施用牛粪对As污染稻田水稻As吸收的影响
发布时间：2021-09-30 10:02
为探究牛粪施肥对污染稻田水稻As吸收的影响,采用盆栽培养试验研究了施加牛粪对土壤Fe和As的活性、水稻根表铁膜形成及籽粒As含量的影响。实验所用受高As矿山废水污染土壤（As:92. 3 mg/kg）施加10%～30%的牛粪,土壤溶解性有机碳含量增加8. 41～24. 5 mg/kg,土壤孔隙水pH提高0. 14～0. 59,土壤氧化还原电位降低93. 5～174 m V,与背景土（As:18. 1 mg/kg）变化趋势相同;施用牛粪还会活化土壤中的Fe和As,污染土壤Fe（II）、AO-Fe和HCl-As含量分别增加13. 5%～149%、35. 9%～90. 9%和70. 1%～181%,分别为背景土壤的0. 86～1. 66倍、1. 17～2. 15倍、4. 29～8. 91倍;施加牛粪能促进根表铁膜的形成,拔节期污染土壤和背景土壤水稻根表Fe分别是其对照的1. 56～1. 96倍和2. 09～3. 07倍,根表吸附As含量是其对照的3. 04～5. 18、3. 82～4. 08倍,根表附着Fe随牛粪的增加先增加后降低,至成熟期污染土壤水稻根表吸附Fe和As分别是背景土壤的1. ...
【文章来源】：地球与环境. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
土壤Fe(II)和AO-Fe含量
施加牛粪会促使土壤HCl-As含量的改变，且对污染组土壤作用更明显(图2)。拔节期污染土壤B0的HCl-As含量为背景土壤A0的5.20倍，添加牛粪10%、20%、30%土壤HCl-As含量均增加显著，污染组分别增加了9.45 mg/kg、15.6 mg/kg、14.1 mg/kg，背景组增量较低，分别为0.93 mg/kg、0.95 mg/kg、1.22 mg/kg。研究表明在富含有机质的还原环境中，As化合物的溶解性增强，导致有效As的浓度提高[19];同时也说明污染土壤中外源As更容易受有机质作用转化为可利用态。至灌浆期，土壤HCl-As含量均显著降低(P<0.01)，降低了86.5%～89.3%，污染组仍高于背景组;与不添加牛粪的土壤相比，添加牛粪污染组仅增加1.16～1.84mg/kg，背景组增加0.11～0.16 mg/kg，牛粪对土壤As的活化作用减弱。成熟期HCl-As含量相对趋于稳定，污染组含量在1.32～3.70 mg/kg之间，背景组含量在0.31～0.49 mg/kg之间。牛粪对土壤As有效性的增强效果在拔节期最显著。土壤HCl-As含量与AO-Fe含量呈显著正相关关系(r=0.93,P<0.01)，说明牛粪改变土壤Fe形态的过程中间接改变着土壤As的有效性。2.3 牛粪对水稻根表铁膜和吸附As的影响
牛粪影响水稻土壤As的可利用性及根表铁膜的形成，进而间接影响水稻籽粒As含量。对于污染土壤，添加实验用量的牛粪，水稻籽粒As含量平均增加109%，且随牛粪增加呈先增加后降低的趋势，与土壤HCl-As含量和根表吸附As含量具有相同的变化趋势;而对于背景组土壤，添加实验用量的牛粪，水稻籽粒As含量平均降低30.4%(图3)。卫生部发布的食品安全国家标准《食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[25]对大米无机As的限量标准为0.20 mg/kg，文涛等[26]的研究表明无机As占总As的比例最低为50.0%，则在污染土壤中施加牛粪均会造成大米As含量超过食品安全标准。污染土壤组水稻籽粒As含量的增加与灌浆期土壤可利用态As含量的相对较高有关(图2)，且牛粪的添加并未显著增加灌浆期水稻根表DCB-Fe含量(表3);另外，添加牛粪组根表吸附As量较高，土壤B0水稻为25.9 mg/kg，添加牛粪后平均为46.5 mg/kg，根表As和Fe的物质量比由B0的2.25×10-3增加至3.88×10-3。有研究表明根表铁膜对As的富集量超过特定阈值后，铁膜中的As可成为根系对As的吸收源[27]，且对土壤生物可利用As的拦截作用减弱，导致籽粒As含量升高;有研究也发现在高As和高有机质的情况下，谷物中As积累量较高[9]。背景土壤组，添加牛粪后土壤HCl-As含量在灌浆期平均增加49.3%，而水稻根表DCB-Fe含量平均增加62.0%，根表As和Fe的物质量比平均为8.70×10-4，比污染土壤组水稻根表As和Fe的物质量比值低一个数量级，根表铁膜拦截能力较强，背景土壤添加牛粪籽粒As含量降低。总之，受污染高As稻田应当科学控制牛粪施用量，降低对稻米质量的影响。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载铁生物炭对土壤-水稻系统As溶出特性与生物有效性的影响与机理解析[J]. 杜艳艳,王欣,谢伟城,彭渤,谭长银,何香艳,王侠. 环境科学学报. 2017(08)
[2]长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响[J]. 刘侯俊,陈红娜,王俊梅,周崇峻,刘小虎,杨劲峰,韩晓日. 植物营养与肥料学报. 2017(01)
[3]土壤微生物—腐殖质—矿物间的胞外电子传递机制研究进展[J]. 吴云当,李芳柏,刘同旭. 土壤学报. 2016(02)
[4]浙江省畜禽有机肥重金属及养分含量特征研究[J]. 覃丽霞,马军伟,孙万春,王飞,陆宏,俞巧钢,林辉,符建荣. 浙江农业学报. 2015(04)
[5]稻米中总砷及无机砷含量的测定与分析[J]. 文涛,潘南萍,钟树良,余淑英. 粮食与食品工业. 2014(05)
[6]溶解有机质与铁氧化物相互作用过程对重金属再迁移的影响[J]. 张磊,宋柳霆,郑晓笛,滕彦国,王金生. 生态学杂志. 2014(08)
[7]根表铁膜对水稻铅吸收转运的影响[J]. 胡莹,黄益宗,黄艳超,刘云霞. 生态毒理学报. 2014(01)
[8]不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响[J]. 胡莹,黄益宗,黄艳超,刘云霞. 农业环境科学学报. 2013(03)
[9]不同铁形态对水稻根表铁膜及铁吸收的影响[J]. 傅友强,梁建平,于智卫,吴道铭,蔡昆争,沈宏. 植物营养与肥料学报. 2011(05)
[10]长期不同施肥处理水稻土溶解性有机质组分含量及其特性研究[J]. 陈武荣,刘勤,禹洪双,王德建,曹志洪. 水土保持学报. 2010(06)
硕士论文
[1]土壤中重金属砷、镉、铅、铬、汞有效态浸提剂的研究[D]. 张传琦.安徽农业大学 2011
本文编号：3415636
【文章来源】：地球与环境. 2020,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
土壤Fe(II)和AO-Fe含量
施加牛粪会促使土壤HCl-As含量的改变，且对污染组土壤作用更明显(图2)。拔节期污染土壤B0的HCl-As含量为背景土壤A0的5.20倍，添加牛粪10%、20%、30%土壤HCl-As含量均增加显著，污染组分别增加了9.45 mg/kg、15.6 mg/kg、14.1 mg/kg，背景组增量较低，分别为0.93 mg/kg、0.95 mg/kg、1.22 mg/kg。研究表明在富含有机质的还原环境中，As化合物的溶解性增强，导致有效As的浓度提高[19];同时也说明污染土壤中外源As更容易受有机质作用转化为可利用态。至灌浆期，土壤HCl-As含量均显著降低(P<0.01)，降低了86.5%～89.3%，污染组仍高于背景组;与不添加牛粪的土壤相比，添加牛粪污染组仅增加1.16～1.84mg/kg，背景组增加0.11～0.16 mg/kg，牛粪对土壤As的活化作用减弱。成熟期HCl-As含量相对趋于稳定，污染组含量在1.32～3.70 mg/kg之间，背景组含量在0.31～0.49 mg/kg之间。牛粪对土壤As有效性的增强效果在拔节期最显著。土壤HCl-As含量与AO-Fe含量呈显著正相关关系(r=0.93,P<0.01)，说明牛粪改变土壤Fe形态的过程中间接改变着土壤As的有效性。2.3 牛粪对水稻根表铁膜和吸附As的影响
牛粪影响水稻土壤As的可利用性及根表铁膜的形成，进而间接影响水稻籽粒As含量。对于污染土壤，添加实验用量的牛粪，水稻籽粒As含量平均增加109%，且随牛粪增加呈先增加后降低的趋势，与土壤HCl-As含量和根表吸附As含量具有相同的变化趋势;而对于背景组土壤，添加实验用量的牛粪，水稻籽粒As含量平均降低30.4%(图3)。卫生部发布的食品安全国家标准《食品中污染物限量》(GB 2762-2017)[25]对大米无机As的限量标准为0.20 mg/kg，文涛等[26]的研究表明无机As占总As的比例最低为50.0%，则在污染土壤中施加牛粪均会造成大米As含量超过食品安全标准。污染土壤组水稻籽粒As含量的增加与灌浆期土壤可利用态As含量的相对较高有关(图2)，且牛粪的添加并未显著增加灌浆期水稻根表DCB-Fe含量(表3);另外，添加牛粪组根表吸附As量较高，土壤B0水稻为25.9 mg/kg，添加牛粪后平均为46.5 mg/kg，根表As和Fe的物质量比由B0的2.25×10-3增加至3.88×10-3。有研究表明根表铁膜对As的富集量超过特定阈值后，铁膜中的As可成为根系对As的吸收源[27]，且对土壤生物可利用As的拦截作用减弱，导致籽粒As含量升高;有研究也发现在高As和高有机质的情况下，谷物中As积累量较高[9]。背景土壤组，添加牛粪后土壤HCl-As含量在灌浆期平均增加49.3%，而水稻根表DCB-Fe含量平均增加62.0%，根表As和Fe的物质量比平均为8.70×10-4，比污染土壤组水稻根表As和Fe的物质量比值低一个数量级，根表铁膜拦截能力较强，背景土壤添加牛粪籽粒As含量降低。总之，受污染高As稻田应当科学控制牛粪施用量，降低对稻米质量的影响。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]负载铁生物炭对土壤-水稻系统As溶出特性与生物有效性的影响与机理解析[J]. 杜艳艳,王欣,谢伟城,彭渤,谭长银,何香艳,王侠. 环境科学学报. 2017(08)
[2]长期施肥对棕壤铁形态及其有效性的影响[J]. 刘侯俊,陈红娜,王俊梅,周崇峻,刘小虎,杨劲峰,韩晓日. 植物营养与肥料学报. 2017(01)
[3]土壤微生物—腐殖质—矿物间的胞外电子传递机制研究进展[J]. 吴云当,李芳柏,刘同旭. 土壤学报. 2016(02)
[4]浙江省畜禽有机肥重金属及养分含量特征研究[J]. 覃丽霞,马军伟,孙万春,王飞,陆宏,俞巧钢,林辉,符建荣. 浙江农业学报. 2015(04)
[5]稻米中总砷及无机砷含量的测定与分析[J]. 文涛,潘南萍,钟树良,余淑英. 粮食与食品工业. 2014(05)
[6]溶解有机质与铁氧化物相互作用过程对重金属再迁移的影响[J]. 张磊,宋柳霆,郑晓笛,滕彦国,王金生. 生态学杂志. 2014(08)
[7]根表铁膜对水稻铅吸收转运的影响[J]. 胡莹,黄益宗,黄艳超,刘云霞. 生态毒理学报. 2014(01)
[8]不同生育期水稻根表铁膜的形成及其对水稻吸收和转运Cd的影响[J]. 胡莹,黄益宗,黄艳超,刘云霞. 农业环境科学学报. 2013(03)
[9]不同铁形态对水稻根表铁膜及铁吸收的影响[J]. 傅友强,梁建平,于智卫,吴道铭,蔡昆争,沈宏. 植物营养与肥料学报. 2011(05)
[10]长期不同施肥处理水稻土溶解性有机质组分含量及其特性研究[J]. 陈武荣,刘勤,禹洪双,王德建,曹志洪. 水土保持学报. 2010(06)
硕士论文
[1]土壤中重金属砷、镉、铅、铬、汞有效态浸提剂的研究[D]. 张传琦.安徽农业大学 2011
本文编号：3415636
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