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摘要
研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律，分析关键环境和生物因素的影响，为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程，以采集自贵州兴仁(XR)和广西南丹(ND)的两种砷污染水稻土壤为供试土壤，各土壤设置添加(RS)和不添加(CK)水稻秸秆处理，分析自然落干0、 24、 36、 48和60 h过程中Eh、 pH、孔隙水总有机碳(TOC)、砷形态、砷甲基化功能基因(arsM)、硫酸盐还原菌(dsrA,砷甲基化相关微生物)、产甲烷菌(mcrA,砷去甲基化相关微生物)丰度和arsM功能微生物多样性变化.稻田落干过程土壤Eh由完全淹水状态下的-300～-200 mV向落干后的-150～-50 mV变迁，而pH值变化规律不明显；孔隙水无机砷(iAs)和二甲基砷(DMAs)浓度随落干过程变化更为显著，总体呈现增加趋势，且RS处理DMAs浓度显著高于CK,ND土壤孔隙水比XR土壤孔隙水DMAs浓度更高；随落干时间延长，XR-CK和XR-RS处理土壤砷甲基化效率有一定提升，但变化不显著，而ND-CK和ND-RS处理土壤砷甲基化效率显著增加.当培养为60 h时，ND-CK和ND-RS处理砷甲基化效率相比培养初期分别提高约61.8%和23.2%;随落干时间延长arsM和dsrA基因拷贝数明显增加，而mcrA基因拷贝数显著下降.秸秆添加后显著提高全细菌和arsM、dsrA和mcrA基因丰度；进一步基于多因素方差分析和冗余分析发现，供试土壤、秸秆添加、落干时间和其交互作用对于各砷形态、砷甲基化效率和关键基因丰度变化影响显著，TOC、 Eh和砷甲基化相关基因与甲基态砷呈正向关联，而与无机砷iAs呈负向关联；基于arsM微生物测序发现，伴随落干过程还发生着砷甲基化功能微生物群落的更替.研究结果有助于提升稻田落干过程中砷甲基化变化的理论认知，为今后水稻直穗病科学防控提供指导.
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单位中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所; 岳阳市农业科学研究院
