不同施肥处理对水稻根表铁和砷形态的影响
长期定位施肥对菜园土壤砷累积和分布的影响
长期定位施肥对菜园土壤砷累积和分布的影响摘要：为了解长期施肥对菜园土壤中砷累积和分布的影响，采集了沈阳农业大学蔬菜长期定位施肥试验基地5年的土壤样品（跨年份）进行分析。
结果表明，1998-2009年，土壤砷含量只施有机肥的处理（a）比不施肥处理（b）高4.43%。
2009年不同施肥处理不同土层土壤中砷的平均含量为0～20 cm 11.73 mg/kg、20～40 cm 8.28 mg/kg、40～60 cm 8.50 mg/kg；20～40 cm土层中as的平均含量比耕层中减少29.41%，40～60 cm土层中as的平均含量比耕层中减少27.54%；施用有机肥或化肥后土壤的砷含量多数有所提高，可见施肥是土壤中砷的主要来源；不施肥处理土壤中砷的含量呈逐年递增的趋势，说明土壤中的砷不仅仅是由施肥造成的，与小区的地理位置和环境也有很大的关系。
关键词：土壤；长期施肥；砷；累积和分布中图分类号：x592 文献标识码：a 文章编号：0439-8114（2013）09-2021-03肥料在我国农业上的应用历史悠久，合理施肥对提高农作物的产量和质量起到了很大的作用，然而，肥料本身以及施用方式不当对环境和人类所造成的影响也日益严峻[1]。
其中，越来越受人们关注的土壤化学污染问题主要就是肥料污染[2]。
施肥会向农田土壤中带入少量重金属，长期施用会造成土壤中砷等重金属的日渐积累，给农业安全生产和人畜健康带来隐患[3-5]。
关于长期施肥、不同施肥方式对土壤质量和作物品质影响的研究很多[1-8]，尤其长期施肥或不同施肥方式对土壤和作物中微量元素的含量及有效性变化的研究日益受到重视。
近年来砷公害事件促使人们开展环境中砷的分布、行为、污染的生态效应及其控制措施等方面的研究，特别是对土壤砷污染的研究[3]。
但目前长期定位施肥对菜园土壤砷含量影响的研究鲜见报道，而通过研究不同施肥方式下土壤中砷的累积和分布规律，进而采取相应的施肥措施，达到既保证农作物品质又不污染环境的目的。
几种重金属污染对水稻的影响
几种重金属污染对水稻的影响随着工农业生产的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越严重。
所谓重金属一般是指比重在5以上的金属，有金、汞等45种[1]，而从环境污染方面所说的重金属主要指汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著的重金属。
天然水中都含有一些重金属，但含量较低，对人类、动物及其它生物不会引起中毒现象。
但污水中含量过高就会造成土壤和农作物的重金属污染，甚至造成大面积农田毁坏。
重金属过多而产生的污染有三种，即：大气污染型、水质污染型和土壤污染型。
其中以水污染型较为普遍。
《中国环境公报》的数据表明，2002年我国污水排放总量为439.5亿吨，重金属排放量为1823吨。
李恋卿（2002）的研究表明，太湖地区的镉积累速率为0.3-3ug.(Kg.a)-1，年污染通量为08-10X10-3Kg（hm2.A）-1[2]。
由于重金属污染具有生物放大作用、微量毒性效应、隐蔽性和滞后性、累积性和复合性等特点，且农作物直接参与食物链循环，因此重金属在农作物中的积累势必影响到人类健康与安全。
水稻是我国大面积栽培的粮食作物。
重金属对人类有潜在性的危害作用，在生物体内可以富集，并把它转化为毒性更大的金属化合物，从而对人类造成更大的危害。
过量的重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中大量积累，不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，并可通过食物链危及动物和人类的健康。
因此，研究重金属污染不仅对水稻生产具有指导作用，而且对环境治理，为无公害稻米的生产技术创新提供科学依据和工程化基础，具有重要的理论意义和实用价值。
本文就国内外重金属对水稻影响的研究现状进行概述。
1 重金属污染水稻的效应1.1 镉(Cd)的效应土壤中Cd的污染，主要来自矿山、冶炼、污水灌溉与污泥的施用等。
低浓度的Cd对水稻幼苗表现出一定的生长促进作用[3]，杨春刚（2005）研究，低浓度的Cd处理土壤时，能提高水稻叶片生长速度、增加比叶重、缩短生育期、增加结实率、穗长、二次枝梗数、穗重和单茎重[4]。
水稻砷的吸收机理及阻控对策
因此，研究腐植酸对典型复合污染水稻土中镉砷有效性的影响及机理，对于 降低重金属对水稻的毒害，提高稻米质量，保障食品安全，具有重大的理论和实 践意义。
二、腐植酸对复合污染水稻土的 影响
1、降低重金属活性：腐植酸可以通过吸附、络合等作用，降低复合污染水 稻土中镉砷的生物有效性，从而减少它们被作物吸收的可能性。
4、腐植酸与其他土壤改良剂联合使用时，其对复合污染水稻土中镉砷有效 性的影响如何？
参考内容二
一、引言
酸性土壤中含有的高活性重金属如镉(Cd)、铅(Pb)和锌(Zn)等，对植物的生 长和生态系统健康具有显著影响。这些重金属不仅对植物产生直接毒性，还会通 过食物链进入人体，对人体健康构成威胁。因此，寻求一种有效的方法来缓解和 阻控这些有害金属的植物毒性，对于保护环境和人类健康具有重要意义。近年来， 生物碳的应用在土壤改良和污染治理领域引起了广泛。本次演示将探讨生物碳对 酸性土壤中有害金属植物毒性的缓解及阻控机理。
三、生物碳对植物毒性的缓解与 调控
生物碳通过改善植物根际环境，促进植物根系生长和养分吸收，从而缓解有 害金属对植物的毒性。此外，生物碳还可以通过提高植物体内抗氧化酶活性、调 节植物体内金属硫蛋白的合成等方式，缓解重金属对植物的氧化应激损伤。此外， 生物碳还可以影响植物根系对有害金属的吸收、转运和储存等过程，从而调控植 物对有害金属的敏感性。
结果显示，采取上述阻控对策可以显著降低水稻对砷的吸收和积累，其中以 调节土壤酸碱度和增加土壤有机质的处理组效果最为显著。
结论与展望
本次演示通过对水稻砷的吸收机理及阻控对策的深入研究，揭示了水稻对砷 的吸收和转运机理以及各种阻控对策的效果和可行性。研究结果表明，通过加强 农田管理、改善土壤环境和减少营养元素投入等措施可以显著降低水稻对砷的吸 收和积累。然而，目前仍需要更多的研究来探究不同阻控对策在实际应用中的效 果和长期影响。
不同治理措施在文山受污染稻田的应用效果
引言土壤是人类赖以生存的主要资源之一，土壤的质量在一定程度上决定了农作物的产量和品质，农田土壤污染会直接导致粮食的减产和间接通过食物链的生物放大效应威胁人们的身体健康。
重金属是指比重>5的金属，在环境污染方面主要有汞、镉、铅、铬以及类金属砷等具生物毒性的重元素。
重金属于大气、水体、土壤环境中普遍存在，并在3种环境间相互迁移[1]。
土壤中的重金属污染具有不可逆性、长期性、隐蔽性、易富集性和毒性强等特点[2]，目前某些地方重金属已经对土壤造成了非常大的影响。
水稻作为我国的主要粮食作物，重金属在其稻米中的富集对人类健康存在潜在威胁。
自20世纪以来，我国稻米重金属超标问题日益严重。
2014年全国土壤污染调查公报显示，重金属镉、汞、铅、铬、锌的点位超标率分别为7.0%、1.6%、1.5%、1.6%、1.1%，耕地土壤点位超标率为19.4%[3]，林承奇等[4]的研究结果表明闽西南地区稻米Cd、Ni、Cu含量超标率分别为8.9%、4.4%和2.2%。
通过采取不同的治理措施对重金属污染的稻田进行修复，降低土壤中重金属污染物向水稻中的迁移，从而得到安全、可食用的稻米。
降低重金属对稻田及水稻污染的治理措施有如下几种：施加土壤调理剂，通过对土壤重金属进行固定和钝化，以降低重金属活性，减少重金属向作物的迁移量；采用农艺措施治理，合理施肥，可以有效减轻土壤中重金属的含量，降低重金属的危害，提高作物产量，改善产品品质[5]。
丁凌云等[6]通过采用石灰、过磷酸钙和有机物等改良剂对水稻产量和重金属吸收进行研究，发现石灰+过磷酸钙（0.4kg/m 2）能够显著降低水稻中的重金属含量。
刘登彪等[7]通过设置不同叶面阻控剂浓度，探究了其对土壤和稻米镉含量的影响。
本研究根据农产品协同监测结果，筛选出样品超标的轻中度污染耕地，分别选用石灰调节、叶面调控、优化施肥、土壤调理剂等安全利用措施技术，开展轻中度污染耕地安全利用技术试验，为全州轻中度污染耕地安全利用提供技术支撑，为推进受污染耕地安全利用工作奠定基础。
小议水稻对砷吸收和代谢机制研究_论文格式_
小议水稻对砷吸收和代谢机制研究以下是一篇关于小议水稻对砷吸收和代谢机制研究的提纲，欢迎浏览！1 引言砷(as)是一种常见的环境毒物和人类致癌物，对动植物具有强烈的毒害作用。
as 污染在全世界（尤其在东南亚）已成为一个严峻的环境问题，目前已有数百万人口受到as 中毒的影响。
近年来，由于含as 灌溉水的大量使用，导致农田土壤as 高度积累。
世界上近一半人口，包括几乎整个东亚和东南亚的居民，均以稻米为主食。
不幸的是，大面积的水稻田已经遭受as 污染，而且水稻比其他农作物更易积累as，这使人类健康受到严重威胁。
水稻as 污染已成为当今全球环境热点问题之一。
针对大面积受as 污染的水稻田，传统的物理、化学修复方法因工程量大、费用高等，不适应于大面积中-低度污染的农田的治理。
而新兴的植物修复技术受修复植物生物量小、修复时间长等因素制约，走向产业化目前任务还很艰巨。
为此，世界各国科学家们都在努力寻找一条经济、有效、可行的途径来解决稻米as 污染问题。
国内外已有很多关于水稻as污染情况的调查研究，而且在水稻对as 的吸收、积累和代谢生理和分子生物学机制，及影响水稻累积as 的主要因素等方面也作了诸多的研究和探讨。
本文就上述领域并结合作者课题组的相关研究成果，综述了近年来此领域的主要研究进展。
2 水稻as 污染情况2.1 稻田土壤as 污染as 污染问题受到广泛关注，始于孟加拉国地下水as 污染导致大量人群as 中毒。
迄今为止，除孟加拉外，已发现许多国家或地区（尤其是南亚国家）的部分稻田受到严重的as污染，如，中国、柬埔寨、印度、蒙古、缅甸、尼泊尔、巴基斯坦、泰国和越南等。
稻田as 污染来源主要包括：含as 地下水灌溉、采矿活动、含as 杀虫剂/除草剂/肥料使用等工农业生产活动。
在孟加拉国，大量受as 污染地下水被用于灌溉农田，每年通过灌溉水进入孟加拉耕地（主要是水稻田）的as 大约有1000t。
meharg 和rhman调查研究发现孟加拉部分地区的水稻田土壤as 含量最高可达46 mg·kg-1，是孟加拉土壤as 背景值的4～9倍。
水稻土中铁的微生物还原及对砷运移的影响的开题报告
水稻土中铁的微生物还原及对砷运移的影响的开题报告1.研究背景和意义水稻是世界上最重要的粮食作物之一，但是水稻生长的土壤中含有的砷污染问题严重影响了水稻的产量和质量。
根据相关研究表明，砷主要以二价及三价态存在于土壤中，而在还原等特定环境下，砷离子会被还原为更容易在土壤中积累和转移的五价砷酸根离子，从而加重了土壤中砷的富集和水稻对砷污染的吸收和积累。
因此，研究水稻土中铁的微生物还原及其对砷运移的影响具有重要的理论和实际意义，有助于有效地解决水稻地区砷污染的问题。
2.研究内容本研究将选取砷污染水稻土样品，通过分别设立对照组和实验组，采用不同的处理方法测定不同条件下砷吸附和转化的动力学过程，重点研究以下内容：（1）水稻土中铁的微生物还原特性（2）铁还原菌对砷吸附和转化的影响（3）不同还原剂对砷吸附和转化的影响3.研究方法1）实验设计：采用完全随机设计 (CRD)，设置对照组和实验组。
2）实验操作：测定不同条件下水稻土中铁的微生物还原特性，并通过分别添加不同的还原剂、铁还原菌和控制因素等不同实验组测定不同条件下的砷吸附和转化动力学过程。
3）样品分析：采用不同的仪器分析不同实验组的砷吸附和转化效果，如ICP-AES、XRD、SEM等。
4. 预期结果预计研究结果将揭示水稻土中铁的微生物还原特性及其对砷吸附和转化的影响机制。
在此基础上，将进一步发掘铁还原菌在砷转化中的作用，探究不同还原剂对砷的影响，为水稻地区砷污染问题的解决提供有力的理论支撑。
5.参考文献[1] 丁有福, 李忠献, 鲜香,等. 土壤砷的污染与植物的抗性和修复 [J]. 生态环境,2013,(05):862-872.[2] WANG H, ZHANG X, WANG C, et al. The effects of microbial reduction on arsenic speciation and bioavailability in a red paddy soil[J]. Science of The Total Environment, 2018, 628:399-406.[3] GUO H, CHEN G, XUE G, et al. Characterization of arsenic mobilization and accumulation in sediments and rhizosphere soil from the Honghu Marsh, China[J]. Journal of Hazardous Materials, 2017, 324(Pt A):262-270.。
土壤中砷含量的标准
土壤中砷含量的标准：一级土壤环境质量标准规定土壤砷含量≤15mg/kg，三级标准应≤30mg/kg硫酸亚铁、硫酸锌加氮肥、氯化镁等可减轻砷对水稻的毒害。
一般磷肥可减轻砷毒害而含砷较多的磷肥有时加重砷毒害。
大米中砷和镉含量的测定，我用的是两种分析方法，一种是ICP-MS法，一种是用原子荧光测砷，原子吸收石墨炉法测镉，原子吸收石墨炉法测镉与ICP-MS法检出来的结果差不多，可是用原子荧光法测砷只有ICP-MS法检测结果的一半（包括大米的质控样也一样），带了大米的标物分析，ICP-MS法检测出的结果较满意，与质控样的数值相吻合，这样原子荧光法测砷就不准了，同样用微波消解一起消解处理了，ICP-MS法做质控样准确了，因此可排除消解处理过程的不准确性了，这样问题只有出在原子荧光法测砷的过程了，原子荧光法测砷做出来的标线也很好的，稻是我国乃至亚洲的主要粮食作物之一。
世界上90％的水稻产自亚洲，而在亚洲一些国家(如孟加拉国、中国(包括台湾)、泰国等)的稻米主要生产区，土壤和地下水已遭受到较为严重的砷污染。
土壤中的砷可以通过秸秆和稻米经食物链进入人体，直接或间接危害着人体健康。
近年来，针对水稻吸收及转运砷的问题国内外已有一些报道，然而，这些研究都忽略了一个重要环节—水稻特殊的根际环境效应。
而水稻根表自然形成的铁氧化物膜(铁膜)作为根际不可分割的一部分，以及砷等污染物进入根系的门户，对砷的迁移、吸收和在组织中的累积有何作用及作用程度如何?目前国内外有关的研究尚少，这也正是本论文主要研究的问题。
本研究采用不同的培养系统研究了水稻根表形成的铁膜对砷吸收和转运的作用机制。
(1)根表铁、锰氧化物膜对水稻吸收和转运砷的影响在诱导铁、锰膜12小时后，水稻根表出现了明显的红棕色铁膜，但锰膜形成的数量相对较少。
当营养液中供应的砷为五价砷(As(Ⅴ))时，铁膜上砷的富集量远高于对照和锰膜处理，并且也明显高于三价砷(As(Ⅲ))处理。
土壤中砷含量的标准
土壤中砷含量的标准：一级土壤环境质量标准规定土壤砷含量≤15mg/kg，三级标准应≤30mg/kg硫酸亚铁、硫酸锌加氮肥、氯化镁等可减轻砷对水稻的毒害。
一般磷肥可减轻砷毒害而含砷较多的磷肥有时加重砷毒害。
大米中砷和镉含量的测定，我用的是两种分析方法，一种是ICP-MS法，一种是用原子荧光测砷，原子吸收石墨炉法测镉，原子吸收石墨炉法测镉与ICP-MS法检出来的结果差不多，可是用原子荧光法测砷只有ICP-MS法检测结果的一半（包括大米的质控样也一样），带了大米的标物分析，ICP-MS法检测出的结果较满意，与质控样的数值相吻合，这样原子荧光法测砷就不准了，同样用微波消解一起消解处理了，ICP-MS法做质控样准确了，因此可排除消解处理过程的不准确性了，这样问题只有出在原子荧光法测砷的过程了，原子荧光法测砷做出来的标线也很好的，稻是我国乃至亚洲的主要粮食作物之一。
世界上90％的水稻产自亚洲，而在亚洲一些国家(如孟加拉国、中国(包括台湾)、泰国等)的稻米主要生产区，土壤和地下水已遭受到较为严重的砷污染。
土壤中的砷可以通过秸秆和稻米经食物链进入人体，直接或间接危害着人体健康。
近年来，针对水稻吸收及转运砷的问题国内外已有一些报道，然而，这些研究都忽略了一个重要环节—水稻特殊的根际环境效应。
而水稻根表自然形成的铁氧化物膜(铁膜)作为根际不可分割的一部分，以及砷等污染物进入根系的门户，对砷的迁移、吸收和在组织中的累积有何作用及作用程度如何?目前国内外有关的研究尚少，这也正是本论文主要研究的问题。
本研究采用不同的培养系统研究了水稻根表形成的铁膜对砷吸收和转运的作用机制。
(1)根表铁、锰氧化物膜对水稻吸收和转运砷的影响在诱导铁、锰膜12小时后，水稻根表出现了明显的红棕色铁膜，但锰膜形成的数量相对较少。
当营养液中供应的砷为五价砷(As(Ⅴ))时，铁膜上砷的富集量远高于对照和锰膜处理，并且也明显高于三价砷(As(Ⅲ))处理。
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根系放入烘箱内．在 ７ ℃烘 ７ ，并分别称量其茎叶及根 的干重． ０ ２ｈ 将水稻茎叶和根分别磨碎 ，准确称取 ０２ ．ｇ ．—０ ５ 茎叶或根放入干燥洁净 的消化管 中，加入 ５ｍ 优 ｌ 级纯浓硝酸 ，放入开放式消煮炉 中，先用文火 （０ ０ ８一ｌ０℃） １ ，然后在 １０Ｃ 煮 ｈ ２ ￣进行消解 ，同时加入 标准 物质 （ Ｂ ７０ Ｇ Ｗ０ ６５国家标 准 物质 中心 ） 对整 个消化 过 程和分 析测 试过 程进行 质量 控制 ，然 后 ，用高
了铁 的可 移动性 ，从 而减 少 了沉 积 到 根 表铁 膜 的 量 ．分 析 Ｎ ；抑 制 Ｆ （ １） 原 的原 因 ，可 能 是 ： Ｏ ｅ １ 还 Ｉ
（ ） Ｎ ； 为微 生物 降解有机 碳 的过 程 中 电子 受体 先 于 Ｆ （１） Ｏ １ Ｏ作 ｅ １ ，Ｎ ；的加 入使 氧 化 还 原 电势 上 升 ， Ｉ 抑制 了 Ｆ （Ｉ） ｅ １ 的产 生 ；（ ）细菌 产 生 的硝酸盐 还 原酶偏 好 利 用 Ｎ ；； （ ） Ｎ ；和 Ｆ （ 同时被 还 ２ Ｏ ３ Ｏ ｅ Ⅲ）
２０ ０ ７年 ６月 ４日收稿
通讯联系人．
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２２ ３
环
境
化
学
２ ７卷
纯 水 定容至 ５ ．用 ＩＰ Ｏ Ｓ （ ｅｋ ｌ ｅ ｐ ｍａ０ ０Ｄ Ｏｍ１ Ｃ — Ｅ Ｐ ｒｉ Ｅｍ ｒ ｔ ２ ０ Ｖ） 测定 Ｄ Ｂ浸 提液 和植物 消煮样 品 中 Ｆ ｎ Ｏ ｉ Ｃ ｅ
和 Ｐ的浓度 ，用原子 荧光 光谱法 （ Ｆ６ ０ Ａ －１Ａ，北 京瑞 利分 析仪 器公 司 ）测 定 Ａ ｓ的浓度 ． 砷 的 边 Ｅ Ａ Ｓ实验 在英 国 Ｄ ｒｓｕｒ Ｘ Ｆ ａ ｂｔ ｅ ｙ实验 室 （ Ｃ Ｒ 同步 辐射 源 （ Ｒ ） Ｃ Ｌ Ｃ） Ｓ Ｓ 光束 线 上韵 Ｅ Ａ Ｓ实 ＸＦ 验站 ｌ． ６５进行 ，储 存环 电子能量 为 ２ ｅ Ｇ Ｖ，平 均 电流强度 为 １０ ３ｍＡ和 ２０ Ａ，平 面双 晶 Ｓ（２ ） ４ｍ ｉ２０ 为单 色器 ，通过 垂直 聚焦反射 增加 解谐 到 ７ ％来 最小 化 光束 的谐 波 污染 ． 单色 器 用金 箔 的 （１） 较 正． ０ １ 边 Ｉ 将 冻 干的新 鲜水稻 根装 入铝样 品槽 中 ，压实 ，在液 氮 温度 下 用荧 光 模式 Ｏｔ ３ 素 固态 锗 监测 器 测 ｒｃ０元 ｅ 试 样 品上 Ａ 原子 吸收边 的 Ｅ Ａ Ｓ谱 ，每个 样 品收集 ４次 扫描 ．参照 样 品亚砷 酸钠 、七水 合砷 酸二 ｓ Ｘ Ｆ 钠 ，雌 黄和含 砷黄 铁矿用 氮化 硼稀 释 ，并 在室 温下 采用 透射模 式测 试 ．
Ｗ ｉ ｉｍｓ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｃ ｎ ｒ ｏ ｌｃ ｌ ｒＥｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｃｅ ｃ ｌ ａ ｏ ｓ ａ ｃ ｅ ｔ ｆ ｒ Ｍｏｅ ｕ ａ ｖ ｒ ｍｅ ｔｌ Ｓ ｉ ｎ ｅ，Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ Ｍａ ｃ ｅ ｔ ｒ ｌ ｅ ｏ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｎ ｈ ｓｅ ，Ｏｘ ｏ ｄ Ｒｏ ｄ，Ｍａ ｃ ｅ ｔ ｒ ｙ ｆｒ ａ ｎ ｈ ｓｅ ，Ｍ１ Ｌ，ＵＫ； ３ ９Ｐ
通过用 Ｅ ｃ ｌ ｅ 数据包软件把样品的 Ｅ Ａ Ｓ Ｘ Ｎ Ｓ ｘｅ Ｓ ｖｒ ｌ ｏ Ｘ Ｆ 和 Ａ Ｅ 光谱拟合成端员标准光谱的线性组合 ， 建立每个样品中砷和铁不同形态的组成 比例．实验数据按一个理论模型拟合 ，并把计算的 Ｅ Ａ Ｓ谱 ＸＦ 和实验数 进 彳 比较．所 有数据 均采 用 Ｓ Ｓ （ ｅｓ ｎ １． ） 『 Ｐ Ｓ Ｖ ｒｉ ３ ０ 软件 进行 统计 和方差 分析 ． ｏ
Ｆ ｅ的 边 Ｅ Ａ Ｓ谱表 明，铁膜主要 由 ２ｌ ｅ 铁矿 组成 ，还有少 部分 针铁矿 和赤铁矿等晶体矿 ；Ａ ＸＦ －ｎ 水 ｉ ｓ的 Ｅ — Ｘ ＡＳ Ｆ 谱显示 ，除 了 Ｋ Ｏ 和 Ｋ ｓ Ｎ ２０ 处理外 ，其余 处理 的铁膜 中砷 以三价 砷为 主． Ｋ Ｏ 处理显 著减少 了水稻 Ｎ 根表铁膜的形成 ，而且抑制 了水稻对砷 的吸 收．不 同的肥料可 以影 响铁膜 中砷 的存在形态 ．
４ Ｃ Ｌ Ｃ Ｄ ｒｓ ｕ ｙＬ ｂ ｒ ｏｙ ａｅｂ ｒ ，Ｗａ ｉｇ ｎ ＷＡ Ａ Ｃ Ｒ ａｅｂ ｒ ａ ｏａ ｒ ，Ｄ ｒｓ ｕ ｙ ｔ ｒｎｔ ， ｒ ｏ ４４ Ｄ，Ｕ Ｋ）
摘
要
采用 Ｘ Ｆ Ａ Ｓ研究盆栽试验 砷污 染土 壤 中添加不 同肥料 后 ，苗期 水稻 根表 铁膜和 砷的矿 物学特 征．
关键词 ｘ 射线吸收近边结构 （ Ａ Ｅ ） ． 一 Ｘ Ｎ Ｓ ，Ｘ 射线吸收精细结构 （ Ａ Ｓ ，水稻 ，铁膜 ，砷 ，肥料 ． ＸＦ）
淹 水土壤 中大 量存 在 的 Ｆ 被 氧 化 ，形成 的铁 氧 化物 可 在 水 稻 的根 表 及 质 外 体沉 积 ，形 成 两 性 ｅ
胶体的铁膜 ， 但铁的存在形态和数量受多种 因素的影响 ｊ Ｒ 等研究发现 ，碱苑 （ ．Ｏ ｅ 湿生植物 ， ｓｒ Ａｔ ｅ ｔ ｏｕ ． ｒ ｌ ｍ Ｌ ）根表铁膜可通过氧化还原作用改变介质中砷 的存在形态 ，将毒性很强 的 Ａ （Ｉ 转化为 ｉ ｉ ｐ ｓ １） Ｉ 毒 性较 弱 的 Ａ （ ，这 是植 物一 个重 要 的去 除砷毒 害 的机制 Ｊ ｓ Ｖ） ． Ｘ 射线吸收精细结构（ Ａ Ｓ 可以直接得到植物体 内微量元素的氧化态 、近边原子和配位数等化 一 Ｘ Ｆ） 学信息 ，而不需要对样 品进行 复杂 的提取和分 离等前处理． 因此 ，采用 扩展 Ｘ 射线 吸收精 细结构 ． （ Ｘ Ｆ ） 法研究 植 物 中的砷形 态 不需 经过 预分 离或 化学 预 处理 可 以避 免样 品预处 理 过程 对 Ａ 形 态 Ｅ Ａ Ｓ方 ｓ 的干扰 ，保持原位的化学形态信息 ，获得可靠的砷化学形态的信息 ．
铁 的 边 Ｅ Ａ Ｓ实验 在 Ｃ Ｌ Ｃ Ｄ ｒｓｕｙ实验 室 的同步 辐 射 源 （ Ｒ ） Ｘ Ｆ Ｃ Ｒ ａｅｂ ｔ Ｓ Ｓ 光束 线 上 的 Ｅ Ａ Ｓ实验 站 ＸＦ
７ １ 行 ，平 面双 晶 Ｓ（ １） ．进 ｉ１ １ 为单 色器 ，通过 垂直 准直 面 反射 增 加解 谐 到 ７ ％来 最 小化 光 束 的谐 波 污 ０ 染 ．单 色器 用 ３ ｍ铁 箔校 正 ，在 液 氮温 度 下用 透射 模 式或 者 ３元 素 固态 锗监 测 器荧 光模 式 测试 样 品 １ ｘ 上 Ｆ 原 子 边 Ｅ Ａ Ｓ吸 收谱 ，每个 样 品收集 ４次 扫描 范 围． 参照 样 品纤 铁、 、赤铁 矿 、２ｌ ｅ水 铁 ｅ Ｘ Ｆ 矿 －ｎ ｉ 矿 和菱铁 矿用 氮化硼稀 释 ，并在 液氮 温度 下采 用透射 模式 测试 ．
２ 不 同肥 料对 根表 铁膜形 成的影 响
水 稻经 过 ５周 的培 养 后 ，收 获 时 根 表 均 明 显存 在 红 棕 色 铁 膜 ．在 ６种 施 肥 处 理 中 ，Ｋ Ｏ 处 理 Ｎ （６３ ｋ ｄｗ） 的水稻 根表沉 积 的铁 膜显 著 比其 它 处理 （４ １ ９ １ｇ・ ｇ ） ，Ｎ １ ４ ．ｇ・ ｇ ｒ ７ ． ． ｋ 少 Ｈ Ｃ 处理 中 根 表铁膜 的量 Ｉ￣ 照 略 高 ，而 其 它 处 理 之 间 没 有 差 异 ． 根 表 铁 膜 形 成 的量 主要 取 决 于 土 壤 溶 液 中 ：， Ｌ－ Ｊ Ｆ （ 的浓度 和根 系分泌 的氧气 和 氧化 物 质形 成 的微 氧 化 环境 ． 相 同基 因型 的水 稻在 同一 种 土壤 中 ｅ Ⅱ）
陈学萍 朱永官 洪米娜 王新 军
Ｇａ ｈ Ａ Ｃｈ ｒ ｏ ｋ ＪＭ ４ Ｐ ｌａ Ｄ ｕ Ｇ ａｎ ｃ ＇ ｏｙ Ａ
（ 中国科学院生态环境研究中心，区域与城市生态国家重点实验室／ １ 土壤环境实验室，北京 ，１ ００ ０ ８； ０
２ 华南农业 大学资 源环境学 院植物营养系 ，广州 ，５０ ４ ；３ Ｓｈｏ ｆ ａｔ，Ａｍｏｐ ｅ ｃａｄＥ ｖｒｎ ｅｔｌ ｃ ｎｅ ｎ １６ ２ ｃｏｌ ｒ ｏ Ｅ ｈ ｔ ｓｈ ｒ ｎ ｎｉ ｍ ｎａ Ｓｉ ｃｓａｄ ｉ ｏ ｅ
生 长 ，不 同处理 中水 稻 的地 上部 和地 下部 的生 物量 之 间没 有显 著 差异 ，在 Ｋ Ｏ 处 理 中水 稻根 表形 成 Ｎ
的铁膜量 显著少 于对 照和其 它处 理 ，说 明 Ｋ Ｏ处 理 中 Ｆ （Ｉ 比其它 处 理少 ．整个 培养过 程 中根 际和 Ｎ ｅ １） 非 根际 Ｆ（Ｉ） ｅ Ｉ 浓度 的变 化 ，显示 Ｋ Ｏ处 理根 际 Ｆ （１ 浓度 的变 化趋 势 虽然 和其 它处 理 一致 ，但 是 Ｎ ｅ １） 绝 对量显 著少 于其它处 理 ．这表 明 Ｎ ；抑制 了 Ｆ （１ 的还 原 ，减 少 了土壤 溶液 中 Ｆ （１ 浓度 ，减少 Ｏ ｅ １） Ｉ ｅ １）
原 ，新产 生 的 Ｎ ；氧化 Ｆ （１） ４ Ｏ ｅ １ ；（ ）还 原 Ｎ ；的同时氧 化 Ｆ （１） 自养 细菌 的代谢 ．研究 表 明 ］ Ｏ ｅ １的 ， 在厌 氧条 件下 ，硝酸 盐 还 原 酶 对 Ｎ ；的还 原 及 Ｆ （１ 的 氧 化 抑 制 了 Ｆ （１ ） Ｏ ｅ １） ｅ １ 的还 原． 厌 氧 条 件 下 Ｉ
本 文采用 Ｘ一 吸 收精细 结构 （ Ａ Ｓ 研究 不 同施肥 处理 对水 稻根 表铁 和砷 的形态 特征 ． 射线 Ｘ Ｆ）
１ 样 品的采 集和 分析
土 壤采 自浙 江省上 虞市 一个 铅锌 矿 附近 砷 污染 的水 稻 土 （４９ ｓ・ ｇ 土 ） ８ ．２ｍｇＡ ｋ ，土壤 采 回后 经 风 干 、磨碎 、过 筛 ２ｍｍ保存 备用 ． 选 取若 干子粒 饱满 、均 匀 的水稻 种子 （ 花一 号 ） 嘉 ，用 ３ ％ 的 Ｈ ０ 进 行 消毒 １ ｎ ０ ０ｍｉ，然 后 用去 离 子 水 冲洗 ２ —３次 ．播种 到湿 润珍 珠 岩 中培 养 ３周 ，水稻 在温 室 （０ ０ ） ２—３ ℃ 培养 ，光 源为 自然光 ． 试 验建立 根袋 系统来 区分根 际 和非根 际 ．将袋 （７Ｉ ３ ｍ的尼 龙 ，５５ｃ ｘ ． ｍ直 径 ｘ１ ｍ 高） ｃ ８ 中的水 稻 幼 苗置 于花盆 中央 ，根 袋 与花盆 之 间 的空 间用 土 填 满 ．分 别 采 用 Ｋ Ｏ ，Ｎ １ Ｃ ，Ｋ Ｓ Ｎ Ｈ Ｃ ，Ｋ １ ：Ｏ ，Ｓ进 行 处理 和不施 肥 对照 ．每个 处 理 重 复 ４次 ． 按 元 素 等摩 尔 比每 周 添 加 １ｍ ｌ・ ～ ・ ｇ 土 的肥 料． ｍｏ ｌ ｋ 每天用 去离 子水 给水稻 补充 水分 ，模 拟水 田条 件并保 持 土壤 淹水 ．水 稻培养 ５周 （ 水稻 分蘖 期 ） 获． 收 收 获时 ，用 去离 子水将 水稻 根 部洗净 ，取 一 部 分 根冷 冻 干燥 ，用 扩展 ｘ射 线 吸 收精 细结 构 （ Ｘ 一 Ｅ — Ａ Ｓ 和 Ｘ 射线 吸 收 近边 结 构 （ Ａ Ｅ ） 析 铁 膜 中铁 矿 的组 成 和 砷形 态 ．其余 部 分 根浸 泡 在 含 ０ ０ Ｆ） ． Ｘ Ｎ Ｓ分 ．３ ｍｏ ・ 柠檬 酸 三钠 和 ０ １５ｍ ｌ ｌ 酸 氢钠 的 ４ ｌ 合溶 液 （ Ｃ 中 １ ｉ，再 加入 ０５ ｌ ｌ ．２ ｏ － 碳 ０ｍ 混 Ｄ Ｂ） ０ｍｎ ． ｇ连二 亚硫 酸钠 继续 浸泡 ０ ５ｈ ． ，最后 用 去 离子水 冲洗 根系数 次定 容 至 ５ １ ０ｍ ．过滤后 待测 ．将 水稻茎 叶及