| 邓凯,高钰洁,戴艳娇,刘子峥,杨艺,彭华,刘玉玲.含Cd秸秆还田对后茬水稻Cd累积的影响[J].农业环境科学学报,2026,45(9):2307-2318. |
| 含Cd秸秆还田对后茬水稻Cd累积的影响 |
| Effects of returning Cd-containing straw on Cd accumulation in soil-rice system |
| 投稿时间：2025-08-03 |
| DOI：10.11654/jaes.2025-0817 |
| 中文关键词: 秸秆还田 Cd释放 有效态Cd 稻米 随机森林模型 |
| 英文关键词: straw return Cd release bioavailability Cd rice grain Random forest model |
| 基金项目:国家重点研发计划项目（2022YFD1700103）；国家自然科学基金面上项目（42377411） |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 邓凯 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125 | | | 高钰洁 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125
湖南农业大学环境与生态学院, 长沙 410128 | | | 戴艳娇 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125 | | | 刘子峥 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125
湖南农业大学资源学院, 长沙 410128 | | | 杨艺 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125
湖南农业大学环境与生态学院, 长沙 410128 | | | 彭华 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125 | | | 刘玉玲 | 湖南省耕地与农业环境生态研究所/农业部长江中游平原农业环境重点实验室/湖南省洞庭湖流域农业面源污染防治工程技术研究中心/稻田土壤重金属污染防控与修复湖南省重点实验室, 长沙 410125 | qsdlyl@163.com |
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| 中文摘要: |
| 为探究秸秆还田腐解过程中镉（Cd）释放规律以及还田对土壤Cd生物有效性和水稻吸收积累Cd的影响，本研究以益阳市中度Cd污染稻田土壤及水稻秸秆为研究对象开展盆栽实验，设置秸秆不还田（CK）、秸秆半量还田（HSR）和秸秆全量还田（TSR）3个处理，分析土壤及后茬水稻中Cd含量变化，并通过随机森林模型确定影响稻米富集Cd的主控因子。结果表明：秸秆中Cd释放速率与其腐解速率呈同步变化趋势，TSR处理秸秆Cd释放量是HSR处理的1.77倍。与CK相比，秸秆还田处理（HSR和TSR）土壤pH先降低后升高，溶解性有机碳（DOC）和有效态Cd含量均显著增加，但土壤微生物丰富度指数降低。水稻完熟期时，HSR和TSR处理根部、地上部（茎叶）和籽粒中的Cd含量显著增加，籽粒Cd含量分别为0.21 mg·kg-1和0.38 mg·kg-1。随机森林模型分析发现，秸秆Cd释放量是影响稻米Cd累积的最主要因素。研究表明，在Cd污染农田实行秸秆还田时，须综合考虑秸秆Cd含量和还田量，以防范后茬水稻稻米的Cd含量超标风险。 |
| 英文摘要: |
| To investigate the release dynamics of cadmium（Cd）during straw decomposition and the effects of straw incorporation on soil Cd bioavailability and its accumulation in subsequent rice, a pot experiment was conducted using moderately Cd-contaminated paddy soil and rice straw collected from Yiyang City. Three treatments were established：no straw return（CK）, half straw return（HSR）, and total straw return（TSR）. Cd concentrations in soil and the following rice plants were measured, and a Random forest model was employed to identify the dominant drivers governing Cd accumulation in rice grains. The results revealed that the release rate of Cd from decomposing straw was consistent with the decomposition rate. Specifically, the cumulative Cd release in TSR was 1.77-fold higher than that in HSR. Compared with CK, straw incorporation treatments（HSR and TSR）induced an initial pH decline followed by a recovery, significantly increased dissolved organic carbon（DOC）and bioavailable Cd concentration, whereas the soil microbial richness index decreased. At maturity stage of rice, Cd concentrations in roots, stems, and grains were significantly increased under HSR and TSR, with grain Cd reached 0.21 mg·kg-1 and 0.38 mg·kg-1, respectively. Random forest analysis further indicated that the amount of Cd released from straw was the most critical factor governing Cd accumulation in rice grains. In conclusion, when implementing straw return in Cd-contaminated paddy fields, the Cd content in straw and the amount of straw returned must be carefully evaluated to avoid exceeding the Cd safety standards in grains of subsequent rice crops. |
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