水分耦合硫酸鹽驅(qū)動(dòng)鐵/硫循環(huán)降低水稻砷積累的作用機(jī)制研究獲進(jìn)展

　　稻田干濕交替的環(huán)境驅(qū)動(dòng)了土壤一系列的氧化還原反應(yīng)。有研究表明水分和硫酸鹽對(duì)土壤As活性與水稻As積累具有顯著影響，但關(guān)于水分耦合硫酸鹽對(duì)土壤-水稻系統(tǒng)中As遷移積累的作用和機(jī)制尚不明確。

 

　　中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所黃道友研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)水稻盆栽試驗(yàn)，研究了3種水分管理方式和5種硫酸鹽水平對(duì)土壤-水稻系統(tǒng)中As遷移積累的影響及機(jī)理。結(jié)果表明，在淹水（F）、淹濕交替（FM）和濕潤(rùn)（M）條件下，外源硫酸鹽的添加顯著降低了稻米As含量（分別降低了60.1%、46.7%和70.5%）。然而，土壤有效As含量變化與籽粒砷含量變化不完全對(duì)應(yīng)。只有在FM處理下，硫酸鹽施用顯著降低土壤有效As含量，從而降低稻米As積累；F和M條件下硫酸鹽施用主要通過(guò)提升土壤pH，促進(jìn)水稻根表鐵膜的形成，進(jìn)而抑制As的轉(zhuǎn)運(yùn)；此外，水分管理和硫酸鹽單獨(dú)或相互作用影響鐵硫微生物的豐度，耦合鐵硫氧化還原過(guò)程調(diào)控土壤As形態(tài)。在F和FM條件下，硫酸鹽抑制鐵還原菌，但促進(jìn)Fe氧化細(xì)菌生長(zhǎng)，導(dǎo)致As與鐵錳氧化物結(jié)合增加；在M條件下，硫酸鹽介導(dǎo)鐵/硫循環(huán)細(xì)菌的參與調(diào)節(jié)As的吸附和釋放，影響吸附態(tài)As組分。因此，硫酸鹽的添加會(huì)促進(jìn)鐵膜中As固定，調(diào)節(jié)微生物鐵/硫循環(huán)（受水分影響）促進(jìn)As固定化，從而抑制As向稻米的轉(zhuǎn)運(yùn)。水分和養(yǎng)分管理對(duì)農(nóng)田重金屬污染修復(fù)具有重要的作用。本研究通過(guò)水分耦合硫酸鹽施加，揭示了不同水分和硫酸鹽管理?xiàng)l件下，土壤鐵硫循環(huán)過(guò)程調(diào)控砷活性的微生物作用機(jī)理，為砷污染稻田降砷提供低成本管理方案，為稻米安全生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

 

　　近期，相關(guān)研究成果以Key process for reducing grains arsenic by applying sulfate varies with irrigation mode: Dual effects of microbe-mediated arsenic transformation and iron plaque為題，發(fā)表在《環(huán)境污染》（Environmental Pollution）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家麻類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的支持。