不同来源可溶性有机质对稻田土壤中砷甲基化的影响

来源：《农业环境科学学报》2020 年 03 期

作者：田腾^1,2，颜蒙蒙²，曾希柏²，王济¹，白玲玉²，吴翠霞²，苏世鸣^2*

单位：1. 贵州师范大学地理与环境科学学院；2. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 农业农村部农业环境重点实验室

摘   要

以湖南省石门县雄黄矿区砷污染水稻土为试验用土，采用离心管培养试验探究了由猪粪、牛粪、鸡粪和水稻秸秆制备的4 种可溶性有机质（DOM）对土壤中砷甲基化的影响。

结果表明：添加不同有机碳（TOC）浓度的DOM 可显著改变水稻土壤中砷的形态，且不同处理中各形态砷含量均随TOC 浓度增加呈现不同程度的增加。当土壤溶液TOC 浓度为320 mg·L^-1 时，4 种DOM 处理的土壤溶液中甲基态砷含量分别占总砷的75.8%（猪粪DOM）、75.7%（牛粪DOM）、68.3%（鸡粪DOM）和61.8%（水稻秸秆DOM）；土壤溶液中甲基态砷含量与TOC 浓度呈现显著正相关关系（P<0.01），表明TOC 浓度增加可显著促进土壤中砷的甲基化。各处理对土壤砷甲基化的激发作用大小排序为猪粪DOM（0.016 1 µg·L^-1）>鸡粪DOM（0.014 7 µg·L^-1）>牛粪DOM（0.009 9 µg·L^-1）>水稻秸秆DOM（0.008 2 µg·L^-1）；添加320 mg·L^-1 TOC 浓度的DOM 处理中土壤砷甲基化功能基因arsM 拷贝数均高于对照（添加等体积超纯水），其中猪粪处理最高，为3.36×10⁹ copies·g^-1，约是对照的2 倍；不同DOM 作用下土壤pH 变化规律为水稻秸秆>牛粪>鸡粪>猪粪，土壤EC 值变化规律为水稻秸秆>鸡粪>牛粪>猪粪。

综上，不同来源的DOM 可差异性地影响水稻土壤中砷甲基化效率，通过合理施用有机肥有望减少土壤中砷的甲基化，从而在一定程度上减轻水稻直穗病发生。

结  论：

（1）添加动物源可溶性有机质对水稻土壤中甲基态砷浓度的增加作用要高于植物源，不同来源的可溶性有机质对土壤中砷甲基化的激发效应大小排序为猪粪DOM>鸡粪DOM>牛粪DOM>水稻秸秆DOM。

（2）可溶性有机质添加后，土壤砷甲基化功能基因arsM 丰度提高，以及土壤pH 及EC 值变化介导的砷甲基化底物浓度升高是导致砷甲基化效率增加的重要原因。