土壤淹水后,影响土壤中重金属活性的因素众多。通过红壤和潮黄土的淹水培养实验,测定还原土壤Eh、pH及土壤溶液中DOC、Cd、Fe的浓度,研究还原作用对土壤中Cd活性的影响,并深入探讨pe+pH对铁氧化物氧化还原的表征及铁氧化物还原溶解对Cd活性的影响。同时采取不同pH(4.5、5.5、6.5、7.5)含Cd营养液、不同淹水时段红壤、淹水并添加有机物料的潮黄土栽培水稻幼苗11天的实验,研究还原作用对水稻吸收富集Cd的影响,重点分析了水稻根际氧化圈pe+pH对Fe、Cd进入根组织的影响。营养液培养试验结果表明,溶液不同pH对水稻株高和根系生长的影响不大,只有茎叶干重与pH呈显著正相关,并在pH 6.5达到最大值,它反映出在pH为6.5的溶液中更有利用于水稻的生长。水稻从溶液吸收Cd、Fe的过程中,水稻根际氧化圈可使Fe、Cd在根表面氧化沉淀,即土壤Fe、Cd还原溶解作用的逆反应,同时受溶液pH和pe+pH控制,并由根表Fe沉淀引起Cd的共沉淀。茎叶、根表Cd含量与pH成正相关,茎叶的Cd、Fe和根内的Cd、Fe成负相关,表明了水稻Fe的吸收和运转制约着Cd的吸收和运转。水稻根际氧化圈和根内物质流向茎叶的转移都具有对根外溶液Cd、Fe的拦截功能,其结果既使茎叶中的Fe保持适度含量,又使Cd含量降低到低的水平,使水稻免受Cd的毒害作用。水稻茎叶Cd含量,在pH 4.5-5.5的范围内,随pH升高而升高,在pH 6.5-7.5的范围内,随pH升高而降低。此结果表明,营养液中Cd浓度高低与它的生物有效性高低(植株吸收量)并非完全一致。红壤淹水第1天到40天,由于铁氧化物的还原溶解作用导致pe+pH由13.92一直下降到7.71, pH相应地从4.75升高到6.14,并致使土壤表面CEC增大,交换性Fe、Mn含量和所占交换性阳离子的比例增加,非变价阳离子(包括Ca、Mg、K以及Cd等等)所占比例相应减少。由此造成淹水初期红壤溶液中Cd2+、Fe2+浓度增加,Cd活性较高,淹水后期Cd2+、Fe2+浓度减少,Cd活性降低。在红壤淹水的1-11天(前期)和31-41天(后期)两个时段植入水稻,经11天培养,水稻茎叶吸收Cd在淹水前期显著高于后期,说明酸性红壤淹水初期,土壤Cd活性和生物有效性均高于后期。用pH 7.10的潮黄土加1%苜蓿干粉淹水培养11天,有机物料处理的pH平均值由对照的6.88下降到6.44,pe+pH平均值由10.65下降到8.75,DOM平均值也相应由1.42mg·L-1增加到12.40mg·L-1。这些土壤性质的改变促进了土壤Cd的溶解。淹水期间有机物料处理土壤水溶性Cd平均含量达到0.044mg·L-1,明显高于对照0.013mg·L-1。由此表明,淹水潮黄土添加有机物料可明显提高土壤活性Cd含量。将4叶期水稻秧苗同期植入对照和有机物料两处理土壤,经过11天的培养,有机物料处理水稻茎叶Cd含量明显低于对照,与土壤水溶性含量比较,表现出土壤活性高低与生物有效性高低是不一致的。营养液中Cd浓度、土壤溶液中Cd浓度与水稻茎叶Cd含量一致或不一致,都与水稻根圈的氧化状态有关。它造成了根圈溶液的pe+pH升高和水稻根表Cd沉淀形态的不同,也造成根外溶液Cd浓度和进入根系再转运至茎叶的Cd含量不同。