《水稻土砷形態轉化的生物學機理與調控措施》是趙方傑為項目負責人，南京農業大學為依託單位的重點項目。
基本介紹
- 中文名：水稻土砷形態轉化的生物學機理與調控措施
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：趙方傑
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於水稻土生物地球化學過程和水稻特有的生理特性，水稻具有較強的砷累積能力，稻米是我國人口無機砷攝入的最主要來源。我國南方部分稻區受砷污染較為嚴重，危害糧食生產、農產品安全和人體健康。水稻土淹水後砷還原性溶解大幅度增強、砷甲基化和揮發顯著增加，但其生物學機理仍不清楚。本項目申請通過現代分析化學和土壤微生物分子技術相結合，系統深入地研究水稻土固相和液相砷化學形態轉化的關鍵機理和影響因子，探討砷活化與鐵、硫還原及與有機質結合的關係，定量測定砷甲基化和揮發通量， 建立預測水稻土砷活化的模型，揭示影響水稻土砷形態轉化的關鍵微生物功能基因豐度、多樣性和活性，分離水稻土或水稻根際亞砷酸和亞鐵氧化細菌，探討通過強化水稻根際亞砷酸和亞鐵氧化過程降低砷的生物有效性，為提出減少水稻砷累積的實用措施提供理論指導。
結題摘要
我國南方部分地區土壤受砷污染較為嚴重，由於水稻土特殊的生物地球化學過程，水稻積累較多的砷，危害農產品安全和人體健康。水稻土淹水後砷還原性溶解大幅度增強、砷的甲基化和揮發顯著增加，但其生物學機理仍不清楚。本項目採用現代分析化學和土壤微生物分子技術相結合，研究了水稻土淹水後砷形態轉化的關鍵化學與生物學過程與機理、及調控水稻土砷生物有效性的措施。通過一系列室內培養、溫室盆栽和大田試驗，得到如下主要結果：（1）無定型鐵氧化物吸附的砷是水稻土淹水後砷釋放的主要來源；（2）土壤錳氧化物對砷的釋放起重要調控作用，而硫對砷有效性的影響取決於還原條件下亞鐵的釋放量；（3）淹水條件下水稻土中三價砷的厭氧氧化與反硝化過程存在偶聯關係，反硝化菌是驅動砷厭氧氧化的主要微生物；（4）淹水條件下水稻土中的硫酸鹽還原菌對砷甲基化起主要作用，而甲烷產生菌則對甲基砷起脫甲基的作用；（5）從南方砷污染水稻土中分離篩選到多株厭氧砷氧化菌和砷甲基化菌，證明了AioA介導厭氧砷氧化和ArsM 介導砷甲基化的功能；（6） 水稻土中存在獨立於砷甲基化的微生物砷揮發途徑；（7）添加錳氧化物、施用矽肥及稻田水分管理可降低水稻砷積累，而秸稈還田促進砷甲基化和揮發、促進水稻砷積累。通過本項目研究，初步建立了水稻土砷轉化的生物地球化學模型，並提出了阻控水稻砷吸收的一些有效措施。
