根系結(jié)構(gòu)對水稻吸收砷的影響.pdf

1、自從孟加拉國等東南亞一些國家由于地下水砷污染導(dǎo)致大量人群砷中毒以后,環(huán)境砷污染的研究得到國際學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。含砷污染的地下水灌溉的農(nóng)作物,將通過食物鏈的方式對人體造成危害。我國人口眾多并以稻米為主食,砷在水稻體內(nèi)的吸收積累是一個關(guān)系到人體健康的重要環(huán)境問題,需要進行大量研究并采取有效措施消除或降低砷的危害。根系是植物的吸收器官,其形態(tài)和結(jié)構(gòu)不僅影響植物對水分和養(yǎng)分的吸收,同時也對砷等毒害性元素的吸收和運輸有重要的影響。而根系結(jié)構(gòu)主要受

2、品種和環(huán)境條件的影響。因此,本文通過水培不同品種和不同根區(qū)環(huán)境條件處理（磷、硫、氧）的水稻幼苗,研究不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的水稻根系滲氧和鐵膜形成,分析根系結(jié)構(gòu)及根表鐵膜對As（Ⅲ）和As（Ⅴ）吸附、吸收和轉(zhuǎn)運的影響。在此基礎(chǔ)上,對不同根系結(jié)構(gòu)的水稻進行砷耐性研究,對適于生長在砷污染環(huán)境的水稻品種及利于降低水稻砷吸收的田間管理提出了建議。主要研究結(jié)果如下:
　　1.相同環(huán)境條件下培養(yǎng)的不同品種水稻（鹽粳1439,中樓1號,湘晚秈3號,桂朝2

3、號）的根系結(jié)構(gòu)差異顯著。粳稻通氣組織發(fā)達,根比表面積大,根系滲氧及鐵膜的形成高于秈稻,吸附、吸收和轉(zhuǎn)運的As（Ⅴ）和As（Ⅲ）高于秈稻,而耐性也高于秈稻。不同品種水稻根表鐵膜上Fe含量約低于16g kg-1,其促進根系砷的吸附和吸收,抑制砷的轉(zhuǎn)運,提高秈稻桂朝2號的耐性。
　　2.以桂朝2號為例,研究了環(huán)境誘導(dǎo)根系結(jié)構(gòu)變化對水稻幼苗砷吸收的影響。生長在不同環(huán)境條件下,桂朝2號的根系結(jié)構(gòu)、根系滲氧、鐵膜形成以及砷吸收和耐性發(fā)生顯著變

4、化。富磷使根系空隙度降低,根表面積、根系滲氧以及鐵膜形成均無顯著變化,對砷在植物體內(nèi)吸收和轉(zhuǎn)運以及水稻對砷的耐性無顯著影響;缺磷、高硫使水稻根系空隙度降低,根表面積下降,根系吸附的砷降低;通氧使根表透性增加,提高了根系滲氧量,同時由于根系表面積下降,砷耐性加強,但受根系表面積顯著下降影響,鐵膜形成能力降低,根系對砷的吸附和吸收速率降低,轉(zhuǎn)運到地上部的砷也下降。不同環(huán)境磷、硫、氧條件處理下鐵膜中鐵含量高于70 g kg-1,鐵膜促進砷的吸

5、附,但抑制了根對砷的吸收和進一步向地上部分轉(zhuǎn)運。
　　3.研究了通氧和缺氧處理的水稻離體根系在有無鐵膜生成的情況下As吸收的動力學(xué)特征。發(fā)現(xiàn)根系結(jié)構(gòu)對水稻的砷吸收動力學(xué)過程有影響。相對于缺氧的根系,通氧的水稻根系由于根表通透性高,對As（Ⅲ）的親和性較高,而由于通氧的水稻根系表面積較小,致使As（Ⅲ）吸收速率低于缺氧根系,但提高了對As（Ⅴ）的吸收速率。在有鐵膜生成的情況下,鐵膜將大量的砷吸附在根表,影響根系的吸收。鐵膜通過降低A

6、s（Ⅲ）的吸收速率來抑制砷的吸收,同時鐵膜降低了通氧根系對As（Ⅲ）的親和性,對As（Ⅴ）的吸收動力學(xué)影響不顯著。
　　4.環(huán)境中砷的形態(tài)也會影響砷在水稻體內(nèi)的富集。As（Ⅴ）易被根表吸附,而As（Ⅲ）易被根系吸收并向地上部轉(zhuǎn)運。鐵膜對As（Ⅴ）的吸附能力高于As（Ⅲ）;不同品種水稻以及不同環(huán)境條件處理的水稻在根表有無鐵膜時對As（Ⅲ）的吸收和轉(zhuǎn)運高于As（Ⅴ）。
　　5.秈稻桂朝2號更適合種植于砷污染地區(qū)。在砷污染地區(qū),適