田茂苑　何騰兵　付天嶺　成劍波　張庭艷

摘要：稻田土壤鎘造成的稻米鎘污染已成為危害人類(lèi)健康的制約因子，摸清稻田土壤和稻米鎘的含量關(guān)系，可以為稻米安全生產(chǎn)和維護(hù)人類(lèi)健康作出重要貢獻(xiàn)。通過(guò)從稻田土壤和稻米鎘污染現(xiàn)狀，稻田土壤和稻米鎘的含量關(guān)系，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量的影響等方面總結(jié)稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系的研究進(jìn)展，并進(jìn)行展望。我國(guó)稻田土壤和稻米鎘污染現(xiàn)象形勢(shì)嚴(yán)峻，主要體現(xiàn)在稻田土壤鎘污染逐年增加、稻米超標(biāo)率高等方面;稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系復(fù)雜，因外界環(huán)境的不同，存在正相關(guān)性和非正相關(guān)性;土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量具有顯著性影響，增加或降低土壤pH值和有機(jī)質(zhì)均可改變稻米對(duì)鎘的吸收與累積。下一步可通過(guò)大量的調(diào)查研究，有針對(duì)性、全面地對(duì)稻田土壤和稻米鎘含量的關(guān)系開(kāi)展協(xié)同調(diào)查，建立不同環(huán)境條件下稻田土壤和稻米鎘含量的耦合關(guān)系，以期為稻米安全生產(chǎn)和鎘污染土壤修復(fù)治理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：稻田土壤;稻米;鎘;含量;相關(guān)關(guān)系;有機(jī)質(zhì);pH值

中圖分類(lèi)號(hào)： X53;S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）08-0025-04

隨著近年來(lái)重金屬污染呈擴(kuò)展之勢(shì)，重金屬污染已成為影響我國(guó)糧食生產(chǎn)與食品安全的制約因素之一。我國(guó)耕地土壤重金屬的污染率為16.67%，由重金屬造成的耕地污染面積約占總耕地面積的17%，在所有重金屬污染中，又以鎘的污染形勢(shì)最為嚴(yán)峻，其污染率為25.20%，全國(guó)有14個(gè)?。ㄊ?、區(qū)）的耕地土壤是重金屬污染的多發(fā)區(qū)域[1]。鎘是農(nóng)田土壤重金屬中主要的污染物質(zhì)，在所有重金屬中鎘是對(duì)人類(lèi)健康威脅最大的有害元素之一[2]，我國(guó)每年因重金屬污染造成的糧食減產(chǎn)超過(guò)1 000萬(wàn)t，每年被重金屬污染的糧食也達(dá)1 200萬(wàn)t之多[3]。稻米作為我國(guó)居民的主要糧食作物之一，全國(guó)有65%以上的人口以稻米為主食[4]，稻米質(zhì)量的安全與否在很大程度上反映了我國(guó)糧食安全的總體情況。

稻米中重金屬主要從其生長(zhǎng)的土壤環(huán)境中來(lái)，本研究通過(guò)稻田土壤鎘和稻米鎘污染現(xiàn)狀、稻田土壤和稻米鎘的含量關(guān)系、土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量的影響等方面對(duì)稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系研究進(jìn)展進(jìn)行了概述，旨在為稻米安全生產(chǎn)和下一步的研究方向提供參考依據(jù)。

1稻田土壤和稻米鎘的污染現(xiàn)狀

1.1稻田土壤鎘污染現(xiàn)狀

近年來(lái)，由于工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，人與自然矛盾日益顯著，帶來(lái)的固廢、液廢、氣廢不斷增加，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中自生污染加劇以及對(duì)廢棄物質(zhì)的處理不善等原因，導(dǎo)致農(nóng)田土壤中有毒重金屬含量都在逐年增加，由此造成的土壤生產(chǎn)力下降、農(nóng)產(chǎn)品污染以及生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞等問(wèn)題已成為阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境安全的主要因素之一[5]。

關(guān)于我國(guó)農(nóng)田土壤鎘污染的研究，學(xué)者們從20世紀(jì)70年代中后期就開(kāi)始關(guān)注，1980年我國(guó)受鎘污染的農(nóng)田土壤面積為9 333 hm2[6]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)[3]，我國(guó)受鎘、汞、鉛、砷、鉻等重金屬污染的耕地面積約為2 000萬(wàn)hm2，約占耕地總面積的20%，其中尤以鎘的污染最為嚴(yán)重，鎘污染耕地面積為 1.27萬(wàn)hm2，并有11個(gè)省份污灌區(qū)土壤鎘含量達(dá)到了生產(chǎn)“鎘米”的程度[7]。2014年環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部發(fā)布的全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，鎘的點(diǎn)位超標(biāo)率為7%左右，我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量狀況不容樂(lè)觀[8]。

我國(guó)土壤重金屬的分布情況具有明顯的地域特征，張小敏等收集了全國(guó)近138個(gè)鎘的研究數(shù)據(jù)，得出西南地區(qū)土壤中重金屬含量較高，其他地區(qū)含量相對(duì)較低[9]，在西部地區(qū)和南部地區(qū)鎘的平均值最高，稻田土壤中鎘的含量超過(guò)背景值的現(xiàn)象尤為明顯[10]，在調(diào)查涉及的區(qū)域，重金屬污染態(tài)勢(shì)逐年升高，重金屬超標(biāo)區(qū)多分布在工礦區(qū)及元素高背景區(qū)，且鎘的污染狀況尤為突出，土壤鎘污染指數(shù)已達(dá)到4.05，尤其是貴州屬鎘重污染區(qū)，遼寧省農(nóng)田土壤中鎘含量超出背景值最高，超出其背景值23.02倍。我國(guó)大多數(shù)城市近郊農(nóng)田土壤都受到不同程度的鎘污染，如廣西稻田耕層土壤中全鎘含量平均值為0.53 mg/kg，調(diào)查對(duì)象157個(gè)土壤樣品中有55個(gè)土壤樣品鎘含量超過(guò)國(guó)家GB 15618—1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，稻田土壤鎘生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)為中高等風(fēng)險(xiǎn)[11]。廣東大寶山礦山地區(qū)稻田土壤鎘含量平均值為2.19 mg/kg，以鎘污染為主[12]，貴州丹寨金汞礦區(qū)稻田土壤鎘的含量平均值為（0.426±0.136） mg/kg，大部分點(diǎn)位高于貴州省土壤鎘背景值，研究區(qū)域內(nèi)85%的土壤面臨鎘的輕微污染或輕污染[13]。貴州萬(wàn)山汞礦區(qū)某農(nóng)田土壤鎘含量為0.43 mg/kg，研究區(qū)內(nèi)25%的點(diǎn)位存在鎘超標(biāo)現(xiàn)象[14]。[JP+1]貴州中部山區(qū)煤矸石堆場(chǎng)周邊污染的水稻土鎘含量為5.51～5.59 mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值[15]。湖南攸縣煤礦區(qū)、工廠區(qū)和煤礦工廠區(qū)3類(lèi)典型區(qū)域農(nóng)田土壤中的鎘含量超過(guò)了土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)0.3 mg/kg[16];貴州典型鉛鋅礦區(qū)水稻土壤鎘的單因子污染指數(shù)>1，土壤中鎘的含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值84.92倍，水稻土壤鎘已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)[17];杭州地區(qū)稻田土壤中鎘的單項(xiàng)污染指數(shù)為2.97，屬于中度污染狀況，稻田土壤中鎘污染現(xiàn)象明顯，農(nóng)作物受鎘污染的風(fēng)險(xiǎn)不容忽視[18]。

總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)稻田土壤鎘污染現(xiàn)象較為普遍，稻田土壤鎘污染現(xiàn)狀不容樂(lè)觀，土壤鎘污染日益加劇。稻田土壤鎘污染情況受地域性差異影響變化較大，污染區(qū)域多出現(xiàn)在且多存在于城郊交界處、工業(yè)排污區(qū)和礦區(qū)。目前，關(guān)于稻田土壤鎘污染的研究現(xiàn)狀，學(xué)者多從局部區(qū)域?qū)Φ咎锿寥梨k污染現(xiàn)狀開(kāi)展研究，且由于稻田土壤重金屬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大多在未公布前屬于國(guó)家秘密，公開(kāi)的數(shù)據(jù)量較少，連貫性的數(shù)據(jù)信息較為缺乏，有針對(duì)性的對(duì)大范圍內(nèi)關(guān)于稻田土壤鎘污染程度及現(xiàn)狀的研究結(jié)果還鮮有報(bào)道，我國(guó)稻田土壤還存在鎘污染底數(shù)不清的情況，亟須摸清稻田土壤鎘污染底數(shù)，為稻米安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1.2稻米中鎘的污染現(xiàn)狀

土壤是稻米中鎘的主要來(lái)源，水稻對(duì)重金屬鎘具有較強(qiáng)的生理耐受性機(jī)制和較強(qiáng)的吸附性，稻田土壤鎘是造成稻米鎘污染的最大因子[19]，當(dāng)土壤鎘含量為2.21 mg/kg時(shí)，糙米中鎘含量可達(dá)2.64 mg/kg。2002年中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部（現(xiàn)名農(nóng)業(yè)農(nóng)村部）對(duì)全國(guó)市場(chǎng)稻米的安全性進(jìn)行抽檢，得到稻米中鎘的超標(biāo)率已十分嚴(yán)重，其超標(biāo)率為10.3%。2015年全國(guó)有超過(guò)10%的稻米受到鎘污染[20]，重金屬污染產(chǎn)出的糧食對(duì)人體健康具有潛在風(fēng)險(xiǎn)。

按照GB 2762—2012《食品中污染物限量》，稻米中鎘含量的限制標(biāo)準(zhǔn)為0.2 mg/kg，超過(guò)該值后，極易引起食品安全問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)稻米存在鎘污染風(fēng)險(xiǎn)，且風(fēng)險(xiǎn)不容忽視，稻米鎘污染現(xiàn)象主要發(fā)生在礦區(qū)超標(biāo)土壤、高鎘背景值區(qū)及工業(yè)活動(dòng)頻繁區(qū)域。1989年沈陽(yáng)某灌區(qū)糙米中平均含鎘量為1.06 mg/kg，嚴(yán)重超過(guò)了我國(guó)無(wú)公害稻米中重金屬的含量標(biāo)準(zhǔn)[6]。涂杰峰等調(diào)查了福建全省1 458份稻米鎘的含量情況，發(fā)現(xiàn)有5%左右的樣品鎘含量超出了我國(guó)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)值，福建稻米鎘潛在風(fēng)險(xiǎn)較大[21]。江西省大余縣與贛州、廣西某礦區(qū)、遼寧沈陽(yáng)、湖南株洲、湖南安化、湖南衡東、湖南常寧等地的稻米中鎘平均含量均大于1 mg/kg，最大值達(dá)到936 mg/kg，上述區(qū)域的稻米受鎘污染已十分嚴(yán)重[22]。云南省稻米鎘的超標(biāo)率為2.5%，該省部分區(qū)域的居民可能存在通過(guò)食用大米途徑發(fā)生鎘超量積累的風(fēng)險(xiǎn)[23]。安徽某地稻米中鎘含量的平均值為0.21 mg/kg，已經(jīng)超出我國(guó)食品污染物鎘含量的限定值0.2 mg/kg[5]。湖南北部某鎮(zhèn)稻米重金屬鎘污染極其嚴(yán)重，研究區(qū)內(nèi)稻米鎘全部超標(biāo)，且“鎘米”的產(chǎn)出率達(dá)53%，研究區(qū)稻米存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)[24]。貴州典型鉛鋅礦區(qū)精米中鎘含量超標(biāo)嚴(yán)重，超標(biāo)率高達(dá)68%以上，礦區(qū)生產(chǎn)的稻米已對(duì)人體健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)[17]。織金某煤礦區(qū)土壤受到重金屬鎘的污染，稻米鎘超標(biāo)率為30%[25]。貴州興仁煤礦區(qū)糙米鎘含量超過(guò)食品安全標(biāo)準(zhǔn)4.0～7.7倍，長(zhǎng)期食用污染區(qū)域稻米將對(duì)人體健康造成極大風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題[26]。

由此可見(jiàn)，我國(guó)稻米受鎘的污染已相當(dāng)嚴(yán)重，且我國(guó)稻米鎘污染現(xiàn)象主要發(fā)生在礦區(qū)超標(biāo)土壤、高鎘背景值區(qū)及工業(yè)活動(dòng)頻繁區(qū)域，從區(qū)域上看，稻米鎘污染現(xiàn)象呈現(xiàn)南部區(qū)域高于中部及北部，在我國(guó)南方城市如湖南、廣東、福建、浙江存在稻米鎘超標(biāo)現(xiàn)象，我國(guó)中部及北部地區(qū)稻米鎘超標(biāo)的報(bào)道較少。目前，在稻米鎘污染情況研究方面還存在著稻米鎘污染底數(shù)不清、稻米鎘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量少以及研究數(shù)據(jù)不集中的局限性，下一步可從摸清稻米鎘污染底數(shù)入手，對(duì)大范圍稻米鎘污染情況開(kāi)展研究，以期為稻米安全生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐與科學(xué)指導(dǎo)。

2稻田土壤與稻米鎘的含量關(guān)系

土壤是作物生長(zhǎng)的主要基質(zhì)，作物中的成分與土壤成分密切相關(guān)，水稻對(duì)重金屬鎘具有較強(qiáng)的生理耐受性機(jī)制和較強(qiáng)的吸附性，據(jù)報(bào)道，當(dāng)土壤鎘含量為2.21 mg/kg時(shí)，糙米中鎘含量可達(dá)2.64 mg/kg，稻田土壤鎘是造成稻米鎘污染的最大因子[19]。與其他重金屬相比，鎘在土壤中具有較高的植物有效性，并且土壤鎘的濃度在達(dá)到毒害植物之前就可以使可食部分鎘含量超過(guò)食用標(biāo)準(zhǔn)而危害人類(lèi)健康[27]。要減少鎘從稻田土壤向稻米中的傳遞，首要任務(wù)是摸清稻田土壤與稻米鎘之間的關(guān)系。摸清稻田土壤與稻米鎘含量之間的關(guān)系，對(duì)降低稻米鎘含量及保障人類(lèi)安全健康具有極其重要的意義。

關(guān)于稻田土壤和稻米鎘之間的相關(guān)關(guān)系，目前主要有2種觀點(diǎn)，一是稻田土壤和稻米鎘含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。王夢(mèng)夢(mèng)等研究表明，在田間條件下，土壤全鎘與稻米鎘含量達(dá)到了極顯著相關(guān)水平，其相關(guān)性系數(shù)為0.392，稻米鎘含量與土壤鎘含量的相關(guān)性出現(xiàn)減弱現(xiàn)象[28]。彭華等研究表明，稻田土壤與稻米鎘含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，在沒(méi)有超標(biāo)的土壤環(huán)境條件下生長(zhǎng)的稻米仍可能產(chǎn)生鎘超標(biāo)現(xiàn)象，土壤中鎘含量越高，稻米超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)就越嚴(yán)重[29]。趙雄等研究得出，糙米鎘累積量隨土壤添加鎘濃度的增大而增加，稻米鎘含量與土壤鎘總量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性[30]。Schuhmacher等得到稻米鎘濃度與土壤鎘濃度呈正相關(guān)性，在其他外界條件不變的情況下，土壤含鎘量越高就越容易生產(chǎn)出高鎘含量的稻米[31]。任榮富等研究表明，稻田土壤和稻米中鎘存在良好的相關(guān)性，當(dāng)土壤鎘含量達(dá) 308 mg/kg 時(shí)，有75%的稻米的鎘含量達(dá)到0.32 mg/kg[32]。

另一觀點(diǎn)是由于外界環(huán)境的復(fù)雜性，稻米與稻田土壤鎘含量除了呈現(xiàn)正相關(guān)性外，還有其他相關(guān)關(guān)系。張建輝等發(fā)現(xiàn)，稻米鎘含量與土壤總鎘含量呈開(kāi)口向上的二次曲線關(guān)系，稻米鎘與土壤有效態(tài)鎘含量呈正相關(guān)，稻米鎘含量受到土壤有效態(tài)鎘含量的促進(jìn)[33]。稻米富集土壤中的鎘受到土壤鎘形態(tài)變化的顯著影響，糙米鎘含量與土壤可交換態(tài)鎘呈極顯著正相關(guān)，與有機(jī)物結(jié)合態(tài)鎘呈極顯著負(fù)相關(guān)[34]。Suzuki等對(duì)德克薩斯州稻田土壤及稻米鎘含量關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，稻米與土壤中鎘之間沒(méi)有明顯的相關(guān)關(guān)系[35]。喻鳳蓮等發(fā)現(xiàn)，在不同環(huán)境下，土壤鎘與稻米鎘之間的關(guān)系響應(yīng)不一，在酸性環(huán)境下，土壤鎘與稻米鎘呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.971，在堿性條件下，土壤鎘與稻米鎘呈弱正相關(guān)性，在中性條件下，土壤鎘與稻米鎘的相關(guān)性不顯著[36]。

總體而言，稻米鎘與稻田土壤鎘關(guān)系復(fù)雜，除呈現(xiàn)正相關(guān)性外，還存在其他關(guān)系。要想降低稻米中鎘的含量，首要做法就是摸清稻田土壤與稻米鎘含量之間的相關(guān)關(guān)系，就目前公布的研究數(shù)據(jù)而言，多是局部區(qū)域的數(shù)據(jù)，如前文提到的王夢(mèng)夢(mèng)等用60個(gè)點(diǎn)位研究了14個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）稻田和稻米鎘含量，用于說(shuō)明二者的定量關(guān)系[28]，F(xiàn)ang等用92份稻米樣品來(lái)說(shuō)明我國(guó)主要種植水稻區(qū)域鎘的健康風(fēng)險(xiǎn)[37]，這些數(shù)據(jù)難以全面、準(zhǔn)確揭示稻米與土壤鎘的關(guān)系。針對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量工作，國(guó)家層面十分重視，如農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（原農(nóng)業(yè)部）于2012—2016年開(kāi)展的“農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬污染防治普查”工作，目前在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展的“土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃”涉及的系列工作，主要針對(duì)耕地土壤及主要糧食作物（南方水稻、北方小麥）重金屬污染情況，目的是摸清全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地土壤重金屬的污染情況、土壤環(huán)境質(zhì)量的污染底數(shù)和污染分布，但由于重金屬數(shù)據(jù)在未公布前皆屬于秘密數(shù)據(jù)，相關(guān)研究數(shù)據(jù)尚未向社會(huì)公布，目前所獲得的信息多是定性不定量，難以全面、系統(tǒng)地反映實(shí)際情況。待數(shù)據(jù)向社會(huì)公布后，對(duì)于說(shuō)明稻米與土壤鎘之間的相關(guān)關(guān)系具有極其重要的意義。

3土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量的影響

3.1土壤pH值對(duì)稻米鎘含量的影響

土壤理化性質(zhì)如土壤有機(jī)質(zhì)、土壤質(zhì)地、土壤類(lèi)型對(duì)稻米鎘的吸收系數(shù)產(chǎn)生影響，但影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于土壤pH值對(duì)稻米鎘吸收的影響[34]。易亞科等通過(guò)研究土壤酸堿度對(duì)水稻生長(zhǎng)及稻米鎘含量的影響得到，土壤pH值、品種及二者之間交互作用下對(duì)水稻農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響均達(dá)到顯著水平（P<0.05），其中土壤pH值影響最大[38]。土壤pH值變化對(duì)稻米鎘吸收有顯著影響，研究表明，當(dāng)pH值在5～6時(shí)，稻米對(duì)土壤鎘的吸收能力最強(qiáng)，pH值為6～7時(shí)吸收系數(shù)下降明顯，兩者差異在1.4～7.4倍之間[35]。當(dāng)土壤pH值為5.0時(shí)，稻米中鎘含量達(dá)最高值，為0.32 mg/kg，當(dāng)pH值為5.65時(shí)，稻米鎘含量為 0.02 mg/kg，隨著土壤酸度值的增加稻米鎘含量呈降低趨勢(shì)，且稻米鎘含量與土壤酸度值呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系[33]。當(dāng)土壤pH值大于6.97時(shí)[39]，土壤處于中偏堿性時(shí)，稻米鎘含量受pH值及土壤鎘含量的影響，pH值升高，稻米鎘含量下降，土壤鎘含量升高，稻米鎘含量也隨之升高，在酸性和中性條件下[36]，土壤pH值與稻米鎘含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，在堿性環(huán)境下，土壤pH值與稻米鎘含量呈負(fù)相關(guān)性。通過(guò)施用生石灰降鎘發(fā)現(xiàn)，土壤pH值平均提升016個(gè)單位，稻米鎘平均含量由對(duì)照的0.29 mg/kg降至 0.13 mg/kg[40]。

土壤酸堿度是控制稻米吸收土壤鎘的基本地球化學(xué)因素，直接影響生物對(duì)重金屬的吸收，降低土壤酸堿度能促進(jìn)或刺激稻米吸收土壤中更多的鎘，土壤中鎘的活性和形態(tài)與土壤pH值密切相關(guān)，提高土壤pH值能有效降低土壤有效態(tài)鎘含量和稻米鎘含量的累積，增加土壤pH值是防治耕地鎘污染的重要有效措施[41]。pH值是影響稻米鎘積累的重要因子，改變土壤pH值可以調(diào)節(jié)稻米對(duì)鎘的吸收，在不同酸堿度環(huán)境下，pH值對(duì)稻米的響應(yīng)不一致?？傮w而言，在酸性偏中性條件下，稻米對(duì)鎘的響應(yīng)積極，在堿性條件下，稻米吸收鎘效率降低。稻米鎘含量除受pH值影響外，還受到其他因素的影響，下一步，可通過(guò)大量數(shù)據(jù)，綜合考慮其他因素對(duì)稻米鎘的影響，建立多因素與稻米之間的線性關(guān)系，為鎘污染稻田修復(fù)治理提供理論依據(jù)。

3.2有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量的影響

從土壤有機(jī)質(zhì)的組成成分上看，有機(jī)質(zhì)本身不含重金屬，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量并不會(huì)增加重金屬的來(lái)源，但因其含有大量的含氧官能團(tuán)及其他官能團(tuán)，能與土壤中的重金屬發(fā)生離子交換、螯合反應(yīng)，改變土壤溶液中的化學(xué)性質(zhì)及重金屬的存在狀態(tài)從而抑制或促進(jìn)重金屬在土壤中的含量，減少或增加農(nóng)產(chǎn)品對(duì)重金屬的吸附[42]。陳浩等研究表明，有機(jī)質(zhì)含量與土壤鎘含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，有機(jī)質(zhì)與重金屬離子易形成絡(luò)合物，降低重金屬離子的活性，減少重金屬有效態(tài)在土壤中的含量[43]。何騰兵等研究表明，不同母巖發(fā)育的土壤中有機(jī)質(zhì)與重金屬的相關(guān)性不一致，白云巖、鈣質(zhì)砂頁(yè)巖、河流沖積物發(fā)育而來(lái)的土壤鎘含量與有機(jī)質(zhì)不存在相關(guān)性，石灰?guī)r、砂巖、石巖發(fā)育而來(lái)的土壤鎘含量與有機(jī)質(zhì)存在一定的相關(guān)性，砂頁(yè)巖和老風(fēng)化殼發(fā)育而來(lái)的土壤鎘與有機(jī)質(zhì)存在極顯著相關(guān)關(guān)系[44]。

有機(jī)質(zhì)與稻米鎘含量關(guān)系密切，土壤有機(jī)質(zhì)是影響水稻土吸附鎘的主要因素，有機(jī)質(zhì)去除后，Cd2+的吸附量會(huì)減少20%[45]。有機(jī)質(zhì)與植物吸收的鎘含量呈顯著相關(guān)[46]，生長(zhǎng)在有機(jī)質(zhì)含量高的土壤上的作物更容易吸收更高含量的鎘，稻米鎘含量隨有機(jī)質(zhì)的增加而增加，添加顆粒有機(jī)質(zhì)可以提高水稻籽粒生物量，促進(jìn)水稻對(duì)Cd的吸收，顯著影響Cd在籽粒中的分布，當(dāng)顆粒有機(jī)質(zhì)添加量≤1.0 g/kg時(shí)，Cd在籽粒中的分布降低，當(dāng)顆粒有機(jī)質(zhì)添加量達(dá)到2.5 g/kg時(shí)，鎘在籽粒中的分布顯著增加[47]。所以利用有機(jī)物質(zhì)作為鎘污染土壤的改良劑也存在風(fēng)險(xiǎn)[48]，有機(jī)物質(zhì)在剛施入土壤時(shí)能夠增加土壤中鎘的吸附和固定，從而降低土壤鎘的有效性和生物活性，但后期有機(jī)物質(zhì)在土壤中容易礦化和分解成有機(jī)酸等物質(zhì)而增加作物對(duì)金屬的吸收。

有機(jī)質(zhì)是影響稻米對(duì)鎘累積的重要因子，根據(jù)外界環(huán)境影響因子，有機(jī)質(zhì)既可促進(jìn)也可抑制稻米對(duì)鎘的吸收，目前，利用有機(jī)質(zhì)修復(fù)重金屬污染土壤的研究較多，王秀梅等研究表明，有機(jī)物料的修復(fù)材料可以顯著降低土壤中有效鎘含量，土壤有效鎘含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量之間不具備顯著相關(guān)性，分析其原因可能受土壤總鎘、pH值、有機(jī)質(zhì)的共同影響[49]。在利用有機(jī)質(zhì)開(kāi)展修復(fù)時(shí)，在研究有機(jī)質(zhì)對(duì)鎘的影響上，要綜合考慮外界環(huán)境如溫度、pH值、陽(yáng)離子交換量（CEC）、母巖性質(zhì)等條件，尤其是pH值和有機(jī)質(zhì)，才能利用環(huán)境中大量的有機(jī)物質(zhì)治理鎘污染土壤。

4結(jié)論與展望

通過(guò)從稻田土壤和稻米鎘的污染現(xiàn)狀，稻田土壤和稻米鎘的含量關(guān)系，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量的影響等方面總結(jié)稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系的研究進(jìn)展，提出了下一步的研究方向。

（1）我國(guó)稻田土壤和稻米鎘污染現(xiàn)象形勢(shì)嚴(yán)峻，主要體現(xiàn)在稻田土壤鎘污染逐年增加，稻米超標(biāo)率高。目前，關(guān)于對(duì)稻田土壤和稻米鎘污染現(xiàn)狀的研究還存在公開(kāi)數(shù)據(jù)量少、現(xiàn)有數(shù)據(jù)表現(xiàn)出的研究范圍不大以及底數(shù)不清的問(wèn)題，下一步可利用國(guó)家層面已開(kāi)展的研究詳細(xì)了解全國(guó)稻田土壤和稻米鎘的污染情況，摸清鎘污染底數(shù)，為稻米安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

（2）稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系復(fù)雜，因外界環(huán)境的不同，存在正相關(guān)性和非正相關(guān)性。要想降低稻米中鎘的含量，首要做法就是摸清稻田土壤與稻米鎘含量之間的相關(guān)關(guān)系，就目前公布的數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)量少且多是對(duì)局部區(qū)域的污染研究，由于數(shù)據(jù)量少的局限性，難以全面、準(zhǔn)確揭示稻米與土壤鎘的關(guān)系。下一步應(yīng)有針對(duì)性、全面性地對(duì)稻田土壤和稻米鎘含量關(guān)系開(kāi)展協(xié)同調(diào)查。

（3）土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘含量具有顯著影響，增加或降低土壤pH值和有機(jī)質(zhì)均可改變稻米對(duì)鎘的吸收與累積。在研究土壤pH值、有機(jī)質(zhì)對(duì)稻米鎘的影響上，要綜合考慮其他因素如溫度、CEC、質(zhì)地、母巖性質(zhì)等條件，下一步可通過(guò)開(kāi)展關(guān)于多因素對(duì)稻米鎘含量的影響，建立多因素與稻米鎘含量之間的線性關(guān)系，為鎘污染稻田修復(fù)治理提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋偉，陳百明，劉琳. 中國(guó)耕地土壤重金屬污染概況[J]. 水土保持研究，2013，20（2）：293-298.

[2]黃冬芬. 水稻對(duì)土壤重金屬鎘的響應(yīng)及其調(diào)控[D]. 揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2008.

[3]Wu G，Kang H B，Zhang X Y，et al. A critical review on the bio-removal of hazardous heavy metals from contaminated soils：issues，progress，eco-environmental concerns and opportunities[J]. Journal of Hazardous Materials，2010，174（1/2/3）：1-8.

[4]陳鳳霞，呂杰，史元，等. 我國(guó)稻米質(zhì)量安全生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J]. 生態(tài)經(jīng)濟(jì)，2015，31（2）：109-112.

[5]姜廣羽. 安徽某地稻田土壤及稻米中重金屬調(diào)查研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[6]吳燕玉，陳濤，張學(xué)詢. 沈陽(yáng)張士灌區(qū)鎘污染生態(tài)的研究[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，1989，9（1）：21-26.

[7]顧繼光，周啟星，王新. 土壤重金屬污染的治理途徑及其研究進(jìn)展[J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，11（2）：143-151.

[8]環(huán)境保護(hù)部 國(guó)土資源部. 全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)[R/OL]. （2014-04-17）[2018-08-14]. http：//www.gov.cn/xinwen/2014-04/17/content_2661765.htm.

[9]張小敏，張秀英，鐘太洋，等. 中國(guó)農(nóng)田土壤重金屬富集狀況及其空間分布研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，2014，35（2）：692-703.

[10]侯彥林. 中國(guó)農(nóng)田重金屬污染預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（4）：697-705.

[11]陳桂芬，雷靜，黃雁飛，等. 廣西稻田鎘污染狀況及硅對(duì)稻米鎘的消減作用[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，46（5）：772-776.

[12]許超，夏北成，秦建橋，等. 廣東大寶山礦山下游地區(qū)稻田土壤的重金屬污染狀況的分析與評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（增刊1）：549-553.

[13]喻子恒，黃國(guó)培，張華，等. 貴州丹寨金汞礦區(qū)稻田土壤重金屬分布特征及其污染評(píng)估[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2017，36（8）：2296-2301.

[14]湛天麗，黃陽(yáng)，滕應(yīng)，等. 貴州萬(wàn)山汞礦區(qū)某農(nóng)田土壤重金屬污染特征及來(lái)源解析[J]. 土壤通報(bào)，2017，48（2）：474-480.

[15]劉璐璐，高彥征，劉方，等. 貴州中部山區(qū)煤矸石堆場(chǎng)周邊污染水稻土重金屬的釋放特征[J]. 地球與環(huán)境，2015，43（2）：152-158.

[16]張敏，王美娥，陳衛(wèi)平，等. 湖南攸縣典型煤礦和工廠區(qū)水稻田土壤鎘污染特征及污染途徑分析[J]. 環(huán)境科學(xué)，2015，36（4）：1425-1430.

[17]吳迪，楊秀珍，李存雄，等. 貴州典型鉛鋅礦區(qū)水稻土壤和水稻中重金屬含量及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2013，32（10）：1992-1998.

[18]吳龍，金銓，龔立科，等. 杭州地區(qū)稻田土壤中鎘、鉛、汞、砷、鉻和鎳的污染狀況[J]. 中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志，2017，27（11）：1621-1623，1630.

[19]湯春芳. 鎘脅迫和植物抗氧化系統(tǒng)、營(yíng)養(yǎng)元素相互關(guān)系的研究以及多胺的調(diào)控作用[D]. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2005.

[20]Li J R，Xu Y M. Immobilization of Cd in paddy soil using moisture management and amendment[J]. Environmental Science and Pollution Research，2015，22（7）：5580-5586.

[21]涂杰峰，劉蘭英，羅欽，等. 福建省稻米鎘含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，34（4）：695-701.

[22]崔力拓，耿世剛，李志偉. 我國(guó)農(nóng)田土壤鎘污染現(xiàn)狀及防治對(duì)策[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2006（11）：184-185.

[23]林昕，黎其萬(wàn)，杜麗娟，等. 云南省大米中重金屬鎘含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2016，7（9）：3841-3847.

[24]蔣逸駿，胡雪峰，舒穎，等. 湘北某鎮(zhèn)農(nóng)田土壤-水稻系統(tǒng)重金屬累積和稻米食用安全研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2017，54（2）：410-420.

[25]耿丹. 織金縣煤礦區(qū)土壤-農(nóng)作物重金屬污染特征及農(nóng)作物食用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[D]. 貴陽(yáng)：貴州師范大學(xué)，2015.

[26]陶秀珍，唐常源，吳攀，等. 貴州煤礦區(qū)成熟期水稻中重金屬的分布特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，26（7）：1216-1220.

[27]Mclaughlin M J，Parker D R，Clarke J M. Metals and micronutrients-food safety issues[J]. Field Crops Research，1999，60（1/2）：143-163.

[28]王夢(mèng)夢(mèng)，何夢(mèng)媛，蘇德純. 稻田土壤性質(zhì)與稻米鎘含量的定量關(guān)系[J]. 環(huán)境科學(xué)，2018，39（4）：1918-1925.

[29]彭華，戴金鵬，紀(jì)雄輝，等. 稻田土壤與稻米中的鎘含量關(guān)系初探[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013（7）：68-72.

[30]趙雄，李福燕，張冬明，等. 水稻土鎘污染與水稻鎘含量相關(guān)性研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（11）：2236-2240.

[31]Schuhmacher M，Domingo J L，Llobet J M，et al. Cadmium，chromium，copper，and zinc in rice and rice field soil from southern Catalonia，Spain[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology，1994，53（1）：54-60.

[32]任榮富，葛送來(lái)，解懷生，等. 重金屬鉻和鎘在土壤與稻米中的分布及其相關(guān)性[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（1）：138-141，170.

[33]張建輝，王芳斌，汪霞麗，等. 湖南稻米鎘和土壤鎘鋅的關(guān)系分析[J]. 食品科學(xué)，2015，36（22）：156-160.

[34]潘楊. 土壤鎘污染與稻米鎘富集關(guān)聯(lián)性研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2015.

[35]Suzuki S，Iwao S. Cadmium，copper，and zinc levels in the rice and rice field soil of Houston，Texas[J]. Biological Trace Element Research，1982，4（1）：21-28.

[36]喻鳳蓮，周成明，鄧銳. 水稻籽實(shí)及其根系土壤中鎘含量的相關(guān)性研究——以幾個(gè)金土地工程土地整理區(qū)為例[J]. 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，2012，32（4）：468-471.

[37]Fang Y，Sun X Y，Yang W J，et al. Concentrations and health risks of lead，cadmium，arsenic，and mercury in rice and edible mushrooms in China[J]. Food Chemistry，2014，147：147-151.

[38]易亞科，周志波，陳光輝. 土壤酸堿度對(duì)水稻生長(zhǎng)及稻米鎘含量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2017，36（3）：428-436.

[39]劉佳鳳，田娜娜，趙玉杰，等. 基于Cubist多元混合回歸的稻米富集Cd模型構(gòu)建研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2018，37（6）：1059-1065.

[40]胡召華，靳磊，朱捍華. 石灰降低稻米鎘含量的效果及其影響因素[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017（8）：20-23.

[41]范健，廖啟林，許宏銘，等. 稻米與小麥吸收土壤重金屬的基本特征[J]. 地質(zhì)學(xué)刊，2016，40（4）：701-709.

[42]陳子揚(yáng)，孫孝龍. 土壤中有機(jī)質(zhì)與重金屬關(guān)系的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境與發(fā)展，2017，29（8）：141-142.

[43]陳浩，吉力力·阿不都外力，劉文，等. 博爾塔拉河沿岸土壤重金屬含量特征與有機(jī)質(zhì)、pH值的關(guān)系[J]. 水土保持研究，2016，23（5）：210-213.

[44]何騰兵，董玲玲，劉元生，等. 貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)不同母質(zhì)發(fā)育的土壤理化性質(zhì)和重金屬含量差異研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2006，20（6）：157-162.

[45]林大松，徐應(yīng)明，孫國(guó)紅，等. 土壤pH、有機(jī)質(zhì)和含水氧化物對(duì)鎘、鉛競(jìng)爭(zhēng)吸附的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26（2）：510-515.

[46]Eriksson J E. A field study on factors influencing Cd levels in soils and in grain of oats and winter wheat[J]. Water Air and Soil Pollution，1990，53（1/2）：69-81.

[47]郭毅軒，趙秀蘭. 顆粒有機(jī)質(zhì)對(duì)水稻鎘吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2018，39（11）：5180-5188.

[48]余貴芬，蔣新，孫磊，等. 有機(jī)物質(zhì)對(duì)土壤鎘有效性的影響研究綜述[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，22（5）：682-688.

[49]王秀梅，安毅，秦莉，等. 對(duì)比施用生物炭和肥料對(duì)土壤有效鎘及酶活性的影響[J]. 環(huán)境化學(xué)，2018，37（1）：67-74.