摘要
目前我国土壤镉(Cd)和砷(As)点位超标率位居污染物的第一位和第三位，分别达到7.0％和2.7％。水稻是对镉和砷积累能力较强的谷类作物，稻田土壤镉砷复合污染广泛存在，并对稻米质量安全与人体健康构成威胁。然而，土壤镉和砷的植物有效性对土壤酸碱度和氧化还原条件的响应存在巨大差异，镉砷污染的同步治理已成为本领域的难点。为此，本研究以南方典型镉砷复合污染稻田土壤为对象，通过土壤培养试验，探讨水分管理[长期淹水(F)、干湿交替(FM)、湿润灌溉(M)]耦合外源硫素（SO42-和S0）对镉砷形态转化的影响;运用根袋栽培试验，进一步探究水分管理配合硫素（SO42-）施用调控土壤一水稻系统镉砷迁移转化的作用机理。主要研究结果如下: (1)土壤培养试验中，第15d和第60d土壤CaCl2-Cd含量随灌水量的增加而降低10.1～18.1％，KH2PO4-As含量随灌水量增加而升高42.5～212.7％;施用硫素后土壤CaCl2-Cd含量降低-9.4～41.0％，KH2PO4-As含量降低2.1～45.0％;淹水下施用80mg/kg S0土壤CaCl2-Cd含量降低幅度最大(41.0％)，淹水下施用320mg/kg SO42-土壤KH2PO4-As含量降低幅度最大(45.0％)。 (2)灌水量的增加和施加硫素促进了土壤酸提取态镉向可还原态镉的转变，专性吸附态砷向无定形铁锰氧化物结合态砷、结晶铁锰氧化物结合态砷的转变，从而影响土壤镉、砷的有效性。土壤CaCl2-Cd、KH2PO4-As含量与pH、Eh、游离氧化铁和无定形氧化铁相关关系表明，硫素可以通过影响土壤pH、Eh和铁的形态调控土壤中镉砷赋存形态。 (3)根袋栽培试验中，三种水分管理模式下，稻米镉含量呈M＞FM＞F，砷含量则为F＞FM＞M;施SO42-降低了稻米镉、砷含量，M模式下稻米镉含量降幅最大为50.6～70.5％，FM模式下稻米砷含量降幅最大为39.7～60.3％;水分管理和SO42-施用下，水稻关键生育期（分蘖期、灌浆期和成熟期）根、茎、叶（地上部）镉、砷含量各处理间的差异规律与稻米基本一致。而且，灌水量的增加和施SO42-均降低镉、砷由根向稻米的（TF(米/棍)）转运系数。 (4)水稻关键生育期根际土壤pH值呈现为F＞FM＞M，Eh值则为M＞FM＞F;土壤CaCl2-Cd随灌水量增加而降低(8.7～34.3％)，而KH2PO4-As则随灌水量增加而升高(6.3～114.3％)。三种水分管理模式下，施SO42-使根际土壤CaCl2-Cd和KH2PO4-As含量分别降低3.6～54.6％和11.0-37.4％，促使根际土壤中镉由酸提取态向可还原态转变，而砷则由结晶铁锰氧化物结合态向专性吸附态转变。施SO42-后根际土壤CaCl2-Cd和KH2PO4-As均在F模式下降幅最大(24.3～41.2％和11.0％～33.1％)。此外，增加灌水量和SO42-显著促进水稻根表胶膜的生成及对镉和砷的固持。 综上，水分管理和施硫会改变土壤pH、Eh、铁形态以及根表胶膜形成及其对镉和砷的固持，进而调控土壤-水稻系统镉和砷的迁移。灌水量增加降低镉的有效性但会提升砷的有效性，而三种水分管理模式下施硫均可降低镉和砷有效性。因而，需针对稻田土壤镉和砷的污染状况选择合适的水分管理模式并结合硫肥施用，可有效阻控水稻吸收积累镉砷。
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