稻田落干过程砷甲基化效率变化与关键影响因素分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 张玥

作者： 张玥;李令仪;文炯;曾希柏;苏世鸣

作者机构：

关键词： 孔隙水;砷甲基化效率;水稻秸秆;砷甲基化基因(arssM);硫酸盐还原基因(dsrA)

期刊名称： 环境科学

ISSN： 0250-3301

年卷期： 2022 年 43 卷 009 期

页码： 4820-4830

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律,分析关键环境和生物因素的影响,为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程,以采集自贵州兴仁(XR)和广西南丹(ND)的两种砷污染水稻土壤为供试土壤,各土壤设置添加(RS)和不添加(CK)水稻秸秆处理,分析自然落干0、24、36、48和60 h过程中Eh、pH、孔隙水总有机碳(TOC)、砷形态、砷甲基化功能基因(ar5M)、硫酸盐还原菌(dsrA,砷甲基化相关微生物)、产甲烷菌(mcrA,砷去甲基化相关微生物)丰度和arsM功能微生物多样性变化.稻田落干过程土壤Eh由完全淹水状态下的-300~-200 mV向落干后的-150~-50 mV变迁,而pH值变化规律不明显;孔隙水无机砷(iAs)和二甲基砷(DMAs)浓度随落干过程变化更为显著,总体呈现增加趋势,且RS处理DMAs浓度显著高于CK,ND 土壤孔隙水比XR 土壤孔隙水DMAs浓度更高;随落干时间延长,XR-CK和XR-RS处理土壤砷甲基化效率有一定提升,但变化不显著,而ND-CK和ND-RS处理土壤砷甲基化效率显著增加.当培养为60 h时,ND-CK和ND-RS处理砷甲基化效率相比培养初期分别提高约61.8%和23.2%;随落干时间延长arsM和dsrA基因拷贝数明显增加,而mcrA基因拷贝数显著下降.秸秆添加后显著提高全细菌和arsM、dsrA和mcrA基因丰度;进一步基于多因素方差分析和冗余分析发现,供试土壤、秸秆添加、落干时间和其交互作用对于各砷形态、砷甲基化效率和关键基因丰度变化影响显著,TOC、Eh和砷甲基化相关基因与甲基态砷呈正向关联,而与无机砷iAs呈负向关联;基于arsM微生物测序发现,伴随落干过程还发生着砷甲基化功能微生物群落的更替.研究结果有助于提升稻田落干过程中砷甲基化变化的理论认知,为今后水稻直穗病科学防控提供指导.

分类号： X171.5

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