砷(As)是一种需要首要控制的典型重金属污染物。土壤环境中砷的富集和二次释放严重威胁着生态环境和人类安全,探讨砷在环境中的迁移、转化机制具有重要的理论和实践意义。根系是植物吸收水分和养分重要器官,对外源土壤污染物有着较为敏感的响应变化。但目前,有关砷污染条件下水生植物根系响应变化研究尚不多见。本研究以我国常见先锋红树植物一白骨壤(Avicennia marina(Forssk.)Vierh.)和已有较多研究的水稻(Oryza sativa L.)为试材,通过室内模拟研究方法,系统研究不同As(0、10μmol·L-1、30 μmol·L-1)、Fe(0、100μmol·L-1)互作条件下,两种水生植物根系形态响应变化、砷、铁在植物体内不同器官中的分配规律及其与根系泌氧、根表铁膜等的关系。以求明确高砷污染对水生植物根系的胁迫效应及铁对这种胁迫效应的缓解作用规律,对比分析砷胁迫下两种水生植物根系形态响应异同。主要研究结果如下:(1)砷对水稻、白骨壤根系形态变化的影响表现出明显的剂量效应,且不同根系形态指标对砷污染胁迫的响应存在一定差异。较长时期的高砷胁迫会显著抑制两种植物根系形态建成,根系体积、平均直径均随着砷处理浓度的增加而显著减小,表现为As0μmol·L-1>As10μmol·L-1>AS30μmol·L-1。铁的添加会显著减缓砷处理对上述指标的抑制作用;相关性分析表明,两种植物根系长度、表面积、体积均呈显著正相关(p<0.001)。砷胁迫下两种植物根系长度、根表面积的响应变化存在一定差异,白骨壤根系长度、根系表面积随砷浓度的增加呈现先增加后降低的变化趋势;水稻根系长度、根表面积则无规律性变化。(2)解剖分析表明,砷胁迫下两种植物通气组织均发生显著变化。其中,砷铁交互处理30 d后,水稻根系通气组织占比明显增加(最高达到46.32%),出现了典型的车轮辐射状通气组织。并且,在未加铁处理的砷浓度下,出现了通气组织被破坏明显的特征,而加铁处理则无这一现象,说明加铁有利于减轻砷对水稻根系通气组织的破坏。白骨壤在经过砷铁交互处理90d后,植株根部皮层即内皮层,中皮层,外皮层均出现了大大小小的气腔,且随着砷处理浓度的增加,气腔有逐渐增大的趋势。(3)砷处理下,两种植物根系泌氧能力均发生显著变化,但二者间的变化规律存在一定差异。水稻根系泌氧能力随着砷处理浓度的增加而显著降低,即表现为:AS0μmol·L-1>AS10μmol·L-1>AS30μmol·L-1。白骨壤根系泌氧能力则随着砷处理浓度的增加出现先增加后降低的变化趋势,As10μmol·L-1处理白骨壤幼苗下,其根系泌氧能力达到最高值为732.38 mmol O2·day-1·g-1DW。Fe2+的添加显著提高了水稻和白骨壤的根系泌氧能力,并有效缓解了砷对水稻根系泌氧能力的抑制作用(p<0.05)。相关性分析表明,水稻的根系泌氧与根系形态、根孔隙度、通气组织所占比例、总生物量均呈显著正相关(p<0.05),而白骨壤的根系泌氧能力与白骨壤根系长度、根系表面积、根系干重及总生物量间均呈显著正相关(p<0.05)。(4)试验结果表明,白骨壤较水稻具有更大的根系泌氧量及铁膜含量,统计分析说明,两种植物中根系泌氧量与铁膜中铁含量均呈显著正相关关系(p<0.05)。这与加铁处理促进根系泌氧量结果相一致。(5)研究结果表明,水稻根表铁膜中砷的含量(DCB-As)与根表铁膜中铁的浓度(DCB-Fe)呈显著正相关关系(p<0.05,n=54)。水稻在短期处理条件下(1d、7 d),铁的添加促进了砷往地上部分的转运,但较长期处理(30 d)则会显著抑制砷往地上部分的转运。而白骨壤试验研究中,根表铁膜中砷的含量(DCB-As)与根表铁膜中铁的浓度(DCB-Fe)无显著正相关关系;施加Fe2+处理会反而会降低铁膜中砷含量。(6)在本试验条件下,砷在两种植物不同器官内砷累积均随着砷处理浓度的提高而增加,根系是砷在两种植物体内的主要富集器官,表现为:根>茎>叶。铁的累积分配亦表现出类似规律。