[发明专利]一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法

权利要求书

1.一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、水稻品种选择

水稻种子选自特优524（以下简称TY524）；

步骤2、实验土壤准备

本试验供试土壤选自外源添加的As污染土；

外源添加的As污染土：土壤采自河南省信阳市新县无污染水稻土（0-20cm），该土壤本底As浓度为（12.5土0.02）mg·kg -1；

将采回的稻田土风干磨碎，在土壤中添加60 mg·kg -1 的As（以Na 3 AsO 4 的形式），采用喷雾法将Na 3 AsO 4·12H 2 O溶液喷洒至土壤中，使得重金属溶液与土壤混合均匀；

混合后的土壤按每千克土2 g复合肥的标准添加底肥，充分混匀后平衡一个月备用；

步骤3、水稻种植

将所选的水稻种子晾晒两天，然后用30 %的H₂O₂浸泡15分钟，用自来水冲洗三遍至完全干净，再放入培养皿加满水浸泡两天，然后将破胸露白的种子转移到事先准备好的无污染土中育苗30天；

选取大小一致的幼苗移栽到根际袋（300

目，高15 cm×直径8 cm）中，每袋两株幼苗；

设置3组处理：a. 移栽前加入120 mg·kg^-1 Na₂SO₄；b.移栽前加入120 mg·kg^-1单质硫（S）；c.对照组；

每组作4个重复，株距20 cm，行距20 cm，所有重复随机分布；

常规管理水稻，如定期灌水、排水、施肥、除草、防虫害；

12月末进入成熟期，将植物以自来水清洗干净并且按根、茎叶、籽粒等各部分分别收集；

茎叶、籽粒样品于60 ℃烘箱烘干，经不锈钢粉碎机粉碎待测；根用滤纸吸干水分后保存于-20 ℃冷库中待测；

根际袋中的土样被认为是根际土，统一采集表层3 cm以下的土样，冻干后过20目筛，于-20 ℃冷库中保存待用；

步骤4、土壤中砷的连续提取及分析

取出根际土，过80目筛，从中称取0.4000 g土壤样品入离心管；

加入10 mL 0.05 mol·L^-1（NH₄）₂SO₄，在室温下震荡4 h；

震荡结束后在8000 rpm下离心10 min，取上清，得F1非特异性吸附态砷溶液；

剩下的沉淀用10 mL超纯水润洗，再在室温下震荡10 min，然后8000 rpm下离心10min；

倒上清；

剩下的沉淀加入10 mL 0.05 mol·L^-1 NH₄H₂PO₄，在室温下震荡16 h，震荡结束后8000rpm下离心10 min；

取上清，得F2特异性吸附态砷溶液；

剩下的沉淀用10 mL超纯水润洗，再在室温下震荡10 min，然后8000 rpm下离心10min；

倒上清；

剩下的沉淀加入10 mL 0.2 mol·L^-1草酸铵缓冲液（pH=3），在室温下震荡4 h，然后8000 rpm下离心10 min；

取上清，得F3非晶形或弱晶形铁铝水合氧化物结合态砷溶液；

剩下的沉淀用10 mL超纯水润洗，再在室温下震荡10 min，然后8000 rpm下离心10min；

倒上清；

剩下的沉淀加入10 mL 0.2mol·L^-1草酸铵和0.1 mol·L^-1抗坏血酸混合溶液（pH=3），在96 ℃水浴下振荡30 min，然后8000 rpm下离心10 min；

取上清，得F4晶质铁铝水合氧化物结合态砷溶 倒上清；

剩下的沉淀于60 ℃烘箱烘干，转移到消化管中，加入5 mL王水140 ℃消化9 h，赶酸至消化管内剩0.5 mL溶液，过滤，最后定容到25 mL，得F5残渣态砷溶液；

利用原子荧光光谱仪（AFS）测定各溶液中砷含量；

步骤5、植物样品中砷的分析

茎叶、籽粒、根消化体系为HNO₃（优级纯），140 ℃消解9 h，赶酸至消化管内剩0.5 mL溶液，过滤，定容至15 mL，4 ℃保存；

利用原子荧光光谱仪（AFS）测定溶液中砷含量；

步骤6、水稻根表铁膜测定

将0.6 g保险粉（连二亚硫酸钠）加入30 mL含0.03 mol·L^-1的柠檬酸钠和0.125 mol·L^-1的碳酸氢钠的溶液中，制成DCB提取液；

将水稻根用超纯水冲洗干净，浸入到30mLDCB提取液中，25 ℃下提取2 h，过滤，定容到50 mL， 4 ℃保存；

用电感耦合等离子发射光谱仪（ICP-OES）测定其中铁、锰含量；

利用AFS测定溶液中砷含量；

步骤7、数据分析

利用SPSS 22.0软件进行单因素方差分析（ANO-VA），处理样品以及对照中不同数值之间的显著性差异分析通过 Least significant difference（LSD）检测法进行测定；

所得数据均为 3 个平行的平均值±标准差。

2.根据权利要求1所述的一种硫添加对土壤水稻系统中砷迁移转化的影响机制的研发方法，其特征在于，所述步骤（2）中复合肥由如下成分组成：去离子水、氮磷钾的施入量分别为 P ₂ O ₅[Ca（H₂ PO ₄）2]0.5 g·kg-1，N[CO（NH₂）₂ ]和 K ₂ O（KCl）各0.2 g·kg -1。