我国南方稻区镉植物有效性预测模型

佘梓健; 戴湲; 李林峰; 李奇; 罗伟林; 李义纯

文章摘要

佘梓健,戴湲,李林峰,李奇,罗伟林,李义纯.我国南方稻区镉植物有效性预测模型[J].农业环境科学学报,2025,44(6):1545-1553.

我国南方稻区镉植物有效性预测模型

Prediction models for soil cadmium phytoavailability in paddy fields of southern China

投稿时间：2024-07-16

DOI：10.11654/jaes.2024-0602

中文关键词: 水稻土镉植物有效性铁氧化物预测模型

英文关键词: paddy soil cadmium（Cd） phytoavailability iron（Fe）oxides prediction models

基金项目:乡村振兴战略专项-农业科技发展及资源环境保护管理项目（2023KJ466）

作者	单位	E-mail
佘梓健	仲恺农业工程学院环境科学与工程学院, 广州 510225
戴湲	广东省农业科学院农业资源与环境研究所, 广州 510640 农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室, 广州 510640 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室, 广州 510640
李林峰	广东省农业科学院农业资源与环境研究所, 广州 510640 农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室, 广州 510640 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室, 广州 510640
李奇	广东省农业科学院农业资源与环境研究所, 广州 510640 农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室, 广州 510640 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室, 广州 510640
罗伟林	广东省兴宁市黄陂镇农业农村服务中心, 广东黄陂 514555
李义纯	广东省农业科学院农业资源与环境研究所, 广州 510640 农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室, 广州 510640 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室, 广州 510640	yichunli@gdaas.cn

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中文摘要:

为明确田间条件下，水稻土中镉（Cd）的植物有效性与铁氧化物的定量关系，在南方Cd污染风险较大的稻田采集178件糙米样品及对应的根际土壤样品，探索铁氧化物形态转化对土壤Cd植物有效性的影响，构建基于铁氧化物的水稻土中Cd植物有效性预测模型。结果表明：研究区水稻土Cd污染大多以中度、中度-重度和重度Cd污染为主，存在较高的潜在生态风险；与稀盐酸提取法、二乙三胺五乙酸（DTPA）提取法和乙酸铵提取法相比，采用氯化钙提取法提取的有效态Cd含量（CaCl₂-Cd）与糙米Cd累积量（Cdr）关系最为密切；CaCl₂-Cd与土壤中铁全量（Fes）极显著正相关，与铁氧化物的游离度（Fed/Fes）极显著负相关；Cdr与Fes极显著正相关，与游离铁氧化物含量（Fed）和晶形铁氧化物含量（Fec）显著负相关，与铁氧化物的活化度（Feo/Fed）显著正相关，与Fed/Fes极显著负相关；土壤Cd植物有效性预测模型对研究区土壤有效态Cd含量和糙米Cd累积量的预测均达到极显著水平（P<0.001），预测值与实测值间的均方根误差值分别为0.034和0.14。

英文摘要:

To further determine the quantitative relationship between soil Cd phytoavailability and Fe oxides under field conditions, 178 pairs of brown rice and rhizosphere soil samples were collected and analyzed from the typical Cd-contaminated paddy fields in Guangdong Province of China, the effects of the transformation of Fe oxides on soil Cd phytoavailability were investigated, and the prediction models for soil Cd phytoavailability in typical paddy fields of southern China were established based on Fe oxides. The results showed that paddy soil in the study area suffered from moderate to severe Cd pollution and imposed a high potential ecological risk on agricultural production; Compared with dilute hydrochloric acid, DTPA and ammonium acetate extraction methods, the soil available Cd content extracted bycalcium chloride extraction method（CaCl₂-Cd）was most closely related to the grain Cd content（Cdr）; the CaCl₂-Cd content exhibited a significant and positive correlation with the total Fe content（Fes）and did a significant and negative correlation with the ratio of free iron oxide（Fed）to Fes, the Cdr content showed a significant and positive correlation with the Fes content, a negative correlation with both the Fed and Fec contents, a positive correlation with the ratio of amorphous iron oxide（Feo）to Fed and a significant and negative correlation with the ratio of Fed to Fes; the prediction models for soil Cd phytoavailability could be used to accurately predict the soil available Cd and grain Cd contents in paddy fields of this study, and the values of root mean square error between the predicted values and the measured values were 0.034 and 0.14, respectively.

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