不同水分管理模式下外源铁对土壤-水稻系统砷迁移的影响

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采用盆栽试验研究了淹水和干湿交替两种水分管理模式下,施Fe0和FeCl3对土壤-水稻系统中As迁移转运的调控作用,并探讨了土壤pH、Eh、土壤和植株中Fe和As及形态的动态规律,以期阐明Fe对稻田土壤As的稳定化效果及机理,为指导As污染稻田的修复提供理论基础。主要结果如下:
  1、水稻生物量和稻谷产量皆表现为干湿交替>淹水,各部位As含量比例表现为根:叶:茎:糙米=862:43:27:1,各部位As含量均表现为淹水>干湿交替。
  2、淹水模式下施用0.5g/kgFe0糙米As含量增加,施用FeCl3达到一定用量时可显著提高土壤氧化还原电位,调控土壤As形态,从而降低糙米As累积。当FeCl3用量为2.5g/kg时糙米As含量比CK降低了9.3%(p<0.05)。分析土壤Eh变化表明,施用0.5、1.5、2.5g/kgFeCl3后第9天土壤Eh较CK分别提高了130.5、155.2和181.5mV,而施用0.5g/kgFe0土壤Eh仅提高31.3mV。水稻根、茎、叶As含量均随FeCl3用量的增加呈降低趋势,施用2.5g/kgFeCl3时茎、叶As含量较CK分别降低22.6%、4.4%,施0.5g/kgFe0对根、茎、叶As含量无显著影响。
  3、干湿交替模式下施用Fe0和FeCl3均能降低糙米As含量,且糙米As含量随FeCl3用量的增加而下降,Fe(0.5)处理糙米As含量降低6.3%,FeCl3为0.5~2.5g/kg时糙米As含量降低18.8%~34.1%(p<0.05)。随FeCl3用量的增加,土壤pH显著降低,Eh呈上升趋势,土壤交换态As向难溶态As转化,施FeCl32.5g/kg时,土壤Al-As和O-As含量较CK分别增加35.1%、25.5%(p<0.05)。水稻根、茎、叶As含量均随FeCl3用量的增加呈降低趋势,施用2.5g/kgFeCl3时茎、叶As含量较CK分别降低27.0%、12.1%,施0.5g/kgFe0对根、茎、叶As含量无显著影响。
  4、淹水模式下水稻各部位对As的转运系数大小为TF叶/茎>TF根/铁膜>TF糙米/茎>TF茎/根>TF糙米/根,干湿交替模式下为TF叶/茎>TF根/铁膜>TF茎/根>TF糙米/茎>TF糙米/根。干湿交替模式下施用FeCl3降低了根-茎、茎-糙米和根-糙米As的迁移,但是提高了茎-叶As的迁移。FeCl3用量为2.5g/kg时TF茎/根、TF糙米/茎、TF糙米/根相比CK分别降低37.2%、6.7%、41.0%;TF叶/茎增加23.3%。
  5、糙米As含量与土壤通过根系向地上部转运以及As在根、茎、叶、糙米中的分配有关,铁膜在一定程度上可以阻碍As向地上部上的迁移。干湿交替结合施用FeCl3,土壤Eh上升和pH降低,使有效As向Al-As、O-As等难溶态As转化从而降低糙米As含量。
  仅采用不同水分管理时,干湿交替模式下相比淹水模式可降低糙米As含量。当水分管理模式结合施用含铁物质时,淹水模式下施用FeCl3达一定量可降低糙米As含量;而干湿交替模式下适量施用Fe0和FeCl3均可降低糙米As含量,且随施用量的增加显著降低。
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