目前,我国农田土壤重金属Cd污染以轻中度污染为主。根据我国的基本国情和农情,对于中轻度Cd污染农田土壤主要通过安全利用及修复技术,阻断或减少Cd进入农作物的可食用部分,以达到安全生产的目的。Fe是土壤中含量第四丰富的元素(5.1%),对土壤-水稻系统中Cd的迁移转化起重要作用。但由于Fe是氧化还原敏感元素,环境中pH或Eh的变化将引发Fe的氧化还原/溶解沉淀,从而影响Cd由土壤向水稻中运输。因此,本研究针对稻田土壤中pH和Eh的联动变化(pe+pH)所驱动的Fe形态转化,及其对稻田系统中Cd迁移转化的影响机制开展研究。取得的创新性结果如下:(1)土壤pe+pH低于5.7时,部分结晶态Fe氧化物(赤铁矿和针铁矿)发生还原溶解,使Fe氧化物由结晶态转变为无定型或低结晶态(如水铁矿)和有机质结合态。低pe+pH条件驱动的Fe氧化物晶相转化增加了较大粒径团聚体中无定型、低结晶态、络合态Fe氧化物含量,其对Cd的吸附导致更多Cd在较大粒径团聚体中的富集,从而降低了水稻土中Cd的有效性。(2)水稻根际土壤pe+pH降低显著抑制Cd由土壤向水稻中的转运。一方面,由于低pe+pH条件下,水稻根际土壤中低(非)结晶态铁氧化物含量显著增加,与之对应铁锰氧化物结合态Cd含量增加了 22.6%-31.8%,这是导致有效态Cd含量下降15.3%-33.9%的重要因素;另一方面,由于根际pe+pH降低促进了铁膜的形成,使铁膜中镉的富集量增加了2.3-3.04倍,但干湿交替处理下铁膜形成量显著高于淹水处理。(3)分蘖期和孕穗期是水稻吸收Cd的关键时期,淹水处理可显著降低该时期水稻的Cd吸收量。这是由于淹水引起的低pe+pH条件增强了 FeRB活性及其介导的Fe(Ⅲ)还原,增加了土壤中Fe2+含量,增强了水稻对Fe2+和Cd2+竞争吸收。同时,Fe(Ⅲ)还原促进了土壤中无定型Fe氧化物的形成及其对Cd的固定,促进了铁膜中低结晶态组分的形成及其对Cd的吸附。该研究结果揭示出了 FeRB介导的Fe(Ⅲ)还原对土壤-水稻系统中Cd迁移的潜在影响机制。综上所述,水稻土中pe+pH条件变化驱动的Fe的形态转化,直接影响着土壤-水稻系统中Cd的转运。本研究揭示出pe+pH变化驱动的Fe形态转化对水稻Cd吸收的影响机制,为稻田土壤Cd污染防治以及水稻的安全生产提供理论支撑。