外源铁和不同生长时间对土壤砷形态和水稻砷积累的影响
砷是存在于环境中的有毒重金属，我国南方以稻米为主食，其植株容易吸收环境中的砷并积累。以镇稻99与华粳二号两种水稻为材料，研究外源铁和不同生长时间对水稻砷积累的影响。研究结果表明，外源铁处理显著降低土壤溶液的pH值、华粳二号根际土中专性吸附态砷的含量和两种水稻的生物量；同时能够降低镇稻99稻壳和茎中砷的含量，而对其他部位砷的含量没有显著影响。不同生长时间对华粳二号的影响比镇稻99显著影响其在+Fe处理条件下的生物量及-Fe时稻壳和茎中砷含量。本实验条件下，水稻根际土pH显著低于非根际土，且施加外源铁后差异尤为显著。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 实验材料与方法 2
1.1 供试土壤 2
1.2 供试材料 2
1.3 盆栽实验 3
1.4 化学测定 3
1.4.1 土壤理化性质测定 3
1.4.2 土壤不同形态砷提取及测定 3
1.4.3 植物样本参数测定 3
2 实验结果与分析 4
2.1 土壤理化性质 4
2.2 水稻样本生物量与株高 5
2.3 水稻各部分砷积累量 6
2.4 各处理籽粒生物量 8
3 讨论 8
3.1 土壤pH与砷形态变化 8
3.2 根系铁膜与砷吸附 8
3.3 不同基因型水稻砷积累特性 9
3.4 不同生育期对籽粒生物量的影响 9
致谢 9
参考文献 10
外源铁和不同生长时间对土壤砷形态和水稻砷积累的影响
引言
引言 砷是一种有毒重金属。砷的生物毒性与砷的形态有关，一般认为，无机砷的毒性比有机砷更大[1]。常见砷化物的毒性顺序大致如下：TMA(III)> DMAs(III)，MMAs(III)> As(III)> As(V) > MMAs(V)、DMAs(V) > TMAs(V)O[2]。在砷暴露地区生活会导致砷中毒，最常见的症状就是皮肤角质化和色素沉着以及龟裂性溃疡[3]。有研究证明， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
砷能够通过母体传递给子代小鼠，造成子代个体生长发育迟缓[4]。砷对植物的毒害作用也非常明显，能够抑制植物体内酶活性，使其代谢紊乱，影响正常生长甚至导致死亡[5]。水稻是我国主要粮食作物之一，我国水稻砷污染严重。2007年王远征[6]检测湖南某污染区出产的大米，发现其无机砷含量全部超标。2009年Williams等[7]在湖南省某矿区附近的调查发现，该地区生长的稻米有50%无法达到国家标准，但这些受污染大米仍在流入食品供应链。同年，Liang F等[8]利用HPLCICPMS技术对我国不同产地精米进行砷含量分析后认为，我国人民的日常总砷摄入主要来源于大米。
砷对农作物的污染主要通过水源和土壤。水是生物体含量最多的物质，农作物的生长需要大量水。地下水与灌溉水中含有的过量砷会被农作物吸收并在农产品中积累。水中的砷污染主要来自矿业和冶炼，不同水体中砷污染的程度区别很大。据调查，我国淡水砷含量超过世界平均背景浓度[9]。在世界范围内，孟加拉国的和印度西部的砷污染最为严重，水中的砷含量远超国际标准[10]，这严重危害了当地人的健康。据2007年研究报道，越南、柬埔寨及红河三角洲地区的水源均被检测出砷含量超标，可能是由于水管被污染所致；这些地区的居民已经有部分出现了中毒症状，由于砷中毒是一个慢性过程，因此在接下来的几年里，还可能会有更多的病例出现[11]。多数农作物生长在土壤中并从中吸收矿物元素，土壤中的砷被植物吸收，进而转运至植株各部位，最终导致产品器官的砷富集。砷在土壤中有多种存在形态，主要有三种：水溶态、吸附态和不溶态，其中吸附态砷的占比最大。根据土壤环境的Eh和pH等参数的变化，砷的形态与毒性也会变化。我国广东等地土壤和环境大气中的砷含量严重超标[12]，土壤环境砷污染严重。国外也存在由于开矿导致的土壤砷污染。Razo等[13]在墨西哥调查当地矿山附近的土地和地下水后，发现砷含量严重超标，原因是矿山中的含砷颗粒随风力和水流迁移。
加入土壤固化剂与改进农作物的种植是两种减少农作物砷积累的有效途径。在砷污染土壤中加入三氯化铁和硫酸亚铁等固化剂后，砷的固化率达到了99%，但在竞争离子较多的土壤中固化效果大大下降[14]。研究发现，在许多农作物中，硫酸亚铁处理引起的能显著减少砷在部分作物中的生物有效性：在砷污染土壤中加入0.2％的铁氧化物，砷的吸收量平均降低22％[15]。在砷污染稻田土中加入生物黑炭和生物源石灰等土壤改良剂后，使土壤砷含量降低，同时也减少了砷在水稻秸秆和籽粒中的累积[16]。不同基因型水稻对砷污染的响应不同，蒋彬等[17]研究发现：在相同条件下，不同品种水稻对砷的积累程度具有显著差异，筛选特定品种可减少砷积累。
本课题的研究目标是探究外源铁和不同生长时间对土壤砷形态和水稻砷积累的影响，总结不同外界条件对降低水稻砷积累的作用效果；旨在为后续的研究提供参考，为砷污染的治理提供理论支持。
1 实验材料与方法
1.1 供试土壤
砷污染土壤采自湖南省郴州市砷污染地区水稻田，类型为粘壤土，自然风干后，研磨后过5目筛备用。郴州市地处亚热带季风区，位于南岭与罗霄山交汇处，属长江与珠江分流区域，雨量充沛，水资源丰富[18]。砷污染土最终砷含量为28.7mg/Kg , pH为7.18。
1.2 供试材料
实验材料为两个水稻（Oryza sativa）品种：镇稻99与华粳二号。
1.3 盆栽实验
水稻种子分为两个批次进行播种，第一批在五月初，第二批比第一批迟两周播种。每批次设置十桶盆栽实验，每桶加入25Kg砷污染土壤与25g复合肥，桶上方用尼龙线沿直径分割成两个半圆，选择生长茁壮且生长势相似的水稻幼苗进行移栽。每个半圆里分别移栽四株同品种水稻并插入对应标签，每桶种植共八株两个品种的水稻植株。水稻生长前期保证水分充足，生长后期根据其需水规律适当给水。在七月初，水稻分蘖后施加一次复合肥。每批次选出五桶水稻作为铁处理组，在7月25日与8月5日添加外源铁（氯化铁溶液）两次，施加量为每次每桶5g（按铁含量计算）。期间根据生长状况适量添加复合肥一次。待十月份籽粒成熟后，分批次收获样品并测定相关数据。
1.4 化学测定
1.4.1 土壤理化性质测定
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 2
1 实验材料与方法 2
1.1 供试土壤 2
1.2 供试材料 2
1.3 盆栽实验 3
1.4 化学测定 3
1.4.1 土壤理化性质测定 3
1.4.2 土壤不同形态砷提取及测定 3
1.4.3 植物样本参数测定 3
2 实验结果与分析 4
2.1 土壤理化性质 4
2.2 水稻样本生物量与株高 5
2.3 水稻各部分砷积累量 6
2.4 各处理籽粒生物量 8
3 讨论 8
3.1 土壤pH与砷形态变化 8
3.2 根系铁膜与砷吸附 8
3.3 不同基因型水稻砷积累特性 9
3.4 不同生育期对籽粒生物量的影响 9
致谢 9
参考文献 10
外源铁和不同生长时间对土壤砷形态和水稻砷积累的影响
引言
引言 砷是一种有毒重金属。砷的生物毒性与砷的形态有关，一般认为，无机砷的毒性比有机砷更大[1]。常见砷化物的毒性顺序大致如下：TMA(III)> DMAs(III)，MMAs(III)> As(III)> As(V) > MMAs(V)、DMAs(V) > TMAs(V)O[2]。在砷暴露地区生活会导致砷中毒，最常见的症状就是皮肤角质化和色素沉着以及龟裂性溃疡[3]。有研究证明， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
砷能够通过母体传递给子代小鼠，造成子代个体生长发育迟缓[4]。砷对植物的毒害作用也非常明显，能够抑制植物体内酶活性，使其代谢紊乱，影响正常生长甚至导致死亡[5]。水稻是我国主要粮食作物之一，我国水稻砷污染严重。2007年王远征[6]检测湖南某污染区出产的大米，发现其无机砷含量全部超标。2009年Williams等[7]在湖南省某矿区附近的调查发现，该地区生长的稻米有50%无法达到国家标准，但这些受污染大米仍在流入食品供应链。同年，Liang F等[8]利用HPLCICPMS技术对我国不同产地精米进行砷含量分析后认为，我国人民的日常总砷摄入主要来源于大米。
砷对农作物的污染主要通过水源和土壤。水是生物体含量最多的物质，农作物的生长需要大量水。地下水与灌溉水中含有的过量砷会被农作物吸收并在农产品中积累。水中的砷污染主要来自矿业和冶炼，不同水体中砷污染的程度区别很大。据调查，我国淡水砷含量超过世界平均背景浓度[9]。在世界范围内，孟加拉国的和印度西部的砷污染最为严重，水中的砷含量远超国际标准[10]，这严重危害了当地人的健康。据2007年研究报道，越南、柬埔寨及红河三角洲地区的水源均被检测出砷含量超标，可能是由于水管被污染所致；这些地区的居民已经有部分出现了中毒症状，由于砷中毒是一个慢性过程，因此在接下来的几年里，还可能会有更多的病例出现[11]。多数农作物生长在土壤中并从中吸收矿物元素，土壤中的砷被植物吸收，进而转运至植株各部位，最终导致产品器官的砷富集。砷在土壤中有多种存在形态，主要有三种：水溶态、吸附态和不溶态，其中吸附态砷的占比最大。根据土壤环境的Eh和pH等参数的变化，砷的形态与毒性也会变化。我国广东等地土壤和环境大气中的砷含量严重超标[12]，土壤环境砷污染严重。国外也存在由于开矿导致的土壤砷污染。Razo等[13]在墨西哥调查当地矿山附近的土地和地下水后，发现砷含量严重超标，原因是矿山中的含砷颗粒随风力和水流迁移。
加入土壤固化剂与改进农作物的种植是两种减少农作物砷积累的有效途径。在砷污染土壤中加入三氯化铁和硫酸亚铁等固化剂后，砷的固化率达到了99%，但在竞争离子较多的土壤中固化效果大大下降[14]。研究发现，在许多农作物中，硫酸亚铁处理引起的能显著减少砷在部分作物中的生物有效性：在砷污染土壤中加入0.2％的铁氧化物，砷的吸收量平均降低22％[15]。在砷污染稻田土中加入生物黑炭和生物源石灰等土壤改良剂后，使土壤砷含量降低，同时也减少了砷在水稻秸秆和籽粒中的累积[16]。不同基因型水稻对砷污染的响应不同，蒋彬等[17]研究发现：在相同条件下，不同品种水稻对砷的积累程度具有显著差异，筛选特定品种可减少砷积累。
本课题的研究目标是探究外源铁和不同生长时间对土壤砷形态和水稻砷积累的影响，总结不同外界条件对降低水稻砷积累的作用效果；旨在为后续的研究提供参考，为砷污染的治理提供理论支持。
1 实验材料与方法
1.1 供试土壤
砷污染土壤采自湖南省郴州市砷污染地区水稻田，类型为粘壤土，自然风干后，研磨后过5目筛备用。郴州市地处亚热带季风区，位于南岭与罗霄山交汇处，属长江与珠江分流区域，雨量充沛，水资源丰富[18]。砷污染土最终砷含量为28.7mg/Kg , pH为7.18。
1.2 供试材料
实验材料为两个水稻（Oryza sativa）品种：镇稻99与华粳二号。
1.3 盆栽实验
水稻种子分为两个批次进行播种，第一批在五月初，第二批比第一批迟两周播种。每批次设置十桶盆栽实验，每桶加入25Kg砷污染土壤与25g复合肥，桶上方用尼龙线沿直径分割成两个半圆，选择生长茁壮且生长势相似的水稻幼苗进行移栽。每个半圆里分别移栽四株同品种水稻并插入对应标签，每桶种植共八株两个品种的水稻植株。水稻生长前期保证水分充足，生长后期根据其需水规律适当给水。在七月初，水稻分蘖后施加一次复合肥。每批次选出五桶水稻作为铁处理组，在7月25日与8月5日添加外源铁（氯化铁溶液）两次，施加量为每次每桶5g（按铁含量计算）。期间根据生长状况适量添加复合肥一次。待十月份籽粒成熟后，分批次收获样品并测定相关数据。
1.4 化学测定
1.4.1 土壤理化性质测定
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