稻田结皮是生物结皮的一种,主要存在于我国南方农田里面,是农田生态系统中重要的组成部分。稻田结皮附着在农田土壤表层上面,由藻类、苔鲜、地衣、细菌、真菌等与土壤颗粒共同形成,一般是以藻类为主要的组成部分。我们已有研究表明,南方土壤水稻结皮对于灌溉水中镉的富集能力,并且提高锰含量能促进稻田结皮中的锰氧化菌进行生物成矿,提高镉富集能力以及镉稳定性。然而过多的施加锰对环境有害。本研究通过施用肥料提高稻田结皮的生物量,以达到稻田结皮高量富集镉的目的,除此之外,还探究肥料是否对稻田结皮的镉富集方式以及镉稳定性有影响,望促进水稻结皮的镉富集能力与固定镉稳定性。本论文选用正交实验,优化稻田结皮肥料配比（包含尿素、磷酸二氢钾和有机肥）,探究最佳肥料下稻田结皮对稻田土壤镉有效性的影响,并结合室内水体培养实验,从重金属浓度和形态转换、表面形貌和元素特征和官能团变化等化学角度,以及从胞外分泌物、叶绿素、营养元素含量和生物多样性等生物角度研究稻田结皮镉富集过程对肥料的响应。分析“稻田结皮—肥料—环境”体系中三者的关系,揭示稻田结皮镉富集动态过程及其对肥料的响应机理。本论文主要研究工作及成果为如下三个方面:（1）经三因素三水平正交实验进行初步优化肥料配比,通过测量生物量进行数据分析,得到培养稻田结皮肥料的优化配比“N3P1M3”（N3P1M3为氮180kg/hm~2,磷60 kg/hm~2,有机肥含量30%）,生物量最高增长38%,其稻田结皮镉富集含量提升14%,降低土壤有效态镉含量20%,促进可交换态镉向碳酸盐结合态镉的转换,提高土壤镉的稳定性。（2）研究稻田结皮的富集镉动态过程实验在水体中进行,由于无土壤的缓冲作用,此实验设置了浓度梯度。其中,10%FC组（10%FC为10%N3P1M3+稻田结皮）富集镉效果最佳,初始水体镉含量为20μg/L,最终水体含镉量5.2μg/L,共富集水体镉74%,稻田结皮镉含量最高,为1.1 mg/kg。（3）在适宜肥料条件（10%FC）体系下,稻田结皮镉富集过程如下:前期（0-7天）尿素水解引起pH升高和CO32-的生成,稻田结皮富集镉以碳酸盐结合态镉为主;后期（7-30天）由于肥料导致硝化细菌的增加,将NH4+进行反硝化作用降低pH,促进因肥料而增多的锰氧化菌进行生物锰氧化成矿,在稻田结皮表面形成铁锰结合态镉的矿物质。（4）肥料降低稻田结皮的生物多样性,增加变形门和硝化螺旋菌门菌的丰度。肥料导致稻田结皮胞外多糖和蛋白质的释放以及硝基和磷酸基团的增加,促进稻田结皮表面通过络合作用吸附镉。