外源磷对水稻根际重金属有效性及其根际微环境过程的调控机制

铅锌矿区周边土地和农田重金属污染严重，含磷物质原位化学修复是目前国内外土壤重金属污染的化学控制途径之一。植物根系对修复效果的影响是客观存在的，但这方面的研究国内外鲜有报道。本项目以铅锌矿区重金属复合污染土壤为研究材料，通过模拟湿地根箱试验和田间试验，研究外源磷对重金属（Pb、Zn和Cd）污染土壤中水稻根际微环境的影响；借助化学形态提取法、MINTEQ模型法和电子显微镜及X-射线衍射等技术研究水稻不同生长期根际微域土壤中磷和重金属的交互作用及其对重金属形态分布、吸附、化学固定和生物有效性的影响机制，重点考察根际土壤pH、Eh、根系分泌有机物和根表铁膜动态变化对根际微环境中Pb、Zn、Cd和P交互作用的影响,为根际环境重金属活性调控及污染控制提供理论依据。本项目的研究将进一步诠释重金属污染土壤的原位化学修复，是重金属污染土壤原位修复理论的重要补充。

含磷物质原位化学修复是目前国内外土壤重金属污染的化学控制途径之一。本项目以铅锌矿区重金属复合污染土壤为研究材料，借助化学形态提取法、MINTEQ模型法和电子显微镜及X-线衍射技术研究受污染土壤和水稻根际土壤中磷和重金属的交互作用及其对重金属形态分布、结合机理和生物有效性的影响机制。研究结果表明：以P/Pb摩尔比为1的P水平处理下土样培养2个月后，K2HPO4、Ca3(PO4)2、Ca5(PO4)3OH和Ca(H2PO4)2. 2H2O均可降低水溶态/可交换态以及TCLP Pb、Zn、Cu和 Cd。Ca5(PO4)3OH 对在降低Pb、Zn、Cu 和 Cd。因此与其它磷酸盐相比更适用于铅锌矿尾矿复合污染土壤的修复。在水稻拔节期，随着P/Pb比的增加，可还原态、可氧化态Pb的含量均有所降低。从拔节期到成熟期，可氧化态的Pb含量明显降低，而弱酸提取态则略有升高。X衍射分析结果表明，加入外源磷后（P/Pb为1）土壤体系中新生成的氯（羟基）磷的铅盐化合物特征峰的峰强较低。Visual MINTEQ 模型研究结果表明铅锌矿污染土壤中添加了含P物质后，土壤中的Pb的活度主要是受Pb的磷酸盐控制。与对照相比，外源磷加入后，水稻各部分的Pb有所降低，尤其是在拔节期的水稻根部，降低特别明显，降低了46%。Cd在水稻中的分布有类似的趋势。磷脂脂肪酸技术(PLFA)方法研究结果表明明恢86水稻和扬稻6号水稻的根系土壤微生物对于外源磷的敏感性不一样，外源磷对明恢86水稻根系土壤微生物有抑制作用，但对扬稻6号水稻又促进作用。