铅(Pb)是典型的有毒重金属元素之一,会随着工业排放、农业生产等活动进入农田土壤环境,造成土壤铅污染,对农产品安全和人体健康构成威胁。铅的环境与健康风险与铅的形态转化及生物有效性密切相关,因此,研究铅在土壤-作物系统中的生物有效性对控制土壤铅污染和保障农产品安全具有重要意义。本文以21种农田土壤为研究对象,采用化学提取、梯度薄膜扩散技术(DGT)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法,探究外源铅在典型土壤中的老化特征及其对土壤化学性质的影响,考察铅在土壤-小麦系统中的转运、富集和分布特征,构建土壤铅生物有效性的预测模型,主要研究结果如下:(1)明确了外源铅在典型土壤中老化的形态变化及其对土壤化学性质的影响。老化的6个月内,EDTA和CaCl2提取态铅含量整体上都随老化时间的延长而降低,并慢慢趋于稳定,酸性土壤降低最快。准二级动力学方程能较好地表达EDTA和CaCl2提取态铅在老化过程中的动力学特征,方程的决定系数分别在0.99和0.83以上。老化6个月后,CaCl2提取态铅含量的变化最大,最多降低91%,之后依次是DGT有效态、水溶态和EDTA提取态铅含量,HNO3提取态铅含量的变化最小,最多降低26%。外源铅添加会降低土壤pH,但对阳离子交换量(CEC)和溶解性有机碳(DOC)无明显影响;随着老化时间的延长,土壤pH升高,CEC无明显变化,DOC显著降低。(2)考察了铅在土壤-小麦系统中累积分布特征。外源铅添加浓度为125～350 mg/kg时,80%以上的处理组小麦的株高、鲜重、穗重与对照组无显著差异。小麦各部位铅含量由高到低依次为:根>叶>茎>谷壳>籽粒,对照组的小麦籽粒铅含量均未超过食品安全标准中的规定(0.2 mg/kg),125～175 mg/kg铅处理组约一半超标,250～350 mg/kg铅处理组有83.33%超标。小麦籽粒铅含量与土壤pH呈显著负相关,表明土壤pH是影响铅在小麦体内累积的关键因素。FTIR结果显示,外源铅主要与土壤中的羟基(-O-H)、羰基(C=O)发生相互作用,小麦根的羟基(-O-H)或C-O参与了铅的吸附,小麦茎的羟基(-OH)或氨基(-NH2)、羧基(COO-)、C-O和叶片的羰基(C=O)参与了和铅的相互作用。(3)构建了土壤铅生物有效性的预测模型。老化1个月的土壤EDTA提取态铅含量可以用土壤总铅含量、pH和土壤质地来预测,模型的决定系数为0.957;土壤总铅含量、总磷、有机质和土壤质地可作为种植小麦前的土壤EDTA提取态铅含量预测模型的因子,模型的决定系数为0.931,涉及的预测因子的不同可能与老化时间有关。土壤总铅含量和pH作为预测因子解释了 83.8%小麦籽粒铅含量的变异,而土壤EDTA提取态铅含量和pH解释了 78.0%小麦籽粒铅含量的变异。利用建模数据和文献研究数据验证发现,当土壤铅含量在拟合数据范围内时,小麦籽粒铅含量的预测值和实测值较为接近,表明小麦籽粒铅含量的预测模型较可靠,基于该预测模型反推出的土壤铅安全临界值可为我国土壤铅风险评价及土壤标准制定提供理论依据。