水稻根際砷的行粗放其調(diào)控機(jī)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(yán)重,在世界范圍內(nèi),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(gòu)成威脅。因此,調(diào)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(jìn)行了調(diào)查并對稻米中砷污染進(jìn)行了評價。針對稻陽的砷污染狀況開展了和砷行為根際調(diào)控有關(guān)的機(jī)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(jī)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(jī)質(zhì)對水稻根際和可食砷累積的調(diào)控效應(yīng)。主要的研究結(jié)果如下:
　　 (1)鉛鋅尾礦山周邊各采樣點(diǎn)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(diǎn)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(jié)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(dǎo)形成的鐵氧化物數(shù)量低于相應(yīng)誘導(dǎo)時間點(diǎn)高濃度Fe2+處理,且隨著誘導(dǎo)時間的延長根表鐵氧化物數(shù)量增加。有鐵氧化物誘導(dǎo)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(guān)性；根表鐵氧化物的形成明顯抑制了根系對砷的吸收,當(dāng)鐵膜的數(shù)量在5-20 g／kg范圍內(nèi),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(dāng)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(nèi),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(nèi),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(nèi)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(nèi)表現(xiàn)出極顯著相關(guān)性,相關(guān)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(nèi)呈顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　 (4)低pH值砷污染土種植水稻的土壤溶液的各點(diǎn)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(guān)關(guān)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(guān)性,而與根系中砷濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)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(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)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(zhuǎn)移系數(shù)也明顯降低；加有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)處理極顯著降低了水稻地下部砷濃度,