由于全氟和多氟烷基物质（PFAS）的广泛工业应用和不当处理，它们在农田土壤中普遍存在[1],[2]，尤其是来自水成膜泡沫、垃圾填埋场渗滤液和生物固体[3]。随着PFAS的不断积累，农田土壤已成为PFAS污染的主要储存库[4]，其浓度范围从低于1 ng/g到超过1000 ng/g[5]。高浓度的PFAS增加了它们在稻田中对作物的生物可利用性[6]，对作物生产和粮食安全构成了风险[7]。在各种土壤组分中，土壤溶液（SS）中的PFAS具有最高的迁移性[8]，表明它们有很强的潜力迁移到作物组织和灌溉水中[9]。最近的研究表明，PFAS容易释放到稻田中的表层水中。此外，长期干旱会进一步促进PFAS向土壤溶液中的迁移[10]，说明干旱可以改变稻田中土壤和水分之间的PFAS分配。
在稻田中，长期干旱会降低土壤湿度，限制水稻根系对水分的吸收，从而影响植物的生长和发育[11]。此外，干旱还会破坏土壤结构，降低其保水能力[12]，导致养分流失和土壤肥力下降。尽管干旱后的重新补水（PDR）常用于缓解稻田中的干旱影响[13]，但干旱前的条件往往会对土壤环境产生持久的影响[14]。这些持久影响表现为补偿性反应，例如重新补水可以促进作物生长[15]，并增加农业土壤中氮和磷的流失[16]。这种补偿现象在各种土壤组分中都有广泛观察到。特别是，重新补水改变了稻田中养分和重金属的循环[12]。Bi等人（2020年）报告称，重新补水通过改变微生物群落加速了玉米田中的磷流失[17]；Chen等人（2018年）发现，干旱后的重新补水通过改变土壤溶液中的有机质（DOM）增加了水稻植株中镉的生物可利用性[18]。这些效应主要是由于干旱对土壤微生物群落的干扰所致[19]。
关于PFAS污染，Li等人（2021年）证明微生物可以从环境中吸附PFAS[20]。最近的研究表明，土壤微生物产生的胞外聚合物（EPS）在水淹稻田中强烈调节PFAS在水和土壤之间的迁移[21]。此外，灌溉驱动的土壤-水微生物氮-铁氧化还原过程可以显著影响稻田中PFAS在多种介质中的分布[10]。这些发现突显了微生物在PFAS迁移中的关键作用。这表明干旱后的重新补水可能通过微生物群落动态触发PFAS的补偿性迁移，特别是通过微生物氧化还原反应和随后的有机质代谢。然而，干旱后控制PFAS污染的具体微生物群落机制仍不清楚。这突显了在管理稻田PFAS污染和确保粮食安全方面的关键知识空白。
本研究通过生态实验探讨了干旱后重新补水如何调节稻田中土壤-水界面上PFAS的补偿性迁移机制。具体来说，研究了不同干旱后重新补水条件下PFAS在土壤-水界面的补偿性释放情况，并阐明了PFAS在各种介质间的迁移途径。量化了地球化学因素和微生物群落在PFAS在土壤组分间迁移中的相对贡献。此外，还研究了干旱后重新补水条件下微生物介导的PFAS运输的分子机制。这些发现为了解干旱影响稻田中PFAS迁移相关的环境和食品安全风险提供了新的见解。
