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水土保持学报 2009年第1期23卷 93-98页

作者：陈丽娜柳晓娟刘文菊张亚莉刘云霞胡莹河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000 国家北方山区农业工程技术研究中心河北保定071001 廊坊职业技术学院河北廊坊065000 中国科学院生态环境研究中心北京100085

采用土-砂联合培养的方法,研究了淹水-湿润-干湿交替3种不同水分管理模式对整个生育期内水稻根区介质（石英砂）中砷、铁、磷含量在不同生育期阶段和不同根区层次（距土-砂表面0-10 cm为上层,10-20cm为中层,20-30 cm为下层）动态变化的... 详细信息

采用土-砂联合培养的方法,研究了淹水-湿润-干湿交替3种不同水分管理模式对整个生育期内水稻根区介质（石英砂）中砷、铁、磷含量在不同生育期阶段和不同根区层次（距土-砂表面0-10 cm为上层,10-20cm为中层,20-30 cm为下层）动态变化的影响。结果表明：淹水管理模式下,砷的含量总体高于其它两种水分处理（P〈0.05）,而铁的含量则湿润处理总体较高（P〈0.05）,水分对不同生育期磷含量的影响未达到显著水平;根区的中层和下层砂介质中砷含量有高于上层的趋势（P〈0.05）,铁含量则是上层总体高于下层（P〈0.01）,而各层中磷含量没有显著性差异;从不同的生育阶段来看,砷和磷含量随生育期的波动不明显,但铁含量在整个生育期的变化则达到了极显著的水平（P〈0.001）。此外,在3个水分管理模式中,只有淹水条件下砷和铁的含量表现出显著正相关关系（r=0.45（n=36）,P〈0.05）。就各层而言,上层及中层,干湿交替处理下砷铁表现出一定的相关性,相关系数分别为0.65（P〈0.05）和0.84（P〈0.01）;根区的下层淹水管理模式下砷铁、砷磷均存在极显著正相关,相关系数均为0.87（P〈0.01）。

关键词：淹水湿润干湿交替砷-铁砷-磷

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水稻根际砷的行为及其调控机制研究

水稻根际砷的行为及其调控机制研究

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作者：王莹河北农业大学

学位级别：硕士

近年来自然和人为因素造成的稻田砷污染现象日趋严重,在世界范围内,稻米为主要粮食作物,而水稻特殊的生长环境,使其比其它旱田作物更容易在可食部位积累砷,通过食物链对人体健康构成威胁。因此,调控砷在土壤-水稻体系中的行为可以削减... 详细信息

近年来自然和人为因素造成的稻田砷污染现象日趋严重,在世界范围内,稻米为主要粮食作物,而水稻特殊的生长环境,使其比其它旱田作物更容易在可食部位积累砷,通过食物链对人体健康构成威胁。因此,调控砷在土壤-水稻体系中的行为可以削减其在可食部分的积累,从而有效提高食品的安全性。基于此,本研究首先对铅锌尾矿周边稻田重金属污染现象进行了调查并对稻米中砷污染进行了评价。针对稻田的砷污染状况开展了和砷行为根际调控有关的机制研究:采用营养液培养方法,研究苗期水稻根表铁氧化物形成的动态过程及其对水稻动态吸附和吸收砷的影响机制;采用分室的土壤培养方法研究了干湿交替水分管理模式下水稻根土界面液相和固相中砷、铁的日动态变化规律以及淹水后pH值不同砷污染土中水稻根际pH及砷含量的动态变化;最后研究了外源添加硅和有机质对水稻根际和可食砷累积的调控效应。主要的研究结果如下:(1)铅锌尾矿山周边各采样点土壤As平均含量为328 mg/kg,超过土壤环境背景值,各采样点表现为污染稻田和林地土壤砷的污染指数均大于3,属于重度砷污染;而普通稻田砷污染指数为2.74,属于中度砷污染。污染稻田和普通稻田水稻可食部位砷的污染评价结果表明,污染稻田和普通稻田中水稻籽粒均为轻度污染。(2)低浓度Fe2+处理诱导形成的铁氧化物数量低于相应诱导时间点高浓度Fe2+处理,且随着诱导时间的延长根表铁氧化物数量增加。有铁氧化物诱导形成的根系表面对砷的富集量(0.53 g/kg -0.99 g/kg)均高于对照(0.41 g/kg, P铁膜数量与其富集砷浓度存在正相关性;根表铁氧化物的形成明显抑制了根系对砷的吸收,当铁膜的数量在5-20 g/kg范围内,这种抑制作用并没有随铁膜数量的变化而发生显著的改变,但当铁氧化物的数量>20 g/kg时,其对水稻吸收砷的抑制作用会随着铁膜数量的增加而弱化;在砷处理的24小时内,根表铁氧化物的存在明显抑制了砷在水稻地上部的累积,对照地上部砷浓度:6.79 mg/kg,有铁膜形成的水稻地上部砷浓度范围:2.55-4.96 mg/kg。(3)干湿交替周期内,从湿到干土壤溶液中总砷含量均呈现逐渐减小的趋势,总铁含量变化不大,其pH值和Eh值的变化范围分别为7.5-8.3和150-200 mV。干湿交替周期内和周期间,根土界面上砷铁含量均变化不大,但两个阶段周期内表现出极显著相关性,相关系数分别为0.650和0.764。水稻根中砷铁总量在干湿交替周期内呈显著正相关关系。(4)低pH值砷污染土种植水稻的土壤溶液的各点pH值均高于不种植水稻,高出pH范围0.06-0.21个单位;而高pH值砷污染土种植水稻9天后其土壤溶液pH要低于不种植水稻,最大相差0.38个单位。对于低pH值砷污染土而言,根际土壤pH值的变化与根际土中砷含量及根系中砷含量之间不存在相关关系;而对于高pH值砷污染土壤,根际pH的变化与根际土砷浓度呈显著正相关性,而与根系中砷浓度呈极显著负相关性。(5)加硅后水稻地上部成熟期生物量显著高于对照;加有机质后,地上部和地下部生物量较对照均没有发生显著变化;同时添加硅和有机质处理,分蘖期和成熟期地上部和地下部生物量均小于对照。在分蘖期和成熟期,加硅降低了水稻地下部的砷浓度,降低幅度分别22.8%和60.9%,地上部砷浓度在两个生育时期低于对照,并且砷的转移系数也明显降低;加有机质显著降低了地下部砷浓度,分蘖期降低了69.5%,成熟期降低了53.8%,地上部砷浓度,分蘖期减少了44.5%,成熟期减少了40.8%;同时添加硅和有机质处理极显著降低了水稻地下部砷浓度,分蘖期降低了68.2%,成熟期降低了82.0%,地上部砷浓度则分别降低了75.4%和94.1%。

关键词：水稻砷铁氧化物膜砷-铁根际pH 外源硅和有机质

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不同水分管理模式下砷在土壤—水稻体系中的时空动态规律研究

不同水分管理模式下砷在土壤—水稻体系中的时空动态规律研究

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作者：陈丽娜河北农业大学

学位级别：硕士

水稻是我国乃至亚洲的主要粮食作物之一,与其它谷物相比,水稻生长的特殊环境使其更易累积砷。据估计大米消费对食物砷暴露的贡献率可达60%,因此,减少砷由土壤向水稻体系中迁移的研究非常必要。本研究采用土-砂联合培养体系,研究了淹水-... 详细信息

水稻是我国乃至亚洲的主要粮食作物之一,与其它谷物相比,水稻生长的特殊环境使其更易累积砷。据估计大米消费对食物砷暴露的贡献率可达60%,因此,减少砷由土壤向水稻体系中迁移的研究非常必要。本研究采用土-砂联合培养体系,研究了淹水-干湿交替-湿润水分管理模式下砷在土壤溶液,生长介质石英砂中的时空动态规律,同时分析了整个生育期间,水稻根表铁膜及水稻各部位砷含量、形态分布及其迁移规律。（1）不同水分管理模式下,土壤溶液、生长介质石英砂、根表铁膜、水稻不同部位（根系、茎秆、颖壳、籽粒）中砷的含量顺序均为淹水管理模式>干湿交替模式>湿润模式（P铁也表现出同样的趋势（P砷铁随生育期波动的一个显著特点是在灌浆期时二者含量均很高,湿润管理模式下,分蘖期含量普遍较高。（2）在淹水管理模式下,溶液中的总砷与总铁表现出极显著正相关关系数（r=0.75,P砷和铁之间存在极显著正相关关系（r=0.76,P砷和铁之间不存在相关关系;石英砂中,只有淹水条件下砷和铁的含量表现出显著的正相关关系（r=0.45, P铁膜及根中砷-铁之间均存在极显著的正相关关系,且以淹水管理模式下砷-铁相关性最强,相关系数均为r=0.79（P砷主要以五价态的形式存在,淹水管理模式下,土体上层五价砷为主要赋存形态（58.1%1.8%）,而中下层三价砷含量明显较高,其含量百分比为46.6%4.9%。湿润和干湿交替水分管理模式下,溶液中的铁主要以氧化态形式存在,其对应的三价铁的含量百分比分别为:68.46%3.54%和58.42%3.14%;淹水管理模式下,二价铁在溶液中占主导位置（成熟期除外）(70.16%8.54%)。（4）三种水分管理模式下,砷在水稻不同部位的分布规律均为:根系>茎秆>颖壳>籽粒;并且砷在水稻各部位的转运能力存在显著差异:淹水管理模式只有在砷由茎秆向颖壳迁移时,水稻对砷的转运能力最强;湿润和干湿交替管理模式下,砷由铁膜-根系、根系-茎秆、颖壳-籽粒的迁移过程中,水稻对砷的转运能力较淹水模式下强;茎秆中砷含量随水稻生育期的延长表现出明显的增加趋势,颖壳中的砷随生育期增加的趋势不明显,米中砷含量则随生育期表现出下降的趋势。（5）不同水分管理模式下,水稻籽粒中砷的主要赋存形态均为砷（Ⅲ）,其次为砷（Ⅴ）和DMA,只有少数样品中检测到了微量的MMA。茎秆中砷只检测到两种形态:砷（Ⅲ）和（Ⅴ）,并且各水分管理模式下均以三价砷为主要的赋存形态。

关键词：水稻淹水-干湿交替-湿润水分管理模式砷-铁时空动态形态

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