近日，郑州大学农学院博士后孙涛在国际权威学术期刊Journal of Hazardous Materials在线发表题为“Use smaller size of straw to alleviate mercury methylation and accumulation induced by straw incorporation in paddy field”的学术文章。文章揭示了通过控制秸秆尺度调控因秸秆还田导致的稻田汞甲基化及稻米汞富集的机制。
汞是环境中普遍存在的一种重金属污染物，可在自然条件下被微生物转化为具有强神经毒性的甲基汞，而甲基汞随着食物链的富集可对高营养级生物体产生毒害作用。秸秆还田不仅可以提升农田土壤的肥力还能降低因焚烧秸秆造成的大气污染。然而，由于水稻田特殊的淹水管理模式，使得水稻田在秸秆还田后形成了富含有机质且厌氧的环境，导致稻田土壤中无机汞发生甲基化反应以及稻米中甲基汞的富集。本研究发现，通过控制秸秆还田时秸秆的大小能够显著影响到稻田土壤中汞的甲基化过程及成熟稻米中甲基汞的含量。其中，在秸秆还田时对秸秆进行粉碎处理，能使秸秆残留物中的易降解有机质快速释放并伴随着快速的汞净甲基化反应，当水稻进入开花期后秸秆残留物中的易降解有机质基本降解殆尽，剩余的难降解物和复杂性腐殖质与甲基汞结合形成了难以被水稻吸收的螯合物/络合物，进而使得更少的甲基汞被水稻吸收转运到稻米中。研究结果表明，与常规秸秆处理对比，粉碎的秸秆处理能够降低约25%的成熟稻米中甲基汞的富集量。因此，秸秆还田时对秸秆进行粉碎处理，不失为一种有效且环境友好型的处理方式，用于缓解由于秸秆还田造成的稻田汞甲基化及稻米汞富集的问题。
本研究由郑州大学农学院黄进勇团队和西南大学王定勇团队合作完成，并得到了瑞典农业大学、中科院和重庆化工职业学院的相关研究****的帮助。本研究还得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资金支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127002