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土壤-水稻系统中的镉同位素分馏:镉固定和迁移过程中 pH 值和矿物质转化的作用
Science of the Total Environment ( IF 8.2 ) Pub Date : 2023-08-19 , DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.166435
Songxiong Zhong 1 , Tongxu Liu 1 , Xiaomin Li 2 , Meilin Yin 3 , Haoming Yin 4 , Hui Tong 1 , Fang Huang 4 , Fangbai Li 1
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土壤中镉的形态及其向水稻根部的转运受土壤 pH 值、氧化还原电位和矿物质转化的影响;然而,不同水况下不同pH值的土壤-水稻系统中Cd的固定和迁移仍不清楚。本研究利用镉同位素分馏、土壤物理分析和根系基因定量来阐明镉在不同土壤-水稻系统中的固定和运输。在排水土壤中,高土壤pH值增强了Cd从MgCl 2萃取物向Fe 单键Mn氧化物结合池的负分馏转化和负分馏程度;然而,它有利于镉的吸收和根部到谷物的运输。与排水方案相比,淹没方案将酸性土壤中的重同位素分馏从 MgCl 2提取的 Cd 转移到 Fe Mn 氧化物结合的 Cd(Δ 114/110 Cd MgCl2 提取物 – Fe Mn 氧化物结合的 Cd  = -0.09 ± 0.03 ‰ )以及中性和碱性土壤中从 MgCl 2提取的 Cd 到碳酸盐结合的 Cd 的轻同位素(Δ 114/110 Cd MgCl2 提取物 – 碳酸盐结合的 Cd  = 0.29–0.40 ‰)。淹没的土壤促进了碳酸盐和低结晶矿物(如水铁矿)的形成,这些矿物转化为高结晶形式(如针铁矿)。这些结果表明,铁氧化物的溶解-沉淀过程对于控制洪水条件下土壤镉的有效性至关重要,并且高土壤 pH 值促进了碳酸盐矿物对镉固定的相对贡献。洪水导致OsNRAMP1OsNRAMP5的表达降低,以限制从 MgCl 2提取物池中吸收轻 Cd 同位素,而对根部基因表达模式(包括OsHMA3OsHMA2的基因表达模式)的跷跷板效应限制了重 Cd 的转运从根到谷物的同位素。这些发现表明,洪水制度可能对土壤镉固定和镉向谷物的运输产生多重影响。此外,碱性土壤有利于形成碳酸盐矿物来螯合Cd。单键单键





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更新日期:2023-08-19
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