水分管理对镉轻度污染农田水稻镉积累的影响

葛颖，马进川，邹平，潘建清，陈丽芬，石其伟，马军伟*

·水土资源与环境·

水分管理对镉轻度污染农田水稻镉积累的影响

葛颖1, 2，马进川2，邹平2，潘建清3，陈丽芬4，石其伟5，马军伟2*

（1.浙江农林大学 环境与资源学院，杭州 311300；2.浙江省农业科学院 环境资源与土壤肥料研究所，杭州 310021；3.长兴县农业农村局，浙江 长兴 313100；4.丽水市莲都区农业农村局，浙江 丽水 323000；5.绍兴市柯桥区农业技术推广中心，浙江 绍兴 312030）

【】研究镉轻度污染农田水稻适宜的水分管理模式。采用盆栽试验，分别设置水稻全生育期湿润灌溉（CK）、全生育期淹水（T1）、拔节期（T2）、孕穗期（T3）、抽穗扬花期（T4）、灌浆乳熟期（T5）、蜡熟期（T6）开始淹水7个处理，对水稻不同器官镉积累差异以及土壤氧化还原电位、根际土壤溶液水溶性镉质量分数变化进行研究。土壤氧化还原电位与水溶性Cd呈极显著正相关（<0.01），淹水后土壤的氧化还原电位（）显著降低，土壤还原性增强，淹水时间越长氧化还原电位越低，其中T1处理最低可降至-159.78 mV，淹水后根际土壤溶液中水溶性Cd也迅速下降，T3处理下降最多，为75.0%。不同水分管理模式下水稻糙米含镉量均未超过食品安全国家标准规定的限量值（GB2762—2017）。与CK相比，T1处理降低稻米含镉量达76.9%，而水稻产量明显下降，减产19.2%；T6处理明显抑制镉从水稻根系向地上部分转移，增加根系镉质量占比15.2%；T6处理降低水稻茎秆的镉积累，降低茎秆镉质量占比13.0%；淹水通过抑制镉从水稻叶片向谷物的转移来降低稻米镉积累，与CK相比，T5处理叶片镉质量占比增加5.0%，T3处理谷物镉质量占比降低4.3%。综合考虑水稻产量、稻米含镉量和田间农事操作习惯，镉轻度污染稻田推荐的水分调控方式为抽穗扬花期淹水至收获前1周。

水分管理；水稻生育期；镉；氧化还原电位；根际；水溶性Cd

0 引言

【研究意义】镉（Cd）是农田污染物中一种具有生物高毒性的重金属。由于人类和植物对镉的承受限度存在一定的差异，尚未表现出植物毒性的含镉量水平可能已经危及人类的健康，如引起人体生理功能下降，包括肾病甚至是癌症[1-3]。水稻是我国主要的粮食作物，超过60%的人以水稻为主食，其消费量约占总谷物消费量的55%[4]。农业农村部调查显示，我国稻米镉超标率高达10%，严重威胁我国的粮食安全。据2014年全国土壤污染调查公报数据显示[5]，我国耕地土壤污染点位超标率高达19.4%，镉的污染点位超标率为7.0%，且污染日趋严重，极大地威胁着我国农业生产的可持续发展和粮食安全。综合考虑我国稻田镉污染面积、修复成本和农民接受度等因素，寻找一种简单、安全、低成本、便于大面积推广的措施来减少稻米的含镉量是实现重金属镉中轻度污染耕地安全利用的当务之急。

【研究进展】水分管理作为一种成本较低、操作简单、无二次污染的农艺调控措施，在降低稻米含镉量方面具有良好的效果。目前，关于水分管理降镉技术的研究集中在淹水对稻米镉累积的影响。孕穗期至抽穗扬花期是稻米籽粒镉积累的关键时期[6-7]，然而另有研究表明水稻吸收镉的关键时期是从灌浆期到成熟期[8-9]。有研究发现与湿润灌溉以及旱作相比，稻田长期淹水会增加水稻产量[10]，然而杨定清等[7]发现长期淹水处理的产量明显低于关键期淹水和常规处理。鉴于水稻生育期水分管理以及淹水时长对稻米含镉量及产量的影响仍未确定，因此明确降低稻米中镉积累的关键作用期是降低稻米含镉量和稳定产量的关键。另外，目前关于水分管理降低稻米镉积累作用途径的研究主要集中于淹水对土壤理化性质的改变及对土壤生物有效性镉的影响。田桃{田桃，曾敏，周航，徐珺，杨文弢，辜娇峰，邹佳玲，张平，彭佩钦，廖柏寒, 2017 #88}等[9]通过研究土壤氧化还原电位对水稻糙米含镉量的影响发现较低可以减少水稻Cd的积累；张雪霞等[11]研究表明不同田间持水率通过影响土壤S、Fe2+从而影响Cd活性。

以上研究对揭示稻田淹水降低稻米镉积累有一定的参考价值，但仍具有一定的局限性，不能直接表征镉从土壤往水稻根系的迁移。考虑到水稻根系主要从土壤溶液中吸收养分及重金属镉，土壤溶液的理化性质能直观反映水稻植株对镉的吸收情况[12]。Wan等[13]发现江西（pH值=5.25）的土壤溶液中Cd在有氧条件下的生物有效性高于淹水条件，与湖南（pH值=7.26）不同，说明Cd的生物有效性受土壤pH值和氧化还原电位共同影响；Honma等[14]研究发现土壤溶液水溶性Cd在排水后显著增加，后期再进行淹水灌溉后迅速降低。【切入点】因此明确水稻生育期水分调控下土壤氧化还原电位及根际土壤溶液水溶性Cd的变化对充分理解淹水对水稻镉吸收的影响至关重要。目前关于水分调控对根际土壤理化性质的影响以及如何影响水稻植株对镉的分配等方面研究较少，有待深入研究。

【拟解决的关键问题】本研究拟通过室内盆栽试验研究不同生育期水分管理对稻米镉累积及水稻产量的影响，以明确不同水分管理模式下稻米含镉量与其产量的相关性，揭示水稻生育期水分管理降镉的最佳调控时期；通过研究不同水分管理模式下土壤氧化还原电位和水溶性Cd质量分数的变化以及不同生育期水分管理对水稻各部位镉的分配影响，初步揭示不同生育期水分管理降低稻米镉积累的机制。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2019年在浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所网室进行，供试水稻土采自浙江省东部典型镉污染稻田，土壤类型根据中国土壤发生分类属青紫泥田土种，按中国土壤系统分类属底潜铁渗水耕人为土[15]。供试土壤基本理化性质如下：pH值为5.52，有机质量为36.80 g/kg，阳离子交换量为14.28 cmol/kg，全氮量为0.21%，速效磷为9.83 mg/kg，速效钾为106.50 mg/kg，有效态镉（DTPA提取态镉）质量分数为0.37 mg/kg，全量镉质量分数为0.54 mg/kg。供试土壤容重为1.13 g/cm3，土壤镉质量分数在《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618—2018）所规定的风险筛选值2倍以内[5,16]，属镉轻度污染稻田。盆栽采用封底的直径为20 cm圆柱形PVC桶，桶高30 cm。将采回的土壤自然风干后过2 mm筛，在桶底铺设2 cm石英，按土壤实际容重称取等量土壤，每2.5 cm用橡皮锤锤实后刮毛，分9层填土，共计9 kg土壤，填土高度为22.5 cm，填土期间在每盆土壤内拌入等量的肥料（N、P2O5、K2O质量比为15∶6∶8，P、K全作为基肥，60%N作为基肥，40%N作为追肥，在水稻孕穗期施用），施肥深度为20 cm。填土结束后对盆栽持续加水保持土壤表面3 cm水层，静置72 h后，水面无明显下降，视为土壤水分平衡状态。供试水稻品种为浙江省近年来主推单季杂交稻甬优538，系《浙江省中轻度污染耕地水稻安全利用技术指南（试行）》（浙耕肥发〔2020〕15号）[17]推荐的镉低积累水稻品种，每盆均选用长势相似的4株水稻秧苗，在分蘖初期（三分蘖）移栽。

1.2 试验设计

试验共设7个处理，每个处理4次重复，共28盆。具体方案设计如下：CK（长期湿润灌溉至收获前1周）、T1（长期淹水至收获前1周)、T2（前期湿润灌溉，拔节期（移栽后27 d）起淹水至收获前1周）、T3（前期湿润灌溉，孕穗期（移栽后46 d）起淹水至收获前1周）、T4（前期湿润灌溉，抽穗扬花期（移栽后59 d）起淹水至收获前1周）、T5（前期湿润灌溉，灌浆乳熟期（移栽后63 d）起淹水至收获前1周）和T6（前期湿润灌溉，蜡熟期（移栽后73 d）起淹水至收获前1周）。各个生育期生长特性主要如下：水稻品种大致为7节间，水稻拔节期开始于（伸长节间数）-2=5的倒数叶龄期；孕穗期水稻茎部顶端出现膨胀，且长出顶叶；抽穗扬花期主要特征为水稻稻穗破口，开始扬花；灌浆乳熟期水稻籽粒中有淀粉沉积呈乳白色，谷壳为绿色；蜡熟期水稻籽粒无乳状物，手压籽粒有坚硬感，谷壳开始变黄。

在盆中设置水位控制线（距土表上3 cm），淹水处理为保持土壤表面3 cm可见水层。湿润灌溉处理设置为自然落干，保持土壤湿润且无明显水层（按照田间农民习惯进行灌溉），分蘖末期进行1周晒田处理。其他时期均按照试验设计进行灌溉，各处理均在收获期前1周停止灌溉，其余农艺措施与农民习惯保持一致。灌溉水使用检出无镉污染，pH值为6.78的自来水。

在盆栽土柱距表土下7.50 cm处水平放置有膜孔径约为0.12~0.18 μm根际土壤溶液采集管，采集管上附带保护套，待盆栽晒田结束，土壤环境稳定后（移栽后29 d）每隔10 d用针筒抽取水样带回实验室测定。采集方法如下：采集时取下保护套，通过塑料接头连接塑料注射器抽取空气，利用小木棍顶住塑料注射器活塞芯杆，保持注射器内一定负压，使土壤孔隙中的水进入注射器，静置过夜采集水样。在盆栽土柱距土表10 cm处同一水平面不同位置插有2根传感器，分别是温度传感器和CD-1型铂复合电极（南京传滴仪器设备有限公司产品），每隔5 min采集1次盆栽氧化还原电位值和内部温度数据，用数据采集器自动存储数据，传感器设置在包括7个处理在内的7盆盆栽内，具体盆栽装置见图1。

图1 盆栽装置示意

1.3 样品采集与处理

土壤基本理化性质测定方法如下：pH值采用玻璃电极法（土水比为1∶2.5）测定，全氮采用凯氏定氮法测定，有机质采用重铬酸钾外加热法测定，速效磷采用氟化铵浸提法测定，速效钾采用乙酸铵浸提法测定，阳离子交换量采用乙酸铵法测定。DTPA提取态镉采用DTPA（二乙三铵五乙酸）浸提法，全量镉采用微波消解，石墨炉原子吸收测定。

对取回实验室的水样过孔径0.45 μm滤膜后直接用原子吸收光谱仪石墨炉法测定水溶性Cd。收获后将水稻各部位（根、茎秆、叶片和谷物）分别装到尼龙网袋内，置于烘箱内70 ℃烘干过夜后对水稻不同部位单独称质量。测产结束后，对收集的水稻各部位（根、茎秆和叶片）分别进行粉碎，谷物采用砻谷机进行脱粒，保留谷壳并粉碎。植株样品采用HNO3-H2O2微波消解，待测液中含Cd量用原子吸收光谱仪石墨炉法测定。

1.4 数据处理与分析

水稻各部位（根、茎秆、叶片和谷物）镉的质量计算式为：

m=C×m， （1）

式中：m为水稻某一部位的镉质量（mg/pot）；C为水稻该部位的镉浓度（mg/kg）；m为水稻该部位的质量（kg/pot）。

氧化还原电位最终结果根据测量温度值手动查表加上参比电位后计算获得，氧化还原电位通过求平均值归一到每2天1个数值。试验数据使用Microsoft Excel 2010处理，用SPSS 21.0进行独立样本T检验和单因素方差分析，采用Sigmaplot 14.0作图。

2 结果与分析

2.1 土壤氧化还原电位的分析

本试验供试水稻土青紫泥田为还原性土壤，总体偏低。由图2可见，初始较低，这是由于移栽初期对水稻作淹水处理可以增加水稻有效分蘖，土壤还原性增强，该时期CK（长期湿润灌溉）的处于整个生育期最低值，为59.57 mV；在拔节期前1周（移栽后20 d），除T1处理（长期淹水）外其余处理的均迅速增加且处于较高的值，这是因为在水稻分蘖后期为控制无效分蘖对除T1处理外的其余处理均进行晒田处理，土壤氧化性增强。

图2 不同生育期水分管理土壤氧化还原电位

总体上看，淹水处理的明显低于湿润灌溉处理。拔节期（移栽后27 d）开始后，CK的均相对较高，平均值为192.88 mV，最高至207.60 mV，而T1处理则相对较低，平均值为9.37 mV，最低至-159.78 mV，T2处理的平均值为57.09 mV，最低至-76.47 mV；各处理的均在对应时期开始淹水后迅速下降，T3处理在孕穗期（移栽后46 d）前平均值为150.20 mV，开始淹水后平均值为18.28 mV，最低至-69.92 mV，T4处理在抽穗扬花期（移栽后59 d）前平均值为115.60 mV，开始淹水后平均值为46.26 mV，最低至-84.90 mV，T5处理在灌浆乳熟期（移栽后63 d）前平均值为184.69 mV，开始淹水后平均值为88.61 mV，最低至57.09 mV；T6处理在蜡熟期（移栽后73 d）前平均值为154.38 mV，开始淹水后迅速降低，最低至139.22 mV。

2.2 根际土壤溶液中水溶性Cd质量分数的分析

土壤溶液中水溶性Cd质量分数是评估土壤中Cd生物有效性的有效指标。由图3可见，T1和T2处理的平均水溶性Cd质量分数分别为0.04和0.02 μg/L，CK的平均水溶性Cd质量分数为0.29 μg/L，T1、T2处理的水溶性Cd质量分数明显低于CK，淹水处理的水溶性Cd明显低于湿润灌溉处理。不同淹水处理的水溶性Cd质量分数均在对应时期进行淹水后下降。其中，T3处理在孕穗期（移栽后46 d）开始淹水前平均水溶性Cd质量分数为0.12 μg/L，淹水后平均水溶性Cd质量分数为0.03 μg/L，下降75.0%；T4处理在抽穗扬花期（移栽后59 d）开始淹水前平均水溶性Cd质量分数为0.09 μg/L，淹水后平均水溶性Cd质量分数为0.04 μg/L，下降55.5%；T5处理在灌浆乳熟期（移栽后63 d）开始淹水前平均水溶性Cd质量分数为0.15 μg/L，淹水后平均水溶性Cd质量分数为0.05 μg/L，下降66.7%；T6处理在蜡熟期（移栽后73 d）开始淹水前平均水溶性Cd质量分数为0.09 μg/L，淹水后平均水溶性Cd质量分数为0.05 μg/L，下降44.4%。

图3 土壤水溶性Cd质量分数变化

注 不同小写字母表示不同处理差异显著（p<0.05）。下同。

2.3 稻米含镉量及水稻产量的分析

不同水分管理模式下水稻糙米含Cd量及水稻产量如图4所示。不同水分管理模式下水稻糙米含Cd量均未超过食品安全国家标准规定的限量值0.2 mg/kg[18]，这可能与供试水稻土为镉轻度污染土壤、供试水稻品种为稻米镉低积累品种有关。其中，与CK相比，淹水处理最高降低稻米含Cd量76.9%，CK糙米含镉量显著高于其他处理，而其余处理之间差异不显著。

各处理水稻产量从高到低的顺序为：CK处理>T5处理>T4处理>T6处理>T3处理>T2处理>T1处理，变化范围在90.1~111.5 g/pot，CK处理水稻产量显著高于其他处理，淹水时间越长水稻产量越低，最高减产19.2%。其中，T4、T5处理的水稻产量显著高于T1、T2、T3和T6处理。由此推断T4处理和T5处理可能是适合浙东地区镉轻度污染青紫泥田的最佳水分管理方式，但抽穗扬花期持续时间短，与灌浆乳熟期的时间接近甚至重合，为了便于农民实际生产中准确判断水稻生育期，维持较高水稻产量，并同时保证水稻糙米镉低积累，实现镉轻度污染稻田安全生产的推荐田间水分管理方式为从抽穗扬花期开始淹水至收获前1周。

2.4 水稻各部位镉分配的分析

由表1可见，不同水稻器官含镉量表现为：根>茎秆>叶片>谷壳>糙米。与CK相比，不同时期淹水处理水稻糙米、谷壳、根、茎秆和叶片等各部位的含镉量均有显著降低，但不同生育期淹水处理（T1—T6）之间水稻各部位含镉量却并没有显著差异。由图5可见，淹水处理的水稻镉质量明显低于CK，在本试验水稻稻米的含镉量不超标的情况下，通过进一步分析水稻各个器官Cd质量分配，发现不同生育期淹水处理对水稻不同器官Cd积累有显著影响。不同水稻器官累积镉的质量表现为：根>茎秆>谷物>叶片。与CK相比，T1—T6处理的根系镉质量占比分别高出13.4%、10.7%、6.8%、14.9%、6.2%和15.2%，这可能是因为淹水处理的水溶性Cd明显低于CK；CK中茎秆的镉质量占比高达42.1%，T1—T6处理茎秆镉质量占比较CK分别低12.9%、8.0%、5.7%、11.9%、8.5%和13.0%，由此可见，淹水明显抑制镉从水稻根系向地上部分转移并且可以降低水稻茎秆中镉的积累。不同处理水稻叶片镉质量占比变化范围为3.7%~8.7%，不同处理谷物镉质量占比变化范围为8.6%~12.9%。与CK相比，T5处理叶片镉质量占比增加5.0%，T3处理谷物镉质量占比降低4.3%，这说明淹水可以抑制镉从水稻叶片向谷物转移。

注 不同小写字母表示不同处理差异显著（p<0.05）。

与CK相比，T6处理水稻茎叶的镉质量占比下降11.0%，这说明在成熟期淹水减少水稻茎叶镉积累。与T6处理相比，T5处理根系镉质量占比下降9.0%，这意味着灌浆乳熟期淹水可以降低根系镉吸收。总体上看，T2、T3、T4和T5处理水稻累积总镉质量没有明显差异，这表明从水稻拔节期到灌浆乳熟期，淹水时间长短对水稻植株镉积累没有明显差异，但T4处理水稻根系镉质量占比为46.5%，高于T2、T3和T5处理，表明抽穗扬花期开始持续淹水可以抑制镉从水稻地下部分向水稻地上部分转移；与T2处理相比，T1处理水稻植株积累镉质量下降27.9%，这说明分蘖期保持淹水可以降低水稻镉积累。

表1 不同水分管理模式下水稻不同器官的含Cd量

注 不同小写字母表示同一列不同处理间差异显著（<0.05），下同。

3 讨论

3.1 氧化还原电位Eh与土壤溶液水溶性Cd的关系

本研究中，淹水后土壤的氧化还原电位显著降低，淹水时间越长的处理氧化还原电位越低，土壤还原性越强，这与Wang等[19]研究结果保持一致，这可能是因为土壤水分饱和或有水层时，铁锰氧化物等在还原过程中消耗大量电子，土壤的显著下降[20-21]。本研究中淹水处理能够明显减少根际土壤溶液中水溶性Cd，这可能是由于土壤在淹水条件下处于较强的还原状态，SO42-被还原为S2-[22]，Cd2+与S2-形成CdS沉淀，或者是淹水后的稀释效果。其中CK的水溶性Cd在孕穗期后大幅下降, 这可能与该时期CK氧化还原电位下降有关，经过相关分析得到Pearson相关系数为0.560（<0.01），二者极显著正相关，这与前人研究结论一致[23-24]。研究还发现整个生育期中同一处理土壤溶液水溶性Cd变化较大，Honma等[14]研究同样发现，在水稻中期排水后，溶解性Cd浓度显著增加，再灌溉后迅速降低，因此水溶性Cd的变化直接受土壤淹水情况的影响。

3.2 水分管理与水稻镉积累和水稻产量的关系

本研究中，不同生育期淹水对水稻不同器官镉积累的影响不同。成熟期淹水主要降低水稻茎叶向稻米中转运Cd，这与史磊等[8]研究结果一致。在水稻总镉质量相近的情况下，T4处理水稻根系镉质量占比低于其他处理，抑制镉从水稻地下部分向地上部分转移，这与陈光辉等[25]研究发现抽穗扬花期土壤脱水的糙米含镉量最高，与其他时期脱水处理相比对稻米含镉量影响最大的结果一致。T2处理水稻植株积累镉质量高于T1处理，分蘖期淹水可以降低水稻镉积累，这与刘昭兵等[10]研究发现水稻在分蘖期晒田比长期淹水积累更多Cd的结论相似。

淹水时间较长的处理水稻产量较低，其中T1处理的水稻产量最低，这可能是因为全生育期淹水处理土壤的透气性差造成水稻根系发育较差[26]，水稻养分吸收率、水分利用效率低以及水稻无效分蘖偏多[27]，而间歇灌溉可以减少水稻无效分蘖，增加有效穗数[28]。T6处理水稻产量显著低于T4和T5处理，这可能是因为T6处理在水稻抽穗扬花期和灌浆乳熟期湿润灌溉，造成水稻相对缺水，影响水稻籽粒灌浆，造成水稻结实率和千粒重降低，这与已有研究发现抽穗扬花期水分胁迫产量下降最严重[25, 29]结论一致。虽然现在有部分研究持相反观点，刘昭兵等[10]、高敏等[30]认为与湿润灌溉以及旱作处理相比，稻田长期淹水会增加水稻产量。但总而言之，适当的透气和淹水更有利于水稻产量的形成[31]，长期淹水导致水稻无效分蘖，有效穗减少和产量下降是较为普遍的现象[32]。

4 结论

1）水稻土氧化还原电位与根际土壤溶液中水溶性Cd质量分数呈极显著正相关。土壤淹水后氧化还原电位迅速下降，还原性增强。淹水后根际土壤溶液中水溶性Cd质量分数也迅速下降，T3处理淹水后最多下降75.0%。

2）淹水抑制镉从水稻根系向地上部分转移，降低水稻茎秆的镉积累，抑制镉从水稻叶片向谷物部分的转移来降低稻米镉积累。

3）淹水处理显著降低糙米含镉量，与CK相比，T1处理降低稻米含镉量76.9%，但长时间淹水造成水稻产量下降，最高减产19.2%。综合考虑以上因素以及稻田管理实际，从抽穗扬花期开始淹水至收获前一周淹水有助于实现水稻降镉稳产的双赢。

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Improving Water Management to Reduce Cd Accumulation in Rice in Lightly Cd-Polluted Paddy Soils

GE Ying1,2, MA Jinchuan2, ZOU Ping2, PAN Jianqing3, CHEN Lifen4, SHI Qiwei5, MA Junwei2*

(1. School of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang A＆F University, Hangzhou 311300, China; 2. Institute of Environment, Resource, Soil and Fertilizer, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China; 3. Agriculture and Rural Affairs Bureau of Changxing County, Changxing 313100, China; 4. Agriculture and Rural Affairs Bureau, Liandu District, Lishui City,Lishui 323000, China; 5. Agricultural Technology Extension Center of Keqiao District, Shaoxing City, Shaoxing 312030, China)

【】Soil pollution by cadmium has become an increasing concern not only because of its toxicity after entering the food chain but also due to its detrimental impact on soil quality and developing sustainable agriculture. As all biogeochemical processes controlling Cd bioavailability in soil are modulated by soil moisture, we conjecture that improving water management should be able to immobilize Cd and reduce its root uptake and translocation in crop.【】The purpose of this paper is to experimentally explore the appropriate water management to reduce Cd uptake and translocation in rice grown in lightly Cd-polluted paddy soils.【】The experiment was conducted in pots and consisted of seven treatments: Keeping the soil moist at a predefined level during the whole growth season (CK); keeping the pot flooded during the whole growth season (T1), flooding from the stem elongation stage onwards (T2), flooding from the panicle initiation to booting stage onwards (T3), flooding from the heading and flowering stage onwards (T4), flooding from milk grain stage onwards (T5), and flooding from dough grain stage onwards (T6). All treatments were drained one week before harvest. In each treatment, we measured Cd accumulation in different plant tissues, as well as the changes in redox potential and soluble Cd in the rhizosphere.【】Both redox potential and soluble Cd in soil were positively correlated at significant level (<0.01). Both redox potential and soluble Cd in soil dropped steadily after flooding, making the soil more reductive. The longer the flooding lasted, the lower the redox potential was. The redox potential in T1 could drop as low as -159.78 mV, and T3 reduced the soluble Cd in the rhizosphere by 75.0%. The cadmium content in the rice grains did not exceed the criterion set in the national food safety standard (GB2762—2017) regardless of the treatments. Compared with CK, T1 reduced Cd content in the rice by 76.9% while in the meantime increasing rice yield by 19.2%. T6 impeded Cd translocation from the roots to the shoots, by increasing the Cd fraction in the roots by 15.2% and reducing the Cd accumulation in the stems by 13.0%. On average, flooding impeded Cd translocation from leaves to grains. Compared with CK, T5 increased the fraction of Cd in leaves by 5.0% while T3 reduced the fraction of Cd in grains by 4.3%.【】Considering the balance of yield, Cd content in grain and ease of implementation, the best water management for the lightly Cd-contaminated paddy soils was to flood the fields from the heading and flowering stage until one week prior to the harvest.

water management; rice growth stage; cadmium; redox potential; rhizosphere; soluble Cd

S511；X53

A

10.13522/j.cnki.ggps. 2020471

1672 - 3317（2021）03 - 0079 - 08

葛颖, 马进川, 邹平, 等. 水分管理对镉轻度污染农田水稻镉积累的影响[J]. 灌溉排水学报, 2021, 40(3): 79-86.

GE Ying, MA Jinchuan, ZOU Ping, et al. Improving Water Management to Reduce Cd Accumulation in Rice in Lightly Cd-Polluted Paddy Soils[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(3): 79-86.

2020-09-20

浙江省重点研发项目（2018C03047，2015C03020）；浙江省自然科学基金项目（LY17D010010）；湖州市公益性应用研究项目（2017GY16）

葛颖（1995-），女，浙江绍兴人。硕士研究生，主要从事农田重金属污染安全利用研究。E-mail：635456225@qq.com

马军伟（1972-），男。研究员，主要从事施肥与环境效应研究。E-mail：majuwe111@163.com

责任编辑:韩 洋