农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第1期

• 2016—2020年环境土壤学研究进展与热点分析

  吴同亮,王玉军,陈怀满

  为了形象客观地了解国内外2016—2020年环境土壤学相关研究的发展特点，本文收集了发表在Web of Science和中国知网上土壤环境领域的相关文章，利用Web of Science自带分析工具和文献计量学软件CiteSpace，分析了该领域的研究现状、发展方向和热点。结果显示，2016—2020年间土壤环境领域研究成果丰硕，发展平稳，中美两国发文占比超过国际领域发文的50%。国际环境科学类刊物Science of the Total Environment、Environmental Science and Pollution Research和Chemosphere发文量最高，土壤科学类期刊Geoderma、Catena、Plant and Soil和Soil Biology Biochemistry也在发文前十行列。从国际上看，土壤环境领域共有微生物群落、有机碳、生物炭改良、N2O排放、重金属、土壤侵蚀、机器学习、保护性农业8个重要研究方向及相关热点；国内研究紧跟国际发展，侧重于土壤有机质、养分和微生物等研究热点，也围绕土壤水分、生物炭、土壤侵蚀和作物产量等热点开展了大量研究。

• 稻田氨挥发损失及减排技术研究进展

  肖其亮,朱坚,彭华,李胜男,纪雄辉

  氨挥发是稻田氮素损失的主要途径，不仅降低了氮素利用率，还通过促进PM2.5形成和大气氮沉降造成严重的环境问题。本文通过查阅文献，分析了稻田系统氨挥发损失现状及相关影响因子，评价了国内外普遍采用的调整氮肥类型、有机废弃物资源化、添加土壤调理剂和优化水肥管理4种氮素减排措施的优劣，探讨了目前稻田氨挥发减排研究中存在的不足，为后期研究稻田氨挥发减排提供参考。

• Cd胁迫对两种龙葵光合生理及叶绿素荧光特性的影响

  周蛟,韩盼盼,潘远智,邬梦晞,赵胤,贾茵,姜贝贝,张璐,徐倩,刘思丽,王凯璐,曾勇

  为探究和比较两种不同龙葵对Cd胁迫的光合生理和叶绿素荧光特性响应的差异，试验以Cd超富集植物龙葵（Solanum nigrum）和少花龙葵（Solanum americanum）为材料，于2018年3月采用水培试验，研究了不同浓度（0、20、80、320 μmol·L-1）Cd胁迫对两种龙葵植株形态指标、气体交换参数、叶绿素及叶绿素荧光特性等的影响。结果表明：不同浓度Cd胁迫显著影响两种龙葵生长，两者的Cd耐受存在差异。少花龙葵在Cd浓度≥20 μmol·L-1时生长受到抑制（P<0.05）；随Cd浓度增加，少花龙葵的形态指标、生物量积累、叶绿素含量、叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Ts）、PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均较CK显著降低（P<0.05），但初始荧光（Fo）、叶绿素a/b有上升趋势；当Cd浓度≥80 μmol·L-1时，少花龙葵PSⅡ的受损程度加重。龙葵则在Cd浓度≥80 μmol·L-1时受到生长抑制，随Cd浓度增加，龙葵相应指标均呈下降趋势（P<0.05），但其形态指标、生物量积累及叶绿素荧光参数等指标的降低范围均小于少花龙葵。此外，Cd胁迫对两种龙葵传能效率的抑制比光能转化效率的抑制更为明显。20 μmol·L-1 Cd胁迫时，两种龙葵光合作用主要受气孔因素限制；80~320 μmol·L-1 Cd胁迫时，其光合作用主要受非气孔因素限制。研究表明，Cd胁迫在少花龙葵的生长和光合方面表现出更显著的抑制作用；受Cd浓度的影响，两种龙葵光合作用的降低是气孔限制和非气孔限制综合作用的结果。研究进一步从光合生理和叶绿素荧光特性响应方面证明龙葵对Cd胁迫的耐受能力强于少花龙葵。

• 基于SD-SVD-Burg的玉米叶片铜铅污染甄别与程度诊断

  韩倩倩,杨可明,高伟,李艳茹,张建红

  为研究一种快速甄别作物受重金属污染的元素类别和所受污染程度的方法，于2017年设置不同梯度铜（Cu）、铅（Pb）胁迫下的玉米盆栽实验，对玉米的紫谷、绿峰和红边3个光谱特征区间的高光谱数据进行光谱一阶微分和奇异值分解处理，并结合Burg算法绘制功率谱密度曲线，同时利用2014年采集的光谱数据作为验证组检验该模型的稳定性。结果表明：健康玉米叶片与不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片光谱信号的功率谱密度曲线的波峰数及波峰坡度均不相同。功率谱曲线平均功率和玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数最高可达0.995 8，证明该方法在对玉米进行污染元素种类辨别和污染程度诊断方面具有可行性，不同年份Cu与Pb胁迫下绿峰功率谱曲线平均功率与玉米叶片中Cu、Pb含量的相关系数分别为0.921 3和0.991 5，进一步验证该算法在玉米Cu、Pb污染诊断方面具有稳定性与普适性。

• 微塑料和镉及其复合对水稻种子萌发的影响

  王泽正,杨亮,李婕,付东东,胡维薇,范正权,彭丽成

  为探究重金属、微塑料和二者的复合效应对农作物种子生长特性的影响，选取水稻种子为实验对象，探究微塑料聚苯乙烯（mPS）和聚对苯二甲酸类塑料（mPET，100、300、500、1 000 mg·L-1和1 500 mg·L-1）与重金属镉（Cd，2、5、10 mg·L-1和50 mg·L-1）单一及复合对种子萌发及生长的影响。结果表明：单一实验中，镉胁迫对水稻种子萌发特性的影响基本表现为“低促高抑”的规律，随着镉浓度的升高，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数以及根长和芽长等各项指标均呈现下降的趋势；单一微塑料暴露下，总体表现为低浓度（100 mg·L-1）促进发芽，中浓度（500 mg·L-1）抑制发芽，高浓度（>1 000 mg·L-1）无影响，即发芽率与对照组持平；两种微塑料对水稻种子的活力指数、根长和芽长均有所促进。微塑料（100 mg·L-1和500 mg·L-1）和镉（2 mg·L-1和10 mg·L-1）复合污染实验中，与对照组相比，低浓度MPs（100 mg·L-1）-Cd（2 mg·L-1）复合产生的协同作用促进了水稻种子发芽，其余复合污染对种子的发芽均表现为拮抗作用；对于低浓度的微塑料（100 mg·L-1），其与镉复合会对水稻种子芽和根的生长起协同作用，只有mPS（100 mg·L-1）与高浓度的镉（10 mg·L-1）复合才会对根的生长起到拮抗作用；高浓度的微塑料与高浓度的镉复合后没有对水稻种子根和芽产生影响。研究表明，相比于单一污染，微塑料-镉复合效应对水稻种子生长特性、根长和芽长的影响总体表现为拮抗作用，一定程度上降低了单一污染物的毒害作用。

• 京津冀化肥投入特征与污染防控对策研究

  串丽敏,郑怀国,王爱玲,赵静娟,颜志辉,齐世杰

  为有效缓解京津冀区域种植业化肥源污染，亟需摸清其投入现状及存在问题，提出减施增效的污染防控对策。基于统计数据和实地调查数据，从宏观层面分析2010—2018年期间，北京市、天津市、河北省氮、磷、钾肥和复合肥（折纯量，下同）投入变化、京津冀区域化肥使用总量（氮、磷、钾和复合肥总折纯量，下同）变化、单位面积施用量变化以及施肥行为等特征。结果显示，2010—2018年期间京津冀区域的化肥施用量以2014年为转折点，呈现先逐年增加后转为下降趋势，2018年降至336.65万t。氮肥和复合肥是主要的肥料品种。2010—2018年期间N、P2O5用量整体呈下降趋势，2013年以后K2O用量由升转降，复合肥用量总体呈现上升趋势。2018年N、P2O5、K2O和复合肥施用量分别为123.12万、26.34万、25.70万t和161.50万t。北京市单位面积化肥施用量由2010年的358.45 kg·hm-2提高到2017年的504.03 kg·hm-2，增幅为40.61%。2018年降至485.58 kg·hm-2，下降了18.45 kg·hm-2。天津市单位面积化肥施用量呈明显下降趋势，从2010年的516.51 kg·hm-2下降到2018年的370.16 kg·hm-2，减少了28.33%。河北省单位面积化肥施用量维持在330.07~360.11 kg·hm-2，总体变化较为平缓。京津冀地区整体单位面积化肥施用量为339.72~363.73 kg·hm-2，平均348.66 kg·hm-2。北京市、天津市单位面积化肥施用量明显高于全国平均水平，河北省单位面积化肥施用量接近全国平均水平。综上，2010—2018年期间，京津冀化肥投入呈现先升高后降低趋势。单位面积化肥施用量偏高，存在下调空间。北京市单位面积化肥施用量呈现增加趋势，更为值得关注。针对京津冀化肥投入存在的问题，文章提出了化肥减施增效的污染防控对策。

• 我国典型农田土壤中Cr（Ⅵ）的老化过程及主控因子

  牟祖廷,张延一,马义兵,李士伟,李合莲,韩雪梅

  土壤性质对外源Cr（Ⅵ）的老化具有重要影响。我国土壤类型多样，对Cr（Ⅵ）在不同农田土壤中的老化过程及主控因子的研究尚不完善。本研究采集了我国12种性质不同的农田土壤，采用0.05 mol·L-1 EDTA作为有效态提取剂，耦合HPLC-ICP-MS联用技术、动力学模型拟合和多元线性回归等手段，探讨了外源Cr（Ⅵ）在老化过程中有效态Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）动态变化过程及主控因子。结果表明，外源Cr（Ⅵ）添加到土壤后起初60 d，土壤中有效态Cr（Ⅵ）从6.71%~68.71%迅速下降到4.53%~45.17%，之后趋势变缓并逐渐平稳（3.25%~34.35%）。二级动力学模型可以较好地描述所有土壤中有效Cr（Ⅵ）的老化过程（R2>0.99）；土壤性质与二级动力学模型中老化速率的逐步回归分析结果表明，土壤pH是控制Cr（Ⅵ）老化速率的主控因子。基于二级动力学模型，推导得出Cr（Ⅵ）进入土壤后的近似老化平衡时间为6~158 d，其主控因子为pH和有机质。此外，Cr（Ⅵ）老化过程中，还原产生的有效态Cr（Ⅲ）在2 d到30 d呈现快速上升，到达最高值（0.27%~3.27%）后迅速下降，最后趋于稳定（0.01%~2.19%），其老化过程可能与Cr（Ⅵ）的还原与老化及Cr（Ⅲ）自身老化有关。

• 稻秆炭与巨菌草联合对铜镉污染土壤的修复

  王玺洋,辛在军,李晓晖,李亮,孙小艳,闵芳芳

  通过野外小区试验施加不同用量（0、5 000、10 000、15 000、20 000 kg·hm-2）的稻秆生物炭（稻秆炭），探究施用稻秆炭对巨菌草修复铜镉复合（Cu-Cd）污染土壤的影响，并评价稻秆炭与巨菌草联合修复重金属污染土壤的潜力和优势。结果表明，稻秆炭施用可明显提高巨菌草在Cu-Cd污染土壤中的成活率，提高其地上生物量；稻秆炭的施用降低了土壤有效态Cu、Cd和全量Cd含量，在一定程度上降低了巨菌草对Cu的富集，但同时促进了巨菌草对Cd的富集，于5 000 kg·hm-2处理下增幅最大，其根、茎、叶的Cd吸收量分别增加60.75%、230.31%和83.34%；稻秆炭施用显著增加了巨菌草地上部重金属绝对富集量，Cu最高达3 741.04 g·hm-2（用量为10 000 kg·hm-2），Cd最高达167.81 g·hm-2（用量为5 000 kg·hm-2）；各处理的修复边际效率显示，5 000 kg·hm-2稻秆炭施用量更经济、有效。研究表明，稻秆炭施用提升了巨菌草地上部对Cu、Cd的富集水平，其联合修复潜力巨大。

• 客土改良铜尾矿对香根草生理特征及重金属吸收的影响

  方青,丁子微,孙庆业,王宁

  为了探究不同客土改良方式对尾矿修复的效果，将香根草盆栽试验分别在尾矿掺土（掺土10%和20%）和覆土（覆土5 cm和10 cm）改良条件下进行，并对改良后基质的性质以及植物的生理生态特征和重金属含量进行测定。结果表明：客土加入铜尾矿后，提高了基质营养元素含量，降低了有效态重金属含量（Mn、Cu、Zn、Cd和Pb），改善了铜尾矿基质环境。客土改良后，香根草生物量和光合色素含量都出现不同程度提高，其中覆土10 cm对促进植物生长的作用效果最显著。同时，4种改良方式都能降低植物体中MDA含量和抗氧化酶（SOD、CAT和POD）活性，有效缓解重金属的生物毒性。两种掺土改良处理对香根草体内重金属含量没有较大影响，覆土改良促进了植物根对重金属的吸收，香根草根部Mn、Cu、Zn、Cd和Pb含量在覆土10 cm处理中分别比对照（不加土壤的铜尾矿）增加104.71%、47.47%、103.13%、61.54%和47.82%，掺土改良不改变香根草体内重金属的转运特征，香根草仍将重金属积累在根部以维持较高的重金属抗性，覆土改良可以增加香根草根部重金属的富集，有效固定尾矿中的重金属。研究表明，客土改良方式能够有效改善铜尾矿理化性质，促进植物生长，缓解重金属胁迫。

• 磷灰石、石灰对Cd胁迫下黑麦草根形态及Cd吸收影响研究

  杜志敏,向凌云,杜凯敏,杨文玲,王继雯,雷高,郭雪白,郭亮,周静,巩涛,陈国参,甄静

  为考察磷灰石、石灰和黑麦草对Cd污染土壤的修复效果，通过盆栽试验研究了不同剂量磷灰石（0、6、12、24 g·kg-1风干土，编号为CK、L1、L2、L3）和石灰（1、2、4 g·kg-1风干土，编号为S1、S2、S3）对Cd胁迫下黑麦草生物量、根形态、黑麦草Cd含量、Cd富集量、富集系数、土壤pH、土壤有效态Cd含量等的影响。结果表明，磷灰石、石灰处理（L1，S1除外）显著增加了黑麦草生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、Cd富集量和土壤pH，显著降低了黑麦草Cd含量、Cd富集系数、根平均直径和土壤有效态Cd含量。相关性分析结果表明：除根平均直径为正相关关系外，黑麦草根长、根表面积、根体积、根尖数与土壤有效态Cd含量、黑麦草地上部分及根系Cd含量、Cd富集系数呈显著或极显著负相关关系；除根平均直径为负相关关系外，其他根指标与黑麦草地上部分及根系生物量、Cd富集量呈极显著正相关关系。其中，L3处理黑麦草地上部分及根系生物量达到CK处理（不添加改良剂）的176.0倍和174.4倍；根平均直径相比CK降低了29.4%，根长、根表面积、根体积和根尖数分别为CK处理的20.2、21.0、21.3倍和24.5倍；黑麦草地上部分及根系Cd富集量达到CK处理的89.6倍和100.9倍。研究表明，根形态受土壤有效态Cd含量的影响显著，并可通过影响黑麦草生物量及Cd吸收决定其Cd富集量，施用24 g·kg-1的磷灰石并种植黑麦草能很好地修复Cd污染土壤。

• 贵州省某县辣椒种植区土壤重金属空间分布特征及来源解析

  曾庆庆,付天岭,邹洪琴,滕浪,吴康,谢挺,何腾兵

  为了探讨贵州省某县辣椒种植区土壤重金属来源，采用4 km×4 km的网格采集了108个土壤样品，运用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和原子荧光光谱仪（AFS）测定土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni元素含量，通过正定矩阵因子分析模型（PMF）解析土壤中8种重金属的污染来源。结果表明：辣椒种植区土壤大部分重金属含量相对贵州省土壤背景值已存在一定程度的富集，大部分土壤中Cd含量超过农用地土壤污染风险筛选值，且8个重金属在研究区的分布差异较大，Cd、Hg、As、Cr、Ni的高含量区主要分布在研究区的东部；Pb的高含量区较为零散，没有明显集中分布区；Cu、Zn的高含量区主要分布于西南部。PMF模型解析出5个贡献源，工业源、自然源、交通源、大气沉降源及混合源。其中，Cd的污染来源较为复杂，有自然背景、农业活动、工业活动等；Hg的主要来源是大气沉降；As的污染来源主要是工业活动；Pb、Zn的污染来源主要是交通活动；Cr、Cu、Ni的主要来源是自然背景，其中部分Zn还可能来源于交通活动。辣椒种植区存在Cd、Hg、As、Cu、Ni污染风险，辣椒产业布局应考虑交通、工业等活动对土壤表层重金属的影响，减少污染源、降低污染物排放量；同时也要合理的施用化肥、农药，以保障辣椒的安全生产。

• 内蒙古河套灌区耕作层土壤中PCBs的污染特征和健康风险

  李亚芳,裴国霞,张琦,徐明

  为探讨黄灌区耕作层土壤中多氯联苯（Polychlorinated biphenyls，PCBs）的污染特征，评估其健康风险，在典型黄灌区——内蒙古河套灌区采集74个粮食作物种植土壤表层样品，检测分析土壤中PCBs的含量和组成，利用主成分分析探索其来源，通过USEPA健康风险评价模型评估人群暴露PCBs的致癌与非致癌风险。结果表明，PCBs浓度范围为ND~246.13 ng·g-1，均值为35.63 ng·g-1，与国内其他灌区相比，处于较高污染水平，其中乌拉特与乌兰布和灌域受污染程度最严重；灌区以低氯联苯为主，高氯联苯检出率不足1%。经主成分分析，灌区PCBs污染主要来源于电力设备以及国产油漆涂层添加剂的使用、残留。健康风险评价结果显示，土壤中PCBs对成人存在一定的致癌风险，对儿童存在致癌与非致癌风险，经口摄入和皮肤接触是主要的风险途径。

• 土著B[a]P降解菌群的富集及最佳降解条件研究

  郭光,田芳,丁克强,杨凤,徐进,李晓华,刘翀

  为了获得能够降解苯并[a]芘（BaP）的微生物菌群，为生物修复多环芳烃污染的土壤提供菌种资源，本试验从长期石油污染的土壤中，富集了一个能够降解BaP的微生物菌群，并研究了其最佳降解条件，通过高通量测序研究了其群落结构。该菌群可以在15 d内将30 mg·L-1的BaP降解33.34%。高通量测序的结果表明，该菌群主要由Bacillus、Zobellella、Gordonia和Rheinheimera组成，其中Bacillus是主要的降解菌。试验结果表明，该菌群的最佳降解条件为1%盐度，酵母浓度为80 mg·L-1，pH值7.0。该菌群对芘、菲、荧蒽等多环芳烃也有一定的降解效果，其中荧蒽的降解效果最好，降解率达到99%。试验结果表明，该菌群在实际应用中具有很大的潜力。

• PBAT地膜降解菌的筛选及其降解特性研究

  刘佳茜,侯丽君,刘婷婷,王沛媛,高祥,林雁冰

  为了得到能够高效降解聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）地膜的菌种资源，以PBAT塑料地膜为主要研究对象，从长期存在塑料的环境中分离筛选塑料降解菌，共得到6株潜在PBAT塑料降解菌，通过对PBAT降解性能进行测定，筛选出两株高效的PBAT降解菌株Pseudomonas sp.RD1-3和Pseudomonas sp.N1-2。在28℃条件下降解8周后，菌株RD1-3和N1-2对PBAT的降解率分别为6.88%±0.06%和6.49%±0.01%。两株菌能使PBAT塑料膜片的表面粗糙程度增加并出现大量沟壑、坑洞及褶皱。此外，两菌株降低了PBAT塑料膜片表面的疏水性，同时向膜片稳定的化学结构中引入—C≡N、—C=C—以及—OH等新的极性官能团。研究初步认定菌株RD1-3以及N1-2对PBAT均具有较好的降解能力。

• 晋陕蒙露天煤矿排土场土壤团聚体的变化特征

  刘鸿涛,郑纪勇,李高亮,马章怀,杨凯齐

  为了探究风化煤和砒砂岩添加对晋陕蒙矿区排土场土壤团聚体特征的影响，在晋陕蒙矿区建立了沙黄土（L）、沙黄土+砒砂岩（LS）、沙黄土+风化煤（LW）和沙黄土+风化煤+砒砂岩（LSW） 4种新构土体。4年后通过干筛法和湿筛法测定土壤团聚体组成，分析了新构土壤的团聚体组成及其稳定性。结果表明：在沙黄土中添加砒砂岩和风化煤能够增加力稳性团聚体中<0.25 mm的含量，提高水稳性团聚体土壤粒径的平均质量直径与几何平均质量直径，减小土壤分形维数，分别达到0.843、0.751 mm和2.803。LSW具有最高的有机质含量（21.45 g·kg-1）和水稳性团聚体数量（60.41%），团聚体破损率（30.85%）达到最低。相关分析结果表明，在晋陕蒙矿区排土场沙黄土中添加风化煤与砒砂岩可以改善土壤结构，提高土壤有机质含量，增加土壤结构稳定性。而单独添加风化煤后，虽然大团聚体含量显著增加，但是却降低了土壤稳定性。研究阐明了添加风化煤和砒砂岩对矿区新构排土场土壤团聚体的影响，对土壤质地恢复和水土保持具有积极意义。

• 有机-无机肥配施对麦玉轮作土壤中细菌氮循环功能基因的影响

  胡菏,吴宪,赵建宁,杨殿林,王丽丽,李刚,修伟明

  为探讨有机-无机肥配施对小麦-玉米轮作土壤细菌氮循环功能基因的影响，设置单施化肥（NPK）、化肥配施玉米秸秆（NPKS）和化肥配施有机肥（NPKO） 3种施肥方式，采用16S rRNA基因的高通量测序技术并结合PICRUSt功能预测分析，探明不同施肥方式下小麦和玉米土壤细菌关键氮循环功能基因的变化特征。结果表明：对于KEGG的二级功能分类，NPKS处理下小麦土壤细菌排泄系统的相对丰度较NPK处理显著提高8.73%，而NPKO处理显著降低了辅酶和维生素代谢的相对丰度，降低幅度达到0.90%；NPKS、NPKO与NPK处理间玉米土壤细菌功能相对丰度差异均不显著。有机-无机肥配施下小麦土壤细菌中具有显著差异的三级功能分类数量明显多于玉米土壤细菌。与NPK处理相比，NPKS处理显著降低了小麦土壤细菌的氨基酸糖与核苷酸糖代谢，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，硫胺素代谢，脂多糖生物合成，核黄素代谢和长寿调节途径的相对丰度和玉米土壤细菌Glioma和神经营养素信号通路的相对丰度，但显著提高了玉米土壤细菌突触囊泡循环的相对丰度；NPKO处理显著降低了小麦土壤细菌Cell cycle-Caulobacter、硫胺素代谢和核黄素代谢的相对丰度及玉米季甲烷代谢的相对丰度，但显著提高了小麦土壤细菌碱基切除修复的相对丰度。小麦和玉米土壤细菌均有23个功能基因参与氮循环的KO通路。小麦土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤SOM和TN显著正相关，与土壤NH+4-N显著负相关；玉米土壤细菌氮循环功能基因丰度与土壤TN和TP显著正相关。综上所述，小麦和玉米土壤细菌具有功能上的多样性，有机-无机肥配施下小麦土壤细菌发挥的代谢作用更为强烈。小麦和玉米土壤细菌的氮异化还原和氮同化还原潜力最高，反硝化潜力和固氮潜力次之，硝化潜力最弱。土壤细菌氮循环功能基因受轮作体系影响，SOM和TN促进小麦土壤细菌氮循环过程，而NH+4-N对氮循环过程产生负面影响；TN和TP在玉米土壤细菌氮循环过程中发挥积极作用。

• 碱活化载镁橘皮生物炭除磷后对土壤的改良作用

  王波,罗婷,勾曦,唐勇,姜飞,吴桐,谢燕华

  改性生物炭作为一种新型环保材料常被用于污水吸附除磷，然而吸附除磷后的改性生物炭若不妥善处理可能会对环境造成二次污染。为促进吸附除磷后生物炭的资源化、无害化利用，本研究将吸附除磷后的载镁橘皮生物炭（KMg-BC/P）用于土壤改良及大豆栽培。结果表明：添加适量的KMg-BC/P能显著提高土壤的pH、有机质含量、阳离子交换量、有效磷含量、总磷含量、磷素的释放量以及持水能力；同时增加土壤中高效磷源和缓效磷源的含量，提高土壤碱性磷酸酶活性，促进无机磷和低活性有机磷向高活性有机磷转化；此外其还能促进土壤中细菌的生长繁殖，同时降低真菌的数量和多样性。用KMg-BC/P改良后的土壤种植大豆能促进大豆的生长，使大豆的发芽率、植株高度、根长、叶片数量、大豆植株鲜质量和茎粗均优于对照组。因此，KMg-BC/P具有作为土壤改良剂的潜力。

• 模拟酸雨下生物炭添加对土壤盐基离子淋失的影响

  郑梅迎,彭玉龙,刘明宏,李彩斌,胡贲,耿伟,张久权,杨继鑫,郭先锋,张继光

  通过室内土柱试验，研究模拟酸雨淋洗下添加生物炭对土壤交换性盐基离子（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）的影响。采用双因素全面试验法，在pH值3.5、5.6和7.0的3种模拟酸雨条件下，设置0、0.5%、1%和2%的4个生物炭添加量，测定淋出液及淋洗后土壤中4种盐基离子含量。结果表明：酸雨淋洗条件下，与无生物炭处理相比，较高生物炭添加量（2%和1%）会增加盐基离子的淋失总量。同一处理淋出液中，Ca2+的淋失总量最大，Mg2+最易淋失。相同生物炭添加量下，4种盐基离子淋出总量均随淋洗液pH值升高而降低，淋洗液pH值为3.5时各盐基离子的淋出总量均最高；相同pH值淋洗液下，Ca2+、Mg2+、K+的淋出总量为2%生物炭 > 1%生物炭 > 无生物炭处理 > 0.5%生物炭，而Na+的淋出总量为2%生物炭 > 无生物炭处理 > 1%生物炭 > 0.5%生物炭。在酸雨淋洗条件下，与无生物炭处理相比，添加生物炭的处理可提高土壤pH值及交换性盐基离子的含量，生物炭添加量为2%时对土壤交换性盐基离子的提升效果最佳。淋洗后各处理土壤中4种盐基离子含量表现为Ca2+ > K+ > Mg2+ > Na+。研究表明，在生物炭添加下，酸沉降同样会加剧土壤盐基离子的淋洗损失。与无生物炭处理相比，模拟酸雨条件下，生物炭添加量增加提高了pH值及盐基离子含量，其中以添加2%生物炭的处理效果最佳。

• 复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

  任智慧,赵春发,王青青,徐蕴韵,郭加汛,王腊春

  为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响，研究以南京市云台山河流域为研究对象，结合原位观测，并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型，对云台山河总氮（TN）、总磷（TP）浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明：云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L-1，各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L-1，仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游，旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显，年内变化缓慢，表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好，模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t，主要来自农田径流与农村生活源，胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t，占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响，不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质，流域TN需削减量为137.3 t·a-1，其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a-1和39.7 t·a-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下，结合原位观测与模型构建，可实现流域面源污染物负荷的定量估算。

• 基于人为氮净输入及入河系数的流域河流氮输出负荷估算

  凡翔,吴凤平,孟岑,叶磊,李希,张满意,李裕元,吴根义,吴金水

  构建基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流总氮（TN）负荷模型，以探索解决由于面源污染传输空间异质性、传统入河系数核算不确定性较大等问题所导致的典型流域基本测算单元精细化模拟结果难以向大尺度扩展的问题。以面源污染转化较复杂的亚热带南方丘陵区源头流域为研究区，通过建立流域人为氮净输入模型（NANI）和TN入河系数关键影响因子（水文、地形地貌、土地利用等）回归模型，对河流TN负荷通量进行估算。同时将基于小尺度流域（金井河）构建的相关模型向下游大尺度流域（捞刀河）进行应用。结果表明：金井河流域8个集水区（面积2.6~204.1 km2） NANI从2012年到2017年呈现显著降低趋势，变化范围为（81.7±7.0）~（198.2±32.5） kg·hm-2·a-1，其中氮沉降、化肥净输入为主要输入源；构建了基于径流系数和高程为变量的NANI入河系数回归模型，并结合NANI模型对河流TN负荷进行模拟，模型决定系数（R2）、纳什效率系数（NSE）分别为0.729、0.714；将基于金井河流域构建的河流氮负荷模型应用于捞刀河流域（2 543 km2），4个监测断面模拟值与实测值误差范围为10.3%~17.2%。研究表明，基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流TN负荷模型在一定程度上满足科学、便捷、适用性，可用于南方丘陵区农业面源污染负荷的估算。

• 锰氧化物改性生物炭对水中四环素的强化吸附

  赵志伟,陈晨,梁志杰,崔福义

  以MnCl2为改性剂，制备锰氧化物改性生物炭（MBC），用于强化生物炭对水中四环素的吸附。采用比表面积法（BET）、X射线衍射（XRD）和红外光谱（FTIR）等手段表征其微观结构，并通过单因素试验研究改性前后生物炭对四环素的吸附行为和影响因素。结果表明，Langmuir模型计算的MBC最大吸附量为736 mg·g-1，较原始生物炭提高了15倍。吸附符合准二级动力学模型，受物理化学过程控制，是一个自发的吸热过程。溶液pH、二价阳离子对吸附影响较大，而一价阳离子和共存腐植酸对吸附影响微弱。MBC吸附水中四环素主要是通过氢键作用、静电作用及锰与四环素之间的配位作用，吸附效果较BC显著提高，且环境适应能力更强，对去除水环境中的抗生素具有较好的应用前景。

• 天津市家庭养殖环境中抗生素污染特征与风险评估

  阮蓉,张克强,杜连柱,丁工尧,王素英,支苏丽

  为了解我国农村地区家庭养殖环境中抗生素的污染特征，选取天津市蓟州区20户家庭养殖场为研究对象，采用固相萃取-高效液相色谱-质谱串联法，分析了4大类37种兽用抗生素在畜禽粪污中的污染特征及其对周边农田土壤的影响。结果表明，4大类抗生素在各种环境介质中均有检出，废水中检出率（0~80.0%） > 粪便中检出率（0~74.4%） > 土壤中检出率（0~35.0%），其中四环素类抗生素检出率高于其余3类抗生素。猪粪中抗生素总浓度的平均值（75.78 mg·kg-1）分别为鸡粪（5.80 mg·kg-1）和牛粪（0.26 mg·kg-1）的13.1倍和291.4倍，猪场废水中抗生素总浓度的平均值（549.85 μg·L-1）是牛场废水总浓度平均值（5.27 μg·L-1）的104.3倍。此外，针对不同类型猪粪中抗生素残留的研究结果显示，肥猪粪（156.59 mg·kg-1） > 仔猪粪（49.38 mg·kg-1） > 母猪粪（23.97 mg·kg-1）。对养殖场周边土壤研究表明，粪肥施用是土壤中抗生素污染的主要来源，且猪场周边土壤中抗生素污染倍数最高。研究表明，家庭养殖环境介质中抗生素污染非常普遍，其中四环素类抗生素在各环境介质中残留水平均为最高。抗生素的残留对环境产生了一定的生态风险，粪肥的还田利用可增加土壤中抗生素的生态风险，且废水中抗生素风险高于土壤中抗生素风险。

• 球磨法合成钒基催化剂及其催化生物质制备甲酸

  覃潇雅,李佳璐,丁永祯,申锋

  分别采用无溶剂机械球磨法和浸渍法合成了V/ZSM-5固体催化剂，通过X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱分析（XPS）、N2物理吸附和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等手段表征了催化剂的物相、表面形貌、V的价态、比表面积以及V的含量。结果表明，两种方法合成的催化剂中V元素的负载量接近（约为1.7%）。相比于传统浸渍法，本研究提出的球磨法无需任何溶剂，时间短（1 h），其合成的催化剂颗粒较小，比表面积更大（367.0 m2·g-1 vs 223.9 m2·g-1），且球磨法得到的催化剂V的价态较高，相同催化条件下球磨法合成的催化剂性能优于浸渍法合成的催化剂（45% vs 35%）。系统研究了不同实验因素对催化反应的影响规律，在温度180℃、水为溶剂、催化剂与底物质量比为1∶2、氧气3 MPa、反应时间30 min时，葡萄糖转化产甲酸的产率最高，达到45%。此外，在该球磨法合成的催化剂作用下，多种生物质基碳水化合物均能用来制备甲酸。本研究为金属负载型催化剂的设计合成提供了另一种途径，简单、高效、易操作且环境友好，对于木质纤维素类农林废弃物向高附加值化学品的转化具有重要意义。

• 冻融循环对猪粪粒径及有机质变化的影响

  胡柏杨,蒋林树,李艳霞,陈兴财,安思羽

  为探究冻融过程对畜禽粪便的粒径分布及其有机质组成的影响，通过湿筛法分析了经历冻融循环前后猪粪粒径分布的变化，并采用傅里叶变换红外光谱和13C核磁共振光谱对冻融循环处理前后猪粪中提取的有机质组分（溶解性有机质、腐植酸、木质素和蛋白质）的结构进行了表征。结果表明：冻融循环使猪粪的大颗粒发生破碎，并且随着冻融循环次数的增加，破碎的效果也更加明显，经过30次冻融循环处理的猪粪与未经冻融的样品相比，>1 000 μm的颗粒含量降低了6.73%，38~75 μm和<38 μm的颗粒含量则分别增加了5.94%和6.13%；冻融循环使猪粪的总有机质含量降低，溶解性有机质含量升高，不饱和有机质增加，并产生了更多的氨基酸以及—COO—和C=O基团。其中，溶解性有机质的芳香度降低，腐植酸和木质素的芳香度基本不变，而蛋白质的芳香度增加。研究表明，冻融循环可能会增加畜禽粪便在自然环境中的溶解度和流动性。

• 不同改良剂对旱地苹果园温室气体排放的影响

  李钊,刘帅,丁艳宏,孙文浩,高晓东,赵西宁

  为探讨不同土壤改良剂对黄土丘陵区旱地苹果（Malus pumila Mill）园温室气体排放的影响，设置空白对照（CK）、胶质芽孢杆菌（JZ）、枯草芽孢杆菌（KC）及生物炭（BC） 4个处理，采用静态暗箱-气相色谱法监测温室气体（CH4、CO2和N2O）排放情况，并综合分析和评价不同土壤改良剂在旱地果园的固碳减排效果。结果表明：试验期内，CK、JZ、KC和BC平均土壤（0~25 cm）温度分别为17.4、17.5、17.7℃和16.9℃；表层（0~20 cm）土壤平均孔隙含水率（WFPS）分别为38.23%、45.66%、38.93%和44.46%，JZ和BC较CK处理显著增加了表层土壤水分（P<0.05）。JZ、KC和BC处理CH4吸收总量较CK处理分别减少15.4%、13.4%和28.4%；3种处理的CO2排放总量较CK处理分别减少0.06%、4.0%和28.8%，N2O排放总量较CK处理分别增加了-6.3%、7.2%和103.1%。整体上，3种改良剂中，生物炭在增加土壤水分含量和N2O排放，并减少CH4吸收和CO2排放方面的综合效果最突出。综合分析土壤水分和温度等环境因子对温室气体排放的影响，土壤温度与3种温室气体排放呈正相关，土壤水分与CO2、N2O排放呈负相关。因此，推荐旱地果园施加生物炭，以达到保水固碳效果。