土壤是陆地生态系统的重要支撑基础,又是地球表层环境的重要组成部分。在维持农作物生产的同时,农业土壤环境污染及其食物安全风险问题是当今农业可持续发展的重大挑战之一。南方稻田重金属污染较为普遍,特别是太湖地区、珠江三角洲地区和江西湖南红壤丘陵地区的土壤重金属污染分布及其食物安全风险评价已有多方面的研究报道。本课题组关于太湖地区重金属(特别是Cd和Zn)的土壤污染特征及农产品重金属积累以及食物安全风险已经进行了一系列的分析研究,但对重金属污染积累的团聚体组成变化及带来的重金属土壤团聚体分配的变化,不同稻区稻米重金属积累差异与稻田土壤性质的关联性等还未有系统研究探讨。污染稻田稻米重金属积累的抑制和控制技术也还未有可靠技术。因此,本文基于已有认识,首先研究了重金属污染下稻田土壤团聚体组成变化,分析污染下土壤团聚体形成及重金属的土壤颗粒粒径分配变化,探讨重金属污染对土壤生物物理过程的影响；其次,采集南方不同稻区稻米样品,分析Cd、Zn含量,探讨与稻区土壤类型及其土壤性质特征的关系,最后从影响稻区稻米重金属水平的土壤因素-土壤酸度着手,探讨通过施用改良剂调节土壤Cd活性而降低稻米Cd积累的技术。获得结果如下：1.本文采集已报道严重污染的水稻土和未明显污染的同种水田土壤表土样品,分析不同粒径土壤团聚体颗粒组的质量组成和Pb、Cd、Hg、As等重金属元素的含量,讨论重金属污染下土壤团聚体组成和重金属团聚体分配的变化。在重金属污染下,土壤砂粒级团聚体减少,而较细粒径团聚体相对增多；尽管重金属含量随粒径变化的趋势与先前研究认识一致,即在<0.002mm和2-0.2mm粒径的颗粒组中富集,但污染下重金属元素更多地赋存于粉砂组和黏粒组团聚体。因此,重金属污染可能减弱了较大土壤团聚体形成作用,导致细粒径团聚体的相对增多,从而明显提高重金属元素在易移动的粉砂和黏粒组团聚体的分配,这可能进一步加剧污染农田重金属的水迁移和大气颗粒物迁移的风险。2.在江西、湖南、安徽和广东等南方典型水稻产区的农产品市场和农户随机采取大米样品共70份,分别测定样品中Cd、Zn和Se的含量,并分析不同产地大米的含量差异及其与产区主要土壤特征的关系。结果表明,70%以上的供试样品Cd含量超出国家食品卫生标准值(0.2mg·kg-1),且Cd/Zn(质量比)超出美国学者建议的0.015临界值。不同产地大米样本间所分析元素的含量及Cd/Zn均呈污染产地>酸性水稻土产地>中性水稻土产地,且以Cd和Se含量的差异幅度较大,Zn较小。说明土壤酸度及Cd有效性是影响供试大米Cd含量的主要因素。因而,土壤-水稻系统中Cd迁移与籽粒积累取决于人为污染和土壤的化学性质的共同作用。分析表明所有供试产地的大米样本对于农民就地消费来说均存在不同程度的潜在Cd暴露风险,以污染土壤产地区和酸性红壤性水稻土产地为严重。3.根据前述结果,针对土壤酸度对稻米Cd积累的重要影响,并考虑到Cd-Zn拮抗关系和沉淀钝化作用,采用田间定位试验,探讨了不同用量的钙镁磷肥及叶面喷施锌肥(ZnSO4·7H20)等处理对降低污染稻田水稻籽粒Cd含量的影响。试验表明,不同肥料调节剂处理没有显著提高水稻产量,但籽粒Cd含量有不同程度降低。分析表明,磷肥处理提高了土壤的pH值,且随用量而增高,而土壤中有效态Cd含量相应显著降低。推测主要是由于土壤pH升高而降低了土壤Cd活性。不过,叶面喷施锌肥并未明显提高土壤pH值,但显著降低土壤有效态Cd含量,看来淹水下形成难溶性CdS而钝化了土壤Cd。施用磷肥调节剂可以通过调控土壤酸度而达到钝化稻田土壤Cd从而抑制水稻籽粒中Cd积累的效果。但是,在严重污染稻田中,这些用量尚不能有效控制稻米Cd的安全。建议严重重金属污染的土壤改种其它非Cd强积累作物。本文的研究说明,稻田土壤污染可能影响土壤的物理性质,可能带来对土壤中各种过程的进一步影响；同时,稻田土壤污染对食物安全的影响可能受污染物数量和土壤性质的共同影响,土壤酸度差异可能是产地区域稻米Cd分异的主要因素,因而从土壤酸度调节和控制出发研究稻米重金属污染控制技术是一个今后需要努力的方向。