利用这些 Cd 低积累水稻品种，可实现低污 染农田土壤的安全生产。
水稻高产栽培技术
200
Cd (mg kg-1)
5
CK 低量钙镁磷肥 高量钙镁磷肥
160
Zn (mg kg-1)
4 3 2 1 0
CK 低量钙镁磷肥 高量钙镁磷肥
120 80 40 0
糙米
秸秆
糙米
秸秆
田间试验水稻地上部锌镉浓度变化（水稻品种A16)
对于低污染农田土壤（全量Cd < 1 mg kg-1），考虑修复效率 的递减规律，预计种植3-4次可实现达标修复！
a b
a
b c
d e
CKW 0.5%BCW 1%BCW 2%BCW
CKD 0.5%BCD 1%BCD 2%BCD
水 稻 生 长 变 化
50
a ab cd d e c
bc
稻米籽粒重 (g 盆-1 )
40 30 20 10 0 CKW 0.5%BCW 1%BCW 2%BCW CKD e
0.5%BCD
1%BCD
为什么出现土壤重金属污染？
在国民工农业生产中具有重要作用
矿山开采、金属冶炼、工业生产、农药、饲料
添加剂等引起重金属污染问题
不可降解，进入环境会不断累积
高毒性、持久性、生物放大效应
有色金属矿山开采：废气、废水、尾矿
pH 4.17；Cu 11.04；Zn 9.66; Cd 0.015；Pb 1.34 mg/L
重金属积累和有效性提高更为显著
种植5年以上重金属即出现明
显积累；10年以上土壤Cd最高 可高出露天菜地5倍；也受土 地利用类型影响
Cu Cd
山东寿光设施蔬菜土壤重金属随种植年限的变化 南京市江宁区湖熟镇设施蔬菜基地 Ecotoxico. Environ. Saf., 2013. 97: 204-209; 98: 324-330 Sci. Total Environ., 2013. 470-471: 1140-1150
中科院红壤生态试验站长期肥料试验
处理 Treatments CK N NK MS NMS NP NPK NPKMS NPKS1/2 24.0de 23.0e 26.1bc 30.5a 30.1a 24.3d 23.7de 28.1ab 25.5bc 64.1b 64.6b 63.7b 71.2a 69.3a 62.9b 65.4b 70.4a 63.7b Cu Zn Cd mg kg 0.11b 0.10b 0.13b 0.33a 0.34a 0.13b 0.12b 0.31a 0.13b
0.45
Cd concentartions in rice grain (mg kg )
-1
0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 CK b bc c a
nano-HAP 0.5% nano-HAP 1% nano-HAP 2%
生物质炭制备
气体
颗粒物
废水
土壤污染
我国土壤污染趋势——流域性和区域性污染 Cd
增加10-40%
增加50%
江苏.苏州
100 80
湖南.益阳
频度(%)
60 40 20 0 0.0 0.1
4.5%超 标
背 景 值
0.2 0.3 0.4 -1 Cd总 量 (mg kg ) 0.5 0.6
59.2% >0.2 ppm 11.1% >1.0 ppm
设施土壤环境问题
团粒结构被破坏，土壤容重变小，土壤板结，通气透 水性差。
长期大量使用化学肥料，尤其是许多生理酸性肥料或 者氮肥均会造成土壤酸化。
缺少雨水淋溶作用，且土壤蒸发程度高，出现土壤盐 分累积，最高可达到露地土壤的20 倍以上。 经常处于高温高湿条件，土壤中真菌等各种病菌大量 繁殖，侵害蔬菜秧苗培育和设施大田的种植生长， 病菌的繁殖危害极大影响到设施蔬菜的产量与品质。
土壤修复讲座
我国农田土壤重金属污染及其修复
主要内容
一．我国土壤重金属污染现状 二．农田土壤重金属修复技术 三．农田土壤重金属修复案例 四．重金属污染土壤控制对策
主要内容
一．我国土壤重金属污染现状 二．农田土壤重金属修复技术 三．农田土壤重金属修复案例 四．重金属污染土壤控制对策
元素周期表
重金属：比重 > 5.0；大约有50种（不包括天然放射性和人 工合成放射性核素）
红壤区水稻 秸秆制备
试验处理
处理 CKW 0.5%BCW 1%BCW 2%BCW CKD 0.5%BCD 1%BCD 2%BCD 修复材料 无 生物质炭 生物质炭 生物质炭 无 生物质炭 生物质炭 生物质炭 添加浓度 0 0.5% 1% 2% 0 0.5% 1% 2% 淹水方式 淹水 淹水 淹水 淹水 旱作 旱作 旱作 旱作
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 品种名 A16 JY293 JY253 Z733 YK19 XS09 BraUL ZZY1 A58 A54 A39 A82 A184 A70 A158 A159 Cd 0.01 0.01 0.01 0.02 0.03 0.03 0.03 0.07 2.96 3.83 4.50 5.45 6.56 6.74 7.86 8.65 Zn 25.6 25.5 24.7 26.3 20.1 28.5 24.5 18.8 31.3 29.9 29.4 22.3 32.1 30.9 29.5 27.4 Cu 8.33 4.83 4.98 7.18 4.57 5.05 5.52 3.89 11.0 12.1 10.2 10.1 10.9 14.8 10.2 10.5
生物质炭
高温 厌氧 质量
产生PAHs等
重金属的浓缩
生物质炭对土壤Cd固定及水稻Cd吸收影响
土壤和生物质炭的基本性质
pH 土壤 生物质炭 5.08 10.0 TOC (g kg-1) 31.3 459 CEC (cmol kg-1) 8.80 167 总 Cd (mg kg-1) 1.64 4.65 有效态 Cd (mg kg-1) 0.843 0.290
秀水09
甬优09
两优培九 中浙优1号 巴西陆稻
国稻6号
水稻品种
灌溉糙米As浓度升高，而Cd浓度降低；Cd的变化比As明显； Cd轻度污染土壤上传统灌溉和淹水保证安全生产
调节土壤pH
100 80 60 40 20 0 2 4 6 pH 8 10
吸附量
pH
土壤重金属吸附与pH关系
时间 土壤pH缓冲作用
W
As变化范围：1.3-2.1倍
0.3
0.2 0.1
1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
0
中香1号
印度尼西 秀水09 D I Ck 亚稻
甬优09
W
两优培九 中浙优1号 巴西陆稻
糙米 Cd 浓度 (mg/kg)
水稻品种
Cd变化范围：8.5-40.8倍
国稻6号
中香1号
印度尼西 亚稻
田间条件下，随着钙镁磷肥施用量的增加，水稻产量逐渐 增高，分别为5706 kg hm-2、6504 kg hm-2和7265 kg hm-2。 施用钙镁磷肥对水稻地上部重金属含量的降低有良好作用。
不同水分管理下成熟期水稻糙米总As和Cd浓度
0.6
糙米 As 浓度 (mg/kg)
0.5 0.4
D
I
CK
2%BCD
水稻籽粒中的Cd含量
3.6
水稻籽粒中Cd含量(mg kg-1 )
a b c
3.0 2.4 1.8 1.2 0.6 0.0 CKW 0.5%BCW 1%BCW 2%BCW CKD de e e de d
0.5%BCD 1%BCD
2%BCD
超富集植物
浙江富阳 湖南湘潭
面积：1公顷; 生物量: 12吨/公顷，Cd去除率>12%/年。
7.0 6.5 6.0 5.5
土壤pH
b d d c d
a c b
土 壤 性 质 变 化
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 CKW
1.2
0.5%BCW 1%BCW
2%BCW
CKD
0.5%BCD 1%BCD
2%BCD
土壤中有效态Cd含量 (mg kg-1)
a 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
李本银, 周东美 等, 土壤学报, 2008
稻米Cd含量(ug/kg)
国家粮食卫生标准为 200 μg/kg
认识：有机肥农业并不安全！
我国设施农业概况
我国设施农业栽培面积达到ห้องสมุดไป่ตู้6.7万公顷，按绝对面积
计算为世界第一。其中塑料中小棚40.7万公顷，占
46.9％；塑料大棚23.3万公顷，占26．9％；温室 22.7万公顷，占26.2％。 设施农业在我国各地得到了广大推广，目前我国已 经成为世界上设施栽培面积及总产量最大的国家 。
重金属污染耕地修复技术
客土法
调节pH 土壤改良 植物修复 微生物修复
动物修复（如蚯蚓等）
化学淋洗
电动 ……
1980s，改良研究，最早与矿区和污灌等污染有关
1990s，植物修复
2000s，电动修复，微生物修复，动物修复（蚯蚓）、联合修复技术
农田修复
土壤调查、评估、分级：农产品安全性、土壤重金属
有效性（快速诊断技术，不同来源重金属其生物有效
性存在差异）
降活：改良剂（降低重金属活性或释放能力）——吸
附、络合、沉淀、新矿物；竞争（Ca，Mg，H等）； 减存：植物（作物、超积累植物、能源植物、草坪草 等）移除（经济效益和二次风险问题） 降活与减存是一对矛盾。前茬植物影响后茬植物