不同长度秸秆还田对土壤汞甲基化与水稻植株甲基汞富集的影响
发布时间：2021-11-21 13:11
为降低秸秆还田引起稻田系统甲基汞（MeHg）升高的风险,采用盆栽试验,研究了添加不同长度水稻秸秆（5 cm、2 cm、粉末）条件下,在水稻整个生长期内土壤汞的甲基化以及水稻植株各组织中MeHg的含量变化特征.结果表明,添加秸秆能显著促进稻田土壤汞的甲基化,并能提升稻米MeHg的富集.不同长度秸秆对土壤MeHg净增长的影响时间不同,较长秸秆能长时间内对土壤汞的甲基化产生促进作用,在水稻生长后期土壤MeHg含量持续偏高,致使晚熟期稻米中MeHg质量浓度偏高;粉碎的秸秆在土壤中能快速降解,尽管在短时间内能引起土壤MeHg含量升高,但在水稻生长后期土壤MeHg含量明显下降,完熟期稻米中MeHg含量也远低于其他两种处理方式.因此,秸秆进行粉碎处理后再还田有利于降低稻米的MeHg富集风险.
【文章来源】：环境化学. 2019,38(07)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水稻生长各时期分布以及生长期气温变化图Fig．1Growthperiodsofriceandcorrespondingtemperaturevariation水稻秸秆为国家紫色土基地内上年度水稻种植收获保存的秸秆(THg:3．66μg·kg－1;MeHg:
?另外，测定空白值相对样品含量较小，仅为0．5%—6．2%，平行样相对标准偏差(ＲSD)＜8%(n=3)．2结果与讨论(Ｒesultsanddiscussion)2．1土壤中Hg的变化特征由图2a可知，在整个水稻生长周期，各处理土壤THg质量浓度均呈现了一定程度的下降趋势．然而，添加秸秆的盆栽中，THg浓度的降低程度要弱于CK组，主要因为秸秆加入后，有机质能够结合土壤中Hg［21－23］，一方面减弱了Hg向植物运输的能力，另一方面也降低了向其他环境介质的转移(如向大气的释放)．图2土壤中THg(a)和MeHg(b)含量变化Fig．2VariationofTHg(a)andMeHg(b)levelsinsoil从图2b中可看出，添加秸秆后，水稻每个生长时期的土壤MeHg含量均高于对照，主要由于秸秆腐解过程中释放的营养物质促进了微生物的活性，导致土壤MeHg含量升高［11-13］．并且从该图中还可看出，土壤中MeHg浓度变化不同于THg(图2b)，其随着秸秆在土壤中的降解时间出现了先升高后下降的趋势．其中，添加粉末秸秆处理组土壤MeHg最先出现最大值，然后依次是2cm和5cm处理组．CK组虽没添加秸秆，但在扬花期，也出现了较小的MeHg峰值，主要因为水稻生长过程中，释放的根系分泌物促进了根际土壤中微生物的活性或增加了土壤可利用性Hg的含量，导致CK组中土壤MeHg含量升高［24］．但在水稻生长后期，不同处理组土壤中MeHg浓度均呈现了一定程度的下降，一方面可能由于随着时间的推移，土壤中的秸秆矿化程度逐渐升高，可释放有机质降低，导致对甲基汞生成的促进作用有所降低，另外水稻进入生殖期后对营养物质的需求也有所提升，导致土?
秸秆还田对稻田土壤中Hg甲基化的促进作用以及持续时间，如粉末状秸秆还田能将土壤MeHg峰值出现时间提前．土壤中MeHg浓度与THg浓度的比值(MeHg/THg)通常被认为是衡量土壤Hg甲基化能力的一个重要指标［35］．不同处理组土壤Hg甲基化能力与土壤中MeHg的质量浓度变化趋势基本一致，由于土壤中THg的变化幅度较小(25%—33%)，MeHg/THg的变化趋势主要受土壤中甲基汞浓度的变化影响，因此，影响土壤MeHg含量的因素在一定程度上影响着土壤Hg甲基化能力的变化．从图3中可看出，在水稻生长前期(拔节期以前)，不同处理中土壤Hg的甲基化能力表现为粉末＞2cm＞5cm＞CK．原因可能是还田水稻秸秆的长度越小，与土壤接触面积越多，腐解速率越快，在水稻生长前期释放的营养物质、DOM等越多，对土壤Hg甲基化的促进作用也越明显．在水稻生长末期土壤中Hg的甲基化能力为:5cm＞2cm＞粉末＞CK，可归因于秸秆的长度越长，腐解速率越慢，碳源、氮源的释放时间也就越长，能够长时间地为微生物提供养分［32-34］，所以在水稻生长末期，秸秆长度较长的处理组，土壤Hg的甲基化能力仍能保持较高的水平．图3土壤中MeHg/THg的含量趋势Fig．3VariationofMeHg/THginsoil2．2水稻植株各组织中MeHg的分布特征由水稻根部MeHg的质量浓度分布图(图4)可知，添加秸秆处理组的水稻根部MeHg浓度均高于CK组，说明土壤中秸秆的添加能够促使水稻根部MeHg的累积;且不同处理中水稻根部MeHg的动态变化特征与土壤中MeHg的变化有相似的趋势，添加秸秆的长度同样会影响根部MeHg最大浓度的出现时间．研究发现，植物根部对土壤中
【参考文献】：
期刊论文
[1]西南地区典型森林水库土壤和沉积物汞的迁移转化特征[J]. 孙涛,马明,王永敏,安思危,王定勇. 环境科学. 2018(04)
[2]稻田水体中汞的非生物甲基化研究[J]. 朱金山,高润霞,王定勇,尹德良,梁俭,王龙昌,夏青,廖敦秀. 环境化学. 2017(09)
[3]还田作物秸秆腐解特性及相关影响因素的研究进展[J]. 葛选良,于洋,钱春荣. 农学学报. 2017(07)
[4]土壤呼吸与土壤有机碳对不同秸秆还田的响应及其机制[J]. 曹湛波,王磊,李凡,付小花,乐毅全,吴纪华,陆兵,徐殿胜. 环境科学. 2016(05)
[5]秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响[J]. 杨滨娟,黄国勤,钱海燕. 土壤学报. 2014(01)
[6]汞的微生物甲基化与去甲基化机理研究进展[J]. 谷春豪,许怀凤,仇广乐. 环境化学. 2013(06)
[7]几种农作物秸秆的成分分析[J]. 赵蒙蒙,姜曼,周祚万. 材料导报. 2011(16)
[8]不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响[J]. 张静,温晓霞,廖允成,刘阳. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[9]秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响[J]. 郑立臣,解宏图,张威,张旭东. 生态环境. 2006(01)
[10]玉米秸秆还田时间和还田方式对土壤肥力和作物产量的影响[J]. 颜丽,宋杨,贺靖,陈盈,张昀,鲍艳宇,关连珠. 土壤通报. 2004(02)
本文编号：3509569
【文章来源】：环境化学. 2019,38(07)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
水稻生长各时期分布以及生长期气温变化图Fig．1Growthperiodsofriceandcorrespondingtemperaturevariation水稻秸秆为国家紫色土基地内上年度水稻种植收获保存的秸秆(THg:3．66μg·kg－1;MeHg:
?另外，测定空白值相对样品含量较小，仅为0．5%—6．2%，平行样相对标准偏差(ＲSD)＜8%(n=3)．2结果与讨论(Ｒesultsanddiscussion)2．1土壤中Hg的变化特征由图2a可知，在整个水稻生长周期，各处理土壤THg质量浓度均呈现了一定程度的下降趋势．然而，添加秸秆的盆栽中，THg浓度的降低程度要弱于CK组，主要因为秸秆加入后，有机质能够结合土壤中Hg［21－23］，一方面减弱了Hg向植物运输的能力，另一方面也降低了向其他环境介质的转移(如向大气的释放)．图2土壤中THg(a)和MeHg(b)含量变化Fig．2VariationofTHg(a)andMeHg(b)levelsinsoil从图2b中可看出，添加秸秆后，水稻每个生长时期的土壤MeHg含量均高于对照，主要由于秸秆腐解过程中释放的营养物质促进了微生物的活性，导致土壤MeHg含量升高［11-13］．并且从该图中还可看出，土壤中MeHg浓度变化不同于THg(图2b)，其随着秸秆在土壤中的降解时间出现了先升高后下降的趋势．其中，添加粉末秸秆处理组土壤MeHg最先出现最大值，然后依次是2cm和5cm处理组．CK组虽没添加秸秆，但在扬花期，也出现了较小的MeHg峰值，主要因为水稻生长过程中，释放的根系分泌物促进了根际土壤中微生物的活性或增加了土壤可利用性Hg的含量，导致CK组中土壤MeHg含量升高［24］．但在水稻生长后期，不同处理组土壤中MeHg浓度均呈现了一定程度的下降，一方面可能由于随着时间的推移，土壤中的秸秆矿化程度逐渐升高，可释放有机质降低，导致对甲基汞生成的促进作用有所降低，另外水稻进入生殖期后对营养物质的需求也有所提升，导致土?
秸秆还田对稻田土壤中Hg甲基化的促进作用以及持续时间，如粉末状秸秆还田能将土壤MeHg峰值出现时间提前．土壤中MeHg浓度与THg浓度的比值(MeHg/THg)通常被认为是衡量土壤Hg甲基化能力的一个重要指标［35］．不同处理组土壤Hg甲基化能力与土壤中MeHg的质量浓度变化趋势基本一致，由于土壤中THg的变化幅度较小(25%—33%)，MeHg/THg的变化趋势主要受土壤中甲基汞浓度的变化影响，因此，影响土壤MeHg含量的因素在一定程度上影响着土壤Hg甲基化能力的变化．从图3中可看出，在水稻生长前期(拔节期以前)，不同处理中土壤Hg的甲基化能力表现为粉末＞2cm＞5cm＞CK．原因可能是还田水稻秸秆的长度越小，与土壤接触面积越多，腐解速率越快，在水稻生长前期释放的营养物质、DOM等越多，对土壤Hg甲基化的促进作用也越明显．在水稻生长末期土壤中Hg的甲基化能力为:5cm＞2cm＞粉末＞CK，可归因于秸秆的长度越长，腐解速率越慢，碳源、氮源的释放时间也就越长，能够长时间地为微生物提供养分［32-34］，所以在水稻生长末期，秸秆长度较长的处理组，土壤Hg的甲基化能力仍能保持较高的水平．图3土壤中MeHg/THg的含量趋势Fig．3VariationofMeHg/THginsoil2．2水稻植株各组织中MeHg的分布特征由水稻根部MeHg的质量浓度分布图(图4)可知，添加秸秆处理组的水稻根部MeHg浓度均高于CK组，说明土壤中秸秆的添加能够促使水稻根部MeHg的累积;且不同处理中水稻根部MeHg的动态变化特征与土壤中MeHg的变化有相似的趋势，添加秸秆的长度同样会影响根部MeHg最大浓度的出现时间．研究发现，植物根部对土壤中
【参考文献】：
期刊论文
[1]西南地区典型森林水库土壤和沉积物汞的迁移转化特征[J]. 孙涛,马明,王永敏,安思危,王定勇. 环境科学. 2018(04)
[2]稻田水体中汞的非生物甲基化研究[J]. 朱金山,高润霞,王定勇,尹德良,梁俭,王龙昌,夏青,廖敦秀. 环境化学. 2017(09)
[3]还田作物秸秆腐解特性及相关影响因素的研究进展[J]. 葛选良,于洋,钱春荣. 农学学报. 2017(07)
[4]土壤呼吸与土壤有机碳对不同秸秆还田的响应及其机制[J]. 曹湛波,王磊,李凡,付小花,乐毅全,吴纪华,陆兵,徐殿胜. 环境科学. 2016(05)
[5]秸秆还田配施化肥对土壤温度、根际微生物及酶活性的影响[J]. 杨滨娟,黄国勤,钱海燕. 土壤学报. 2014(01)
[6]汞的微生物甲基化与去甲基化机理研究进展[J]. 谷春豪,许怀凤,仇广乐. 环境化学. 2013(06)
[7]几种农作物秸秆的成分分析[J]. 赵蒙蒙,姜曼,周祚万. 材料导报. 2011(16)
[8]不同玉米秸秆还田量对土壤肥力及冬小麦产量的影响[J]. 张静,温晓霞,廖允成,刘阳. 植物营养与肥料学报. 2010(03)
[9]秸秆不同还田方式对土壤中溶解性有机碳的影响[J]. 郑立臣,解宏图,张威,张旭东. 生态环境. 2006(01)
[10]玉米秸秆还田时间和还田方式对土壤肥力和作物产量的影响[J]. 颜丽,宋杨,贺靖,陈盈,张昀,鲍艳宇,关连珠. 土壤通报. 2004(02)
本文编号：3509569
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