我国南方酸性土壤区域稻米镉污染风险突出，给农业生产和民众健康带来严重影响。如何有效应对南方大面积土壤—水稻系统镉污染问题是保障农产品质量安全的关键，也是各级管理部门有效落实国家“土十条”各项要求所面临的挑战。本研究以湖南攸县（镉米风波发生地）为研究区，结合野外调查、定点观测，多尺度实验验证和模型模拟，系统研究了区域土壤—水稻系统镉累积过程、驱动因子、富集机理和生态风险，制定了以“调查—分类—管控”为基本思路的稻米镉污染防治策略，并以此为基础开展区域技术工程示范，为我国农田镉污染防治提供科技支撑。主要研究成果如下：

      （1）基于野外调查和定点观测，应用地统计学模型，PMF受体模型和SEM结构方程模型揭示研究区环境Cd污染特征，绘制污染源图谱，识别土壤—水稻系统Cd富集驱动因子。结果显示研究区Cd污染格局多样，空间异质性强。水稻土Cd固液分配系数（Kd）与稻米Cd富集因子（PUF）服从自然对数分布，稻米Cd富集风险较高。研究区经工矿活动释放的Cd以48.5%和40.3%的比例通过大气沉降和灌溉输入水稻田。土壤和稻米Cd含量之间缺乏显著的线性关系，土壤pH和土壤无定形Mn（Mnox）是稻米Cd富集的主要驱动因子，而其它环境因子对稻米Cd富集量的影响通过间接作用实现。土壤pH = 6.0和Mnox = 132 mg kg-1可作为应对研究区稻米Cd超标风险的初步调控阈值。

      （2）结合小区—大田实验和多尺度观测，验证并量化土壤pH和Mnox对稻米Cd富集的作用机制，剖析稻米Cd富集机理和调控手段。结果显示稻米Cd累积量峰值（62.5%）出现在水稻灌浆期—成熟期，这一时间段Mnox流失也达到峰值（36.6%）。石灰对稻米Cd富集的影响是通过提升土壤pH，增加土壤阳离子交换量，降低Cd植物有效性，以及引入的Ca2+与Cd2+在水稻根部的竞争吸附来实现。锰肥对稻米Cd富集的影响是通过改变水稻本身的代谢途径来实现。土壤pH和Mnox对于稻米Cd富集的影响是动态交互的，在严重酸化区域且Mnox低于82 mg kg?1时对稻米Cd富集影响最为显著。土壤交换性钙（Caex）与Mnox，Mnox与Cd2+之间存在明显的拮抗/协同区间，当Caex > 12 cmol kg-1时会引起Mnox的显著下降继而导致稻米Cd累积量的上升。

       （3）基于研究区土壤—水稻系统Cd富集过程建立重金属固液分配模型、生物有效性预测模型、土壤酸化模型、土壤重金属质量平衡模型，以及健康风险暴露模型对研究区土壤—水稻系统Cd富集风险、污染调控风险，人群健康风险进行系统性评估。结果显示土壤pH和土壤Zn是影响区域农田土壤Cd迁移的主要因素，但Zn对稻米Cd富集影响较弱。水稻田改菜地会降低土壤环境容量。优化石灰用量（4.5 t ha-1）在5年内可有效降低研究区稻米Cd含量和稻米Cd超标率。稻米是研究区人群Cd摄入主要来源，增加富Zn食物的摄入有助于降低Cd对区域人群的毒害。土壤Cd风险阈值在一般酸化区域和严重酸化区域是动态的且差异较大。

       （4）根据区域观测，多尺度实验验证和模型模拟结果，制定农田重金属污染防治策略，开发以微量元素拮抗为基础的优化技术模式，开展研究区工程示范并评估示范效果。结果显示多目标调查与评估有助于形成决策系统。充分考虑各环境因素的优化分区方法可提高污染源管控和治理措施开展的针对性。低Cd富集水稻品种，石灰和微量元素调控剂联合应用可有效降低稻米Cd含量和超标率。依托于针对全污染链条各环节的完整技术体系，通过“土壤环境质量调查评估，系统分类管理，风险管控”等3个步骤建立因地制宜、成本经济、简单易行的农田土壤重金属污染治理方案，可有效推进我国农田污染防治工作的开展。