锰和硒的联合应用通过调节元素扩散和细菌网络稳定性，协同减轻了水稻（Oryza sativa L.）中镉和砷的积累

《Plant and Soil》：Manganese and selenium co-application synergistically mitigates cadmium and arsenic accumulation in rice (Oryza sativa L.) by modulating element diffusion and bacterial network stability

　　

摘要

背景与目的

稻田土壤中镉（Cd）和砷（As）的共污染对水稻安全和人类健康构成了严重威胁。尽管已有研究表明锰（Mn）和硒（Se）可以单独减轻植物中Cd或As的积累，但它们对Cd-As共污染系统的综合影响仍不明确，尤其是在矿物元素迁移与微生物共同调控方面的作用尚不清楚。

方法

本研究通过盆栽实验探讨了Mn和Se对水稻中Cd和As积累的影响。引入了一个新的参数——矿物元素扩散指数（DI），用于量化这些元素在根际或土壤中的梯度分布。此外，还分析了DI与土壤微生物共生网络之间的关系，以探讨它们对水稻中Cd和As积累的共同调控作用。

结果

Mn和Se的联合应用显著降低了糙米中Cd（40.12%）和As（83.80%）的浓度，效果优于单独使用这两种元素的处理方法。关键机制表明：(i) 改变了根际和土壤中的微生物共存网络，特别是丰富了并激活了功能性根际群落；(ii) 增强了向根际方向输送必需矿物元素的梯度，形成了阻碍Cd和As迁移的生物地球化学屏障；(iii) 稳定了以S和Ti元素扩散指数为中心的功能性微生物模块，从而降低了土壤中可利用的Cd和As浓度。

结论

Mn和Se的联合应用通过重塑根际微生物组并锐化土壤界面的元素梯度，减少了水稻中Cd和As的积累。这些结果为Cd或As的生物地球化学过程提供了新的见解，并为Cd-As共污染稻田的针对性根际管理策略的开发提供了支持。

图形摘要

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