[发明专利]一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法

说明书

本发明公开了一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法，该方法通过水稻品种选择、实验土壤准备、水稻种植、土壤中砷的连续提取及分析、植物样品中砷的分析、水稻根表铁膜测定和数据分析等步骤来研究不同形态的硫酸盐处理对水稻砷吸收积累、根际砷形态的影响，并分析它们之间的相关性及其中的机制。通过分析和评估硫酸盐对根际环境中砷的生物可利用性，为探寻降低水稻吸收积累砷的农艺技术措施、保障食品安全等提供理论依据。

技术领域

本发明涉及农业生产技术领域，特别涉及一种一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法。

背景技术

硫（S）是植物的生长发育过程中所必需的大量元素之一，并且，硫的氧化还原过程能直接或间接的影响土壤中重金属的生物有效性。在缺乏硫的情况下，水稻的生长发育会受到严重影响，其抗逆性显著降低。水稻对重金属的吸收积累很大程度上依赖于重金属在根际微环境中的形态及生物有效性。因此，调控硫在土壤中的含量和存在形态，对阻控水稻中重金属的过量积累有重要意义。

已有一些研究表明，外源添加硫素，可以通过提高水稻体内的硫醇代谢和增强抗氧化系统以减少水稻对砷的吸收积累。但关于硫在稻田土壤中如何影响砷的存在形态从而影响水稻对砷的吸收积累的机制尚未完全清楚。在稻田土壤中，丰富的铁的存在使得砷、硫、铁三者间的生物化学循环更为复杂。硫的施用能增加水稻根表铁膜含量，并且，在还原性环境中，增加硫酸盐含量可减少三价铁、五价砷的异化还原。土壤和根际微生物在还原性土壤的硫形态转化和砷的根系吸收等方面起着重要作用。土壤中砷的存在状态受土壤酸碱度、氧化还原电位和铁锰氧化物等条件显著影响，而单质硫、石膏的施用必定会引起土壤pH、Eh 等的改变，进而改变砷的氧化-还原、吸附-解吸、沉淀-溶解、甲基化-脱甲基以及生物富集等进程，同时影响铁锰胶膜含量，由此影响砷的活性及生物可利用性。

目前关于施用不同形态硫素对水稻生长发育的影响已有大量研究，也有不少关于施用硫素对砷污染下土壤-水稻中砷的吸收、积累与分布影响的研究。但在探索不同形态硫素施用对土壤-水稻体系中砷分布与转移的影响方面还没有较为明确的结果。为此需要一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法。本研究拟施用不同形态的硫素，模拟水稻砷污染实验，通过分析和评估不同形态的硫对根际环境中砷的生物可利用性，为探寻降低水稻吸收积累砷的农艺技术措施、保障食品安全提供理论依据。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它的操作步骤如下：

步骤1、水稻品种选择

水稻种子选自特优524（以下简称TY524）。

步骤2、实验土壤准备

本试验供试土壤选自外源添加的As污染土。外源添加的As污染土：土壤采自河南省信阳市新县无污染水稻土（0-20cm），该土壤本底As浓度为（12.5土0.02）mg·kg -1。将采回的稻田土风干磨碎，在土壤中添加60 mg·kg -1 的As（以Na ₃ AsO ₄ 的形式），采用喷雾法将Na ₃ AsO ₄·12H ₂ O溶液喷洒至土壤中，使得重金属溶液与土壤混合均匀。混合后的土壤按每千克土2 g复合肥的标准添加底肥，充分混匀后平衡一个月备用。

步骤3、水稻种植