施硅对土壤-水稻系统砷迁移转化的影响

水稻具有较强的砷富集能力，水稻种植区的土壤砷污染、稻米砷污染及其健康风险倍受关注，水稻降砷技术研究正成为热点。我们前期的研究显示，施硅是非常有效的降低水稻砷积累的环境干预措施之一，但要合理施硅，尚需要进一步了解施硅期与施硅量对土壤-水稻系统砷迁移转化的影响及其作用机理。本项目拟以盆栽试验为主要研究方法，在首先研究水稻砷积累动态规律的基础上，设置不同施硅时期和施硅量试验，筛选出降砷效果最佳的施硅方式，并通过分析施硅后土壤溶液中砷浓度及形态、砷/硅比值的变化以及土壤溶液中铁锰含量、土壤Eh的变化，探讨施硅对土壤砷转化与有效性的影响；也通过分析施硅后水稻根表铁膜形成及其砷吸持的变化，探讨施硅对水稻根表铁膜形成及其砷固定的影响，从而从土壤和根际两个方面初步阐明施硅降低水稻砷积累的作用机理。本研究将为砷污染稻作区的合理施硅提供科学依据。

砷是剧毒污染物，为降低水稻对砷的吸收，本课题通过室内培养试验，系统研究了施硅对土壤-水稻系统中砷迁移转化的影响，分析了整个生长期水稻对砷磷的积累特点，探讨了不同施硅量及不同施硅期条件下，水稻根表铁膜的含量变化，水稻对砷的积累和转移特点，并分析了不同水稻品种对砷的耐性。结果表明，除了成熟期，水稻根、茎和穗中的最大砷含量出现在孕穗期。在拔节期和孕穗期，水稻吸收的砷超过总吸收量的50%。水稻根表铁膜含量随着水稻的生长显著增加，根表铁膜中的砷含量与铁含量呈显著正相关关系。不同生育期施硅对水稻各部位的砷含量具有不同的影响，苗期施硅使秸秆中的砷含量较低。分蘖期施硅，籽粒中砷含量最低，但茎叶中砷含量最高。抽穗期施硅，根部砷含量达到最大。施硅可以提高水稻的生物量，但生物量因施硅量和水稻品种不同而异。100 mg kg-1的外源硅对镇稻10号生物量的促进作用最为明显，而南粳44号在50 mg kg-1硅施用量时生物量最大。施用适宜浓度的外源硅，可以降低水稻体内的砷积累，并抑制水稻根系对砷的吸收。砷浓度显著影响水稻发芽率、根长和芽长，其浓度<0.6 mg•L-1时具有促进作用，浓度超过0.6 mg•L-1时可能在一定程度上抑制水稻发芽和生长，但其程度及阈值因水稻品种而异。施硅不同程度地增加了水稻各部位的生物量。随着水稻的生长，水稻各部位的磷积累量显著增加，叶片中的磷积累量在拔节期达到最大值，根茎中的磷积累量在开花期达到最大值，而穗在成熟期达到最大值。土壤中施硅虽然未显著增加水稻根、茎和叶的磷累积量，但显著增加了水稻穗及籽粒的磷累积量。