水稻根際砷的行粗放其調控機制研究.pdf

1、近年來自然和人為因素造成的稻田砷污染現(xiàn)象日趨嚴重,在世界范圍內,稻米為主要糧食作物,而水稻特殊的生長環(huán)境,使其比其它旱田作物更容易在可食部位積累砷,通過食物鏈對人體健康構成威脅。因此,調控砷在土壤-水稻體系中的行為可以削減其在可食部分的積累,從而有效提高食品的安全性?；诖?本研究首先對鉛鋅尾礦周邊稻田重金屬污染現(xiàn)象進行了調查并對稻米中砷污染進行了評價。針對稻陽的砷污染狀況開展了和砷行為根際調控有關的機制研究:采用營養(yǎng)液培養(yǎng)方法,研究苗

2、期水稻根表鐵氧化物形成的動態(tài)過程及其對水稻動態(tài)吸附和吸收砷的影響機制；采用分室的土壤培養(yǎng)方法研究了干濕交替水分管理模式下水稻根土界面液相和固相中砷、鐵的日動態(tài)變化規(guī)律以及淹水后pH值不同砷污染土中水稻根際pH及砷含量的動態(tài)變化；最后研究了外源添加硅和有機質對水稻根際和可食砷累積的調控效應。主要的研究結果如下:
　　 (1)鉛鋅尾礦山周邊各采樣點土壤As平均含量為328 mg／kg,超過土壤環(huán)境背景值,各采樣點表現(xiàn)為污染稻田和林地

3、土壤砷的污染指數(shù)均大于3,屬于重度砷污染；而普通稻田砷污染指數(shù)為2.74,屬于中度砷污染。污染稻田和普通稻田水稻可食部位砷的污染評價結果表明,污染稻田和普通稻田中水稻籽粒均為輕度污染。
　　 (2)低濃度Fe2+處理誘導形成的鐵氧化物數(shù)量低于相應誘導時間點高濃度Fe2+處理,且隨著誘導時間的延長根表鐵氧化物數(shù)量增加。有鐵氧化物誘導形成的根系表面對砷的富集量(0.53 g／kg-0.99 g／kg)均高于對照(0.41 g／kg,

4、P<0.05),且根表鐵膜數(shù)量與其富集砷濃度存在正相關性；根表鐵氧化物的形成明顯抑制了根系對砷的吸收,當鐵膜的數(shù)量在5-20 g／kg范圍內,這種抑制作用并沒有隨鐵膜數(shù)量的變化而發(fā)生顯著的改變,但當鐵氧化物的數(shù)量>20 g／kg時,其對水稻吸收砷的抑制作用會隨著鐵膜數(shù)量的增加而弱化；在砷處理的24小時內,根表鐵氧化物的存在明顯抑制了砷在水稻地上部的累積,對照地上部砷濃度:6.79 mg／kg,有鐵膜形成的水稻地上部砷濃度范圍:2.55-

5、4.96 mg／kg。
　　 (3)干濕交替周期內,從濕到干土壤溶液中總砷含量均呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢,總鐵含量變化不大,其pH值和Eh值的變化范圍分別為7.5—8.3和150-200 mV。干濕交替周期內和周期間,根土界面上砷鐵含量均變化不大,但兩個階段周期內表現(xiàn)出極顯著相關性,相關系數(shù)分別為0.650和0.764。水稻根中砷鐵總量在干濕交替周期內呈顯著正相關關系。
　　 (4)低pH值砷污染土種植水稻的土壤溶液的各點pH

6、值均高于不種植水稻,高出pH范圍0.06-0.21個單位；而高pH值砷污染土種植水稻9天后其土壤溶液pH要低于不種植水稻,最大相差0.38個單位。對于低pH值砷污染土而言,根際土壤pH值的變化與根際土中砷含量及根系中砷含量之間不存在相關關系；而對于高pH值砷污染土壤,根際pH的變化與根際土砷濃度呈顯著正相關性,而與根系中砷濃度呈極顯著負相關性。
　　 (5)加硅后水稻地上部成熟期生物量顯著高于對照；加有機質后,地上部和地下部生物

7、量較對照均沒有發(fā)生顯著變化；同時添加硅和有機質處理,分蘗期和成熟期地上部和地下部生物量均小于對照。在分蘗期和成熟期,加硅降低了水稻地下部的砷濃度,降低幅度分別22.8％和60.9％,地上部砷濃度在兩個生育時期低于對照,并且砷的轉移系數(shù)也明顯降低；加有機質顯著降低了地下部砷濃度,分蘗期降低了69.5％,成熟期降低了53.8％,地上部砷濃度,分蘗期減少了44.5％,成熟期減少了40.8％；同時添加硅和有機質處理極顯著降低了水稻地下部砷濃度,