施肥策略调控水稻砷吸收的耦合机制：从生物与非生物视角解析土壤健康与食品安全

本综述系统阐释了不同施肥策略（有机/无机肥配施）通过改变土壤溶解性有机质（DOM）特性、微生物群落结构及砷转化功能基因（如arrA、arsC、arsM），进而调控稻田砷行为与水稻吸收的耦合机制。研究揭示了有机肥施用通过促进砷甲基化挥发降低稻米砷积累，为污染区农田砷风险管控与绿色生产提供了理论依据。

　　

Highlight

施肥策略通过调节土壤有机质和微生物群落影响水稻根际砷行为，但其耦合机制尚不明确。本研究基于田间试验揭示了有机无机肥配施使土壤pH提升达33%，溶解性有机质（DOM）浓度增加1.5倍，但对微生物群落和砷功能基因产生差异化影响。

Impact of fertilizers on the physicochemical properties of soil

根际土壤pH和氧化还原电位（Eh）的现场监测表明，污泥基有机肥（HS/LS）处理在抽穗期后维持中性pH（6.5-7.4），而粪肥处理（HM/LM）呈弱酸性（6.0-6.3）。有机肥显著提升DOM芳香性，尤其粪肥处理促进砷活化并提高孔隙水砷浓度。

Conclusion

研究表明有机无机肥配施通过调控土壤pH、有机质和微生物群落显著影响水稻根际砷行为。污泥基肥虽维持中性pH，却增加了孔隙水、土壤及水稻根部的砷浓度。高比例污泥肥改变微生物群落结构，pH被识别为潜在驱动因素；而粪肥通过提升DOM芳香性强化砷活化。高通量qPCR显示微生物砷酸还原酶基因（arrA）主导砷价态转化（As(V)至As(III)），有机肥处理中砷甲基化基因（arsM）丰度提升增强了挥发作用，最终降低稻米砷积累。总体而言，高比例有机肥使水稻生物量提升1.3-2.2倍，但对稻米产量和糙米砷含量无显著影响。长期有机肥施用展现出改善土壤质量、提升作物生产力及缓解砷积累的巨大潜力。