农田土壤重金属污染现象日益严重,给我国南方诸多省份、特别对湖南省农业以致命的打击,尤其是近年来频繁出现的“镉大米”事件直接威胁到人们的身体健康。因此,对重金属超标农田的水稻中镉减量化控制成为了备受人们关注的焦点。将大米中的镉含量降低至国家标准以内,对人们的身体健康和我国粮食安全具有十分重要意义。本文主要有如下贡献:首先对株洲市周边地区株洲县和醴陵市部分稻田土壤重金属(Cd、Pb、Cr、Ni、Cu、Hg)污染进行了系统性的调查分析,利用单因子(Pi)和综合因子(P综)污染指数法以及单因子(Ei)和综合因子(RI)潜在生态危害指数法对五个区域重金属污染进行对比评价。并分析了稻田重金属污染的主要来源。评价结果显示,土壤主要受Cd污染,受Hg、Pb的轻微污染,未受Cr、Ni、Cu等重金属的污染。从重金属污染横向分布情况看,各地区的重金属污染程度如下:柏树村稻田(P综=9.31)>象石村稻田(P综=7.70)>横江村稻田(P综=5.32)>南阳桥乡稻田(P综=5.18)>油田村稻田(P综=1.30)。原因是象石村稻田和柏树村稻田距离工业区、生活区和湘江较近,污染较重,属于重金属重污染和较高潜在生态危害水平。油田村稻田处在醴陵山区,离城市生活区和工业区较远,水质也较好,重金属污染比其他区域较轻,其污染可能主要来自于多年使用的劣质磷肥或复合肥所致。横江村和南桥乡加油站旁稻田距离株洲县城较近,重金属污染可能主要来自当地生活垃圾及大气中重金属沉降。稻田重金属纵向分布结果显示:不同土层受重金属污染不同,0-20 cm深土壤层受重金属污染最为严重,40-60 cm深土壤层受重金属污染较轻,80-100 cm深土壤层基本没有受到重金属的污染。其次,通过对重金属超标的农田中重金属的钝化和吸附机理进行研究,研制一种以麦饭石和石灰为主要成分的新型复合重金属污染土壤调理剂。麦饭石中存在的大量铝元素使其能对土壤p H值具有调节作用,提高酸性土壤的p H值,降低重金属Cd的可交换态,此外由于具备多孔结构使其对Cd2+等重金属离子具有良好的吸附作用。石灰能显著提高土壤的p H值,降低土壤中Cd等重金属的可交换态。最后根据前期的调查分析,选择在株洲县禄口镇柏树村和醴陵市仙霞镇油田村分别建立Cd污染高度超标农田示范基地和Cd污染低度超标示范基地,其中,株洲县渌口镇柏树村稻田基地中重金属Cd超标约10倍,醴陵市仙霞镇油田村稻田基地重金属Cd超标1-2倍,通过在基地进行一季稻水稻栽培试验,并结合实验室盆栽水稻试验研究,摸索了一整套能降低水稻中镉含量的新工艺,即土壤调理剂+低积累镉型水稻种子+叶面硅肥阻隔。试验结果表明:新工艺对重金属污染稻谷中Cd含量具有良好的减量效果,普遍可使稻谷中重金属Cd含量降低50%左右,其中最高值可达63.59%。