农田土壤中砷的来源及调控研究与展望3

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2.4农艺措施调控

农田中砷的农艺措施调控主要是通过改变种植过程中的水分管理、种植模式、耕作制度和施肥等来降低农田中砷的有效性，减少作物对砷吸收的方法。

水淹条件下，农田中的砷主要以毒性及活性相对更高的无机态三价砷存在，显著增加了作物对砷吸收以及作物体内砷超标的风险，因此，通过合理的水分管理如水改旱、减少灌水数量和调整灌水时期等，可以有效影响砷的存在形态，从而改变其活性，在一定程度上有助于降低作物对砷的吸收量。

如Spanu等研究表明，经喷灌浇水后水稻籽粒中砷的含量相对于长期淹水处理下降了约50倍。

Sarkar等研究了不同灌溉模式下水稻体内砷的含量，结果表明，在水稻移栽后的45～80d进行间歇性灌溉后水稻体内砷的含量显著低于长期的淹水灌溉，且该灌溉模式下并没有显著影响水稻的产量。

采用合理的施肥方式也有助于减少作物对砷吸收的风险，这一方面需要减少甚至杜绝施用含砷等有害元素的各种肥料，另一方面，某些肥料中的元素特别是硅、磷等可与农田中的砷产生拮抗作用，进而降低了作物对砷的吸收量。

如Li等的研究表明，通过在水田中施用硅肥，可以有效降低水稻秸秆和籽粒中砷的含量，其下降幅度分别为22%和84%。

Bolan等的研究表明，在溶液培养条件下通过添加较多的磷，能有效地降低作物对砷的吸收量，这主要是因为磷与砷在作物根际产生了拮抗作用。

总体而言，科学合理的农艺措施可以相对有效地调控农田中砷的有效性，在一定程度上有助于降低作物吸收砷的风险，这也是砷超标农田安全利用的重要且较简单易行的途径。但由于不同区域在种植制度、气侯、土壤特性等方面存在差异，相同的农艺措施在不同区域使用后对农田中砷有效性的影响可能存在差异，故需要对各污染区域的种植制度与农业气侯开展研究，从而制定相适应的农艺措施。

3展望

当前，我国耕地资源十分紧张，保持18亿亩基本农田、保障国家粮食和食品安全的形势十分严峻，但部分地区农田中砷等有害元素含量超标较严重，且这些农田还没有失去其使用价值，充分利用现有耕地资源生产更多的农产品，是基于我国国情的一种不得已的选择。在此前提下，积极寻求“边调控、边利用”的有效途径，使这些农田不至于丧失农业利用价值，同时又使所生产的农产品符合国家农产品质量的标准和要求，对保障国家粮食和食品安全意义重大。基于我国砷超标农田的基本状况及已有研究基础，要达到上述目的，尚需在以下方面开展更深入的研究：

3.1农田中砷的快速检测、溯源与源头阻控技术

不同区域农田中砷的来源千差万别，从而导致农田中砷的含量、形态和有效性等具有很大的差异，因此，首先需要快速确定农田中砷的累积水平，检测农田中砷的生物有效性及形态特征，明确农田中砷的超标现状；立足于“防重于治”的基本方针，利用相关模型定量识别超标农田中砷的污染源，分析砷进入农田的迁移过程及影响因素。同时，研究制定源头污染控制技术措施及相应的管理法规等，有效降低含砷物质向农田生态系统的输入，实现源头阻控目标。

3.2农田中砷的环境行为及风险评价技术研究

砷的化学价态具有可变性，且不同化学形态的砷环境行为及毒性存在差异，生物与非生物因素均能显著地影响砷的化学形态，进而影响其环境行为。因此，需要研究农田中的砷在土－水、土－气及根－土界面迁移转化和传递积累的关键过程及其驱动机制，明确环境因素对相关过程的影响及其作用机制。同时，研究开发农田中砷环境风险评价的相关模型及技术方法，建立科学合理的农田中砷的环境风险预警机制，为砷超标农田安全利用提供决策参考。

3.3农田中砷活性调控及作物吸收阻控技术

要降低砷超标农田中作物对砷的吸收累积量，最重要的途径是降低农田中砷的活性、阻控砷从土壤向作物根系的迁移。因此，应重点围绕农田中砷的化学钝化，研发以降低土壤中砷生物有效性为目的的高效、环保和低成本新型钝化材料，开发适用于不同程度超标农田的多种生态阻控技术；同时，开展不同类型钝化材料对土壤理化性状、作物产量与品质、农田生态环境等的长期监测与研究；筛选具有高耐砷及转化砷能力的多功能微生物菌株，研究农田环境下微生物与砷相互作用的机制，有效利用微生物对砷的形态转化、生物累积与挥发等功能，降低作物对砷的吸收。同时，开展超标农田中砷活性或有效性的微生物、化学－微生物多措施联合调控技术，在一定程度上降低农田中砷的活性和对作物的有效性。

3.4作物营养调控与低吸收砷作物的筛选及利用

基于环境中硅、磷等与砷的拮抗效应，研究硅、磷等营养调控阻控作物吸收砷或降低其向收获物中转移的相关机制，形成适用于降低不同作物对砷吸收量的营养调控技术;研究基于农田水分管理、种植制度调整等的农艺调控技术，深入探讨相关措施调控农田中砷有效性及降低作物吸收砷的机制；加强不同砷超标农田的低吸收砷作物品种的筛选，明确其生理生态和分子遗传机制，开发低吸收作物－钝化剂或低吸收作物－功能微生物联合作用下砷超标农田调控技术模式。

原标题:农田土壤中砷的来源及调控研究与展望