砷氧化菌DWY-1的分离鉴定及其修复砷污染水稻土的可能机理

为砷(As)污染水稻土的微生物修复提供宝贵的菌种资源以及探索淹水条件下砷氧化菌修复As污染水稻土的可能机理。从全国各地As污染水稻土中筛选砷氧化菌,并进行分子鉴定、生理生化研究以及As污染土壤的修复试验。结果共计分离出6株具有砷氧化功能的菌株,其中一株扩增出砷氧化酶基因(aioA),命名为DWY-1,来自黄石As污染水稻土,经鉴定为中华根瘤菌属(Sinorhizobium sp.),革兰氏染色显示为阴性,属于兼性自养和兼性厌氧菌。在好氧条件下和厌氧条件下菌株DWY-1均可以将三价砷[As(Ⅲ)]氧化为五价砷[As(Ⅴ)],且厌氧条件下可将As(Ⅲ)氧化与硝酸盐还原过程进行偶联并从中获得能量用于自身的生长。将菌株DWY-1接种到淹水As污染水稻土中,培育14 d后,孔隙水和土壤底泥中磷酸可提取态的As(Ⅲ)含量与对照相比分别降低73.0%和80.0%,总As含量分别降低32.6%和32.9%。综上,菌株DWY-1可作为修复As污染水稻土的潜在菌种资源;在淹水水稻土中,砷氧化菌可以耦合厌氧As(Ⅲ)氧化与硝酸盐还原过程并从中获得能量进行生长,此过程可作为修复As污染水稻土的途径之一。

施用铁锰对土壤砷形态及水稻吸收砷的影响

【目的】分析不同铁和锰施用量对砷污染水稻土砷形态及水稻吸收砷的影响,为砷污染农田治理研究与实践提供理论依据。【方法】开展砷污染土壤水稻盆栽试验,设外源铁和锰不同施用量Mn0Fe0(对照)、Mn400Fe0、Mn800Fe0、Mn0Fe400、Mn400Fe400和Mn800Fe400共6个处理,测定各处理的土壤pH、土壤砷形态、铁锰氧化物形态、水稻地上部砷含量及分蘖期水稻地上部生物量,对土壤pH、砷形态、铁锰氧化物含量与水稻地上部砷含量进行相关性分析。【结果】与对照相比,施用铁锰均能显著降低土壤pH(P<0.05,下同);Mn0Fe400和Mn800Fe400处理可显著增加土壤中无定形态铁氧化物含量,Mn400Fe0、Mn800Fe0、Mn400Fe400和Mn800Fe400处理可显著增加土壤中各种锰氧化物含量;施用铁和锰可显著降低土壤中非专性吸附态砷和专性吸附态砷含量,显著提高土壤残渣态砷含量(Mn800Fe0除外);Mn400Fe0、Mn800Fe0、Mn0Fe400、Mn400Fe400和Mn800Fe400处理可分别显著降低分蘖期水稻地上部砷含量85.9%、83.2%、82.8%、86.3%和92.1%;施用铁和锰可显著提高水稻地上部鲜重。相关性分析结果显示,水稻地上部砷含量与非专性吸附态砷、专性吸附态砷含量和pH呈极显著正相关(P<0.01,下同),与残渣态砷含量呈极显著负相关;土壤残渣态砷含量与土壤络合态铁含量呈极显著正相关,与pH呈显著负相关。逐步回归分析结果显示,影响水稻地上部砷含量的主要因子为pH和残渣态砷,而影响土壤残渣态砷含量的主要因子为络合态铁。【结论】施用铁和锰可降低砷污染水稻土的pH,促进铁和锰氧化物形成,改变土壤中砷的赋存形态,降低土壤砷的有效性及水稻地上部的砷含量。