论文题目：Optimizing ridge–furrow height to enhance soil cadmium remediation in oilseed crop rotation systems

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.122290

该研究提出通过优化垄沟高度这一简单的农艺措施来调控土壤水气环境，从而强化植物修复效率。研究团队在湖南两处Cd污染农田（益阳和醴陵）开展了为期两年的大田试验，设置了四种油料作物轮作模式，并对比了深沟高垄（DF，沟深25-30 cm）与浅沟低垄（SF，沟深10-15 cm）两种耕作处理对土壤环境和Cd积累的影响。

图1 深沟与浅沟对比下土壤环境与Cd转化过程

研究发现，深沟高垄（DF）显著改善了土壤排水，降低了土壤水分、pH值和有机质含量，创造了更有利的好氧环境。这种环境变化增加了土壤中酸杆菌门（Acidobacteria）和有机质降解细菌的丰度，促进了大团聚体中Cd的释放，使土壤溶液中离子态Cd²⁺的比例分别提高了27.3%（相比SF）。相反，浅沟低垄（SF）处理则促进了典型的厌氧铁还原菌和硫酸盐还原菌的富集，导致Cd被固定，降低了生物有效性。

图2土壤溶液中Cd形态的变化

图3 土壤细菌群落结构差异与特异性细菌富集

图4 垄沟作用下土壤-植物系统中Cd影响过程

结果表明，深沟高垄处理显著提高了油料作物对Cd的积累量（在四种轮作模式下增加了16.8%-84.8%）。其中，“亚麻-油葵-亚麻-花生”轮作模式（Mode 4）配合深沟高垄措施效果最佳，在两年内将表层土壤的总Cd和有效态Cd含量分别降低了18.4%-20.2%和40.5%-43.2%。结构方程模型（SEM）进一步揭示了垄沟处理通过改变土壤理化性质和微生物群落结构，驱动Cd在土壤固-液相中的转化过程。此外，所有生产的植物油中Cd含量均低于50 μg/kg，符合食品安全标准。该研究证实了适当增加垄沟高度是强化油料作物修复Cd污染农田的一项高效、低成本策略，但也指出了未来需关注土壤肥力的恢复及与有机肥的协同应用。

第一作者：杨文俊，2021级博士研究生，主要研究方向为土壤重金属污染的修复与治理以及污染生物质的处置及资源化。以第一作者在Food Research International、 Industrial Crops & Products、Environmental Pollution和Frontiers of Environmental Science & Engineering等发表SCI论文7篇。

作者简介

通讯作者：曾清如，男，博士，二级教授，博士研究生导师，长期从事农业环境污染修复方面的工作。主持国家自然科学基金项目3项、国家重点研发计划子课题2项、其他省部级课题10余项。已在国内外有影响的刊物上发表论文200多篇，其中SCI论文80余篇。获得授权国家发明专利10多项。主持的研究项目于2009年获湖南省自然科学三等奖，2015年参加的研究项目“重金属污染耕地农业风险防控与安全利用关键技术” 获湖南省科技进步二等奖”。

通讯作者：杨洋，女，博士，副教授，硕士生导师。湖南农业大学“神农学者青年英才Ⅰ层次”人才，长期从事农田土壤重金属污染修复与治理、修复后污染生物质的处理与资源化等方面的研究。近几年主持国家自然科学基金青年项目、国家自然科学基金项目联合基金项目子课题、湖南省自然科学基金青年项目、湖南省教育厅优秀青年项目等，参与多项国家重点研发计划及省级课题。在生态学报、Journal of Hazardous Materials、Food Chemistry、Food Research International、Industrial Crops and Products、Chemical Engineering Journal等期刊上发表相关研究论文30余篇，授权国家发明专利4项。指导学生获得2023年湖南省“互联网+”大学生创新创业大赛二等奖。