《節水模式驅動的根際效應對水稻累積PAHs的影響機理研究》是依託河海大學，由趙振華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：節水模式驅動的根際效應對水稻累積PAHs的影響機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙振華
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多環芳烴（PAHs）是稻田常見的有機風險物，大部分種類及其衍生物具致癌性。近年，其在我國部分地區稻米中的殘留量已威脅到農產品安全並受到關注。節水灌溉是一種經濟、高效的稻田管理模式，在水資源緊缺地區頗具前景；但節水模式下的根際效應及其對水稻累積PAHs的影響，國內外尚少有報導，影響機理尚不明確。申請人前期野外調查顯示，節水處理可降低稻田及水稻中PAHs的殘留和風險，但影響機理尚需進一步模擬論證。本項目針對水稻生育期乾濕交替、氧化還原電位多變等特徵，利用不同節水模式對稻田根際微生物-生境的調控作用，綜合利用根箱、Lysimeter、13C穩定同位素示蹤、生境原位觀測、磷脂脂肪酸-穩定同位素探針等技術，從分子水平認知不同節水調控驅動下的根際效應對PAHs在稻田及水稻中定量傳輸的影響機理，識別影響PAHs在農產品中賦存的主控關鍵因子，為高產、節水與生態安全的水稻節水模式提出及農產品安全提供支撐。
結題摘要
多環芳烴（PAHs）是稻田常見的有機風險物，大部分種類及其衍生物具致癌性。近年，其在我國部分地區稻米中的殘留量已威脅到農產品安全並受到關注。節水灌溉是一種經濟、高效的稻田管理模式，在水資源緊缺地區頗具前景；但節水模式下的根際效應及其對水稻累積PAHs的影響，國內外尚少有報導，影響機理尚不明確。本項目針對水稻生育期乾濕交替、氧化還原電位多變等特徵，利用不同節水模式對稻田根際微生物-生境的調控作用，綜合利用根箱、Lysimeter、同位素示蹤、生境原位觀測、高通量測序等技術，從分子水平認知不同節水調控驅動下的根際效應對PAHs在稻田及水稻中定量傳輸的影響機理。研究發現，淺濕控灌和半旱節水相對於常規淹灌和濕潤灌溉可以加速土壤中PAHs的消解，且菲的消減率大於芘。水稻的存在促進了菲和芘的消減（菲提高到134%，芘提高到237%）；隨著水稻生長，土壤中的菲和芘有上層和向下層遷移的趨勢，非根際向近根際遷移的趨勢，且根際土壤遠遠低於近根際和非根際土壤，很好地證明了根際效應的存在。濕潤灌溉和淺濕控灌組水稻的總穗數、每穗粒數和千粒重及根系質量均較高，常規灌溉和半旱節水較少。淺濕控灌節水模式相對於常規淹灌籽實對菲和芘的富集分別可降低40%和47%左右，印證了前期野外試驗結果，節水模式不利於菲和芘向籽實中的遷移累積，即水稻節水灌溉處理可明顯降低PAHs在水稻籽實中的殘留風險，有利於食品安全的控制，可大大降低稻米的食品風險。這可能與節水模式下較高的土面蒸發和植物蒸騰效應，以及較高的根際脲酶、過氧化氫酶和多酚氧化酶、漆酶和雙加氧酶活性和高豐度的可降解PAHs的鞘氨醇單胞菌屬、酸桿菌屬、芽單胞菌屬、酸桿菌屬、新鞘氨醇單胞菌屬、假單胞菌屬等菌種有關。本研究成果可為高產、節水與生態安全的水稻灌溉模式提出及農產品安全提供支撐。
