农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2019年第7期

• 土壤-水稻系统砷的生物地球化学过程研究进展

  吴川,安文慧,薛生国,江星星,崔梦倩,钱子妍

  本文综述了具有不同渗氧能力基因型水稻对土壤砷结合形态、水稻根表铁膜、砷吸收的影响以及不同根际氧化还原条件对土壤砷形态、水稻砷积累、砷转运载体表达的影响，分析了硅的不同施加量对水稻砷吸收的研究进展及其作用机制，从土壤铁矿物氧化和还原两个方面总结了根际铁循环对砷环境行为的影响以及对砷污染土壤修复的潜在价值，以期为最终降低水稻砷吸收提供理论参考。微生物介导的铁氧化还原对砷的环境行为如砷的溶解释放、吸附沉淀、形态转化等有重要影响，而铁细菌的胞外电子传递过程促进了铁的矿物相转化并耦合砷的钝化，在未来工作中值得进一步关注和研究。

• 不同铁肥及其施用方法对水稻籽粒镉吸收的影响

  上官宇先,陈琨,喻华,秦鱼生,曾祥忠,周子军,郭松,张兰

  针对四川省稻田生态系统中镉（Cd）污染突出的问题，以轻度Cd超标稻田治理为目标，开展阻控稻米积累Cd的施肥技术研究。通过大田试验采用裂区设计，研究不同铁肥种类及施用方法对水稻籽粒Cd吸收的影响。结果表明，不同铁肥处理均增加了四个不同类型水稻品种的产量，其中硫酸亚铁追肥喷施显著增加了Y两优的产量（6.67%，P0.05）。不同时期喷施铁肥结果来看，以孕穗期、扬花期和灌浆期各喷施一次EDDHA-Fe处理的稻米Cd含量最低。四个水稻品种的秸秆Fe含量与稻米Cd含量呈直线性负相关。扬花期喷施铁肥稻米中Fe含量增加最多，稻米/秸秆Fe含量比值远高于稻米/秸秆Cd含量比值，这表明水稻中Fe由植株向稻米转移的速率远高于Cd。水稻稻米Fe含量与稻米Cd含量呈二元函数关系（P<0.05），在较低含量时，水稻籽粒中Cd的含量随着Fe含量的上升而上升，当到达一定程度时，水稻籽粒中Cd的含量随着Fe含量的上升而下降。研究表明，水稻籽粒中的Cd受秸秆中Cd和铁肥施用方式和类型的影响，通过合理施用铁肥可以降低镉轻度污染土壤中稻米Cd含量。

• 叶面施锌对不同水稻品种稻米锌营养的影响及其机理

  张欣,户少武,章燕柳,牛玺朝,邵在胜,杨阳,童楷程,王云霞,杨连新

  研究水稻灌浆早期叶面施锌对稻米锌浓度及其生物有效性的影响及其与叶片气孔特征的关系，旨在为稻作生产上生物强化策略的制订提供参考依据。2016—2017年在土培条件下，以6个水稻品种为供试材料，于抽穗期、抽穗后6 d和12 d叶面喷施0.2% ZnSO4共3次，以喷施等量清水为对照，抽穗灌浆期测定剑叶气孔导度和气孔结构，成熟期测定产量性状、糙米锌浓度、植酸浓度和植酸与锌的摩尔比。结果表明，尽管叶面施锌对水稻籽粒产量无显著影响，但显著改变稻米的锌含量水平。与对照相比，锌处理使两年所有品种糙米锌浓度平均增加27.9%（P<0.01）。锌处理对各品种糙米植酸浓度没有影响，但使植酸与锌摩尔比平均下降23.4%（P<0.01）。灌浆期叶面施锌对糙米锌浓度、植酸与锌摩尔比的影响因品种而异，表现在锌处理与品种间存在明显的互作效应，其中3个低锌水稻品种的响应明显大于3个高锌水稻品种。相关分析表明，叶面施锌导致糙米锌浓度的增幅与灌浆早期气孔导度呈显著正相关，但与气孔长度和密度相关不密切。水稻灌浆初期叶面施锌可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性，增幅因品种不同而异；水稻本身锌水平低，叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。

• RNA-Seq定量分析盐肤木对铅胁迫的响应

  夏丽丹,张虹,胡华英,曹升,周垂帆

  为探究重金属污染地生态修复先锋植物——盐肤木对重金属胁迫的分子响应机制，设置3个铅胁迫水平（0、250、1000mg·kg-1），应用Illumina HiSeqTM 2000进行盐肤木根系的转录组测序，并通过Gene Ontology（GO）与Pathway功能显著富集分析方法，分析说明盐肤木响应不同铅胁迫水平下的差异表达基因。结果表明，盐肤木在遭受轻度铅胁迫时，主要有4类水解酶与2类磷酸酶相关基因显著富集，说明盐肤木主要通过调节细胞内水解酶与磷酸酶相关基因来抵御胁迫，而在重度铅胁迫下，主要有6类氧化还原酶相关基因出现显著富集，此时氧化还原酶相关基因起到主要调节作用；盐肤木在铅胁迫下细胞受损，在轻、重度铅胁迫下，分别有24、16类细胞相关基因显著富集，但其自身可通过调节细胞内细胞器、细胞质等相关的细胞运动以应对逆境；核糖体代谢通路是盐肤木适应铅胁迫的主要代谢通路。研究表明，核糖体相关基因是盐肤木响应铅胁迫的主要应答与调节基因。

• 球磨生物炭的性质及其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的毒性效应研究

  郭赛赛,刘小妹,陈宏坤,庄志成,王宜志,唐景春

  为研究球磨生物炭的微生物毒性效应，采用元素分析、比表面积分析（BET）、扫描电子显微镜（SEM）及傅立叶红外（FTIR）表征等手段研究了500℃裂解小麦秸秆生物炭（BC）和球磨生物炭（BM）的性质，采用毒性暴露实验分析了不同浓度（0、10、20、50、100、200 mg·L-1）下两种生物炭对大肠杆菌（Escherichia coli）ATCC 25922和金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）ATCC 25923的毒性效应。结果表明：BC的比表面积为98 m2·g-1，而BM的比表面积提升到309 m2·g-1，球磨可以增加生物炭中含氧官能团的数量；在0.9% NaCl溶液中，添加10 mg·L-1的BM时，S. aureus存活率为90.1%，E. coli存活率为98.2%。当浓度增大到200 mg·L-1时，S. aureus的存活率降低为23.5%，E. coli的存活率仍可达91.8%；而在LB培养基中，BM浓度为200 mg·L-1时，S. aureus的存活率增加到58.1%；相同条件下，BM对微生物的毒性显著强于BC，这可能与粒子大小差异相关。而BM对革兰氏阳性菌S. aureus的毒性显著强于革兰氏阴性菌E. coli，这可能与E. coli产生的胞外聚合物（EPS）有关；添加活性氧自由基（ROS）消除剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）发现，氧化损伤是造成S. aureus细胞死亡的主要原因，但是纳米颗粒对细胞的机械碰撞等其他因素也有可能是BM产生毒性的原因。研究表明BM对微生物具有一定的环境毒性效应，因此在BM使用过程中应注意其可能的环境影响。

• 邻苯二甲酸二甲酯对荧光假单胞菌的损伤研究

  郭茹鑫,王志刚,王春龙,由义敏,王恒煦

  为探究邻苯二甲酸二甲酯（Dimethyl phthalate，DMP）对细菌的毒理作用，选择荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）为受试菌株，采用平板计数试验、对数生长数学模型、细菌表面Zeta电位、荧光偏振法、透射电镜和超高效液相色谱法，测定了P. fluorescens的比生长速率、代时、细胞表面电势、细胞膜流动性、细胞损伤程度和DMP在细胞内外分布，研究DMP对P. fluorescens的细胞毒性。结果表明：经0、10、20、40 mg·L-1的DMP暴露后，细菌比生长速率减小，而代时增加；细菌表面Zeta电位从-12.21±0.56mV逐渐降低为-18.13±0.67 mV，同时DMP增加了细菌细胞膜的流动性，导致细胞明显变形、质壁分离严重并伴有内容物的泄露；在细胞内，DMP累积浓度从0.11±0.10 mg·L-1增加到6.78±0.25 mg·L-1；在细胞外，DMP累积浓度从8.44±0.37 mg·L-1增加到30.52±0.88 mg·L-1。研究表明，DMP破坏了P. fluorescens的细胞壁和细胞膜，影响了细菌正常生长。

• 金属离子-质膜相互作用的分子动力学模拟研究

  徐冰,刘存,周东美,王玉军

  为研究植物根表质膜与土壤溶液界面上的双电层结构对金属离子在质膜上吸附以及吸收的影响，从分子水平探讨质膜表面电势下金属离子与质膜的相互作用，建立了质膜与金属溶液的界面模型，采用分子动力学方法模拟了质膜界面K+、Na+、Ca2+、Mg2+等碱/碱土金属阳离子与Cu2+、Cd2+等重金属离子的结合与分布过程。通过对吸附构型、浓度分布等统计分析，发现阳离子在质膜表面主要与质膜头部的羰基和磷酸基团等极性基团结合；二价阳离子吸附作用比一价阳离子更为强烈，并造成质膜表面电势的反转，直接控制着扩散层中离子的分布特征。分子动力学模拟结果与描述界面双电层结构的Gouy-Chapman-Stern（GCS）经典理论很好地吻合，可以从分子水平预测和解释金属阳离子与质膜相互作用的动态过程。

• 贵州省白菜种植土壤镉风险管控标准研究

  许根焰,宋静,高慧,张厦

  为制定针对具体作物的土壤Cd地方标准，以贵州省为典型区域，采集6种典型土壤开展人工Cd污染土壤盆栽试验，建立白菜可食部分Cd与土壤总Cd、HNO3-Cd及CaCl2-Cd之间的关系，以食品中污染物限量反推安全种植白菜的土壤Cd筛选值（RSVs50或RSVs95）和管制值（RIVs95），并进行适宜性验证。结果表明：土壤总Cd和两种有效态Cd均能与白菜可食部分Cd含量建立极显著的一元回归模型，考虑pH的多元回归模型R2值显著提高；5.5≤pH≤8.0时，土壤总Cd的筛选值RSVs50（0.8~1.7 mg·kg-1）和管制值RIVs95（2.8~8.4 mg·kg-1）均高于现行国家标准；5.5≤pH≤8.0时，基于0.43 mol·L-1 HNO3提取态Cd的土壤筛选值和管制值随pH升高而增大；基于0.01 mol·L-1 CaCl2提取态的土壤Cd管控标准与土壤pH无关，筛选值RSVs95、RSVs50和管制值RIVs95分别为0.02、0.078、0.09 mg·kg-1；标准适宜性验证结果表明，现行土壤Cd筛选值和管制值均偏保守（保守率>68%），本研究推导的土壤总量和两种有效态Cd的筛选值RSVs50合适率均较高（>80%）。因此，为更好地指导农用地分类管理，有必要制定基于有效态和特定作物的地方土壤环境标准。

• 镉污染稻田修复效果评估指标体系的构建

  吴霄霄,米长虹,吴昊,胡均铭,林大松,郑宏杰,焦位雄

  为科学评估镉污染稻田修复效果，运用理论分析、文献分析、德尔菲法与层次分析方法开展了评估指标筛选与权重确定研究，建立了镉污染稻田修复效果评估指标体系。基于修复效果评估目标，指标体系包括土壤肥力、重金属污染、水稻生长安全、修复经济安全等4个准则层下共15个评估指标。指标体系的准则层中水稻生长安全权重（0.430）和重金属污染权重（0.340）最大，指标层中土壤有效镉消减量权重（0.219）和糙米含镉量权重（0.259）最大，本指标体系权重分配体现了粮食安全和土壤环境安全是镉污染稻田土壤修复的主要关注点。

• 水分管理、铁硅材料与生物炭对不同水稻品种吸收镉的影响及其机制

  罗小丽,鞠琳,姚爱军,刘冲,杨燕花,曹健,汤叶涛,仇荣亮

  通过田间微区试验研究了三种水分管理模式干旱（D）、间歇淹水（IF）、持续淹水（CF）以及水分管理与钝化剂（铁硅材料及生物炭）联合修复模式对不同水稻品种吸收Cd的影响，并探讨其影响的可能机制。结果表明，从分蘖前期到成熟期CF处理各水稻品种糙米Cd的含量比IF处理降低0.20%~45.43%，比D处理降低37.67%~62.11%。三种水分条件下低累积水稻品种G8优2168糙米中Cd的含量比常规品种G8优165低35.03%~54.61%。施加铁硅钝化剂在三种水分（D、IF、CF）条件下，糙米中Cd含量比对应单一水分管理模式依次分别下降64.26%、55.74%、38.14%；施加铁硅+生物炭钝化剂降Cd效应下降。低累积品种+持续淹水联合铁硅钝化剂处理，糙米Cd含量最低。水稻根表铁膜中Cd含量在三种水分条件（D、IF、CF）下依次增加，根系和糙米中Cd含量则依次减少，表明持续淹水可以促进根表铁膜对Cd的固定，同时持续淹水使土壤CaCl2提取有效态Cd的含量显著下降，两者共同作用降低了糙米Cd的含量。施加铁硅钝化剂对根系铁膜固定Cd无显著影响，主要通过显著降低土壤有效态Cd使糙米中Cd含量下降。低累积水稻品种+持续淹水水分管理+铁硅钝化剂联合修复技术可以最大限度保障糙米安全生产。种植低累积水稻和在水稻生长关键期持续淹水水分管理对抑制水稻Cd吸收具有重要意义。在水稻缺水季节及缺水地区则更应重视低累积水稻品种和钝化剂的应用。

• 基于GIS的凯江流域农田重金属污染评价研究

  侯沁言,张世熔,马小杰,潘小梅,王贵胤,钟钦梅

  采用单因子污染指数法（Pi）对四川盆地丘陵区凯江流域农田耕层土壤（0~20 cm）中4种重金属污染风险进行评价，并基于GIS平台，结合反比距离权重法（IDW）、径向基函数法（RBF）、普通克里格法（OK）、析取克里格法（DK）和概率克里格法（PK）分析研究区重金属的空间分布特征。结果表明，凯江流域土壤Cd、Hg、As和Pb平均含量分别为0.35、0.10、7.77 mg·kg-1和22.54 mg·kg-1，在空间分布上土壤Cd、As和Pb总体呈现以两个高值为中心向四周递减的趋势，土壤Hg则呈现西部高、东部低的特征。单因子污染指数评价结果表明，土样Cd、As、Hg和Pb的污染超标率（Pi ≥1）分别为7.5%、0.5%、0和0。前4种空间插值的分级面积统计结果表明，研究区域土壤Pb、Hg和As均无污染超标，土壤Cd超标面积（Pi ≥1）为0.14%~1.06%；概率克里格法风险评估结果表明，土壤Hg、Pb分别在Pi >0.3和Pi >0.2条件下无高风险概率，在阈值为1.0条件下，受到As污染的高概率（0.8~1.0）区域有1.05%，0.16%的区域面积有Cd污染超标风险（P=1.0）。因此，该区部分农田土壤主要受到Cd污染。

• 湘潭县农田土壤重金属污染及生态风险评价

  刘瑞雪,乔冬云,王萍,安毅,霍莉莉

  为探讨湘潭县农田土壤重金属的污染特征及潜在生态风险，以湘潭县农田土壤为研究对象，分析了土壤中As、Hg、Zn、Pb、Cu、Cr、Cd、Ni 8种重金属元素含量和污染特征，并利用潜在生态危害指数法评价了该区域农田中土壤重金属的综合潜在生态风险。结果表明：8种重金属中Cd含量平均值高于风险筛选值，低于风险管制值，其他7种重金属含量的平均值均低于风险筛选值，且Cd和Hg累积程度较高，其最小值分别是背景值的1.53倍和1.04倍。在单项污染风险评价中，超过90%的样本Cr、As、Hg、Pb含量小于风险筛选值，90.4%的样本Cd含量大于风险筛选值，且Cd含量高的区域主要分布在东部地区，没有Cr、As、Hg、Pb和Cd含量大于风险管制值的样本；综合污染风险评价结果显示92%的样本可能存在食用农产品不符合质量安全标准等的土壤污染风险。综合潜在生态风险系数的平均值为314.9，处于强潜在生态风险水平。通过以上分析说明，该区农田土壤重金属整体呈现出高生态风险状态，这种现象主要是由该区农田土壤中Cd的污染程度比较高造成的。

• 浙江省农田土壤多环芳烃污染及风险评价

  李欣红,史咲頔,马瑾,方迪,邱兴华

  为探究浙江省农田土壤中16种优控多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs）含量、来源及生态和健康风险，用网格布点法采集了62个农田土壤样品并进行实验分析。结果表明，∑PAHs浓度范围为34.04~1 990.38 ng·g-1，污染物以高环类PAHs为主，研究区域内所有土样苯并[a]芘（BaP）浓度均未超过我国新颁布的《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）中的风险筛选值。采用比值法及主成分分析研究其环境来源，结果显示主要来自于交通污染、煤炭和薪柴燃烧。内梅罗综合污染指数法评价结果表明，研究区有87.10%的样点存在生态风险。毒性当量因子风险评价法分析结果显示，PAHs的毒性当量浓度范围为1.53~268.27 ng·g-1，7种致癌PAHs为污染主体，平均占比高达99.18%。暴露量估算结果显示，经口摄入是PAHs致癌风险最高的暴露途径。健康风险评价显示，土壤中PAHs暴露暂时不会对人群产生明显的非致癌风险，但儿童的综合致癌风险已超过可接受范围，需引起重视。

• 利用膜进样质谱仪测定水稻土几种厌氧氮转化速率

  李进芳,柴延超,陈顺涛,单军,颜晓元

  为了在同一体系下区分和测定水稻土反硝化、厌氧氨氧化（Anammox）和硝酸根异化还原成铵（DNRA）过程发生速率和相互关系，并获取近似原位情况下的净脱氮速率，本研究通过将15NH4+化学氧化法测定DNRA速率和添加尿素模拟原位土柱测定净脱氮速率与膜进样质谱法（MIMS）进行联用，完善了一套基于膜进样质谱法（MIMS）的稻田硝态氮转化测定方法体系，利用该方法测定了5种典型的水稻土[辽宁营口（YK）、江苏宜兴（YX）、浙江金华（JH）、广西桂林（GL）和四川广安（GA）]的反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮4种氮转化速率。结果显示：基于MIMS的方法体系可实现对水稻土中反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率的测定，5种水稻土反硝化、Anammox、DNRA和净脱氮速率范围分别为（358.63±25.37）~（479.96±22.12）、（-14.81±0.22）~（5.29±1.22）、（25.76±12.71）~（109.87±3.88）g N·hm-2·h-1和（33.33±11.16）~（72.74±14.18）g N·hm-2·h-1，相关结果与其他方法研究结果具有可比性。相关性分析显示：水稻土NO3-、可溶性有机碳（DOC）和土壤Fe2+含量是反硝化过程的主要限制因素；NO3-是Anammox的关键限制因素；而土壤DOC和Fe2+含量是DNRA过程的主要限制因素。基于MIMS的方法体系可以在短时间内（1周）测定水稻土四种厌氧氮转化速率，且所需样品量低、精确度高，在稻田或湿地土壤厌氧氮转化过程研究中有很好的应用前景。

• 长期施肥对稻田土壤可溶性有机氮和游离氨基酸剖面分异的影响

  雷秀美,王飞,周碧青,杨文浩,聂三安,邢世和

  为探讨长期不同施肥对稻田土壤可溶性有机氮（SON）和游离氨基酸（FAA）剖面分异的影响，阐明长期施肥稻田土壤SON和FAA的剖面迁移特性。以不施肥（CK）、单施氮磷钾化肥（NPK）、氮磷钾配施牛粪（NPKM）和氮磷钾结合秸秆还田（NPKS）4种处理的稻田长期（33年）施肥定位试验小区为研究对象，采用带总氮检测器的总有机碳分析仪（TOC-TN）、连续流动注射和氨基酸自动分析仪测定不同深度（0~20、20~40 cm和40~60 cm）土层SON、FAA及其组分的含量。结果表明：长期不同施肥水稻土SON含量剖面分异较明显，0~20、20~40 cm和40~60 cm土壤SON含量分别为24.14~49.80、11.30~13.86 mg·kg-1和6.35~9.38 mg·kg-1；不同处理0~20 cm土壤SON含量表现为NPKS > NPKM > NPK=CK，NPKS处理较NPK和CK分别提高67.1%和106.3%，NPKM处理较NPK和CK分别提高了28.5%和58.7%；不同土层SON与可溶性总氮（TSN）的比值为40.0%~69.3%。长期不同施肥水稻土FAA含量也存在较明显剖面差异，0~20、20~40 cm和40~60 cm土壤FAA含量分别为8.15~15.91、0.83~2.13 mg·kg-1和0.69~0.99 mg·kg-1，FAA/SON比例的均值分别为35.3%、12.6%和11.2%；NPKM和NPKS处理0~20 cm土壤均包含20种FAA，较CK和NPK处理增加了3种易分解的碱性氨基酸（鸟氨酸、赖氨酸和精氨酸）；NPK、NPKM和NPKS处理20~40 cm土壤均包含10种FAA，较CK处理增加了3种中性氨基酸（缬氨酸、胱氨酸和苯丙氨酸），而40~60 cm土壤则均包含7种FAA，较CK处理增加了2种中性氨基酸（异亮氨酸和胱氨酸）；不同处理不同深度土壤FAA组成均以中性氨基酸占优势。研究表明：土壤SON、FAA含量与组分及其剖面分异和施肥模式密切相关，长期化肥配施牛粪和秸秆能增加0~20 cm土壤SON、FAA含量且丰富FAA种类。

• 亚热带地区不同种植年限果园土壤团聚体结构及有机碳、氮分布特征

  林诚,郑祥洲,郭宝玲,丁洪,解钰,张玉树

  研究不同种植年限果园土壤团聚体结构变化规律，探究各粒级团聚体有机碳、全氮分布变化特征，旨在为亚热带地区果园土壤肥力形成和变化规律等相关研究提供参考。以林地土壤（0 a）和不同种植年限（2、10、20、30 a）果园土壤为研究对象，分析种植年限与土壤团聚体结构及其有机碳和全氮含量的关系。结果表明：与林地土壤相比，开垦为果园后的土壤中>2 mm团聚体含量显著增加；果园土壤团聚体含量随粒级减小而降低，其中>2 mm和0.25~2 mm粒级分别占40.1%~64.9%和30.6%~46.4%；不同种植年限果园土壤各粒级团聚体含量无显著差异。各粒级团聚体有机碳和全氮含量随着种植年限的延长呈增加趋势，但C/N值呈下降趋势。相关分析表明，随种植年限延长而增加的土壤有机碳或全氮主要分布于0.25~2 mm粒级团聚体。亚热带地区林地开垦为果园可增加土壤大团聚体含量，但开垦为果园后种植年限对土壤团聚体各粒级的分布无显著影响。虽然随着种植年限延长可显著提高各粒径下有机质和全氮含量，但C/N降低，建议果园管理过程中应适当减施氮肥、增施有机肥，提高土壤养分有效性。

• 秸秆还田条件下剖面土壤溶解性有机碳含量及其组分结构的变化

  李彬彬,武兰芳

  为研究溶解性有机碳（DOC）在土壤剖面中的迁移分布，测定比较了秸秆还田（CT+）和秸秆不还田（CT-）条件下0~40 cm剖面土壤DOC含量及其组分的迁移分布。结果发现：DOC含量及其在土壤有机碳（SOC）中的占比量（DOC/SOC）、DOC组分中的胺类（CO-NH）和芳香族类（C=C、苯环）化合物含量、DOC的平均分子量均随土壤深度的增加呈下降趋势，0~10 cm土层土壤与30~40 cm土层土壤之间差异显著，说明DOC在淋溶过程中的含量和组成成分均会发生变化，下层土壤较上层土壤DOC含量降低、DOC分子结构趋向简单化。秸秆还田和不还田土壤相比，0~40 cm土壤DOC含量、DOC/SOC、DOC组分中的胺类和芳香族类化合物含量均表现为增加，两个处理之间差异随着土层深度的增加而缩小；同时，秸秆还田增加了DOC的平均分子量，处理间差异随土层深度的增加而增加；表明秸秆还田对剖面土壤中DOC含量及其组分转移分布具有显著影响。

• 水稻种植在牛粪化肥配施条件下消纳氮磷的作用

  王春雪,舒正文,李敏,李元,陈建军,祖艳群,王昭,张克强

  为研究水稻作为湿地植物在防治面源污染方面的作用，本研究采用盆栽试验的方式，设置了4个施肥处理[100%化肥（100% F）、70%化肥+30%牛粪（70% F+30% M）、50%化肥+50%牛粪（50% F+50% M）、30%化肥+70%牛粪（30% F+70% M）]，在每个施肥处理中又分别设定水稻种植和无水稻种植（UN）两种处理，以探讨种植水稻对整个体系中的碳（C）、氮（N）、磷（P）的消纳作用。结果表明，水稻种植能够降低盆面水的pH值、化学需氧量（COD）、总磷（TP）、总氮（TN）浓度，尤其是在70% F+30% M处理下，水稻对COD、TP、TN的减低效果最显著，与无水稻种植相比，其水稻种植条件下分别降低58.16%、65.50%和72.92%。100% F的水稻籽粒和茎叶的P含量最高；70% F+30% M各部分的N含量最高；50% F+50% M各部分的P含量最高；30% F+70% M籽粒的N含量最高，而茎叶的P含量最高。因此，在配施牛粪的情况下，水稻种植可以显著降低盆面水的pH值、COD、TP、TN，稳定土壤中的N含量，同时增加水稻植株中N、P的含量，其中以70% F+30% M处理下水稻的水处理能力及植株N含量最佳。

• 氮负荷升高对苦草（Vallisneria natans）和穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长的影响

  李启升,胡忠军,李永吉,何虎,韩燕青,靳辉,李宽意

  为研究在浅水湖泊的外源污染源控制工作中控氮（N）的必要性，通过室外模拟实验，探究了N负荷升高对浅水湖泊沉水植物生长的影响。实验设置低N组（输入氮磷比为5∶1）和高N组（输入氮磷比为100∶1）两个N负荷水平，同时选择不同生长型的两种沉水植物——莲座型苦草（Vallisneria natans）和冠层型穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum）作为实验对象。结果表明：N负荷升高对苦草生长产生了明显的抑制作用，表现为高N组苦草的相对生长率、生物量、根长、株数和叶片数等指标均显著低于低N组。与苦草不同，N负荷升高对穗花狐尾藻的胁迫作用不显著，两种N浓度下穗花狐尾藻的生物量、相对生长率、节间距、株高和株数均无明显差异。总体而言，N负荷升高显著降低了沉水植物的总生物量，实验结束时高N组沉水植物的总生物量（115.86 g·m-2）是低N组（321.98 g·m-2）的36.0%。研究表明，N负荷升高会对沉水植物的生长产生胁迫，但是不同沉水植物对N负荷升高的响应具有种间差异。从湖泊管理和生态修复的角度，本研究支持外源N、P均需要控制的观点。

• 基于整合分析法的地下水反硝化强度研究

  郇环,张军军,杨昱,马雄飞,廉新颖,贾永锋,姜永海

  反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程。为研究含水层中反硝化作用强度及其影响因素，采用整合分析法对不同含水介质类型中的反硝化强度范围进行了总结，揭示了反硝化强度在含水层中垂向分布规律，研究了不同取样深度和不同溶解氧（DO）浓度下的反硝化强度影响因素，分析了反硝化强度统计结果的不确定性。结果表明，大多含水介质中反硝化强度处于10-1~102 μg·kg-1·d-1，砂和砂砾石含水介质中可以达到103 μg·kg-1·d-1量级。含水介质粒间孔隙大小与反硝化强度未呈明显相关关系。反硝化强度沿含水层垂向上先逐渐增大后显著减小，在某深度处存在峰值，峰值对应的深度存在明显的区域差异。浅层含水层反硝化强度主要受有机碳浓度影响；深层含水层反硝化强度主要受Eh值影响。当DO浓度为0.2~2 mg·L-1时，反硝化强度与取样深度、地下水位埋深、NO3--N浓度和Eh均呈不显著负相关关系；DO浓度介于2~6 mg·L-1时，与取样深度呈显著负相关，与温度为显著正相关；DO浓度大于6 mg·L-1时，与Eh呈显著负相关关系。反硝化强度测定、计算方法的不同和统计过程导致统计结果具有一定的不确定性。

• 农田汇水河道水生植物原位净化工程处理效果分析

  张迎颖,闻学政,姚一丹,杨非,王岩,刘海琴,张志勇

  为了研究水生植物原位净化工程处理效果，于2017年5—11月，在江苏省泗洪县四河乡的农田汇水河道，利用水葫芦和绿狐尾藻构建组合生态浮床，沿着水流方向设置4个水质采样点，每月监测水体基本理化指标，主要包括水温（T）、酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（CODCr）、悬浮物（SS），分析河段水质沿程变化；在试验开始时、每次采收时监测单位面积植物生物量，干物质含量与氮磷含量，计算植物氮磷富集量。结果显示：植物种养后，沿程各采样点数据对比，水体pH值逐渐趋于中性；各采样时间数据对比，水体DO浓度呈升高趋势。在植物旺盛生长期（7—10月），组合生态浮床对河段水体TN、TP、COD和SS的沿程总消减率分别为50.41%~78.00%、44.62%~73.33%、46.15%~57.82%和33.33%~52.38%，其中最高值出现在8月。按照有效试验周期180 d（5—10月）计算，水葫芦的氮、磷去除量分别约为0.76 g·m-2·d-1和0.09 g·m-2·d-1；绿狐尾藻的氮、磷去除量分别约为1.17 g·m-2·d-1和0.08 g·m-2·d-1。除了植物自身的吸收作用，根系微生物降解作用在污染物净化过程中也发挥了重要作用。在农田汇水河道原位净化工程中，水葫芦与绿狐尾藻组合生态浮床大幅消减水体氮磷浓度，有效降解有机物及拦截颗粒物，对于缓解下游水域富营养化问题具有积极的意义。

• 冬季不同类型猪舍内颗粒物与微生物气溶胶浓度分布规律研究

  黄凯,唐倩,沈丹,戴鹏远,刘俊泽,李延森,李春梅

  本研究旨在探究冬季不同类型猪舍内颗粒物与微生物气溶胶的污染特征，为改善规模化猪舍内空气质量提供基础数据。采用TSI粉尘监测仪和ZYK-6型六级筛孔撞击式微生物采样器，对妊娠舍、分娩舍和保育舍三种类型猪舍内的不同粒径颗粒物（TSP、PM10、PM4、PM2.5和PM1）浓度以及微生物气溶胶进行监测和采样。监测和采样高度均设为距离地面0.8 m处，每日监测7次（3：00、7：00、9：00、11：00、15：00、17：00和22：00），连续监测3 d。结果显示：妊娠舍内TSP、PM10、PM4、PM2.5和PM1平均质量浓度分别为1.734、0.760、0.313、0.270 mg·m-3和0.249 mg·m-3，细菌气溶胶浓度范围6800~25 600 cfu·m-3，真菌气溶胶浓度范围为170~870 cfu·m-3；分娩舍内TSP、PM10、PM4、PM2.5和PM1平均质量浓度分别为3.102、1.385、0.492、0.408 mg·m-3和0.369 mg·m-3，细菌气溶胶浓度范围为4100~22 100 cfu·m-3，真菌气溶胶浓度范围为440~2480 cfu·m-3；保育舍内TSP、PM10、PM4、PM2.5和PM1平均质量浓度分别为1.284、0.572、0.271、0.245 mg·m-3和0.230 mg·m-3，细菌气溶胶浓度范围为2120~6850 cfu·m-3，真菌气溶胶浓度范围为160~1110 cfu·m-3。三种猪舍内细菌气溶胶浓度比较发现，妊娠舍最高，其次是分娩舍，保育舍最低；真菌气溶胶主要分布在粒径小于3.3 μm的范围内。颗粒物与微生物气溶胶的相关性关系分析发现，真菌气溶胶和粒径小于1.1 μm的细菌气溶胶可能是以孢子或者菌丝的形式独立漂浮于空气中。

• 添加黄土或古土壤降低猪粪温室气体综合排放效应

  雷鸣,程于真,陈竹君,周建斌

  为了探究加土垫圈这一传统措施对控制畜禽粪便存贮过程中温室气体排放的作用，采用室内培养方法研究了添加黄土与古土壤对猪粪温室气体排放的影响及可能的作用机理。结果表明：与猪粪处理相比，添加黄土或古土壤处理的CO2累积排放量降低了42.4%~64.3%，CH4累积排放量降低了99.8%以上，但N2O累积排放量增加了1.8~18.0倍，这与土壤对养分的保蓄作用及土壤添加后碳、氮底物的变化有关。总体而言，添加黄土或古土壤处理的全球增温潜势为猪粪对照的38.1%~67.0%，有效减少了猪粪的温室气体排放。与施用黄土相比，添加古土壤具有更好的减排效果，这与古土壤中具有吸附能力的物理性黏粒和游离态氧化铁含量较高有关，说明添加物类型的选择对减少畜禽粪便存贮阶段的温室气体排放具有重要作用。

• 堆肥过程逸散抗生素耐药菌气溶胶的浓度及粒径分布特征

  陈默,高敏,宋渊,程首涛,高浩泽,王旭明

  利用FA-I撞击式采样器采集5家堆肥厂内外生物气溶胶样本，对具有抗生素耐药性的细菌气溶胶浓度和粒径分布进行检测，并对其随传播距离的变化规律加以分析。结果表明：堆肥生产区细菌气溶胶浓度高达2.65×104 CFU·m-3。具有四环素和红霉素耐药性的气溶胶分别达到9.54×103 CFU·m-3和7.39×103 CFU·m-3，占总细菌的36.44%和40.20%。以上3种生物气溶胶在细颗粒物中的相对丰度为13.04%~37.23%，且该丰度随逸散距离的增加而呈现下降趋势。红霉素和四环素耐药菌动力学粒径研究结果显示，两种耐药菌可能主要沉降在人体的咽喉部。

• 精准农业对华北平原冬小麦温室气体排放和产量的短期影响

  卢闯,王永生,胡海棠,董熙,李存军

  本试验以京郊冬小麦田为研究对象，采用大田试验设置4个处理：CTF（常规整地+常规施肥）、PF（精准施肥）、LL（激光平地）、PF+LL（精准施肥+激光平地），采用静态箱-气相色谱法分析了不同农业措施下的土壤温室气体（CO2、N2O、CH4）排放特征。结果表明：和CTF相比，LL冬小麦产量显著提高7.10%；降雨、灌溉后表层土壤含水率显著提高，冬小麦季土壤CH4吸收量显著增加22%，土壤CO2、N2O累计排放量分别显著增加27.20%、8.81%。PF产量与CTF无显著差异；土壤N2O排放峰出现在追肥后，PF排放峰值显著较CTF低15.41%，精准施肥至收获期间PF土壤N2O显著减排15.05%，但整个冬小麦生长季PF土壤CO2、N2O累计排放量和CH4累计吸收量与CTF均无显著差异。和CTF相比，PF+LL小麦产量显著提高8.2%，同时PF+LL土壤具备较好的持水性，雨季及灌溉后表层土壤含水率分别显著提高8.81%、7.63%，冬小麦生长季土壤CO2累计排放量显著增加33.53%，CH4吸收量显著增加31.5%，N2O累计排放量无显著差异，但在精准施肥至收获期间土壤N2O显著减排10.22%。综上，激光平地技术可显著增产但综合增温潜势较强，精准施肥技术对产量无显著影响，但降低了N2O排放峰值，减少了精准施肥后的N2O累计排放量，表现出一定的N2O减排潜力。

• 化肥有机肥配施对盐渍化土壤氨挥发及玉米产量的影响

  周慧,史海滨,徐昭,郭珈玮,付小军,李正中

  针对河套灌区无机氮肥过量施用造成的环境问题，通过探究有机氮替代部分无机氮肥对田间土壤氨挥发的影响，确定盐渍化农田适宜的有机无机氮肥配施用量。于2018年进行田间试验，选取轻度（0.45~0.68 dS·m-1）和中度（1.04~1.40 dS·m-1）盐渍化农田，以纯施氮量240 kg·hm-2为相同施氮总量进行有机无机氮肥配施，分别设置5个施肥处理：单施化肥、3/4氮由化肥提供+1/4氮由有机肥提供、1/2氮由化肥提供+1/2氮由有机肥提供、1/4氮由化肥提供+3/4氮由有机肥提供、单施有机肥，依次记为U1、U3O1、U1O1、U1O3、O1。另外设置空白对照处理（CK），探究不同有机无机氮肥配施量对盐渍化玉米农田土壤氨挥发速率、氨挥发损失量及产量的影响。结果表明：土壤盐分随着有机氮肥施用量增加呈先降后升的趋势；各肥料配施处理追肥后氨高挥发期较施入基肥后明显延长，导致同一处理轻、中度盐渍化土壤追肥后氨挥发损失量较施入基肥后分别高出22.15%~64.03%和14.34~40.66%；同一处理在中度盐渍化土壤上的氨挥发总量较轻度盐渍化土壤高出8.35%~16.46%；土壤氨挥发损失量与有机肥施入比例、土壤盐分之间呈显著二元二次非线性回归关系，分析回归方程各系数可知，适当增大有机肥施入比例可以降低土壤氨挥发，而增加土壤盐分则会使土壤氨挥发增大，增施有机肥和土壤盐分之间会产生共同降低氨挥发损失的效应；有机肥替代部分化肥可提高玉米产量，轻、中度盐渍化土壤U1O1处理玉米产量分别较U1处理高出12.63%和17.05%。在轻度和中度盐渍化土壤上，综合氨挥发损失量及玉米产量，处理U1O1既能保证高产，又能显著降低氨挥发损失，故推荐该处理为当地适宜肥料配施模式。

• 减氮配施氮转化调控剂对麦田CO2和CH4排放的影响

  王艳群,彭正萍,马阳,吴敏,王洋,宋学利,王会贤

  为解决小麦生产中增施氮肥导致温室气体CO2和CH4排放增加、增温潜势较大等问题，采用田间试验法，研究减氮并配施不同氮转化调控剂等条件下的麦田土壤CO2和CH4排放规律、排放总量和二者的增温潜势。结果表明：麦田土壤是CO2排放源，其排放通量在夏季较高，春、秋季次之，冬季最低；麦田土壤是CH4弱吸收汇，季节性变化不明显；土壤温度、湿度、施肥等显著影响温室气体排放；与农民习惯施氮肥比，减氮处理的CO2平均排放通量和排放总量分别显著降低8.3%~32.6%和7.8%~31.6%，减氮处理的CH4平均吸收通量和吸收总量分别增加43.0%~130.8%和49.4%~138.5%，减氮处理的总GWP和净GWP分别降低7.9%~31.6%和14.5%~55.5%；与等氮量处理相比，配施氮转化调控剂处理的CO2排放通量、排放总量分别降低5.9%~26.5%和6.6%~25.8%，CH4平均吸收通量和吸收总量分别增加19.7%~61.3%和20.2%~59.7%，总GWP和净GWP降低6.6%~25.8%和12.6%~47.9%。结果表明，在农民习惯施氮肥基础上减氮和氮肥配施氮转化调控剂均显著减少麦田土壤CO2排放、促进CH4吸收、降低增温潜势。