农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第10期

• 环境DNA技术在水生态领域应用研究进展

  赵彦伟,陈家琪,董丽,麻晓梅,白洁,田凯

  环境DNA（eDNA）是指环境中所有被发现的生物DNA的混合。eDNA技术可以通过对提取的环境样品进行DNA测序，反映生态系统中的群落或物种组成信息。相较于传统的基于形态学鉴定的生物监测方法，eDNA技术具有简单高效、灵敏度高、环境友好等优势，是未来水生态环境研究的重要手段之一。本文对eDNA技术的操作流程、在水生态环境研究中的应用及技术局限性进行了综述，并对eDNA技术的发展趋势进行了展望。

• 不同生育期臭氧熏蒸对水稻光合作用及生长的影响差异

  付娆,尚博,张国友,冯兆忠

  已有大量研究探究臭氧（O3）对水稻生长的不利影响，但O3对不同生育期水稻的影响是否相同尚不清楚。本研究利用开顶式气室，设置两个O3处理（CF：过滤大气；NF40：环境大气+40 nmol·mol-1 O3），在水稻生长的不同生育期（分蘖拔节期和抽穗灌浆期）对两种盆栽水稻（汕优63和武育粳3号）进行O3熏蒸试验。共设置3种试验处理：水稻全生育期处于CF处理（CF）；分蘖拔节期O3熏蒸，其他生育期处于CF （O3-1）；抽穗灌浆期O3熏蒸，其他生育期处于CF （O3-2），其中O3-1和O3-2处理的O3剂量AOT40值（试验期间小时O3浓度超过40 nmol·mol-1的累计值）相近，分别为（9.54±0.41） μmol·mol-1·h和（9.61±0.23）μmol·mol-1·h。通过测定水稻的生长及光合指标，探究O3对水稻不同生育期的影响差异。结果表明，相对于CF处理，两个水稻品种在O3-2处理下降幅更大，最大羧化速率（Vcmax）和PSⅡ反应中心激发能捕获效率（F'v/F'm）的平均值显著下降43.2%和10.8%，汕优63在O3-2处理下的饱和光合速率（Asat）、气孔导度（Gs）和最大电子传递速率（Jmax）分别显著下降44.3%、55.2%和51.8%，武育粳3号的PSⅡ实际光化学量子效率（PhiPS2）显著下降25.8%，但不同处理下两个品种水稻的比叶重、叶绿素含量和氮浓度差异未达到显著水平，所有指标均显示不同O3处理与品种间未达到显著的交互作用。由此可见，O3对水稻的抽穗灌浆期影响更大，且对两个水稻品种的影响相似。

• 氟磺胺草醚对不同豆科作物生长及根际固氮菌的影响

  陈未,李江叶,刘丽珠,童非,戴群,高岩

  为了研究豆田常用长残效除草剂氟磺胺草醚对不同季节豆科作物生长及根际固氮微生物的影响规律与机制，选取春大豆、四季豆、夏大豆、绿豆、蚕豆及豌豆为材料，于春、夏、秋季开展田间小区试验。通过对豆科作物地上部与根部性状的分析，明确不同浓度氟磺胺草醚对豆科作物的药害规律，采用荧光定量PCR技术分析固氮酶nifH基因丰度的变化，明确氟磺胺草醚对豆科作物根际固氮细菌的影响，并通过方差与相关性分析揭示不同豆科植物对氟磺胺草醚的响应模式差异。结果显示：氟磺胺草醚对夏大豆生长及产量无显著影响；1倍浓度（225 g·hm-2）氟磺胺草醚对春大豆、绿豆与豌豆不产生药害作用，且能够使绿豆与豌豆增产3.5%~17.5%，但2倍浓度（450 g·hm-2）会使这3种作物显著减产12.2%~19.6%；氟磺胺草醚对四季豆和蚕豆的药害作用严重，使作物产量显著下降23.0%~61.5%。豆科作物的产量与其根部性状显著相关，高浓度氟磺胺草醚会使6种豆科作物根鲜质量、根瘤数量、根瘤鲜质量均呈显著降低趋势。氟磺胺草醚的施用使作物根际固氮细菌的丰度显著下降，其变化趋势与豆科作物根部性状一致。研究建议氟磺胺草醚的施用量（有效成分用量）为：春大豆、绿豆、豌豆控制在225 g·hm-2，夏大豆可放宽至450 g·hm-2，四季豆和蚕豆不适宜施用氟磺胺草醚。研究表明，作物根际固氮细菌丰度的变化可能是导致结瘤能力改变的原因。

• 莠去津和芴对斑马鱼胚胎的联合毒性效应研究

  王北南,宋晓,贺琳娟,钱永忠,邱静

  为了研究莠去津和芴的联合毒性效应，以斑马鱼作为模式生物，进行胚胎发育暴露实验、联合毒性模型预测和靶向氨基酸代谢组学研究。结果表明，在联合暴露120 h后的斑马鱼仔鱼中均观察到异常发育情况，会引起斑马鱼胚胎卵黄囊异常和脊柱弯曲，其毒性作用方式分别为拮抗作用和协同作用，且无论低高剂量下，二元联合暴露比单一暴露时毒性风险更高。靶向代谢组学研究发现，污染物主要通过干扰甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸和组氨酸代谢等途径影响斑马鱼仔鱼的氨基酸代谢。研究表明，莠去津和芴的联合暴露对斑马鱼胚胎的神经发育、氧化应激、抗炎机制、能量代谢、免疫和细胞凋亡机制等生理功能可能产生影响，进而影响其生长发育，且卵黄囊异常是较为敏感的毒性指标。

• 氧化锌和二氧化钛纳米颗粒对淡水绿藻的单一及联合毒性研究

  王壮,金世光,张帆,王德高

  以氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）和二氧化钛纳米颗粒（TiO2 NPs）为研究对象，考察了ZnO NPs和TiO2 NPs对两种淡水绿藻（斜生栅藻和蛋白核小球藻）的单一及联合毒性。结果表明：在不同的暴露时间下，ZnO NPs对淡水绿藻的生长抑制毒性均明显高于TiO2 NPs，且溶解释放的Zn2+在ZnO NPs对斜生栅藻毒性效应中的贡献高于其在ZnO NPs对蛋白核小球藻毒性效应中的贡献。ZnO NPs和TiO2 NPs对斜生栅藻的联合毒性大于其对蛋白核小球藻的联合毒性，且ZnO NPs的毒性在二元混合物毒性中占主要贡献。ZnO NPs与TiO2 NPs对斜生栅藻的联合毒性作用方式在混合暴露浓度小于1 mg·L-1时表现为加和，而在混合暴露浓度大于1mg·L-1时表现为拮抗；二元混合物对蛋白核小球藻在24 h的联合毒性作用方式表现为协同，而在48 h和72 h的联合毒性作用方式表现为拮抗。不同的暴露时间下独立作用模型对二元混合物毒性的预测能力均强于浓度加和模型，另外ZnO NPs和TiO2 NPs对淡水绿藻的联合毒性机制与纳米颗粒诱导活性氧物种生成，引起藻细胞氧化应激有关。

• 不同化学生态型紫苏的镉耐性及镉富集能力研究

  韩博伦,肖清铁,谢惠玲,游武,郑新宇,林瑞余

  为探究不同化学生态型紫苏的镉耐性与镉富集能力差异，设置不同浓度镉处理，测定了4种化学生态型紫苏种子的萌发指标及其幼苗的镉含量与镉富集特性。结果显示，10.0 mg·L-1镉处理对PKPA型、EK型和PK-I型紫苏种子的发芽率、发芽势无显著影响，但显著抑制了PK-Ⅱ型紫苏种子的萌发。不同浓度镉处理下，不同生态型紫苏各部位的镉含量均表现为：根（1 052.0~5 337.1 mg·kg-1） >茎（327.6~807.9 mg·kg-1） >叶（104.8~343.3 mg·kg-1），全株镉含量在348.1~1 416.73 mg·kg-1，远高于镉超富集植物的标准（100 mg·kg-1）。不同生态型紫苏的镉富集系数（BCF）存在显著差异，PAPK型、PK-Ⅱ型、EK型紫苏的BCF在2.0 mg·L-1镉处理时最高，依次为252.0、300.5、295.3，显著高于PK-Ⅰ型，后者的BCF在5.0 mg·L-1镉处理时最高（265.5），显著高于PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型。不同生态型紫苏的镉富集量均以5.0 mg·L-1镉处理时最高，PK-Ⅰ型紫苏镉总富集量为454.0 μg·株-1，分别是PAPK型、PK-Ⅱ型和EK型的2.48、1.69倍和2.05倍。不同化学生态型紫苏的镉耐性间存在显著差异，镉胁迫下PK-Ⅰ型紫苏具有较高镉耐性及镉富集能力，可用于后续研究紫苏镉耐性作用机制以及镉污染稻田修复的主要种质资源。

• Shewanella oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生矿物固定镉

  童昆,徐成,吴峥,司友斌

  实验室纯培养条件下，研究菌株Shewanella oneidensis MR-1还原铁矿物诱导次生矿物对Cd2+的固定，探讨pH、富里酸、生物炭对微生物还原水铁矿及其Cd2+固定的影响，并通过X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对次生矿物进行表征。结果表明： S.oneidensis MR-1异化铁还原诱导次生铁矿固定Cd2+的效果显著高于铁矿物自身的吸附，288 h未接种S.oneidensisMR-1和接种S.oneidensis MR-1的水铁矿溶液中Cd2+的浓度分别为2.71 mg·L-1与0.86 mg·L-1；酸性条件（pH≥5.0）及添加富里酸可促进铁矿物还原溶解和次生矿物转化，进而增强Cd2+的固定；添加生物炭提供了微生物定殖场所，虽减缓铁矿物还原的Fe2+溶出，但显著提高Cd2+的固定效果。铁氧化物矿物作为电子受体被微生物还原产生次生铁矿，其晶型结构改变与高表面积提供了更多的吸附点位，增强了Cd2+的固定。研究表明，次生铁矿物形成过程影响重金属的迁移转化及归宿，S.oneidensis MR-1还原铁矿物诱导产生次生铁矿可以有效固定Cd2+。

• 绿肥作物对云南旱地土壤镉有效性的影响

  王赟,付利波,梁海,章子含,杨伟,何正海,高嵩涓,曹卫东

  研究不同绿肥作物对云南旱地中度镉（Cd）污染土壤（平均全Cd含量1.21 mg·kg-1）中Cd有效性和植物对Cd吸收、转运的影响，为当地基于绿肥的农作物安全生产措施提供理论支撑。采用盆栽试验，设8个处理：种植紫云英、毛叶苕子、光叶苕子、箭筈豌豆、二月兰、油菜、黑麦草等7种冬季绿肥作物和冬闲对照，于绿肥盛花期及同期测试土壤理化性状、Cd有效性、绿肥作物地上部与地下部Cd含量和富集系数、转运系数。结果表明：与冬闲相比，种植紫云英和黑麦草土壤可溶性有机碳（DOC）含量分别增加29.3%和33.7%。7种绿肥作物均显著降低土壤有效Cd和全量Cd含量，其中箭筈豌豆、光叶苕子、黑麦草处理的土壤有效Cd相比冬闲分别下降了32.1%、29.2%和33.0%；紫云英、毛叶苕子、光叶苕子和箭筈豌豆土壤全量Cd分别下降45.4%、34.9%、34.5%和33.2%。4种豆科绿肥Cd主要积累在地下部，且富集系数和转运系数较小；禾本科与十字花科绿肥Cd主要集中在地上部，富集系数和转运系数均显著高于豆科绿肥，其中二月兰富集系数最高，为0.813，油菜转运系数最高，为0.772。土壤养分对土壤有效Cd有显著正影响；土壤DOC对植株地上部Cd含量有显著负影响，说明DOC含量的升高可以降低植株Cd含量。种植豆科绿肥在显著改善土壤养分、提高土壤质量的同时，能够降低土壤有效Cd含量，且富集系数和转运系数较低。

• 不同粒径贝壳粉对水稻吸收镉与硒的影响

  潘丽萍,谭骏,刘斌,邢颖,黄雁飞,陈锦平,刘永贤

  为明确不同粒径贝壳粉对土壤镉、硒有效性及水稻吸收累积镉与硒的影响差异，采用田间试验，设置等量不同粒径贝壳粉施用处理，通过测定水稻植株各部位镉和硒含量，结合土壤pH、土壤有效态镉和有效态硒及其价态含量，对比分析不同粒径贝壳粉对水稻吸收累积镉和硒的影响。结果表明：施用贝壳粉可显著提高稻田土壤pH，降低土壤有效态镉含量，且贝壳粉粒径越小，效果越显著，10、60、200目贝壳粉处理的土壤有效态镉含量分别比对照（常规种植）降低8.68%、10.84%和17.50%，同时稻田土壤有效态硒含量得以提高，并以交换态硒为主，贝壳粉粒径越小，越利于交换态硒向+6价硒转化；施用贝壳粉可促进水稻降镉富硒，糙米镉含量比对照降低9.62%~49.02%，硒含量提高4.31~5.58倍，且水稻体内镉含量与硒含量呈显著的负相关性，其中60目和200目贝壳粉处理的糙米镉含量均符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB 2762—2017）的要求。研究表明，在实际生产中可选用粒径60目以上的贝壳粉作为镉污染农田稻米降镉富硒的修复材料。

• 光合细菌和生物炭对污染土壤中铬的稳定化效果及小白菜生长的影响

  任晓斌,白红娟,卫燕红,马瑞,贾万利,杨官娥

  为了研究光合细菌和生物炭对铬污染土壤的修复效果，采用光合细菌球形红细菌（Rhodobacter sphaeroides） H菌株和生物炭为修复材料，模拟铬污染土壤为研究对象，通过盆栽试验研究了H菌株、生物炭、H菌株和生物炭联合对铬污染土壤中铬的稳定化效果以及对小白菜的株高、根长、叶绿素和可溶性糖含量的影响。结果表明：修复30 d后，H菌株和生物炭联合修复的效果要优于单施H菌株和生物炭，并且当菌株添加量为108CFU·g-1和生物炭添加量（质量比）为1%即T6处理时，修复效果最好，较单加H菌株和生物炭，铬的生物可利用性分别降低了8.03%和9.11%，土壤中的过氧化氢酶、脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性比不添加菌株和生物炭即CK处理分别升高了58.72%、98.25%、136.58%和61.03%。T6处理对铬胁迫下小白菜的促生效果显著，与CK组相比，小白菜植株地上部分和根系的铬含量分别降低了26.67%和14.84%，极大地促进了铬胁迫下小白菜植株的生长，叶片的叶绿素和可溶性糖含量分别升高了30.08%和17.39%。经XPS和XRD分析结果推测H菌株和生物炭的主要修复机制为混合还原和静电吸附，二者对铬污染土壤具有较好的修复效果，且对小白菜具有较好的促生效果。

• 稻壳炭的制备及其对尿素态氮的吸附特性

  钟旋,蒋恩臣,卢璐璎,高振楠,王明峰

  为探索热解稻壳生物炭对尿素态氮的吸附特性，采用自制的无轴螺旋连续热解装置制备了热解温度分别为350、450、550℃和650℃的稻壳生物炭（RHB），研究了热解温度对RHB各项理化特性的影响规律，及其对水溶液中尿素态氮的吸附能力，并用吸附动力学模型和吸附等温线模型对尿素态氮的吸附过程进行拟合，结合吸附前后RHB的微观形貌特征，探讨了RHB对尿素态氮的吸附机制。结果表明，RHB的BET比表面积及孔容均随着热解温度的升高而逐渐增大，而平均孔径则逐渐减小；与热解温度为550℃和650℃制得的RHB相比，350、450℃制得的RHB保留了更多数量的酸性含氧有机官能团。650℃制得的RHB对尿素态氮的吸附能力更强（350℃和650℃ RHB的平衡吸附量分别为30.59 mg·g-1和33.16 mg·g-1），等温吸附模型拟合及吸附动力学拟合结果表明，RHB对尿素态氮的吸附过程可用Langmuir-Freundlich模型和Elovich模型描述，其对尿素态氮的吸附同时受到物理吸附和化学吸附的作用。RHB对尿素态氮的吸附过程为尿素分子首先通过自由扩散运动穿透液膜表面抵达RHB颗粒表面，并与RHB表面的官能团吸附位点发生化学吸附反应，然后尿素分子从RHB颗粒外表面进入到内部的复杂多孔结构中并被“封锁”于孔隙内部，之后逐渐趋于动态平衡。不同热解温度制得的RHB的吸附机制表现为低热解温度RHB通过表面含氧官能团与尿素分子形成氢键发生化学吸附，而高热解温度制得的RHB通过形成更多的复杂孔隙结构与尿素分子发生物理吸附。

• 玉米浆及配合其他有机物料对苏打碱土改良效果及腐殖质特性变化

  段宏美,窦森,王德辉,郑爽,李双翼,张一枫,白月

  为研究玉米浆（CSL）及其与不同有机物料混合对苏打盐碱土的改良效果及腐殖质特性变化，本文以松原市苏打盐碱土为研究对象，设置对照组（CK）、1/2倍用量玉米浆（1/2CSL）、1倍量玉米浆（CSL）、2倍量玉米浆（2CSL）、1/2倍用量玉米浆与秸秆混合（1/2CSL+C）、1/2倍用量玉米浆与生物质炭混合（1/2CSL+B）和1/2倍用量玉米浆与泥炭混合（1/2CSL+P） 7个处理，研究了其对苏打盐碱土的改良效果及腐殖质组成和胡敏酸（HA）结构特征的变化。每个处理3次重复。结果表明：与CK相比，除2CSL，各玉米产量均增加，增长比率为66.67%~193.65%，各处理pH、全盐量的降低比率分别为9.80%~11.09%、12.2%~44.3%，碱化度降低12.67~26.53个百分点。1/2CSL处理的有机碳含量增加了46.19%，HA和胡敏素（HM）分别增加了48.59%和47.32%，I2920/I1720增加了156.3%，H/C增加了25.96%，（O+S）/C降低了30.68%，放热量高温值/中温值降低了48.6%，质量损失量高温值/中温值降低了14.2%。说明有机物料的施入使土壤HA结构的脂族性增强，氧化度、缩合度和热稳定性降低，结构趋于年轻化，其中1/2CSL处理效果最好。

• 长江下游“玉米-花菜”轮作模式下旱地降雨产流过程及氮磷输出特征研究

  朱文俊,李金文,钱晓雍,沈根祥,张敏,付侃,王振旗,赵庆节

  农田氮（N）、磷（P）的流失是水体富营养化的主要原因，然而农田径流N、P浓度与流失量受到前期土壤含水率（AMC）、降雨量、翻耕等多种因素影响，尚缺乏田间监测方法。本研究以位于长江下游的崇明岛旱地为研究对象，建立自动取样方法，在天然降雨条件下对农田径流量和水质进行高频率取样与连续监测，分析“玉米-花菜”轮作模式下降雨产流过程及N、P输出特征，采用径流曲线数（CN）表征土壤的持水能力，研究10、30、50 cm深处土壤AMC（AMC10、AMC30、AMC50）对CN的影响，并利用电导率（EC）来反映径流离子浓度的变化趋势以及降雨的稀释效应。结果表明：农田径流峰值滞后于降雨峰值，CN值取值范围为37~88，且与AMC10线性关系最好（y=293.40x-39.41，R2=0.790 5，P<0.01），与AMC50无显著相关关系；秸秆还田后的翻耕导致总磷（TP）和溶解性总磷（DTP）浓度升高，夏季翻耕显著增加了P浓度，但N的浓度没有增加；径流N浓度随着径流速度的增大而减小，但P浓度相反。EC与径流速度呈现出完全相反的变化趋势，降雨量增加了径流流量并产生了稀释效应，导致EC下降，且EC可以反映总氮（TN）、NO3--N的浓度变化，EC的变化可充分反映N的输出特征，而P的输出与N输出不同，当径流速度较大且EC较低时，P的浓度可能较高；NO3--N、DTP分别是农田N、P输出的主要形式，径流流量和养分浓度差异影响N、P的输出负荷，但养分浓度差异对NH4+-N、TP、DTP输出负荷的影响要大于径流流量对其的影响。

• 稻虾共作磷素平衡特征及生态经济效益研究

  刘少君,李文博,熊启中,李虹颖,李军利,刘荣,郜红建,叶新新

  为研究稻虾共作生态系统磷素平衡状况和利用效率，通过田间试验，采用投入产出法，设置3个处理：水稻单作（RM）、稻虾共作投食（RC feed 1）、稻虾共作不投食（RC feed 0），分析了稻虾共作种植模式下水稻产量、磷素平衡状况、利用效率、环境风险以及经济效益。研究结果表明： 3种处理水稻产量无显著差异；农田磷平衡均表现为盈余，RC feed 0处理农田磷盈余低于RM和RC feed 1处理；与RM和RC feed 1处理相比较，RC feed 0处理水稻茎叶磷素吸收量显著增加（P<0.05），磷素利用率较高。在种植前期（6—8月），RC feed 0处理较RC feed 1处理显著降低了稻田田面水总磷和溶解磷的浓度；在水稻收获时，3个处理间稻田田面水总磷和溶解磷的浓度无显著差异。与RM处理相比较，RC feed 0和RC feed 1处理净收入分别增加了54.22%和51.11%。在综合考虑水稻产量效应、磷素平衡、磷素环境风险和经济效益的条件下，稻虾共作不投食模式是一种资源利用率较高、环境风险较小、经济效益好的种养模式。

• 春季乌梁素海水体微塑料分布特征及影响因素

  王志超,杨建林,杨帆,李卫平,杨文焕

  为探究春季乌梁素海水体中微塑料的空间分布特征及其影响因素，通过分层取样、显微镜观察、傅里叶红外光谱测定等方法，对春季乌梁素海水体中微塑料的丰度、颜色、形状和种类进行鉴定，并结合当地环境分析不同季节微塑料分布差异的影响因素。结果表明：春季乌梁素海表层水体微塑料丰度为4.8~19.0个·L-1，中层水体微塑料丰度为4.6~16.3个·L-1，表层微塑料的平均丰度约为中层的1.4倍。表层水中微塑料的形状以纤维（46.6%）为主，中层则以碎片（53.2%）为主，微塑料主要类型为聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PET），其中表层水中PE和PS普遍高于中层水，而PET在中层水中丰度较高。乌梁素海水体中微塑料在湖水结冰前和冰盖融化后丰度差异较大且呈现相反的分布模式。研究表明，微塑料在水中垂直分布所受到的影响因素复杂，微塑料的密度是影响其沉降的主要原因，但微塑料的形状、大小和生物作用等会使其密度发生改变，进而影响其沉降。

• 江苏典型斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）养殖区多环芳烃生态风险及健康风险评价

  徐志华,刘熠,刘崇万,任娣,耿雪冰,葛筱琴,朱晓华

  为评价江苏典型斑点叉尾鮰养殖区多环芳烃（PAHs）残留水平和生态风险及健康风险，利用气相色谱－质谱联用仪（GCMS）根据生长阶段跟踪监测了江苏主要养殖区养殖塘斑点叉尾鮰鱼体、池塘水体和底泥中多环芳烃残留；采用Kalf风险商值法，进行池塘水体生态风险评价；利用沉积物质量基准法（SQGs）对池塘底泥开展生态风险评价；并用美国环保局（USEPA）推荐的健康风险评价模型对斑点叉尾鮰食用安全进行健康风险评价。在鱼体、养殖水体、底泥中，16种PAHs总检出率为100%，但致癌性物质苯并[a]芘均未检出，单体Nap、Phe、BaA、Pyr、Chr、Flu、Ace为常见检出物，其中Phe检出率达100%，Nap达到80%以上。结构组成上，鱼体、养殖水体均以2~4环为主要成分，底泥结构较为复杂，以3~4环为优势组分。鱼体中（以湿质量计）总PAHs含量范围在11.75~60.02 μg·kg-1，对食用斑点叉尾鮰引起的健康风险进行评价，成人的风险范围为2.25×10-9~5.80×10-7 a-1，致癌风险远小于最大可接受水平，处于致癌风险控制水平。池塘养殖水PAHs含量范围在0.03~0.46 μg·L-1，总体上生态风险程度为低风险，但单体Nap、Phe及部分池塘中Ace、Pyr及Fla处于中等风险水平，其他单体对生态系统的影响可以忽略。底泥（以干质量计） PAHs含量在24.48~145.04 μg·kg-1，总体上PAHs对生物毒副作用不显著。

• 原位和异位发酵床控制生猪养殖废弃物污染对比

  李路瑶,王汉清,李艳苓,刘雪,耿兵

  为了对比原位和异位发酵床应用方式和削减污染物能力的差异，本研究分析了在相同条件下两种发酵床模式对生猪养殖废弃物的处理效果。结果表明：异位发酵床温度和pH值的变化幅度均较小，为嗜热菌群的生长繁殖提供了适宜的环境；与原位发酵床相比，异位发酵床更有利于生猪的生长，生猪平均质量增加33 kg左右；发酵结束时，原位发酵床垫料的优势菌门是厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和拟杆菌门（Bacteroidetes），异位发酵床的优势菌门为放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门和变形菌门；发酵结束时异位发酵床垫料对生猪养殖废水的吸纳系数为1.96，优于原位发酵床垫料对生猪养殖废水的吸纳系数（1.46）。研究表明，异位发酵床较原位发酵床具有更加稳定的温度和pH值，并且以Bacillus为主的降解菌相对丰度较高，从而加快了微生物的代谢过程，促进了生猪粪污和废弃秸秆的降解。

• 降解水稻秸秆细菌-真菌复合菌系的构建与评价

  梅新兰,郑海平,李水仙,杨天杰,江高飞,韦中,徐阳春,沈其荣

  为筛选构建高效降解水稻秸秆的细菌-真菌复合菌系，通过分离筛选、纯化鉴定具备降解水稻秸秆能力的细菌和真菌，选择出降解效率较高的细菌和真菌各两株用于复配。通过全组合将4株菌复配成多样性为1~4的15种复合菌系，采用水稻秸秆降解试验评估复合菌系的降解效果和3种纤维素降解酶的活性，利用线性拟合和多元回归解析复合菌系产酶活力与其降解秸秆能力之间的关系。从腐解的水稻秸秆中筛选获得降解细菌和真菌各4株，其中以细菌分离株雷氏普罗威登斯菌BB18、球形赖氨酸芽孢杆菌JB7和真菌分离株草酸青霉ZA、烟曲霉ZL的秸秆降解能力和产滤纸酶活力较高。将该4株降解效果较高的菌株进行全组合复配，发现复合菌系对水稻秸秆的降解率以及产滤纸酶、纤维素内切酶和木聚糖酶的活性均随菌株多样性的增加而显著提高，且以4株菌株组合的复合菌系BF1对水稻秸秆的降解效果最好，较单菌平均提高了1.6倍，酶活力增加了1~3倍。相关分析结果表明，复合菌系降解水稻秸秆的能力与3种酶的活力呈显著正相关，其中纤维素内切酶和木聚糖酶对复合菌系降解能力的贡献最大。细菌-真菌复合菌系的降解效果与产酶能力具有明显的多样性效应，维生素内切酶和木聚糖酶是驱动细菌-真菌复合菌系高效降解秸秆的关键因子。

• 水冲和节水农村公厕粪便资源化利用风险评估

  蔡佳盛,施教忠,叶志隆,李叶楠,UZMA Shaheen,陈少华

  为研究农村厕所粪便资源化利用时的生态安全性，选取目前农村厕改普遍采用的水冲型公厕和节水型公厕，开展粪便资源化潜力分析和环境生态风险评估。分析了粪便中营养组分以及有毒有害物（重金属和抗生素）的含量，并分别采用生态风险指数法和风险指数法评价了水冲型公厕和节水型公厕粪便资源化利用时重金属、抗生素残留带来的潜在生态风险。结果显示：尿液（节水型公厕）与粪液（水冲型公厕）中所含的重金属浓度范围分别为1.44~895.03 μg·L-1和1.04~18 519.34 μg·L-1；就地发酵产品（节水型公厕）与粪渣（水冲型公厕）中重金属含量范围分别为3.96~3 185.07 mg·kg-1和12.43~19 105.59 mg·kg-1。尿液/粪液中抗生素浓度为0~128.13 μg·L-1，好氧发酵产品/粪渣中抗生素含量则为0~32.32 mg·kg-1。生态风险指数显示，尿液/粪液作为农肥施用时无生态风险（生态风险指数0.1），且节水公厕生态发酵产品和尿液中抗生素的生态风险比水冲公厕粪渣和粪液低，说明节水型公厕有利于减少抗生素带来的生态风险。研究表明，在土地施用时，发酵产品（节水公厕）和粪渣（水冲公厕）所含的重金属会引发严重的生态风险，且公厕的节水化运行有利于减少粪污中抗生素的生态风险。

• 京津冀地区农业源氨排放的时空格局与减排潜力

  吾拉哈提·阿达力别克,展晓莹,周丰,居学海,习斌,黄宏坤,靳拓,许丹丹

  京津冀地区不合理的肥料和粪便管理造成了大量的氨排放，促进了该地区PM2.5的上升。本研究基于排放因子法和高分辨率活动数据建立了京津冀地区2015—2019年的氨排放清单，阐明了该地区农业源氨排放的总量和来源、时间变化、空间格局以及减排潜力。结果表明： 2015—2019年京津冀地区年均农业源氨排放量为429.1 Gg·a-1，玉米种植、尿素施用和室内圈舍是氨排放的主要来源；农业源氨排放量逐年下降，其中种植业贡献了75%的减少量。京津冀地区农业源氨排放呈现“南高北低”的格局，50%的县（区、市）贡献了80%以上的排放。提高作物氮利用率可以大幅降低种植业的氨排放（57.5%），采用酸性碳酸钙替代饲料中的碳酸钙则可以有效降低畜禽养殖业的氨排放（26%~53%）。

• 稻田土壤CH4排放及其关联微生物功能基因丰度对磺胺二甲嘧啶和铜污染的响应

  程粟裕,朱长俊,李昕钰,董宁,周金蓉,蒋静艳

  为了研究畜禽粪便中磺胺类兽用抗生素磺胺二甲嘧啶（Sulfamethazine，SMZ）和典型重金属铜（Copper，Cu）复合污染对稻田土壤CH4排放及其微生物相关功能基因丰度的影响，以猪粪为肥源，设置无污染、低、中、高4种SMZ和Cu不同污染水平的浓度，SMZ分别为0、0.1、1、5 mg·kg-1，Cu分别为0、100、500、1 500 mg·kg-1，两两组合共计16个处理，通过长时间室内模拟淹水培养实验，定期测定CH4排放速率和相关土壤功能基因丰度，以期探索SMZ和Cu单一及复合污染影响CH4排放和相关功能基因丰度的浓度效应及影响时长。结果表明：培养前期（0~12 d），不同浓度的SMZ和Cu未显著影响CH4排放速率（P>0.05）；培养中后期（13~71 d），单一低浓度SMZ（0.1 mg·kg-1）处理对CH4排放具有促进作用，高浓度SMZ（≥1 mg·kg-1）则反之，单一Cu污染及与不同浓度的SMZ复合污染处理均显著降低了CH4排放速率（P<0.05）。与对照（SMZ和Cu零添加）相比，除单一低浓度SMZ（0.1 mg·kg-1）处理的CH4累积排放量增加了19.7%外，其他处理均显著降低了CH4排放，尤其Cu和SMZ（≥1 mg·kg-1）复合污染处理显著降低了约77%（P<0.05）。SMZ单一污染对16S rRNA-CH4、mcrA和pmoA的基因丰度均有明显的浓度效应和输入时间效应，Cu单一污染则未有明显的浓度和时间效应，两者复合污染的联合作用比较复杂，主要取决于两污染物的起始浓度及SMZ输入土壤的时间。无论SMZ和Cu单一还是复合污染，中高浓度在培养的后期对三大基因丰度的影响均以降低为主，且pmoA基因丰度对Cu和SMZ单一及复合污染响应更敏感。研究表明，SMZ和Cu在一定程度上会降低稻田土壤CH4排放及相关微生物基因丰度，有利于温室气体减排，但规模化养殖业畜禽粪便还田后导致抗生素和重金属高残留的环境风险仍不可忽视。

• 小麦和玉米生长对土壤碳输入和输出的贡献

  孙昭安,朱彪,张译文,李梦雨,孟凡乔

  在农业生态系统中，区分土壤外源碳输入和内源碳输出是量化土壤碳平衡的前提。借助碳同位素方法，可以精确区分不同碳源对土壤有机碳（SOC）和二氧化碳（CO2）的贡献，一方面定量根际沉积碳对土壤碳的输入，另一方面还可以量化根系生长对SOC分解的根际激发效应，进而提高土壤碳平衡评估的精确度。本文整合了关于小麦和玉米13C/14C示踪实验的文献，对作物-土壤系统光合碳分配、向地下部碳输入量、根际土壤CO2区分以及根际激发效应进行分析，最终明确了小麦和玉米生长对土壤碳输入和输出的贡献。在作物-土壤系统中，小麦光合碳分配到地上部、根系、土壤和土壤释放CO2的平均比例分别为73.1%、12.5%、4.6%、9.8%，玉米分别为68.4%、16.0%、4.6%和11.1%。小麦和玉米通过根系和根际沉积碳对土壤碳输入量均值分别为1 058 kg·hm-2和1 025 kg·hm-2，其中根际沉积碳占地下输入的贡献均值分别为0.45和0.38。小麦和玉米根源呼吸占根际土壤CO2释放的贡献值均达到50%以上，分别为51.3%和56.7%。小麦和玉米生长促进SOC的分解，根际激发效应平均值分别为172%和15%，若采用传统根去除法来区分土壤呼吸，根际激发效应则会被忽略，这可能导致根源呼吸的高估。小麦和玉米生长过程中释放的净根际沉积碳占地下部净碳输入（根系+根际沉积物）比例分别为27%和22%，如果利用传统洗根法，这部分光合碳量就无法量化，导致输入到地下部的光合碳量被低估。

• 在线SFE-SFC-MS/MS在玉米粉农药多残留分析中的应用

  张丹阳,贾昊,史小萌,王策,邓凯,耿岳,刘潇威,韦红

  为评估玉米粉中农药多残留水平，采用在线超临界流体萃取-超临界流体色谱串联质谱法（SFE-SFC-MS/MS），建立了玉米粉中71种常用农药及其代谢物残留的精准定性定量分析方法。通过比较SFE提取及SFC分离分析参数，确定了最优的在线SFESFC-MS/MS条件，具体为：提取溶剂为超临界二氧化碳∶乙醇（91∶9，V/V），静态萃取和动态萃取时间均为5 min，动态萃取流速为5mL·min-1，分散剂无水硫酸镁和样品的比例为5∶1 （m/m），SFC改性剂为含0.1%甲酸的甲醇溶液，梯度洗脱，流速为1.5 mL·min-1，背压调节器A （Back pressure regulator A，BPRA）压力为14.8 MPa，柱温为40℃，柱后补偿溶剂为含0.1%甲酸的甲醇溶液，柱后补偿溶剂流速为0.05 mL·min-1。71种目标物在SFE-SFC-MS/MS上线性良好（R2>0.99），检出限和定量限分别为0.003~2.770 μg·kg-1和0.01~8.41 μg·kg-1。在1、10、100 μg·kg-1农药混标添加水平下，回收率为71.2%~124.6%、相对标准偏差为1.9%~30.5%。所建立的在线SFE-SFC-MS/MS法节省溶剂、操作简便省时、环境友好，可为玉米粉中农药多残留测定提供技术支撑。