為篩選土壤鎘(Cd)有效態(tài)提取方法并建立其與稻米Cd污染之間的累積模型,采用大田協(xié)同采樣方式收集了土壤-水稻 140對(duì)樣品,分別研究了土壤Cd總量及土壤溶液Cd含量和化學(xué)浸提(醋酸HAc、復(fù)合有機(jī)酸、乙二胺四乙酸EDTA、CaCl2)、梯度擴(kuò)散薄膜(DGT)技術(shù)提取的Cd含量與水稻糙米Cd含量的相關(guān)性,以評(píng)估不同提取方法預(yù)測(cè)稻米Cd累積模型的可行性。
結(jié)果表明,研究區(qū)所在的長(zhǎng)株潭地區(qū)存在較為明顯的土壤及稻米Cd污染風(fēng)險(xiǎn),EDTA提取Cd含量與土壤Cd總量顯著正相關(guān),模型擬合決定系數(shù)R2達(dá)到0.908 4,以總量預(yù)測(cè)稻米Cd污染存在37.2%~39.8%的誤判率,0.01 mol·L-1 CaCl2提取的土壤Cd有效態(tài)含量存在明顯的適用范圍限制,在0.04~0.13 mg·kg-1范圍內(nèi),效果明顯差于其他數(shù)據(jù)區(qū)域,模型決定系數(shù)R2僅為0.006.DGT技術(shù)能較好地預(yù)測(cè)稻米對(duì)Cd的吸收富集性能,且能區(qū)分土壤庫(kù)供給能力差異對(duì)稻米富集Cd的影響,與傳統(tǒng)化學(xué)浸提方法比較,DGT技術(shù)提取的土壤Cd有效態(tài)含量與稻米Cd含量具有更好的相關(guān)性(R2=0.585 4,0.900 9),是預(yù)測(cè)稻米富集Cd較為理想的土壤有效態(tài)提取方法。
重金屬污染尤其是南方稻田鎘(Cd)污染是我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地類(lèi)別劃分最為關(guān)注的問(wèn)題。原因一是我國(guó)稻田Cd 污染面積大;二是土壤 Cd與稻米Cd之間的吸收累積關(guān)系復(fù)雜,空間耦合性不強(qiáng),直接采用土壤重金屬含量監(jiān)測(cè)結(jié)果和土壤pH 兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估土壤環(huán)境質(zhì)量狀況很難準(zhǔn)確預(yù)警稻米的實(shí)際污染情況。為了建立土壤Cd 污染與稻米 Cd蓄積量之間的量化經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?,科研人員做了大量研究工作,如創(chuàng)新了模型的構(gòu)建方法,引入混合線性模型以及隨機(jī)森林回歸等現(xiàn)代化數(shù)據(jù)挖掘技術(shù);增加土壤因子檢測(cè)指標(biāo)或進(jìn)一步細(xì)化水稻基因型,或分區(qū)域構(gòu)建模型,以提高模型的準(zhǔn)確度與代表性;再者則是進(jìn)一步改進(jìn)土壤重金屬檢測(cè)方法,以Cd 有效態(tài)含量監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)耦合土壤環(huán)境因子如 pH、陽(yáng)離子交換量(CEC)、土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)等對(duì)Cd 活性的影響,以減少模型參數(shù),提高模型實(shí)用性。