 2762-2017）（Pb ≤0.2 mg/kg ）
。 稻草移除处理、稻草移除+截断大气沉降和稻草移除
第16期 郭朝晖等：阻隔主要外源输入重金属对土壤-水稻系统中镉铅累积的影响
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+清洁水灌溉处理下，早稻糙米中Pb 质量分数分别为0.27，0.26，0.24 mg/kg ，降幅分别为3.6%，7.2%和14.3%；晚稻糙米中Cd 、Pb 质量分数分别为0.7，0.27，0.47 mg/kg 和0.25，0.28，0.14 mg/kg ，降幅分别为10.4%，66.3%，39.4%和32.4%，22.2%，67.2%。上述研究结果表明，T2和T3的复合控源措施均能有效控制糙米中Cd 、Pb 含量，尤其是T3处理下，糙米中Cd 、Pb 含量远低于T1和T2处理后的糙米Cd 、Pb 含量，说明灌溉水水质对水稻—土壤系统中重金属含量和活性的影响明显。 2.3 水稻地上部的镉铅累积与转运
从表3可看出，T1、T2和T3处理下水稻茎叶和糙米的Cd 、Pb 富集系数较对照均有不同程度地降低。其中，T2和T3处理下种植的早晚稻茎叶Cd 与T2处理下晚稻茎叶Pb 的富集系数显著（P <0.05）下降；T2和T3处理下种植的晚稻糙米Cd 、Pb 的富集系数分别显著（P <0.05）
下降61.5%、29.3%和21.4%、64.5%。表明截断大气沉降史磊
和清洁水灌溉措施有助于进一步降低Cd 、Pb 等重金属在水稻植株体内富集，利于稻米的安全生产。与CK 相比，除T3处理下晚稻糙米中Pb 的转移系数显著降低（P < 0.05）外，其余各处理下茎叶和糙米中Cd 、Pb 的转移系数总体呈升高趋势。其中T3处理下早稻茎叶和糙米中Pb 的转移系数显著高于CK （P <0.05）。这可能是由于茎叶和糙米中Cd 、Pb 含量较少，控源措施减少根中Cd 、Pb 含量幅度较大，
因此在控源措施下Cd 、Pb 的转移系数有一定的上升趋势。同时，各处理下晚稻的Cd 、Pb 富集系数普遍高于早稻，这可能与早晚稻不同的品种、生长状况及环境、气候等因素有关。此外，各处理下Cd 的生物富集系数和转移系数均大于Pb ，这也说明土壤Cd 易于向水稻植株中迁移[27-29]。
表3 水稻地上部Cd 和Pb 富集系数与转运系数
Table 3 Bioconcentration factors and translocation factors of Cd and Pb on above ground part of rice
BCFss BCFsb
TFrs
TFrb
处理 Treatments
Cd Pb Cd Pb Cd Pb Cd Pb CK
1.404±0.07a 0.097±0.00a 0.200±0.05a 0.011±0.002a 0.253±0.008a 0.049±0.003b 0.036±0.01ab 0.005±0.0001b T1 1.369±0.08a 0.085±0.01a 0.164±0.07a 0.011±0.001a 0.227±0.01a 0.052±0.003b
0.027±0.01b 0.007±0.001ab T2 1.000±0.01b 0.083±0.01a 0.148±0.01a 0.010±0.002a 0.217±0.01a 0.047±0.003b 0.032±0.003ab 0.006±0.001ab 早稻 Early rice
T3 0.622±0.1c 0.088±0.01a 0.163±0.04a 0.010±0.001a 0.207±0.05a 0.066±0.01a 0.054±0.01a 0.007±0.0007a CK
2.67±0.016a 0.165±0.04a 0.208±0.01a 0.014±0.0015a 0.257±0.03a 0.081±0.03a 0.02±0.003a 0.007±0.001b T1 2.455±0.08a 0.166±0.01a 0.19±0.005a 0.011±0.0003b 0.281±0.004a 0.092±0.006a 0.022±0.00a 0.006±0.002b T2 1.695±0.11b 0.102±0.02b 0.08±0.005c 0.011±0.0001b 0.267±0.01a 0.089±0.02a 0.012±0.00b 0.010±0.004a 晚稻 Late rice
T3
1.981±0.23b
0.158±0.01a
0.147±0.01b
0.005±0.0001c
0.260±0.02a
0.112±0.01a
0.019±0.001a
0.004±0.005c
注：BCFss 和BCFsb 分别为水稻茎叶和糙米富集系数，TFrs 和TFrb 分别代表水稻根系到茎叶和糙米中的转运系数。
Note: BCFss and BCFsb are the bioconcentration factors of shoot and leaf and brown rice, respectively; TFrs and TFrb are the translation factors from root to shoot and leaf and brown rice, respectively.
2.4 相关性分析
从表4可知，土壤pH 值与土壤DTPA 提取态Cd 、Pb 含量、水稻根和糙米中Cd 、Pb 含量呈负相关关系，土壤pH 值升高会降低土壤和糙米中有效态Cd 、Pb 含 量[27]。土壤pH 值与茎叶中Cd 、Pb 含量呈正相关，这可能是由于水稻土壤pH 值变化幅度不大，水稻茎叶中重金属含量不仅与该种重金属在土壤
和根中的含量有关，还与土壤中其他元素的存在[30]、大气沉降重金属含量有关。土壤有机质含量与土壤DTPA 提取态Cd 、Pb 含量、水稻根、茎叶和糙米中Cd 、Pb 含量呈一定的正相关关系，但不显著(P >0.05)，这可能是由于土壤有机质对植物吸收重金属的影响不仅取决于其含量，还取决于有机质的成分[27]。一般说来，重金属向水稻籽粒的运输主要有2种途径：1）随着木质部的蒸腾流向地上部，直接输送到籽粒；2）在韧皮部中随着同化物一起从功能叶输送到籽粒[31]。糙米中Cd 、Pb 含量与其对应的土壤DTPA 提取态重金属含量、根和茎叶中对应的重金属含量均呈正相关关系，其中糙米中Cd 含量与土壤中对应的DTPA 提取态重金属含量呈显著正相关（P <0.05），糙米中Cd 含量与其余部位对应的Cd 相关系数大小为：土壤DTPA 提取态>水稻根>水稻茎叶。糙米中Pb 含量与其余部位对应的Pb 相关系数大小为：水稻茎叶>水稻根>土壤DTPA 提取态。这表明重金属在植物体内的转运累积因重金属种类的不同有差
异。但从土壤向糙米转移的重金属均会首先通过根部从土壤中向地上部分转移。上述结果表明，采取相关的修复措施尽可能的降低土壤中有效态的重金属含量可以有效调控水稻糙米中重金属含量。
表4 糙米Cd 、Pb 含量与土壤pH ，有机质含量及
有效态Cd 、Pb 含量之间的相关性分析
Table 4 Correlation analysis between Cd, Pb contents in brown rice and soil pH value, organic matter
and
DTPA-extractable Cd, Pb contents in soils
指标Index pH 值pH value
SOM CdG PbG
pH 值 pH value
1 –0.074 –0.064 –0.11
2 SOM –0.062 1 0.172 0.611 DTPA-Cd –0.329 0.427 0.697* 0.571 DTPA-Pb –0.496 0.379 0.655 0.67
3 CdR –0.100 0.19
4 0.553 0.398
PbR –0.225 0.403 0.881* 0.674
CdS 0.214 0.153 0.331 0.342 PbS 0.325 0.116 0.433 0.687
注：* 在0.05水平（双侧）上显著相关。SOM 表示土壤有机质；G ，S ，R 分别表示水稻糙米、茎叶和根。
Note: * indicates significant correlation at 0.05 level (bilateral). SOM is soil organic matter; G , S, R stands brown rice, stems and leaves respectively.
3 结 论
1）稻草移除、稻草移除+截断大气沉降和稻草移除+清洁水灌溉均能降低土壤中有效态Cd 、Pb 含量和水稻植
农业工程学报（） 2018年236
株各部位Cd、Pb含量。稻草移除+截断大气沉降和稻草移除+清洁水灌溉处理下水稻植株各部位Cd、Pb含量下降效果明显优于稻草移除单一处理。这表明污染农田土壤安全利用需移除稻草的同时还应充分注重周边环境空气质量和灌溉水水质净化。
2）稻草移除处理、稻草移除+截断大气沉降和稻草移除+清洁水灌溉处理下糙米中重金属含量均不同程度地降低。各处理下早稻糙米中Pb和晚稻糙米中Cd、Pb 含量显著降低。稻草移除处理、稻草移除+截断大气沉降和稻草移除+清洁水灌溉处理下，早稻糙米中Pb质量分数分别为0.27，0.26，0.24 mg/kg，
降幅分别为3.6%，7.2%和14.3%；晚稻糙米中Cd、Pb质量分数分别为0.7，0.27，0.47 mg/kg和0.25，0.28，0.14 mg/kg，降幅分别为10.4%，66.3%，39.4%和32.4%，22.2%，67.2%。除稻草移除+清洁水灌溉处理的晚稻Pb含量外，其余各处理下早晚稻的重金属含量仍不能完全达到《食品中污染物限量》(GB 2762-2017)相应标准。因此，对污染稻田土壤采取控源措施的同时需结合物理化学修复措施进一步降低糙米中重金属含量，保证农产品安全。
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