我国农田土壤中普遍存在砷污染问题 ，砷对土壤生态系统的 负面影响和潜在健康风险 引起 广泛 关注。小麦是全世界种植最广、消费量最高的主食，特别是在亚洲和欧洲 地区 而 土壤 中砷向 小麦 地上组织的 转移 和积累是人体摄入砷的主要途径之一。 多数国家 农业土壤中砷的最大允许浓度 标准 主要是通过 限定 土壤中砷的 总浓度 来确定 然而，这些基于土壤中总砷含量的标准，在 评估 地质 高背景值或不同外源输入的含砷土壤时，可能高估或低估实际风险。 因此，现行的基于总砷的土壤环境质量标准不能准确对 土壤砷的生态风险进行评估，也未能保证农作物和食品的安全。 相对于土壤总砷浓度，土壤中 生物有效性砷 浓度在 评估土壤砷的吸收和毒性中更为准确。 本研究采用生物有效砷替代总砷对土壤砷向小麦迁移的预测模型进行了改进。
      保持土壤中高水平的微生物多样性对农业可持续发展至关重要。 微生物尤其是细菌 和真菌） 对自然干扰和人 为 活动 造成 的 扰动 非常敏感 并且能够快速响应这些变化， 使得保持农田土壤的可持续性具有挑战性 。因此，微生物群落组成和结构的特征被认为是评价自然或人为 扰动 引起的土壤变化的重要指示因子。最近 研究 显示 微生物 群落可以作为一种指示性标记用于评估农业 活动对土壤质量的环境影响。因此 确定砷胁迫下关键的耐重金属 或 敏感细菌种群是至关重要的，但是这一特性可能与其在土壤生态系统中的生态位有关。本 文的 主要 研究结果如下：
    （1) 收集了 具有 代表性 的 21种 中国 农田 土壤，并 设置了 三个砷浓度。研究表明，小麦组织中砷含量遵循叶＞秸秆＞穗＞籽粒的顺序。籽粒中砷含量分别与叶片、穗和秸秆中砷含量呈 显著 线性或对数相关。此外，小麦 籽 粒砷 与NH4H2PO4/HNO3提取态 砷之间 存在 强 的 显著关系，表明与土壤总砷相比，提取态 砷 可 替代 总砷 作 为评估潜在 健康 风险标准 的 指标 。通过逐步多元线性回归分析，确定了 HNO3提取态砷和FeOX是影响小麦籽粒中砷含量的最重要因素，模型为log[Asgrain] = 0.917 log[HNO3-As] - 0.452 log[FeOX] - 1.507 R2=0.82 P<0.001n=54 RMSE=0.075 。 同时 ，这两个变量也是预测小麦秸秆、叶和穗中砷积累的关键 因子 。 以上 结果突出了土壤生物有效性重金属在土壤 -植物系统中 重金属迁移的重要作用，为改善现有的土壤质量标准提供了有价值的参考。
    （2) 应用 Illumina Miseq高通量测序和定量 PCR量化了 不同 土壤 -小麦系统中根际土壤细菌群落对外源砷胁迫的响应 。 土壤 pH值是预测土壤 -小麦系统中根际土壤细菌的基因拷贝数、 Chao1、 Shannon和 PC1的最主要因子；外源砷胁迫下 ，总砷浓度也是土壤细菌基 因拷贝数、 Chao1指数和 Shannon指数的主要预测因子。 外源砷的胁迫增加了 酸性土壤中细菌总量（ 182.5%）而降低了碱性土壤中细菌总量（ 77%）。 细菌群落相似性有随环境距离衰减的 趋势，但 外源砷胁迫使不同土壤中的细菌群落趋向于均匀化，尤其在整体细菌群落和丰富细菌亚群落中 。多数细菌门 的绝对丰度 与土壤 pH存在显著的正相关关系 ，但对砷胁迫的响应比土壤 pH值有 显著负相关关系。
    （3）我们在 21种农田土壤中 利用 ITS高通量测序分析了土壤真菌群落对外源砷胁迫的响应。研究表明真菌的 Chao1指数和 Shannon指数都 与 pH呈现显著的正相关关系；外源砷显著降低了碱性土壤中的 Chao1指数（ S17、 S18、 S20和S21）和 Shannon指数 S16-S21）。第二 pH是真菌群落组成分布的主要环境因素，但外源砷胁迫也显著改变了土壤中丰富真菌亚类群的组成，并降低了不同土壤中的真菌群落差异 尤其在 丰富 真菌 亚群落中 。第三， 不同真菌群落对砷的响应不同，并且受不同环境因子的影响。