农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2019年第4期

• 水稻各器官镉阻控功能的研究进展

  刘仲齐,张长波,黄永春

  土壤镉（Cd）污染是引起稻米镉污染的重要因素，但二者之间并非简单的线性关系。本文围绕植物根系、茎叶、穗轴和稻谷对Cd的拦截作用及其调控机理进行综述，表明：在长期的自然进化过程中，水稻的根茎叶组织和穗轴、颖壳、果皮、种皮等组织具备了识别必需元素和有害元素的特殊功能，能够把大量的Cd固定在营养体的细胞壁中，或封存在液泡中。经过各类细胞的层层拦截，只有极少数的Cd汇聚到穗轴中，穗轴中的Cd浓度与稻米中的Cd含量高度线性相关。籽粒灌浆成熟后，Cd主要分布在颖壳和富含蛋白质的糊粉层与胚中，淀粉中的Cd含量最低。水稻根系和节是Cd含量最高的营养器官。通过栽培措施和遗传调控，发掘和利用营养器官对Cd的拦截潜力和过滤功能，有助于降低稻米Cd污染风险。

• 臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦籽粒产量、锌浓度及有效性的影响

  张庆,贾一磊,杨连新,王余龙,王云霞

  研究臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦产量和籽粒不同组分锌营养的影响，为气候变化背景下小麦的锌生物强化提供理论依据和技术参考。利用自然光气体熏蒸平台，以富锌小麦品种青紫1号为供试材料，臭氧处理设清洁空气和臭氧浓度升高（100nL·L-1，拔节至收获），锌处理设对照（喷清水）和叶面施锌（开花期及花后1周叶面喷施0.1% Zn2+），成熟期测定小麦产量及其构成因素、籽粒各组分的锌浓度、锌含量、植酸浓度以及植酸与锌的摩尔比。叶面施锌处理对小麦籽粒产量没有影响，但臭氧浓度升高使产量平均下降66%。臭氧胁迫导致的产量损失主要与粒重明显减轻（53%）有关，其次亦与每穗粒数减少（27%）有关，而穗数没有变化。麦粒各组分锌浓度、植酸浓度以及植酸与锌摩尔比均表现为麸皮 > 次粉 > 面粉。与清洁空气相比，臭氧浓度升高使籽粒各组分的锌浓度和植酸浓度均明显增加，分别增加15%~41%和8%~45%，各组分植酸与锌摩尔比无显著变化；臭氧浓度升高使小麦面粉锌累积量占籽粒总锌的百分比显著减少。与对照相比，叶面施锌使小麦各组分锌浓度平均增加22%~24%，使植酸与锌摩尔比平均减少15%~19%，但籽粒各组分植酸浓度以及锌在各组分的分配比例均无显著影响。臭氧与锌处理对所有测定参数均无交互作用，但这两个处理与籽粒组分之间多存在不同程度的互作效应。臭氧胁迫环境下青紫1号籽粒产量和锌累积量大幅下降，籽粒各组分锌浓度显著增加，但生物有效性没有变化；花后叶面施锌对小麦产量没有影响，但使籽粒不同组分锌的营养水平均明显增加，且增幅不受臭氧浓度升高的影响。

• 微塑料对小麦种子发芽及幼苗生长的影响

  连加攀,沈玫玫,刘维涛

  为探究微塑料对农作物种子发芽及幼苗生长的影响，选取农业生态系统中普遍存在的3种微塑料[乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）]和小麦种子为实验对象进行种子发芽实验。结果表明：在试验微塑料浓度内，三种微塑料均在低中浓度（ EVA > PMMA，EVA和LLDPE在低浓度时对种子平均发芽时间促进高于高浓度，且PMMA对小麦种子生长特征无显著影响。微塑料对小麦苗长、根长和干质量均没有显著影响，仅有LLDPE在10 mg·L-1时明显抑制小麦芽长。

• 镉胁迫下不同改良剂对水稻种子萌发和镉吸收积累的影响

  王丙烁,黄益宗,李娟,龙健,王农,黄永春

  采用种子萌发试验和溶液培养试验方法，比较4种不同改良剂对Cd胁迫下水稻种子萌发和Cd吸收积累的影响。结果表明：添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠均可以促进Cd胁迫下水稻种子萌发和水稻幼苗的生长发育。在浓度为5 μmol·L-1的Cd胁迫下，添加1 mg·L-1硼酸、10 μmol·L-1褪黑素、0.5 mg·L-1钼酸钠和1 mmol·L-1硅酸钠使水稻种子发芽率比CK处理分别提高11.1%、10.0%、11.1%和10.0%，发芽势分别提高17.8%、17.8%、17.8%和22.2%；添加这4种改良剂可以不同程度地降低水稻种子萌发和水培实验中水稻植株Cd含量。5 μmol·L-1的Cd胁迫下，添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠均显著降低种子萌发试验中水稻幼根和幼芽Cd含量，其中幼根Cd含量降低38.6%~51.3%，幼芽Cd含量降低36.9%~41.1%。水培实验中，当Cd浓度为1 μmol·L-1时，添加硼酸、褪黑素、钼酸钠和硅酸钠使水稻根系Cd含量比对照处理分别降低32.6%、38.3%、47.0%和72.5%（8 d）。硅酸钠降低水稻Cd含量的效果最明显，其次是钼酸钠和褪黑素，硼酸的效果稍差。

• 金霉素及其异构体降解产物对斜生栅藻的毒性效应研究

  张迪,厉圆,沈忱思,肖冬雪,柳建设,赵凤,熊明瑜

  为探索水体中四环素类抗生素异构体降解产物的毒性效应，选取金霉素及其异构体降解产物为目标化合物，斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）为受试生物，结合藻类生理指标探讨金霉素及其异构体降解产物的毒性效应。研究结果表明，在斜生栅藻藻液中，金霉素主要的异构体降解产物为异金霉素及异差向金霉素。暴露72 h后，金霉素及其异构体降解产物处理组的藻细胞形态发生了明显的质壁分离，且细胞通透性均显著增大。但是，金霉素母体药物与不同异构体降解产物对斜生栅藻的毒性效应表现出了明显的差异。金霉素母体药物处理组的斜生栅藻细胞中可溶性蛋白质和叶绿素a浓度降低得更为显著，且氧化损伤更为严重。金霉素母体药物与其异构体降解产物虽然具有相似的化学结构，但取代基空间构象的不同会导致药物与藻细胞中的可溶性蛋白质的结合位点不同，因而对藻细胞产生不同的毒性效应。探究金霉素及其异构体降解产物对水生环境产生的毒性效应，有望为全面认识四环素类抗生素的生态环境风险提供新的依据。

• 苯并[a]芘对毛霉EPS特征的影响

  唐蕊,邵红,贾春云,张作金,陈祥

  为了明确毛霉胞外聚合物（Extracellular polymertic substances，EPS）在多环芳烃修复中的作用机理，研究了不同浓度苯并[a]芘（BaP）诱导下毛霉EPS的提取量（TOC）和主要化学成分含量（糖类、蛋白质、腐植酸和DNA）的变化规律，采用三维荧光光谱（3D-EEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）等方法分析了不同条件下EPS蛋白含量和自身结构的变化。结果表明，当BaP浓度为40 mg·L-1时，单位生物量所产生的毛霉EPS的提取量、糖类含量、蛋白质含量和腐植酸含量均达到最大值，分别为1 407.22 mg·g-1、700 g·g-1、564 g·g-1和174 g·g-1；3D-EEM结果显示，当BaP浓度为40 mg·L-1时，荧光类蛋白质（峰A和峰B）强度分别达到最大值68.91 a.u和245.6 a.u；FTIR分析结果表明，在BaP的诱导下，与空白相比，EPS的细胞质蛋白质酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带向长波方向发生了红移现象；SEM分析结果显示，随BaP浓度的增大，毛霉EPS表面逐渐呈现板结现象，当BaP浓度为40 mg·L-1时，毛霉EPS呈毛绒状，孔隙达到最大。以上分析结果表明，BaP破坏毛霉EPS原有结构，低浓度BaP促进真菌EPS的分泌，EPS中的蛋白质和多糖在毛霉代谢降解BaP过程中起到了主要作用。

• 草坪基质添加碳纳米材料对高羊茅生长和蚯蚓生理的影响

  王彦力,白雪,多立安,赵树兰

  为探讨碳纳米材料对高羊茅生长和蚯蚓生理的影响，在草坪土壤基质中添加3种碳纳米材料（石墨烯、氧化石墨烯和碳纳米管），采用赤子爱胜蚓作为受试生物，研究了施加1%和3%碳纳米材料90 d后高羊茅生长、蚯蚓抗氧化酶活性和丙二醛（MDA）含量的变化。结果表明：不同比例的碳纳米材料对高羊茅的株高、地上鲜质量和干质量均没有显著影响。碳纳米材料均显著抑制了蚯蚓超氧化物歧化酶（SOD）的活性，3%碳纳米管的抑制率达到39.3%；暴露于3%氧化石墨烯，过氧化物酶（POD）活性显著降低；添加1%氧化石墨烯，过氧化氢酶（CAT）活性有所升高，添加3%碳纳米管和3%石墨烯，CAT活性显著低于1%氧化石墨烯处理。此外，碳纳米材料对蚯蚓体内的谷胱甘肽S-转移酶（GST）活性和MDA含量并无明显影响。因此，施加一定浓度的碳纳米材料不会影响草坪植物的生长，但其可以诱导蚯蚓体内活性氧（ROS）的产生，引起抗氧化酶活性发生变化，对土壤动物蚯蚓具有一定的毒性作用。

• 玉米叶片铜污染的EEMD-MA-FD光谱诊断模型

  程凤,杨可明,王敏,李燕,高鹏,张超

  以铜为例探讨重金属不同胁迫浓度下玉米叶片光谱的微弱信息量差异，在2017年测定的玉米叶片光谱数据和Cu2+含量的基础上，结合集成经验模态分解（Ensemble empirical mode decomposition，EEMD）、Mallat算法（MA）和分形维数（Fractal dimension，FD）构建EEMD-MA-FD光谱诊断模型来进行光谱弱信息变换监测。与红边最大值、蓝边最大值等常规重金属污染监测方法进行对比分析，验证EEMD-MA-FD模型在玉米叶片铜污染监测中的优越性，最后利用2016年采集的光谱数据作为检验数据验证模型的稳定性。结果显示，玉米叶片Cu2+含量与EEMD-MA-FD模型结果存在较强的相关性，相关系数为-0.942 2，检验数据Cu2+含量与模型结果相关系数为-0.993 7，与实验结果有较高的一致性。由此验证了EEMD-MA-FD诊断模型在农作物重金属铜污染监测中的可行性。

• 宁波市东部地区大气中有机氯污染物的时空分布和污染特征

  彭成辉,黄仲文,黄岑彦,张晶晶,佟磊,肖航

  为了解宁波市不同功能区大气中有机氯污染物（Organochlorine pollutants，OCs）浓度水平、时空分布特征及其潜在来源，于2014年10月31日至2015年10月30日，运用聚氨酯泡沫（Polyurethane foam，PUF）被动采样器的方法，分析了宁波市大气OCs的主要来源。结果表明，宁波市大气中主要的农药为六六六（HCHs）、阿特拉津（Atrazine）、滴滴涕（DDTs）、硫丹（Endosulfans）和百菌清（Chlorothalonil），其平均浓度分别为4500、280、210、160 pg·m-3和87 pg·m-3。大气OCs浓度空间分布差异明显，浓度最高的地区是城市绿化区和茶园，其次为花卉种植区，最低的是滨海地区。OCs的污染特征表明，宁波市部分地区存在DDT和硫丹的使用，滨海地区三氯杀螨醇的使用对该地区大气DDT含量有较为明显的贡献。OCs浓度与温度的相关性研究表明，茶园和花卉种植区冬季受到阿特拉津、百菌清和硫丹等当前使用农药的影响。

• 两种先锋植物对铅锌废渣生境改善及重金属迁移的影响

  邱静,吴永贵,罗有发,陈然,郑志林,周佳佳

  为了研究自然定居的先锋植物对铅锌废渣的生态修复效应，通过野外采样及室内分析，研究了典型的黔西北土法炼锌废渣堆场上自然着生的2种先锋植物（土荆芥及类芦）对废渣基质养分积累、酶活性改善状况，并分析了2种先锋植物生长对炼锌废渣中特征重金属Cu、Cd、Zn、Pb的吸收积累特征及先锋植物根际微域中重金属赋存形态的影响。结果表明，与对照（无植被修复的裸露废渣）相比，自然定居在铅锌废渣堆场上的土荆芥和类芦可显著（P<0.05）改善植物根际废渣基质的养分（N、P、K、有机质）、酶活性（碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶）及微生物活性（呼吸作用强度）；2种自然定居植物对Cu、Cd、Zn、Pb的赋存形态特征具有明显影响，植物生长促进根际废渣基质中残渣态Cu、Cd、Zn、Pb向可交换态转化进而增加废渣基质中重金属的生物有效性。土荆芥对Cu、Cd、Zn、Pb和类芦对Cu、Zn、Pb的转运系数均小于1，但类芦对Cd的转运系数达到2.02，表明类芦对Cd具有较强的吸收转移能力；两种植物均能在极端的废渣环境中生长，表现出对铅锌废渣较强的耐性和抗性。土荆芥和类芦的自然定植及生长对土法炼锌废渣堆场重金属污染有一定的修复作用，可作为先锋优势植物应用于铅锌废渣植被重建或生态修复工程实践的前期修复工作中。

• 不同钝化剂对铅锌矿区周边农田镉铅污染钝化修复研究

  袁兴超,李博,朱仁凤,药栋,湛方栋,陈建军,祖艳群,何永美,李元

  采用大田试验和盆栽试验，研究了海泡石（S）、石灰（L）、腐植酸（H）、生物炭（B）和钙镁磷肥（P）对云南某铅锌矿区周边玉米农田的修复效果，并采用BCR形态分级试验研究土壤钝化前后重金属形态的变化。结果表明：石灰和海泡石可显著提高土壤pH。钝化处理可显著降低DTPA提取态Cd、Pb含量，盆栽试验中，生物炭45 t·hm-2处理对Cd钝化效率可达45.3%，石灰2.25 t·hm-2处理对Pb钝化效率可达60.6%；大田试验中，钙镁磷肥3 t·hm-2处理对Cd最高钝化效率可达48.3%，石灰4.5 t·hm-2处理对Pb钝化效率可达25.3%。石灰、海泡石和生物炭对重金属形态变化影响显著，可促进重金属由高活性形态向低活性形态转换。钝化处理可显著降低玉米籽粒中Cd、Pb含量，生物炭22.5 t·hm-2处理下，Cd最大降幅85%，作物达到食品安全国家标准（GB 2762-2012，Cd ≤ 0.1 mg·kg-1），石灰4.5 t·hm-2处理下，Pb最大降幅59.6%，但未达到食品安全国家标准（GB 2762-2012，Pb ≤ 0.2 mg·kg-1）。部分钝化剂可以起到增产的作用，腐植酸22.5 t·hm-2处理下可增产29.1%。综合分析不同钝化剂及其施用量的效果可知，海泡石和石灰是对该矿区周边Cd、Pb污染农田修复效果最佳的钝化剂，最佳施用量分别为海泡石45 t·hm-2和石灰2.25 t·hm-2。

• 陕西某铅锌冶炼区土壤重金属污染特征与形态分析

  刘智峰,呼世斌,宋凤敏,赵佐平,李琛,葛红光

  为了探讨铅锌冶炼对土壤环境质量的影响，对陕西某铅锌冶炼区土壤中重金属的含量和形态进行了分析，并运用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染程度进行评价。结果表明，Pb、Cd、Cu、Zn含量的平均值分别是陕西省土壤背景值的19.27、135.32、2.76、8.02倍。单因子污染指数评价结果显示，Cd（19.53）达到重度污染，Zn（1.78）和Pb（1.09）达到轻度污染，Cu（0.56）无污染。内梅罗综合污染指数评价结果表明，冶炼厂东、西10 km范围内土壤均处于重度污染程度，且东部高于西部。重金属形态分析结果显示，Pb、Cd、Cu、Zn各形态在全量中所占的比例都以残渣态（34.45%~45.98%）最大，其次为可氧化态（27.45%~30.57%），再次为可还原态（17.63%~23.61%），最后为可交换态（6.80%~14.41%）。重金属形态比例和土壤理化性质的相关性分析表明，pH值与Cd、Cu的可交换态比例呈显著负相关，与Zn的残渣态比例呈显著正相关。土壤有机质与Cd的可交换态比例、可还原态比例呈显著负相关，与Cd的残渣态比例呈显著正相关。铅锌冶炼厂周围土壤受到以Cd污染为主的多种重金属的复合污染，冶炼厂大气沉降、采矿场扬尘是主要污染源。土壤重金属污染防治中应当加强冶炼厂烟尘点源控制，防止土壤酸化。

• Cd在吉林省3种典型土壤上的吸附及其影响因素研究

  颜廷玉,马秀兰,顾芳宁,张婧,王玉军,韩兴,冯君

  为了解Cd在不同土壤类型中的吸附特性，通过批量平衡吸附试验，探究了重金属Cd在吉林省盐碱土、黑土和白浆土3种典型土壤中的吸附行为及不同影响因素对Cd吸附特性的影响。结果表明：Cd在3种土壤中的吸附过程用Langmuir模型拟合最优，且对Cd的最大吸附量顺序为盐碱土 > 黑土 > 白浆土；与准一级动力学方程相比，准二级动力学方程对3种土壤吸附Cd的拟合效果更好，说明3种土壤对Cd的吸附过程是多重吸附共同作用的结果；Cd在3种土壤中的吸附均为自发、吸热和无序反应；在试验pH范围内（3.0~11.0），3种土壤对Cd的吸附量呈现先增加后趋于平衡的趋势；Al3+和Ca2+浓度的增加均使3种土壤对Cd的吸附量减少；添加生物质炭后3种土壤对Cd的吸附量增加。

• 沈阳市新民设施菜地土壤重金属污染特征分析

  郭畔,宋雪英,刘伟健,李玉双,魏建兵,李秀颖,夏思雨

  为调查沈阳新民蔬菜基地土壤重金属污染状况，探讨蔬菜基地种植方式、种植年限等因素对设施菜地土壤重金属含量的影响，以沈阳市新民蔬菜基地不同种植年限的设施菜地土壤为研究对象，以露天菜地和玉米大田土壤为对照，采用原子吸收分光光度法和原子荧光法测定菜地土壤中镉（Cd）、铅（Pb）、镍（Ni）、铬（Cr）、铜（Cu）、锌（Zn）、砷（As）和汞（Hg）8种《温室蔬菜产地环境质量评价标准》（HJ/T 333-2006）中控制的重金属含量并分析污染特征，同时，测定土壤pH值、有机质、总氮和总磷含量等土壤基本理化指标。对不同种植年限的设施菜地土壤重金属的污染状况进行评价，对土壤重金属含量与土壤理化性质进行相关性分析。结果表明，新民地区设施菜地的重金属平均含量从大到小顺序为Zn > Cr > Cu > Ni > Pb > As > Hg > Cd，其中Cu、Cd和Hg含量存在超标现象，超标率分别为2.4%、26.8%和22.0%。与露天菜地和大田相比较，设施菜地土壤中Cd、Cu、Zn、As和Hg的平均含量高于露天菜地和大田对照，而Pb、Ni、Cr的平均含量低于露天菜地土壤。设施菜地土壤重金属污染的内梅罗综合污染指数约为0.87，评价等级为警戒限，重金属Cr、Cd含量与种植年限具有极显著正相关关系（P<0.01）；相关分析表明，土壤中Cu、Zn、Cd、Cr的含量与土壤有机质含量显著正相关（P<0.05），Cu、Zn、Cr的含量同时又与总氮含量显著正相关（P<0.05）；土壤中重金属Cu与Zn，Cr与Zn，Cd与Zn，Pb与Ni，Cr与Ni，Cd与Cr具有极显著的正相关关系（P<0.01）。研究表明，新民设施菜地土壤呈微酸性至酸性，Hg含量达到污染水平，其他重金属处于尚清洁状态，重金属含量处于警戒和污染等级的点位占53.7%，重金属污染问题应引起重视。

• 三种黏土矿物对蚕豆生长和重金属含量的影响

  张金秀,何永美,李博,王灿,李天国,秦丽,湛方栋,李元

  以云南会泽铅锌矿周边污染农田土壤为供试土壤，施加沸石、钠基膨润土、硅藻土3种黏土矿物，开展室内种植蚕豆的盆栽试验，研究黏土矿物对蚕豆光合生理、生物量、矿质营养、重金属含量和累积量的影响。结果表明：3种黏土矿物显著增强蚕豆叶片的光合作用，增加植株的生物量，其中钠基膨润土处理的增幅最大，为21.7%。黏土矿物降低土壤速效氮、磷、钾的含量，降幅为12%~48%，改变蚕豆植株氮、磷、钾的含量，其中，硅藻土显著增加蚕豆植株磷、钾和根系氮的含量，增幅为23%~83%，钠基膨润土降低蚕豆地上部氮、磷、钾的含量。3种黏土矿物均显著降低土壤有效态铅和铜的含量，降幅为14%~28%，减少蚕豆植株的锌含量、根系铅和铜的含量；沸石还显著降低土壤有效态镉、蚕豆植株镉和地上部铅的含量。相关分析发现，土壤有效态镉与蚕豆地上部镉、有效态铜与根系铜、有效态锌与植株锌的含量呈极显著或显著正相关。研究表明黏土矿物能降低污染土壤重金属的生物有效性，减少蚕豆植株的重金属含量，改善光合作用和提高生物量。

• 生物炭对土壤有机质结合铜库容量大小及组成的调控

  王雨阳,罗春岩,韦增辉,赵庆杰,吴蔚东

  为研究生物炭对土壤中有机质组分结合铜库容量的大小与组成的调控能力，选择海南省具有代表性的热带次生林和橡胶林的土壤进行模拟实验，根据其有机质含量低、中、高，分别记为SoilL、SoilM、SoilH，以SoilH的含碳量为标准，向SoilL和SoilM中加入玉米秸秆生物炭（处理土壤分别记为SoilL+B和SoilM+B），并通过添加不同浓度的硝酸铜模拟土壤不同铜污染水平。结果表明：SoilL+B和SoilM+B的有机质结合态铜饱和容量分别为8.70 mg·g-1和9.76 mg·g-1，分别为SoilL和SoilM的3.69倍和3.12倍；SoilL+B较SoilL的富啡酸结合态铜（FA-Cu）、胡敏酸结合态铜（HA-Cu）、球囊霉素结合态铜（GRSP-Cu）和颗粒有机碳结合态铜（POM-Cu）的饱和容量分别增加了1.71、2.83、2.75 mg·g-1和0.09 mg·g-1，而黑炭结合态铜（BC-Cu）的饱和容量降低了0.76 mg·g-1；SoilM+B较SoilM的FA-Cu、HA-Cu、GRSP-Cu和POM-Cu的饱和容量分别增加了1.66、3.75、2.68 mg·g-1和0.07 mg·g-1，但BC-Cu的饱和容量降低了2.14 mg·g-1；生物炭对SoilL和SoilM中5种有机组分结合态铜库贡献的大小顺序均为HA > GRSP > FA > POM > BC。研究表明，添加生物炭可以显著提高土壤有机质结合铜库和各有机组分铜库的容量，并提高土壤对重金属的缓冲能力。

• 不同复配修饰两性麦饭石对紫色土吸附Cu2+的影响

  李文斌,谢佳,邓红艳,何海霞,朱浪,康乐,刘伟,孟昭福

  为了探索添加不同复配修饰两性黏土对紫色土吸附Cu2+的影响，分别采用50%和100% CEC的阴离子型聚丙烯酰胺（APAM，简写为PA）、柠檬酸（CA）、乙二胺四乙酸（EDTA，简写为ED）和十二烷基磺酸钠（SDS，简写为SD）对50% CEC十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12或BS）修饰麦饭石进行复配修饰，并将复配修饰后的麦饭石以1%的质量比加入到紫色土（PS）中，形成PS50BS+PA（PS中添加1%的50% BS+PA修饰麦饭石，下同）、PS50BS+CA、PS50BS+ED、PS50BS+SD四类混合土样。批处理法研究各混合土样对Cu2+的等温吸附和热力学特征，并对比不同pH值、温度和离子强度对Cu2+吸附的影响。结果表明：不同混合土样对Cu2+吸附等温线均呈"L"型且符合Langmuir模型。各混合土样对Cu2+的最大吸附量qm在94.90~144.80 mmol·kg-1之间，表现为PS50BS+PA > PS50BS+CA > PS50BS+SD > PS50BS+ED > PSBS > PS的趋势，且相同复配修饰模式下Cu2+吸附量在100%复配修饰比例更佳。20~40℃范围内，除PS50BS+PA和PS50BS+SD以外，供试土样对Cu2+的吸附量均随温度的升高而升高，增加幅度为8.29%~15.99%。pH值3~5范围内，各混合土样对Cu2+的吸附量均随着pH值的升高而升高。各混合土样（除PS50BS）对Cu2+的吸附量均随着离子强度的增加而降低，以0.01 mol·L-1最佳。混合土样对Cu2+的吸附为自发和熵增的过程，且除PSBS+PA和PS50BS+SD外的土样对Cu2+的吸附为吸热反应。

• 转双价基因棉SGK321不同秸秆还田量对土壤线虫群落的影响

  李静,蔡连贺,刘瑞华,风春,李刚,杨殿林,赵建宁

  为了更好地监测转基因作物秸秆还田对土壤生态系统的影响，通过盆栽试验研究了转双价（Bt+CpTI）基因棉秸秆不同还田量对土壤线虫密度、多样性以及群落结构的影响。以转双价（Bt+CpTI）基因棉SGK321和常规棉石远321为材料进行盆栽试验，设置5个还田量：不还田（对照）、半量还田1.0 g·kg-1（2250 kg·hm-2）、全量还田2.0 g·kg-1（4500 kg·hm-2）、1.5倍还田量3.0 g·kg-1（6750 kg·hm-2）、2倍还田量4.0 g·kg-1（9000 kg·hm-2），取棉花蕾期和花铃期土壤进行线虫分离鉴定，并进行数据分析。结果表明：秸秆不还田时，两个棉花品种土壤线虫密度无显著差异；秸秆还田后，SGK321土壤线虫密度仅在蕾期3.0 g·kg-1还田处理时高于石远321，存在显著差异，其他处理无显著差异；转双价（Bt+CpTI）基因棉SGK321土壤中鉴定出线虫19科34属，其中食细菌性线虫（Bacterivores）13属，食真菌性线虫（Fungivores）3属，植食性线虫（Plant-parasites）11属，杂食/捕食性线虫（Omnivores-predators）7属。常规棉石远321土壤中鉴定出线虫19科37属，其中食细菌性线虫13属，食真菌性线虫3属，植食性线虫12属，杂食/捕食性线虫9属。秸秆还田增加了食细菌性线虫的丰度，秸秆还田量超过3.0 g·kg-1就会抑制植食性线虫的生长，使其丰度减小；从生态指标来看，两种棉花不同还田处理下的多样性指数（H'）、线虫通路指数（NCR）均无显著差异。研究表明，转双价（Bt+CpTI）基因棉SGK321的种植没有改变土壤线虫的营养类群，并且土壤线虫密度也无显著差异，两种棉花不同还田处理下的多样性指数（H'）、线虫通路指数（NCR）也均无显著差异。秸秆还田量在一定范围内会使土壤线虫增多，增加丰富度。多因素方差分析表明，相对于品种的影响，棉花生育期和秸秆还田量对线虫群落的影响更显著。

• 山东省畜禽粪污土地承载力时空分异特征分析

  郑莉,张晴雯,张爱平,刘杏认,刘士清,韩聪

  探明山东省畜禽粪污资源的空间分布以及近十年畜禽粪污土地承载力变化情况，为合理利用畜禽粪污资源、优化畜禽养殖结构、推动种养结合的绿色农业发展提供参考。通过文献调研与相关数据资料收集，量化分析山东省作物粪污养分需求量、畜禽粪污养分供应量，将不同畜种产生的畜禽粪便量统一换算为猪粪当量，计算各市畜禽粪污土地承载力指数（I），分析山东省畜禽粪污土地承载力的时空变化特征。山东省畜禽养殖环境承载潜力存在明显的时空变异性。从空间上来看，各市畜禽粪便污染风险存在明显差异，其中青岛、淄博、聊城、菏泽以N、P为基准的I值均小于1，土地消纳畜禽粪污不超载。济南、枣庄、烟台、泰安、威海、日照、莱芜、临沂、德州以N、P为基准的I值均大于1，畜禽粪污量超过了农田的承受能力，农田畜禽污染风险较大，尤其是莱芜市以N、P为基准的土地承载力指数I分别为2.14和2.36，农田畜禽污染风险较大，养分的大量盈余可能会造成农田N、P污染。从时间上来看，近十年山东省养殖规模总体呈上升趋势，从7042万头增加到8401万头，尤其在2009年至2012年间迅速增加，增幅达13.3%。植物对粪污N、P养分的需求量呈逐年上升趋势，分别增长了10.6%、13.1%。畜禽粪污N、P养分供应量呈现上升趋势，增幅分别为8.9%、2.9%。2016年山东省畜禽养殖环境承载潜力以N、P为基准分别可达8576万、9809万头，均高于实际养殖规模（8401万头）。山东省以N、P为基准的畜禽粪污土地承载力指数I均呈波动下降趋势。山东省畜禽养殖主要集中在鲁西南、鲁中南、以及德州、潍坊等区域，其中济南、枣庄、烟台、泰安、威海、日照、莱芜、临沂、德州畜禽粪污量超过了农田的承受能力，有潜在的N、P污染风险。从以N、P为基准的畜禽粪污土地承载力指数I来看，山东省农田对畜禽粪便仍具有一定的消纳空间。

• 太湖流域直播水稻田水量平衡分析与径流污染负荷研究

  徐云强,苏保林,王红旗,乔飞,雷坤,何璟嫕,李丽芬

  为准确、方便地分析水稻田水量平衡关系及研究水稻田非点源污染负荷，本文采用基于降雨-水位原位观测方法（方法一）和基于降雨-水位的灌溉、产流识别方法（方法二）对太湖流域直播试验水稻田进行水量平衡分析和径流污染负荷计算。通过水稻田水位变化数据计算得到水稻田生长季总蒸散发和渗漏损失为1 087.2 mm。根据水量平衡原理，方法一、方法二计算的水量亏损值分别为18.1、81.8 mm，分别占入流总量的1.4%和6.0%，方法一在试验点水稻田水量平衡分析中更准确。应用方法一计算得到水稻田灌溉水量为866.9 mm，入流总量为1 330.6 mm，径流总量为303.2 mm。两种方法计算的灌溉水量相近，方法二可用于灌溉水量的对比分析。水稻田径流污染负荷计算中，应用方法一计算得到TN、TP输出系数为9.18、0.45 kg·hm-2，在合理的范围内。应用方法一进行水稻田水量平衡分析和非点源污染负荷核算具有较好的准确性和适应性。

• 牛粪化肥配施对稻田下渗水氮素流失和水稻氮素积累的影响

  李敏,王春雪,舒正文,王昭,陈建军,李元,祖艳群,张克强

  采用田间小区试验研究了牛粪与化肥不同比例配施[100%化肥（100% CF）、70%化肥+30%牛粪（70% CF+30% MF）、50%化肥+50%牛粪（50% CF+50% MF）、30%化肥+70%牛粪（30% CF+70% MF）]的稻田土壤中20、40、60 cm处下渗水中总氮（TN）、铵态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）的时空变化、氮素下渗流失量和水稻氮素积累特征。结果表明：不同处理的TN、NH4+-N和NO3--N流失量以水稻分蘖期较大，氮素流失以NH4+-N为主，占TN流失的64.3%~76.7%，后期氮素流失较少；50% CF+50% MF在60 cm处下渗水TN时间间隔加权平均浓度高于上层，其他处理的TN均表现为随土层深度增加而减小。不同处理的氮素流失量中以50% CF+50% MF最高，为23.12 kg·hm-2，显著高于其他处理。水稻产量随牛粪配施量增加而降低，但不同处理之间无显著差异；30% CF+70% MF处理显著降低水稻地上部植株氮素累积量，不利于水稻对氮素的吸收利用。因此，综合考虑水稻产量和氮素流失情况，70% CF+30% MF是值得推荐的最优配比。

• 超声活化过硫酸盐氧化降解水溶液中的全氟辛烷磺酸盐

  李炳智,朱江

  针对全氟辛烷磺酸盐（PFOS）去除，构建了超声活化过硫酸盐氧化体系。考察了体系中超声频率、过硫酸盐浓度、溶液初始pH值和空化气体等因素对PFOS降解速率的影响，并对PFOS降解过程产生的自由基及其降解中间产物进行了捕捉和鉴定。结果表明：在30℃、pH值7.0、过硫酸盐浓度0.93 mmol·L-1、超声频率400 kHz、功率100 W和超声密度2.67 W·cm-2条件下，18.58μmol·L-1的PFOS经过8 h反应，降解率达到99.5%。超声活化过硫酸盐体系表现出显著的协同效应，PFOS降解速率比单独超声和单独过硫酸盐体系降解速率之和提高4.77倍，其表观准一级反应动力学常数在实验范围内随超声频率增加而增大，随过硫酸盐浓度增加先增后减，随溶液初始pH值增加而减小，四种空化气体中以氩气的降解效果为最佳；电子自旋捕捉试验表明，硫酸根自由基和羟基自由基参与了PFOS的降解。根据超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）分析得到的七种降解产物，给出了PFOS在该体系中可能的降解途径。

• 典型农作物秸秆组成及燃烧动力学分析

  赵文霞,杨朝旭,刘帅,任爱玲

  为了探讨我国典型区域典型农作物秸秆的组成及燃烧特性，在典型农作物种植区（河北省和吉林省）选择了三种典型秸秆（小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆），对其进行组分分析（工业分析、元素分析、纤维组成），借助差热-热重仪对其燃烧动力学特性进行研究。结果表明：三种秸秆中水稻秸秆灰分和综纤维素含量最高，小麦秸秆中S、Hg含量最高，其他工业分析（水分、挥发分、固定碳）和元素（C、H、O、N）组成均无明显差异。不同升温速率下，三种秸秆的TG和DTG曲线总体趋势相似，两个明显的失重峰分别对应挥发分的析出和燃烧阶段、固定碳燃烧阶段，且前者的失重率远高于后者；同一升温速率下，三种秸秆在低温燃烧区（挥发分析出和燃烧）的最大失重率由高到低依次为小麦秸秆 > 水稻秸秆 > 玉米秸秆，而高温燃烧区（固定碳的燃烧）玉米和水稻秸秆的最大失重率没有明显差别，均高于小麦秸秆。秸秆低温区燃烧和高温区燃烧动力学过程均符合二级燃烧动力学方程。研究表明，三种秸秆具有高挥发分、低灰分（水稻秸秆除外）、低硫的特点；秸秆的燃烧失重主要是挥发分的析出和燃烧，其次是固定碳的燃烧，而水分蒸发贡献量最少；快速失重峰形不仅与秸秆的组成有关，还与挥发分初析温度高低有关；双组分分阶段反应模型能够科学地描述农作物秸秆的燃烧动力学过程。

• 炭基辅料对羊粪好氧堆肥中氮素损失的影响

  王海候,何胥,陶玥玥,金梅娟,陆长婴,施林林,周新伟,沈明星

  养殖废弃物（羊粪）的堆肥化处置是现代"草-羊-田"农牧循环生产的重要环节，为探讨羊粪高温好氧堆肥中氮素损失的有效控制技术，研制了一种炭基辅料，与羊粪和稻草混合后进行了34 d的堆肥试验。试验设置2个处理：羊粪与稻草高温好氧堆肥（CK）、CK基础上添加质量比15%的炭基辅料（CA）。监测了堆肥体的温度、NH3挥发速率、N2O排放通量、各形态氮素含量等参数变化情况，分析了炭基辅料对羊粪堆肥过程中氮素转化及损失的影响。结果表明，与CK处理相比，添加炭基辅料促进了堆肥后第1~7 d堆肥温度快速上升，对堆肥后第8~34 d的堆温影响较小；堆肥34 d后，CK、CA处理的NH3挥发累积量分别为368.38、175.63 mg·kg-1，N2O排放累积量分别为50.38、88.94 mg·kg-1，CA处理的NH3挥发累积量显著小于CK处理（P0.05），羊粪堆肥过程中NH3挥发是氮素损失的主要途径；CK、CA处理的氮素损失率分别为50.49%、32.63%，添加炭基辅料显著降低了羊粪堆肥体的氮素损失率（P<0.05），炭基辅料应用于羊粪有机肥生产，氮素损失率可减少35.37%。

• 贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响

  朱海生,董红敏,栾冬梅,蒲德伦,袁丰

  为研究贮存高度和锯末覆盖厚度对猪粪NH3和温室气体排放量及其增温潜势的影响，以猪粪为贮存材料，锯末为覆盖材料，试验设2种猪粪贮存高度（20 cm和40 cm）和3种锯末覆盖高度（0、10 cm和20 cm），共6个处理，每个处理3个重复。通过动态箱技术对猪粪贮存过程中NH3和温室气体排放进行不间断测试，每小时测量一次进气口和排气口NH3、N2O、CH4和CO2的质量浓度，进而计算增温潜势，共测量42 d。结果表明：猪粪便的贮存高度对各种气体排放量均有显著影响，与20 cm贮存高度的猪粪相比，40 cm贮存高度猪粪的NH3、N2O和CO2排放量显著降低，而CH4排放量显著增加。锯末覆盖降低了猪粪贮存过程中NH3和CO2的排放量，但是增加了CH4的排放量；锯末覆盖对不同贮存高度猪粪N2O排放量影响不同，锯末覆盖增加了20 cm贮存高度猪粪N2O排放量，却降低了40 cm贮存高度猪粪N2O排放量。各处理组单位质量猪粪排放的总温室气体增温潜势为36.62~62.83 g·kg-1（CO2基础）。覆盖可以减少猪粪贮存过程中总温室气体增温潜势11.59%~23.61%，但差异不显著。与20 cm贮存高度的猪粪相比，40 cm贮存高度显著降低了猪粪总温室气体增温潜势达36.26%~41.48%。研究表明，增加猪粪贮存高度可以减少猪粪贮存过程中总温室气体的增温潜势。

• 黄土台塬不同林型土壤主要温室气体通量特征

  张杰,刘梦云,张萌萌,杨静涵,曹润珊

  为研究纯林、混交林土壤二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放特征，有效评估不同林型组成所产生的温室气体差异。本文以黄土台塬7种典型纯林及其混交林为研究对象，采用静态箱-气相色谱法，比较各林型土壤CO2、CH4和N2O的排放规律及其对环境因子的响应。结果表明：研究区各林型土壤均为CO2、N2O的排放源，CH4的吸收汇。不同林型土壤温室气体排放差异显著，在土壤CO2年均排放中，沙棘刺槐混交林最高（130.73 mg·m-2·h-1），油松最低（51.33 mg·m-2·h-1）；在土壤CH4年均吸收中，油松最高（60.82 μg·m-2·h-1），侧柏最低（36.67 μg·m-2·h-1）；在土壤N2O年均排放中，沙棘刺槐混交林最高（4.42 μg·m-2·h-1），油松最低（-0.06 μg·m-2·h-1）。各林型土壤CO2与土壤温度呈正相关，与土壤含水量呈负相关；侧柏和沙棘刺槐混交林土壤CH4吸收与土壤温度呈正相关，随0~5 cm土壤含水量的增加呈先增加后减少的规律；刺槐和油松土壤N2O与土壤温度为显著正相关，其他林型与土壤温度及含水量无明显相关性。研究表明：土壤温室气体排放与林型组成有关，受环境因子影响，各温室气体表现出不同的排放特征。