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前人早有研究证实,砷是五毒元素之一,土壤中的砷含量一方面与成土母质有关,不同成土母质土壤含砷量有差异,另一方面与外源砷的输入有关。作物吸收砷与毒害因土壤性质和作物种类或品种而异,一般认为水田作物系统砷毒害大于旱土作物系统。湖南是水稻生产大省,不仅成土母质和土壤类型众多,而且砷矿等矿藏资源丰富,因此预警和防治稻田-水稻系统砷污染工作十分重要。本研究以“湖南省土系调查与土系志编制(2014FY110200)”课题组在湘东和湘北所取5种母质水稻土共计51个剖面274个土样为依托,通过对土壤总砷、有效砷和基本理化指标分析测定,研究探讨了5种母质水稻土砷的剖面分布及砷与土壤理化性质间的关系;并以其中3种母质水稻土为供试土壤,通过添加砷盆栽试验,研究了添加砷对早稻生长发育、产量及水稻吸收砷的影响。所得结论如下:(1)5种母质水稻土剖面全层总砷含量差异较大,差值均在2mg/kg以上,其中以黄泥田最高为19.62mg/kg,其次是河沙泥16.86mg/kg,麻沙泥最低为5.79mg/kg;剖面全层有效砷以河沙泥最高为0.149mg/kg,其他4种水稻土均在0.120mg/kg以下,平均值为0.113mg/kg。总砷和有效砷含量剖面间分布差异均以红黄泥最小,变异系数分别为20%和25%,河沙泥最大为39%和43%,总砷分布差异小于有效砷。(2)5种母质水稻土耕作层总砷以河沙泥和黄泥田较高,分别为16.85mg/kg和16.23mg/kg,其他水稻土均低于土壤环境质量一级标准值(15mg/kg),分别为13.39mg/kg(红黄泥),10.87mg/kg(紫泥田)和5.70mg/kg(麻沙泥);耕作层有效砷则表现为河沙泥(0.203mg/kg)≈红黄泥(0.198mg/kg)≈黄泥田(0.186mg/kg),紫泥田和麻沙泥耕作层有效砷含量较低分别为0.127mg/kg和0.115mg/kg。(3)剖面不同土层总砷含量比较,以犁底层最高(13.87mg/kg),其次是水耕氧化还原层(13.32mg/kg)和耕作层(12.61mg/kg),有效砷则是耕作层(0.168mg/kg)>犁底层(0.126mg/kg)>水耕氧化还原层(0.100mg/kg);不同土层总砷和有效砷分布差异均以犁底层最大,变异系数分别为39%和46%,耕作层和水耕氧化还原层接近,平均值分别为32%和37%,总砷分布差异小于有效砷。不同水稻土有效砷占总砷比重,以麻沙泥最大为1.34%,黄泥田最小0.82%,其他水稻土皆接近1%。(4)相关性分析显示,土壤有效砷和总砷含量之间呈极显著正相关(r=0.735**,n=274);土壤总砷和土壤游离氧化铁、黏粒(<0.002mm)和粉粒(0.05~0.002mm)呈极显著正相关,而和砂粒(0.05~2mm)呈极显著负相关关系;土壤有效砷和土壤有机质、pH值、全磷和粉粒分别呈极显著或显著正相关,和砂粒呈极显著负相关关系。(5)盆栽试验结果表明,添砷0~10mg/kg内,各处理及土壤间均无显著影响;添砷20~30mg/kg,水稻株高、分蘖数以及稻谷产量较对照均显著下降,其中河沙泥绝收无籽实,红黄泥稻谷减产47.2%~84.8%,麻沙泥减产24.8%~48.6%。随土壤添砷浓度增大,各处理稻秆和精米总砷含量均随之增加,添砷≥20 mg/kg,3种水稻土秸秆砷和精米总砷较对照增幅均超过100%,其中均以河沙泥的最大,但3种水稻土精米总砷含量均未超过国家粮食总砷标准(0.7mg/kg,GB4810-1994)。相关性分析表明,水稻株高、分蘖数以及稻谷干重等均与土壤有效砷含量呈极显著负相关。3种水稻土中以河沙泥砷的污染毒害最大。