秸秆还田对农田土壤中镉生物有效性影响的界面过程与机制

秸秆还田是提高土壤有机碳含量和土壤生产力的重要途径。但在重金属镉污染农田上，秸秆还田不仅向土壤输入了有机碳，改变了土壤有机碳组成，也改变了土壤镉的赋存形态，同时也把作物吸收的大部分Cd归还了土壤。通过室内培养试验、生物盆栽试验和田间原位试验，研究镉污染农田土壤上还田秸秆在土壤中周转及镉的去向，颗粒有机质富集土壤镉的过程及对土壤Cd生物有效性的影响。通过稳定性碳同位素技术、扫描电镜技术、X射线荧光分析和重金属BCR形态分级等，研究含Cd秸秆分解动态过程和秸秆以不同形式有机碳还田对土壤镉赋存及生物有效性影响的界面过程和作用机制，揭示农田土壤-作物系统中输入的秸秆有机碳在重金属Cd环境行为过程中的作用，为控制土壤中Cd向农产品中的转移，提高农产品质量安全性提供新的理论依据和调控技术。

秸秆还田是提高土壤有机碳含量和土壤生产力的重要途径。但在重金属镉污染农田上，秸秆还田不仅向土壤输入了有机碳，改变了土壤有机碳组成，也改变了土壤镉的赋存形态，同时也把作物吸收的大部分Cd归还了土壤。通过室内培养试验、生物盆栽试验和田间原位试验，研究镉污染农田土壤上还田秸秆在土壤中周转及镉的去向，颗粒有机质富集土壤镉的过程及对土壤Cd生物有效性的影响，含Cd秸秆分解动态过程和秸秆以不同形式还田对土壤镉赋存及生物有效性影响的界面过程和作用机制，探讨不同的镉污染农田土壤上秸秆还田的可行性，为控制土壤中Cd向农产品中的转移，提高农产品质量安全性提供理论依据。试验表明：含镉的秸秆还田显著提高了镉污染土壤中醋酸铵提取态镉和DTPA提取态镉含量，但高秸秆还田量时能降低植物对镉的吸收。模拟镉污染土壤上还田含镉的秸秆对植物吸收镉没有影响。不含镉的秸秆还田增加了镉污染土壤中DTPA提取态镉含量，降低了模拟镉污染土壤上DTPA提取态镉含量。含镉的油菜秸秆炭化后还田增加了镉污染土壤中水溶和交换态镉含量，还田炭化后的玉米和油菜秸秆均显著降低了模拟镉污染土壤中水溶和交换态镉含量，增加了松有机结合态、碳酸盐结合态和紧有机结合态镉含量。但还田炭化秸秆不能降低镉污染土壤中镉的生物有效性和植物对土壤镉的吸收量；还田秸秆在2种镉污染土壤上6个月分解了43%~65%，秸秆炭化后还田则很稳定， 6个月时累计分解量小于5%。炭化秸秆还田对土壤镉是一个净吸附过程。镉污染土壤上根茬连续还田对后茬小麦吸收镉无影响，但根茬连续还田增加了土壤轻组有机质含量和模拟镉污染土壤中轻组有机质中镉占土壤全镉的比例。通过不同作物的合理轮作可以实现镉污染农田土壤的作物安全生产。