文献速读

重金属污染耕地治理长期面临“安全利用不除污、修复治理难保产”的两难。罗小三教授团队在中度镉（Cd）污染农田种植比较了35个市售玉米品种：94%的品种籽粒Cd低于食品标准限值（0.1 mg kg^-1），但茎叶Cd积累量呈现较大变幅，低者仍可做肥料（限值3 mg kg^-1）、饲料（限值1 mg kg^-1），高者则与超富集植物东南景天相当可用于土壤重金属移除，因此可以聚类分析对标目的需求归纳为安全利用、一举两得、植物修复3大类。结合物种敏感度分布法（SSD）推导出土壤Cd安全阈值0.53-4.20 mg kg^-1，为同步实现安全生产和土壤修复提供了品种选择依据。

正文导读

1. 问题思路：让玉米“籽粒保安全、秸秆清土壤”

玉米适应性强、产量高、田间管理简便，籽粒Cd积累能力天然较弱，而庞大茎叶生物量恰是吸收土壤Cd的重要器官；但以往研究多关心籽粒安全，对秸秆的修复价值关注不足。因此提出生产-修复协同目标，即筛选籽粒Cd低于食用限量、秸秆Cd积累能力强的品种，让玉米一身二任。

2. 大田实证：实地镉污染农田，多品种同田比拼

试验在历史污染农田开展，土壤偏酸（pH 4.50-5.57），Cd全量 0.49-1.51 mg kg^-1、有效态0.09-0.83 mg kg^-1，35个品种随机区组设计，成熟期分器官采集植株和对应土壤样品测定Cd含量。

3. 关键结果：籽粒达标与秸秆净土“一箭双雕”

各品种籽粒Cd含量普遍较低，仅2个品种超标。叶片Cd富集能力是茎的2.56-19.2倍，但茎占地上部生物量的82.4%-92.5%，合计秸秆Cd积累量为0.03-0.51 mg/株（均值0.17 mg）。因此，选择合适品种可同时实现籽粒安全与污染修复。

4. 分类施策：按秸秆吸Cd能力和用途目的“分组归类”

基于茎叶Cd富集系数可聚类将玉米品种分为3大类：安全利用类（I组秸秆低积累）如大京九166、德利农7等7个品种籽粒基本也不超标，适合各种常见污染程度农田，实现人食畜饲双保；一举两得类（II、III组秸秆中、高积累）占参试品种数的74%，可用于轻、中度污染农田的边生产边修复，或作为平衡籽粒安全与植物修复的遗传资源；植物修复类（IV组秸秆强积累）有金海13、燕禾金2000，适用于专门发挥其降Cd净土优势，但若食用籽粒则需避开污染区。

5. 精准选种：SSD推导土壤Cd安全阈值

以籽粒Cd富集系数的倒数构建SSD曲线，结合食品标准限值推导土壤Cd阈值，在95%保护水平下为0.53 mg kg^-1，5%保护水平下则可达4.20 mg kg^-1。即便土壤Cd高达5.20 mg kg^-1时，大京九166籽粒仍可能达标。该阈值范围覆盖我国多数Cd污染农田的浓度分布，为按土壤Cd水平选择品种提供了量化依据。

6. 意义与展望

大田实践证实，按土壤重金属分布和种植目标需求选择玉米品种，可兼顾粮食安全与原位修复实现双赢。后续可开展多年多点更多品种的实际污染农田试验验证稳定性，并挖掘籽粒低积累、茎叶高吸收的关键基因，解决重金属高含量秸秆的资源化安全处置，为污染农田安全利用和净化修复提供更多种子方案。

论文信息

Screening Maize Cultivars Enables Concurrent Safe Crop Production and Phytoremediation of Cd-Contaminated Agricultural Soil: A Field Experiment

陈志怀，郭豪华，曹强，汤雅丽，李涵博，历红波，杨金山，罗小三*

Land Degradation & Development

类型：Research Article

DOI：10.1002/ldr.70803

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.70803

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期刊介绍

Land Degradation & Development (LDD) 是一本重要的跨学科国际期刊，致力于推动陆地环境退化、缓解、修复与可持续土地管理各方面的研究。期刊内容涵盖原创研究、案例分析及趋势预测，对该主题进行全方位探讨，是环境科学与土壤科学领域的重要学术资源与国际交流平台。

2025 JIF：4.0 ｜ CiteScore：7.3

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/1099145x

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