土壤生态环境污染是影响全球粮食安全生产与供给的重要制约因素。当前我国耕地资源短缺，但约有五分之一的耕地受到不同程度的污染，已从局部蔓延到区域，严重制约我国农产品安全与民众健康。湖南省连续40多年稻谷产量位居全国前列，但稻米中镉污染问题制约着湖南省稻米的安全品质和米业的良性发展，此外，全省有2000多万亩轻中度镉污染稻田急需安全利用。为此，团队结合我国和湖南省土壤生态环境污染防治的重大需求，围绕保障水稻品质安全存在的前沿科学问题，重点研究了稻田土壤重金属修复和水稻镉污染阻控原理。

1. 镉的水稻根际矿化阻控技术方法

生物矿化是地表土壤中细菌驱动重金属离子转化成稳定矿物的一种自然现象，效法自然，利用生物矿化微生物蜡样芽孢杆菌Cd01 (Bacillus cereus strain Cd01)和贪铜菌Cd02 (Cupriavidus sp. strain Cd02)及其菌剂，施用稻田土壤后溶解态和可交换态等植物可吸收态的镉含量降低了20%，水稻籽粒中镉含量达标。机制证明稻田土壤中溶解态、可交换态等植物可提取态的镉被生物矿化为具有混晶结构的难溶性镉的硫化盐、磷酸盐和碳酸盐，实现了镉在水稻根际土壤的生物矿化阻控。同时，研制的细菌源介孔生物炭材料，施用于轻度镉污染稻田土壤后经吸附、钝化和矿化的方式将易被植物吸收态的Cd含量降低了30%，稻田土壤镉的污染水平降为安全等级，水稻籽粒中镉含量达标。

2. 镉的水稻体内矿化阻控技术方法

    荧光假单胞菌 HMP01产生的一种异羟肟酸型铁载体及制剂（HDS），在水稻分蘖期添加后，可促进水稻吸收的镉在茎节中矿化为植硅体颗粒，有效拦截了镉向水稻籽粒的迁移，实现水稻籽粒中降镉率为40-50%，水稻籽粒镉含量达标。