稻田起垄栽培及配套施肥可协同降低水稻籽粒砷镉含量

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稻田起垄栽培及配套施肥可协同降低水稻籽粒砷镉含量

文章来源：退化及污染农田修复团队 作者：张楠发布时间: 2023-06-21 浏览量:

中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所退化及污染农田修复团队通过对传统农艺技术的新探索应用，发现适当起垄栽培可有效降低水稻籽粒中镉砷积累。相关研究成果发表在环境科学领域权威期刊《危险材料》（Journal of Hazardous Materials）及《环境污染》（Environmental Pollution）上。

稻田镉(Cd)、砷(As)的复合污染是全球关注的热点问题。与其他作物相比，水稻具有高效吸收锰/镉、硅/亚砷酸盐和磷酸盐/砷酸盐的途径，因此对镉和砷的吸收更为高效。大米也因此成为全球膳食摄入镉和砷的主要途径，这严重威胁了食品安全和人类健康。我国作为水稻的主产国和消费国之一，稻田镉砷污染也严重威胁着我国的粮食安全。但由于镉和砷在稻田中表现出截然相反的生物地球化学行为，这使得修复镉和砷共污染稻田具有相当的挑战，也是全球农业环境研究的难点问题之一。

我们首先在镉砷复合污染稻田设置了7个梯度起垄高度，以营造不同的土壤氧化还原状态（Eh：-225~87 mV）和酸碱度（pH：6.3~4.1）。明确了当垄高为11cm左右时，水稻籽粒无机砷及二甲基砷（DMA）含量降幅最大，分别达48%和55%。水稻籽粒镉含量(0.14 mg·kg-1)仍保持在较低水平。通过高通量测序技术手段明确了稻田垄作后砷甲基化关键微生物变化规律。为进一步解决潜在的镉累积风险，通过稻田垄上配施生物炭或钙镁磷肥，发现该项策略可以有效协同降低水稻籽粒镉砷含量，其关联机制为提升了与镉砷形态变化密切耦联的钙（Ca）、铁（Fe）和锰（Mn）的作用从而降低了镉和砷在土壤溶液中的生物可利用度。本研究进一步探索了传统农艺技术在解决新环境问题上的可行性及潜力，为减轻稻米中镉和砷累积风险提供了有效且环保的技术方法。

中国农科院环发所博士生Md. Abu Sayem Jiku和张婷分别为上述两篇论文的第一作者，曾希柏研究员和苏世鸣研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金、贵州省科学技术厅项目及中国农业科学院创新团队项目等资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128325，https://authors.elsevier.com/a/1hFBDzLNSfyod

稻田梯度垄高(a)及淹水对照和起垄处理(b)

垄作配施生物炭、钙镁磷肥降低水稻籽粒镉砷含量及土壤溶液中关键耦联过程示意图

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