农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2020年第8期

• 薄膜扩散梯度（DGT）技术在环境微界面物质运移过程研究中的应用

  李希媛,滕辉,赵玉杰,陈春梅,余光辉,管冬兴

  土壤、沉积物、水体和生物体之间的接触和作用形成了多种环境微界面。这些环境微界面是物质迁移转化的重要场所，而高度时空异质性的界面特征使得对其中化学反应信息的捕捉变得极其复杂且困难。薄膜梯度扩散（DGT）技术以其原位测量元素生物有效态和高空间分辨率等优势，适用于研究化学异质性的界面过程。本文系统总结了DGT技术在环境微界面的物质运移过程研究中的应用现状，包括以下3方面内容：一是一维物质浓度测定；二是二维化学分布成像；三是与薄膜扩散平衡技术（DET）、平衡式孔隙水采样器（Peeper）和平面光极（PO）等技术联用同步获取多种溶质分布信息。现有研究证据表明，DGT适合在亚毫米（几十至几百微米）至毫米尺度研究环境微界面营养盐和污染物运移的生物地球化学过程，并可与其他化学成像技术结合研究物质跨界面运移的驱动因子和动力学特征。最后，在DGT技术发展与应用场景扩展等方面提出了几点展望。

• 辛基酚对家蚕（Bombyx mori L.）生长发育的影响

  袁红霞,秦粉菊,顾华杰

  为探讨辛基酚对鳞翅目模式昆虫家蚕生长发育的影响，使用添加0.01~0.08 g·kg-1辛基酚（4-tert-octylphenol，4-t-OP）的人工饲料饲养家蚕（Bombyx mori L.），研究了4-t-OP对家蚕幼虫和蛹的生长发育速度、生长量、发育整齐度和生命力等影响。结果表明：连续取食0.01 g·kg-1以上浓度4-t-OP的饲料，家蚕幼虫和蛹的生长发育速度（幼虫期和蛹期发育经过时间）、生长量（幼虫期体质量和蛹期茧层量）、生命力（3龄起蚕绝食生命时数、4龄起蚕结茧率、蚕茧的死笼率和羽化率）等都明显下降，抑制眠蚕体质量。4-t-OP对家蚕幼虫生长发育后期、化蛹及羽化等发育变态期的影响更加明显，其在家蚕体内可能有累积效应。添食0.08 g·kg-1 4-t-OP的家蚕不能完成生活史。研究表明，4-t-OP对家蚕生长发育毒性影响有显著的浓度效应和时间效应。

• 锑胁迫对桑树生理指标及富集转运特征的影响

  耿丽莎,杨再福,许志楠,舒文君,朱彤

  为探讨桑树（Morus alba L.）应对锑（Antimony，Sb）胁迫的响应机制以及对锑污染的累积修复效果，采用土培法，以2年生桑树幼苗为实验材料，设置Sb3+（50、100、200、300 mg·kg-1），Sb5+（100、200、400、600 mg·kg-1）和Sb3++Sb5+（25+50、50+100、100+200、150+300 mg·kg-1）12个浓度，研究不同价态、不同浓度锑处理对桑叶叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、丙二醛（MDA）含量、谷胱甘肽（GSH）含量的影响，测定桑树各部位锑含量并计算富集转运系数。结果显示，单一和复合锑胁迫都会抑制桑叶的叶绿素合成，对于SOD和CAT活性，各处理都呈现出低浓度促进，高浓度抑制的现象，锑胁迫下MDA含量较对照组有显著增加，各个锑处理的富集系数均小于对照组。研究表明，单一Sb3+胁迫下桑树中锑分布为根 > 枝 > 茎 > 叶，Sb3+、Sb5+复合胁迫下桑树锑分布为根 > 茎 > 叶> 枝，锑污染程度的增加抑制了桑树根向桑叶运输锑的能力，减小了桑树的富集能力。

• 镉胁迫对姬松茸菌丝生理指标与镉吸收的影响

  刘朋虎,陈华,李波,王义祥,翁伯琦

  为了比较镉胁迫对不同姬松茸菌株（J1、J77）菌丝生长与镉吸收的影响，通过室内培育试验，设立0~75 mg·kg-1的不同镉胁迫浓度梯度，测定其对姬松茸菌丝生理指标与镉含量的影响。结果显示，不同镉浓度胁迫处理对J77和J1菌丝抗氧化系统的影响各异。当镉浓度为5 mg·L-1时，J1与J77菌丝SOD酶活性分别增加121.5%、157.5%；当镉浓度高于5 mg·L-1时，两个菌株菌丝SOD酶活性均开始降低。在10~75 mg·L-1中高镉浓度胁迫范围，J77、J1菌丝的POD酶活性分别减少92.7%、95.3%。在5~50 mg·L-1镉浓度胁迫范围，J77、J1菌丝的CAT酶活性分别减少40.9%、60.4%，随着镉胁迫浓度增加，J1的镉毒害更为严重。在0~2 mg·L-1镉浓度范围内，J1与J77菌丝的APX酶活性分别增加7.9、13倍，两菌株相差近5倍，J77菌丝APX酶活性反应大于J1菌丝。不同浓度镉胁迫处理条件下（0~75 mg·L-1），J1菌丝丙二醛（MDA）显示了较大幅度的提升，氧化程度比较剧烈，而J77在整个过程则提升幅度较缓，氧化应激程度相对较低。当镉胁迫浓度为10 mg·L-1时，J1菌丝MDA含量比对照高1.6倍并达到最大值；当镉浓度为15 mg·L-1时，J77菌丝MDA含量比对照高60%并达到最大值，J1、J77的MDA最大值相差近1倍，J1菌丝细胞膜过氧化反应比J77更为强烈。在0~75 mg·L-1浓度范围内，J77与J1菌丝中镉含量的浓度均随着外源镉含量的提高而增加。当镉浓度在2.5~50 mg·L-1范围内，J1、J77菌丝镉含量分别增长了17.2、19.1倍；但就镉吸收累积量而言，J1菌丝比J77菌丝镉含量高近2.3倍；J77不仅对高镉胁迫的耐受程度高于J1，而且J77抵制镉吸收能力高于J1。结果表明，姬松茸J1和J77菌丝SOD、POD、CAT、APX酶活性及MDA含量随镉含量变化均表现为“低促高抑”的现象，J77菌丝镉含量低于J1，J77具有抵制镉吸收的潜力。

• 黏土矿物胶体对氧化石墨烯和As（Ⅴ）在多孔介质中迁移的影响

  孟庆涛,周时,姜延吉,殷宪强

  为探究不移动的黏土矿物胶体对氧化石墨烯与砷在多孔介质中迁移的作用，通过一系列柱试验研究了氧化石墨烯（GO）、As（Ⅴ）和GO-As（Ⅴ）混合液在不同黏土矿物胶体（高岭石胶体和蒙脱石胶体）、pH、离子强度（IS）和流速下的迁移行为。结果表明，流速的增大会增加GO和As（Ⅴ）在饱和多孔介质中的迁移率；离子强度的增加降低了GO和As（Ⅴ）在饱和多孔介质中的迁移率；增加pH也会增加GO和As（Ⅴ）在饱和多孔介质中的迁移率。此外，相比单独迁移，GO-As（Ⅴ）协同迁移中GO和As（Ⅴ）的迁移率均有增加。不移动的蒙脱石胶体相比于高岭石胶体对GO和As（Ⅴ）的阻滞能力更强，可能是蒙脱石层间存在的阳离子提供了较高岭石更多的正电荷。

• 宁夏养鸡场粪污及周边土壤重金属和细菌群落特征研究

  张俊华,贾萍萍,刘吉利,孙媛,尚天浩

  为了解宁夏蛋鸡养殖场粪污和周边土壤中重金属及细菌群落状况，在宁夏最大的蛋鸡养殖区采集了不同养殖期新鲜鸡粪和相关土壤样品，测定了7种重金属含量和细菌群落组成及多样性。结果表明：该地区鸡粪中Cu、Cd、Cr、Pb、Hg和As含量低于全国平均值26.83%~93.23%，而Zn含量高于全国平均值28.74%，与德国有机肥料中重金属限量标准相比Zn超标6.94%。随着养殖期的推移，鸡粪中Cu、Cd、As含量均先减少后增加；育雏期Cu、Zn、Cd、Hg含量在全养殖期都相对最高，育成期鸡粪Cu、Zn、Cr、Pb和As含量均最低。鸡粪重金属综合污染指数除育成期属于安全水平外，其他4个时期均属于警戒限水平；高产期鸡粪重金属综合污染指数最高。养殖场周边土壤和施用了鸡粪的土壤Cu、Zn含量均高于对照土壤；各土壤重金属综合污染指数均处于安全水平。鸡粪中优势菌门是Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes。土壤中相对丰度较高的是Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Acidobacteria和Planctomycetes。施用鸡粪后土壤细菌在门水平上数量发生变化，但并不显著。在鸡粪基本理化性质中，pH和全钾对细菌群落多样性和优势菌门有显著的促进作用，重金属中Zn的影响较大。土壤基本理化性质中有机质对土壤细菌优势菌门丰度影响最大，重金属中Cu和Zn对细菌多样性和优势菌门普遍具有显著影响。

• 基于Monte Carlo-Hakanson模型的土壤重金属生态风险评价研究

  熊鸿斌,陈神剑

  为了降低土壤重金属生态风险评价中的不确定性，以某实际搬迁后铅蓄电池场地的土壤中重金属Cr、As、Pb、Cu、Zn含量实测值为基础数据，将Monte Carlo模拟引入Hakanson生态危害指数法中，构建Monte Carlo-Hakanson模型，主要通过对重金属含量这一随机变量进行抽样，将得到的大量可靠预测值代入Hakanson指数模型，重复计算模型中的函数值，得到场地生态风险等级及处于各生态风险等级的概率，以此来降低生态风险评价中的不确定性。案例结果如下：研究区生态风险隶属于较高等级，概率为49.44%，Pb的敏感度最高，达到了99.7%，对场地的污染起主导作用。Monte Carlo-Hakanson模型的应用有效降低了类似场地的土壤重金属生态风险评估的不确定性，为获得土壤重金属生态风险评估结果的准确性提供了一个新的思路和方法。

• 矿区农田蔬菜重金属污染评价和富集特征研究

  涂春艳,陈婷婷,廖长君,曹斐姝,张超兰,周永信,谢湉

  为明确南丹矿区周边农田不同种类蔬菜污染情况，筛选适宜本区域种植的蔬菜品种，降低生态风险，通过实地采样调查，运用单因子污染指数、综合污染指数、富集系数及系统聚类分析法，评价及比较不同蔬菜可食部位中Cd、As、Pb污染状况及富集特征，同时选取叶菜类及萝卜进行不同部位重金属累积情况分析。结果表明，研究区域农田土壤为Cd、As重度污染，Cd是蔬菜的主要污染因子，不同种类蔬菜对Cd的富集能力大小表现为叶菜类 > 茄科类 > 块根类 > 瓠果类 > 豇豆类。叶菜类、豇豆类及茄科类蔬菜对3种重金属的富集能力大小为Cd > Pb > As，块根类和瓠果类的大体趋势为Cd > As > Pb，其中抗热尖叶油麦菜对Cd、Pb的富集能力最强，生姜对As富集能力最强。通过对叶菜类及萝卜不同部位重金属浓度分析，Cd、As、Pb浓度表现为可食部位 < 不可食部位。研究表明，不同种类蔬菜的重金属富集能力不同，大部分易受Cd污染，其中叶菜类对Cd的富集能力基本强于其他类蔬菜，为保障村民蔬菜食用安全，建议规避叶菜类蔬菜种植，推荐种植苦瓜、香芋南瓜、七寸人参红萝卜、紫薯等瓠果及块根类蔬菜。

• 蚯蚓粪对镉在土壤-水稻系统中迁移转化影响

  张晓绪,张嘉伟,孙星星,徐轶群,许健,朱靖

  为降低稻米中镉（Cd）含量，探究了牛粪源蚯蚓粪对水稻不同时期Cd吸收积累的影响。选取中性水稻土，采用盆栽试验，对牛粪源蚯蚓粪添加下水稻生长过程中土壤氧化还原电位（Eh）、pH和土壤Cd形态的变化规律及水稻重金属Cd积累量进行测定分析。结果表明：相较于对照（不添加蚯蚓粪），施加蚯蚓粪使水稻土壤Eh显著降低，显著降低水稻分蘖期土壤pH值，进入抽穗扬花期后无显著影响；蚯蚓粪的添加改变了土壤Cd的赋存形态，在分蘖期除低添加量6.3 g C·kg-1土外均显著降低环境活性态Cd含量，且添加量越大降幅越大，在水稻抽穗扬花期仅高添加量41.3 g C·kg-1土有显著降低效果，在完熟期各处理组均显著降低其含量；施加蚯蚓粪能显著降低水稻糙米中Cd的含量，蚯蚓粪施用量6.3 g C·kg-1土下糙米Cd含量降低48.08%，施用量达16.3 g C·kg-1土时糙米Cd含量降至0.157 mg·kg-1，符合国家稻米Cd控制标准，继续增加施用量后糙米Cd含量无显著差异。对于水稻植株，蚯蚓粪在41.3 g C·kg-1土下可显著降低全生育期各部位Cd含量，除抽穗扬花期茎部无明显规律外，其余各时期水稻根、茎及叶Cd含量均表现为蚯蚓粪添加量越大降低效果越明显。研究表明，蚯蚓粪在全生育期可通过降低土壤Eh影响土壤可交换态Cd含量从而降低水稻对Cd的吸收量。

• 土壤重金属钝化效果评估——基于大田试验的研究

  何赢,杜平,石静,秦晓鹏,徐刚,吴明红

  采用野外大田试验，研究了钙镁磷肥（Calcium-magnesia phosphate fertilizer）、麦饭石（Medical stone）、氧化铁吸附剂（Ferric oxide adsorbent）、氧化铝复合材料（Alumina composite）、植物型有机肥（Plant-based organic fertilizer）、牛粪（Cow dung）、骨炭（Bone char）对某地重金属污染农田的钝化修复效果，并利用动态加权评估方法评估了这几种钝化材料的综合适用性。试验结果表明：几种材料对土壤pH影响均较小，钙镁磷肥、麦饭石微量提高了土壤pH，与对照组相比分别增加0.68和0.74个单位；施加植物型有机肥、牛粪和骨炭提高了土壤有机质含量，与对照组相比分别增加了3.19、2.64 g·kg-1和1.17 g·kg-1（10.04%、8.31%和3.68%）。几种材料在0.6%的投加量下，除植物型有机肥外均有较好钝化效果，土壤有效态镉降低18%以上，且显著减少糙米中镉蓄积量（0.062~0.087 mg·kg-1），低于国家食品安全标准限值。为综合评估几种材料的效果及适用性，以土壤重金属有效态含量、糙米镉含量、修复成本和产量为指标构建动态加权函数综合评估模型，评估结果表明，钙镁磷肥的综合修复效果最好，其次为骨炭和植物型有机肥。

• 丛枝菌根真菌对溶解态和胶体态Cd淋溶的影响

  苏琳,曹力,张金秀,秦丽,祖艳群,湛方栋

  采用粒径0.2 mm的石英砂制备30 cm高的砂柱，在接种和不接种丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）条件下种植玉米，施用1 mg·L-1的溶解态和胶体态Cd，开展砂柱培养和模拟淋溶试验，研究AMF对砂粒比表面积、砂柱溶液Cd浓度和淋溶流失的影响。结果表明： AMF菌丝在砂柱中生长和分泌球囊霉素相关土壤蛋白（GRSP），增大石英砂的比表面积，增加石英砂对Cd的吸附量与吸附能力；接种AMF显著降低砂柱10 cm处溶液中溶解态和胶体态Cd的浓度，减少Cd的淋溶流失量；相关性分析表明，在AMF接种情形下，砂柱中GRSP含量与砂粒Cd吸附量呈显著正相关，GRSP含量与砂柱溶液Cd浓度呈显著负相关，且砂粒Cd吸附量与砂柱溶液Cd浓度呈显著负相关，砂柱20 cm深度的砂粒Cd吸附量与Cd流失量呈显著负相关，砂柱30 cm深度的溶液Cd浓度与Cd流失量呈显著正相关。可见，AMF菌丝通过分泌GRSP、增大石英砂的比表面积，增强石英砂对Cd的吸附，从而降低砂柱溶液Cd浓度与Cd淋溶流失。

• Tween 80作用下芘降解细菌Pyr9在三叶草中的定殖及效能

  陈志高,顾玉骏,张海丽,刘娟,高彦征

  为明确非离子型表面活性剂作用下多环芳烃（PAHs）降解细菌在植物中的定殖和效能，以Tween 80、芘降解细菌Mycobacterium sp.Pyr9和三叶草作为供试对象，通过温室土培试验，探讨不同含量的Tween 80对菌株Pyr9在三叶草中定殖、分布和效能的影响。结果表明：三叶草中菌株Pyr9的数量随着Tween 80含量的增加呈先升后降的趋势，Tween 80含量为100 mg·kg-1时其数量最高。高剂量Tween 80（≥500 mg·kg-1）显著抑制了三叶草的生长，但Pyr9的定殖有效减弱了该抑制作用。添加不同剂量的Tween 80皆可促进三叶草对芘的吸收，而Pyr9的定殖可显著降低三叶草中的芘含量。此外，添加Tween 80可在一定程度上增强三叶草和Pyr9联合作用下土壤中芘的去除效率。研究表明，适当剂量Tween 80的施用有效促进了菌株Pyr9在三叶草中的定殖和效能，并增强了土壤和植物中芘的去除效率。

• 磺胺二甲嘧啶对稻田土壤微生物的中长期效应

  徐佳迎,周金蓉,吴杰,王珏,程粟裕,赵鸽,蒋静艳

  为了研究兽用抗生素磺胺二甲嘧啶（SMZ）对稻田土壤微生物的中长期效应，本文采用HPLC-MS和Illumina Miseq高通量测序技术，对比分析了磺胺二甲嘧啶（30 mg·kg-1）与不同基肥（猪粪和复合肥）同步输入稻田土壤47 d和61 d后，其在土壤中的降解情况和对土壤微生物的影响，并开展了磺胺二甲嘧啶单一降解产物相应室内纯培养验证研究。结果表明：无论基肥是猪粪还是复合肥，磺胺二甲嘧啶输入土壤47 d和61 d后均降解产生了2-氨基-4，6-二甲基嘧啶和4-[2-亚氨基-4，6-二甲基嘧啶-1（2H）-基]苯胺这两种降解产物，且以前者为主。在两个研究时间点，无论肥源是猪粪还是复合肥，磺胺二甲嘧啶对土壤微生物群落多样性和丰富度变化均无显著影响（P>0.05）。但从微生物优势群落组成上来看，磺胺二甲嘧啶输入47 d后，相对于猪粪对照，猪粪+SMZ处理中芽单胞菌门和芽单胞菌属相对丰度显著降低了0.81%和0.70%（P<0.05），Subgroup6_norank菌属相对丰度显著增加了0.54%（P<0.05），表明此时猪粪+SMZ处理对芽单胞菌门和芽单胞菌属有显著抑制作用，对Subgroup6_norank菌属有显著促进作用，培养试验证实了此作用效果主要来自于磺胺二甲嘧啶的降解产物2-氨基-4，6-二甲基嘧啶；磺胺二甲嘧啶输入61 d后，猪粪+SMZ处理对放线菌门和厚壁菌门有显著促进作用（P<0.05），对伯克氏菌属有极显著促进作用（P<0.01），复合肥+SMZ处理对热脱硫杆菌属起显著抑制作用（P<0.05），相对于同种肥源对照，猪粪+SMZ处理中放线菌门、厚壁菌门和伯克氏菌属相对丰度分别提高了2.66%、0.71%和0.25%，复合肥+SMZ处理中热脱硫杆菌属相对丰度降低了0.43%。因此，磺胺类兽用抗生素在土壤中的中长期效应不可忽视。

• 地膜对农田土壤及玉米籽粒邻苯二甲酸酯累积状况的影响

  李瑾,周涛,张扬,李留标,李崇霄,曹靖

  为探讨邻苯二甲酸酯（PAEs）在土壤-植物系统中的残留和累积状况，检测了不同厚度（0.012、0.010、0.008 mm）和不同降解类型地膜中PAEs的含量，动态比较了地膜处理方式（填埋和暴晒）对PAEs在土壤中的残留情况，通过田间试验分析了不同覆膜年限（5、15、25 a）对土壤和玉米籽粒PAEs累积的影响。结果表明： 0.012 mm的加厚地膜PAEs含量高于普通（0.008 mm）地膜，可降解地膜中PAEs的含量高于PE地膜，检出PAEs同系物分别为DMP、DEP、DBP、DEHP和DNOP共5种，其中DBP和DEHP含量较高。大田处理90 d后发现，不同降解类型地膜填埋处理的土壤PAEs含量平均高出暴晒处理1.49倍，表明土壤PAEs含量受地膜处理方式的影响。随着覆膜种植年限的延长，玉米地土壤PAEs累积增加，其中以DBP和DEHP增加最明显。玉米籽粒中仅检测到PAEs同系物DBP，且土壤中PAEs含量与籽粒中的呈显著正相关，说明玉米会吸收土壤中的PAEs并转移到籽粒中。

• 秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

  王学霞,张磊,梁丽娜,宋宁宁,刘东生,王甲辰

  为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响，研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理：秸秆不还田作为对照（CK）、秸秆1/3还田（S1）、秸秆2/3还田（S2）、秸秆全部还田（S3）。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量，13C核磁共振波谱技术（NMR）检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明：秸秆还田5 a后，土壤总有机碳（TOC）、>2 mm与2.00~0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳（DOC）、易氧化态碳（EOC）和微生物量碳（MBC）含量，均随还田量增加而逐渐增加，且不同处理增加量不同，与CK相比，S3处理显著增加了这些有机碳的含量（P<0.05）。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主，其次是芳香碳与羰基碳，秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳（易分解碳组分）含量，降低了烷基碳和芳香碳（难分解碳组分）含量，与CK相比，S3处理显著增加烷氧基碳含量（P<0.05）而显著降低了芳香碳含量（P<0.05）。与CK相比，S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值（P2.00 mm团聚体组分，增加了2.00~0.25 mm组分，而降低了0.25~0.053 mm组分和显著降低了<0.053 mm组分（P<0.05）。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述，由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分，减少了难分解有机碳组分，降低了微团聚体物理保护作用，改变了微生物活性和铁离子络合作用，在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性，可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。

• 长期施肥对黄土旱塬农田土壤微生物量碳、氮、磷的影响

  李春越,郝亚辉,薛英龙,王益,党廷辉

  为研究长期不同施肥方式对土壤微生物量碳、氮、磷含量的影响，以国家黄土高原农业生态试验站长期定位施肥试验为研究对象，选取不施肥（CK）、单施氮肥（N）、单施磷肥（P）、施氮磷肥（NP）、单施有机肥（M）、氮肥配施有机肥（NM）、磷肥配施有机肥（PM）、氮磷肥配施有机肥（NPM）8个处理，应用氯仿熏蒸-浸提法和生态化学计量比，研究了30 a不同施肥方式下土壤微生物量碳、氮、磷含量变化及其与土壤基本理化性状的关系。结果表明：长期施肥较CK处理均能提高土壤微生物量氮、磷含量；与CK相比，施用化肥处理的微生物量碳含量均有所降低，而微生物量氮、磷含量显著提高；除NM处理外，施用有机肥处理的土壤微生物量碳、氮、磷含量较CK处理均显著提高。长期单施化肥、有机肥和化肥有机肥配施处理的微生物量C∶N显著低于CK处理，等量施磷处理（P、NP、PM、NPM）的微生物量C∶P、N∶P均低于CK和其余施肥处理，而NM处理的微生物量C∶P、N∶P显著高于其余处理。冗余分析显示，土壤全氮（F=13.9，P=0.002）对土壤微生物生物量影响最大，解释了微生物量变化的5.3%，各理化性质的影响顺序为全氮 > 全磷 > pH > 有机质；相关性分析表明，土壤微生物量碳、磷分别与土壤有机质、全氮、全磷呈显著正相关，土壤微生物量氮与有机质、全氮呈显著正相关。长期单施化肥使土壤酸碱度发生改变，对微生物的生命活动产生抑制作用。而长期化肥配施有机肥能不同程度提高土壤养分含量，促进土壤微生物的生长繁殖，进而增强微生物对碳、氮、磷等元素的吸收利用，对于提高土壤肥力和肥料利用率具有重要意义。

• 春季农田地表空气中PM10浓度变化与环境因子关系

  武亚堂,吴建国,王立

  为探讨春季农田近地表空气中PM10浓度变化与环境因子关系，于2019年3月1日至5月31日，用PM10采样器、自动气象站以及土壤温湿度数据采集器，对山东泗水县开垦农田近地表80 cm处空气中PM10浓度与环境因子进行了观测，使用线性回归和Pearson相关系数分析方法、曲线回归分析法、多元线性回归和逐步回归分析方法分析了PM10浓度变化与环境因子的关系。结果显示：在3—5月，山东泗水县典型农田近地表80 cm处空气中PM10浓度平均值为117.06 μg·m-3、变化范围为16.67~333.33 μg·m-3。同时，PM10浓度变化与风速呈显著负相关和指数函数关系（y=151.66e-0.19x，R2=0.162、P<0.001），与相对湿度呈显著二次函数关系（y=-0.48x2+6.14x-62.47，R2=0.103、P<0.05）；PM10浓度变化与气温呈显著S曲线函数关系（y=e5.00-5.28/x，R2=0.089、P<0.01）。另外，PM10浓度变化与风速、气温、相对湿度、5 cm土壤温度和湿度因子多元回归与逐步回归分析结果显示，风速影响达到显著水平（y=-16.824x1+150.420，x1为风速，R2=0.126，F=9.658、P<0.01）。研究表明，在春季，受风速等多种环境因子影响，山东泗水县农田近地表空气中PM10污染影响不容忽视。

• 固定化Pseudomonas citronellae SJTE-3菌剂对水中炔雌醇的去除作用

  王雁秋,彭万里,梁如冰

  炔雌醇（17α-乙炔基雌二醇，EE2）是常用的雌激素药物与养殖业激素添加剂，可导致严重的环境雌激素污染。制备和应用高效稳定的固定化菌剂，有助于实现环境炔雌醇污染的有效去除。本研究利用海藻酸钙法对前期分离的雌激素降解香茅醇假单胞菌（Pseudomonas citronellolis）SJTE-3进行固定，制备降解性能更稳定的固定化菌剂。正交试验确定了菌剂的最佳固定化条件是3%海藻酸钠溶液、4% CaCl2溶液和2 mL的OD600为10.0的菌液量。优化的固定化菌剂对Tris-HCl液体培养基中10 μg·mL-1的炔雌醇的去除率可达78.8%，较游离态菌剂的去除率提高了23.0%。同时，该固定化菌剂对模拟污水中不同浓度炔雌醇（5~50 μg·mL-1）的去除率均可达到78%，显著高于游离态菌剂。此外，此固定化菌剂可多次重复使用，稳定降解时间长，重复使用10次后，其炔雌醇去除率仍可达53%。固定化香茅醇假单胞菌SJTE-3菌剂降解效能稳定高效，环境适应性高，具有实际修复应用的潜能。

• 同步硝化反硝化菌（Alcaligenes faecalis WT14）养殖污水脱氮效果研究

  陈均利,张树楠,戴桂金,张苗苗,吴金水,刘锋

  为探究溶氧（Dissolved orygen，DO）控制对异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification，HN-AD）菌脱氮效力的影响，本文从绿狐尾藻人工湿地底泥基质中分离出高效HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14，通过室内和反应器装置试验，较系统地研究了WT14的HN-AD性能和不同DO条件对其NH4+-N、NO3--N去除能力的影响，并建立两级DO控制固定床反应器，通过DO控制分析了菌株WT14对养殖废水的处理效果。氮平衡试验表明，菌株WT14具有高效的同步硝化-反硝化能力，92.10%的NH4+-N以气态形式被去除，4.16%的NH4+-N被菌株WT14同化为胞内氮，同时NH4+-N的存在会促进NO3--N的还原。DO控制试验表明，菌株WT14的NH4+-N和NO3--N去除能力与DO浓度显著相关，低DO条件会抑制其NH4+-N去除能力，但是会促进NO3--N去除能力，且符合Boltzmann模型，其脱氨脱硝活性的半数DO抑制浓度分别为2.53 mg·L-1和5.40 mg·L-1，最大NH4+-N去除率和NO3--N去除率分别为94.0%和98.4%。在两级好氧（DO 4.00±0.30 mg·L-1）条件下，WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、90.5%和97.5%，存在NO3--N和NO2--N的积累，而在连续好氧（DO 4.00±0.30 mg·L-1）-微氧（DO 0.50±0.10 mg·L-1）条件下，WT14对养殖废水的NH4+-N、TN和COD的去除率分别为99.3%、97.6%和98.2%，且无NO3--N和NO2--N的积累。研究表明，两级DO控制中连续好氧-微氧显著促进了同步异养硝化-好氧反硝化菌WT14对NO3--N和NO2--N的还原，且不影响NH4+-N和COD的去除，提高了TN去除率。

• 磁性活性炭原位修复养殖底泥中多溴联苯醚（PBDEs）的研究

  张丽,宣李,黎晓宁,于纹鉴,李娟英,王茜,尹杰

  为控制养殖底泥中有机污染物的迁移性并降低其生物可利用性，从而保障水产品的质量安全，分别以普通活性炭（PAC）和磁性活性炭（MPAC）为修复材料，将其应用到受多溴联苯醚（PBDEs）污染的养殖池塘底泥中，以菲律宾蛤仔（R.philippinarum）为受试生物，通过底泥生物有效性实验和生物累积实验分别探究活性炭对底泥中PBDEs的原位修复效果。结果表明：磁化前后，MPAC的比表面积和孔容积均略低于PAC，平均孔径显著增加，两者均能较容易地对PBDEs进行吸附，与PAC相比，MPAC虽对PBDEs的吸附速率较慢，但吸附量却小幅度增加；目标养殖池塘水产品的食用风险较低，但底泥中四溴、五溴联苯醚存在较高的潜在生态风险，且水产品对底泥中目标化合物已表现出明显的生物富集性；修复效果表明PAC和MPAC均可对PBDEs污染养殖环境进行修复，尤其是对底泥中可能产生生态风险的四溴、五溴联苯醚修复效果较好，且最优投加比例分别为3%和1.5%，但在实际现场修复过程中考虑到MPAC具有较低的投加量及磁性可回收循环利用的特点，因此可能更适合作为PBDEs污染养殖池塘底泥的修复材料。研究证实，MPAC在修复底泥中PBDEs方面有积极作用，不仅可控制底泥中PBDEs的迁移性，还可显著降低其生物有效性，对水产品养殖环境的改善及质量的提升具有积极作用。

• La和Fe改性木芙蓉和龙牙花树枝粉对畜禽废水中磷的吸附

  曾溱瑶,张世熔,王新月,冯灿,王亚婷

  畜禽养殖废水中过量的磷排放易导致水体富营养化。为有效去除畜禽废水中的磷和对园林废弃物进行资源化利用，本研究探讨La和Fe分别改性木芙蓉树枝粉（HM）和龙牙花树枝粉（EC）得到的4种材料（La-HM、La-EC、Fe-HM和Fe-EC）在不同投加量、溶液pH、吸附时间和初始磷浓度等条件下对模拟废水中磷吸附的影响。结果表明，4种改性材料对模拟废水中磷的单位吸附量随投加量的增加呈指数或幂函数下降（P<0.05）；随溶液pH的升高，La改性的两种材料对磷的吸附量呈先上升后下降趋势，Fe改性的两种材料则相应呈幂函数下降（P<0.05）。它们的吸附动力学过程符合准二级动力学模型，吸附等温线更适合用Freundlich模型拟合。4种改性材料对模拟废水中磷的理论最大吸附量分别为15.00、12.02、7.18 mg·g-1和8.43 mg·g-1，对实际养猪废水中磷的吸附量为11.63~21.71 mg·g-1，是未改性前的1.58~3.23倍。因此，La和Fe改性木芙蓉和龙牙花树枝粉是吸附畜禽废水中磷的潜在材料。

• 畜禽粪便中铜和锌污染现状及风险分析

  袁凯,熊苏雅,梁静,李彦明,乔玉辉,李花粉,陈清

  为研究我国畜禽粪便中重金属Cu和Zn的现状及对土壤的污染风险，对数据库和课题组已有的数据进行整理，分析了我国畜禽粪便中Cu、Zn的现状，建立土壤中畜禽粪便重金属Cu和Zn的风险评估模型，预测施用畜禽粪便后土壤Cu、Zn的污染情况，并推算畜禽粪便Cu、Zn的阈值。研究发现，不同畜禽粪便中Cu、Zn含量差异较大，且Zn的含量均高于Cu含量。猪粪中Cu、Zn含量最高，中位值分别为406.9 mg·kg-1和671.3 mg·kg-1，羊粪中Cu、Zn含量最低，中位值分别为28.7 mg·kg-1和101.1 mg·kg-1。施用猪粪的土壤中Cu和Zn的积累速率分别为12 080.0 g·hm-2·a-1和18 928.4 g·hm-2·a-1；家禽粪的影响其次，Cu和Zn的积累速率分别为1 396.4 g·hm-2·a-1和7 978.1 g·hm-2·a-1；牛粪和羊粪的污染风险较低。根据模型计算的阈值中，粪肥中Cu和Zn的阈值范围分别为80.8~2 256.6 mg·kg-1和1 322.4~20 040.9 mg·kg-1；粪肥污染风险与阈值呈负相关，污染风险最高的猪粪，阈值最低，其Cu和Zn的阈值范围分别为80.8~163.2 mg·kg-1和1 322.4~1 972.8 mg·kg-1。

• 连续施用农用玉米芯炭的马铃薯生物学响应

  张伟明,吴迪,张鈜贵,黄玉威,管学超,陈温福

  为进一步探明不同材质生物炭在马铃薯生产上的应用效果及潜力，利用玉米芯制备生物炭，测定其结构及主要理化特性变化，并采用大田试验方法，研究该玉米芯炭对马铃薯生长发育、产量、品质及病害发生等生物学特征的影响。结果表明：玉米芯炭具有富碳、多微孔特征，含有多种养分元素及阳离子交换量（CEC），总孔体积、比表面积分别比炭化前提高了4.37倍和3.89倍，适于农业应用。在连作砂质土壤施用玉米芯炭后，马铃薯株高及叶、茎干物质积累明显提高，利于促进马铃薯早发快长，连续2 a施炭的马铃薯中、大薯比例和小区产量分别比对照平均提高44.67%和29.01%，其中以C2处理（按4 500 kg·hm-2标准施用生物炭）的产量最高。同时，马铃薯块茎干物质、淀粉、可溶性蛋白、还原糖含量分别比对照平均提高7.78%、14.59%、19.53%、15.38%，商品、食用及营养品质有一定提升。此外，玉米芯炭处理的马铃薯疮痂病、晚疫病发生率显著降低，分别比对照平均降低93.43%和87.77%，抑制效应明显。研究表明，玉米芯生物炭对马铃薯具有“促长、增产、提质、抗病”的生物学作用特征，适于马铃薯生产应用。

• 汽爆预处理对废弃烤后烟叶产甲烷潜力的影响

  黄弘毅,薛寒光,李超,黎娟,王冠华,邵思

  为资源化利用涉烟有机废弃物，以废弃烤后烟叶为底物进行了中温厌氧发酵实验，通过对比研究蒸汽爆破预处理及5种汽爆条件对烤后烟叶产甲烷潜力的影响，探讨汽爆在烤后烟叶厌氧发酵中应用的可行性。结果表明：未处理烤后烟叶L0的生化产甲烷潜力值高于绝大多数木质纤维素类废弃物，达到了252.7 mL·g-1 VS，且产气周期短，是优良的发酵原料；烤后烟叶在汽爆过程中发生固液组分分离，液体糖难以完全回收进而影响产气。与L0相比，汽爆后烟叶的生化产甲烷潜力均有下降，L1~L5分别降低了11.6%、23.0%、24.0%、22.4%及26.3%。对于烤后烟叶，尽管汽爆预处理能打开物料结构，但也会导致液体糖分大量流失，甲烷产量下降。综合考虑产品价值和处理能耗等因素，在实际应用中直接将烤后烟叶进行厌氧发酵是更优的选择。

• 农田水样中微囊藻毒素-LR拉曼检测方法的研究

  黄珊,孟辉,曾昆,黄哲

  本研究建立了基于表面增强拉曼散射技术（Surface-enhanced Raman scattering，SERS）的农田水样中微囊藻毒素-LR（Microcystin-LR，MC-LR）的检测方法。采用柠檬酸钠还原法制备金种（Au nanoparticles，Au NPs），通过媒介增长法制备了刺状金纳米颗粒（Spiny gold nanoparticles，SGNPs），使用紫外-可见吸收光谱（Ultraviolet visible，UV-vis）、透射电镜（Transmission electron microscopy，TEM）和探针分子（对巯基苯甲酸，4-mercaptobenzoic acid，4-MBA）对SGNPs进行了表征及鉴定。研究以三角状金纳米颗粒作为基底，选择MC-LR在1 007 cm-1和1 309 cm-1处的特征峰作为定量峰，激光器激发波长为785 nm，积分时间20 s，建立检测方法。本研究建立的检测方法在1.0~100 000 μg·L-1的浓度范围内具有良好的线性关系，检测限（LOD）和回收率分别为1.0 μg·L-1和80%~102%，使用本方法对镇江市内运粮河及古运河的灌溉水样进行检测，MC-LR的检出率为40%，含量最高达1.81 μg·L-1，检测结果与LC-MS/MS比对，相关系数为0.84。本研究建立的方法快速准确，前处理简单，能满足农田水样中MC-LR的现场快速检测的要求。