农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第3期

• 奶牛场用水特征及节水措施

  张克强,张嫚,李梦婷,杜连柱,牟美睿,刘鹤莹,翟中葳

  为了系统全面地掌握奶牛养殖场用水特征，提出科学合理的节水措施，采用查阅文献和实地调研相结合的方法，概述了国内外奶牛养殖现状，系统总结了奶牛养殖各环节用水特征、变化规律及影响因素。结果显示：饮用水、清洁水、降温水是国内外奶牛养殖主要用水构成，养殖规模、泌乳牛比例、挤奶厅类型、气候特点等是影响奶牛场用水特征的主要因素，构建涵盖多因素的用水量预测模型是研究热点。分析确定了饮用水、挤奶厅用水和喷淋用水是奶牛养殖重点节水环节，并对后续奶牛场养殖过程节水研究提出了具体建议。

• 土壤-水稻系统Cd-As同步钝化与吸收阻控研究进展

  黄蕊,纪雄辉,王欣,陈豪宇,魏维,柳赛花,谢运河

  我国稻田土壤镉-砷（Cd-As）复合污染形势严峻，是实现农田安全利用的难点。相较于其他粮食作物，水稻积累Cd/As的能力更强，对人类健康危害更大，因此，修复Cd-As复合污染稻田土壤，降低稻米Cd/As含量，对保障我国食品安全意义重大。原位钝化技术是目前应用最广泛且治理效率较高的重金属污染土壤修复技术，本文重点阐述了针对稻田土壤Cd-As复合污染的典型钝化剂及其钝化机理，主要包括铁（Fe）+碱性无机材料复合钝化剂、Fe+有机材料复合钝化剂、Fe+有机+碱性无机材料复合钝化剂、有机+碱性无机材料复合钝化剂等；在此基础上，从根际稳定固持和体内运移阻控两方面，探讨原位钝化技术同步降低水稻Cd-As吸收的作用机制。最后，提出未来Cd-As复合钝化剂的研发方向，强调了土壤友好型Fe-Si复合钝化剂可有效从土壤钝化和生理阻隔两方面同步降低Cd/As生物毒害，应用前景广阔。

• 基于文献计量的小麦玉米重金属污染农田修复治理技术及效果分析

  王娟,苏德纯

  利用中国知网期刊全文数据库（CNKI）和Web of Science核心合集英文数据库（WOS），通过对2000—2018年小麦、玉米重金属污染农田修复领域的相关文献进行计量分析并统计归类，了解国内外有关小麦、玉米重金属污染农田土壤修复治理领域的研究趋势及特点，深入分析田间试验条件下不同修复治理技术对小麦、玉米籽粒的降镉效果，为进一步的深入研究与应用提供依据。结果表明，国内外该领域研究起步发展较缓，在2010年之后增速加大，但关注度明显低于稻田；从重金属种类来看，对重金属镉污染的研究热度居首位；在小麦、玉米重金属污染农田修复领域占据重要影响地位的主要发文期刊包括：Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment、Chemosphere、《农业环境科学学报》以及《生态环境学报》；施用钝化剂/改良剂在该研究领域的受关注度最高；从田间条件下修复效果来看，低积累镉品种的应用籽粒降镉效果最佳，降镉率达57.73%，其次是无机+有机复合类钝化材料。无机+有机复合修复材料和低积累品种应用是小麦、玉米重金属污染农田土壤修复利用的有效技术和研究发展方向。

• 水稻上吡蚜酮残留的空间差异及对灰飞虱防治效果的影响

  沈燕,卢飞,余向阳,梁颖,高庆超,张志勇

  为研究吡蚜酮在水稻空间立体和不同种植区域间残留的差异以及对灰飞虱防治效果的影响，在全国不同农区布置试验点，采用液相色谱三重串联四极杆质谱联用仪检测吡蚜酮的残留量，分析吡蚜酮的残留特性。结果显示，在药后2 h，江苏、湖南、广西和黑龙江4地水稻植株上部沉积量所占比例均为整个植株沉积量的66.7%以上。水稻植株上部吡蚜酮沉积量，黑龙江大于其余3地。吡蚜酮在江苏、湖南、广西和黑龙江4个试验点水稻植株上部的半衰期分别为2.1、1.0、2.1 d和2.4 d，但在植株下部的半衰期分别为2.8、1.7、3.2 d和3.6 d。吡蚜酮在水稻植株上部的降解要快于植株下部。吡蚜酮在水稻上的沉积量与防治效果的研究表明，江苏和湖南地区水稻飞虱防治用吡蚜酮药按标签推荐最大的75%用药即可满足防治需求（56 g·hm-2，以有效成分计）。广西双季稻地区水稻飞虱防治用吡蚜酮药剂时，其用量应为标签推荐的1.5倍用量（112.5 g·hm-2，以有效成分计）。黑龙江一季稻地区水稻飞虱防治用吡蚜酮药剂时，其用量应为标签推荐的1.0倍用量（75 g·hm-2，以有效成分计）。试验表明，针对具体农药制剂，应根据实际水稻种植区域靶标有害生物防治效果，合理设置符合本区域的农药施用剂量，避免农药使用过量给环境造成压力，也避免农药使用不足而起不到应有的防治害虫的效果。

• 微塑料对DBP胁迫下生菜光合作用及品质的影响

  王成伟,刘禹,宋正国,高敏苓

  为探索邻苯二甲酸二丁酯（DBP）胁迫作用下微塑料施用量对生菜幼苗光合及品质的影响，以绿叶生菜（Lactuca sativa L.）为研究对象，采用水培试验研究两种不同粒径的聚苯乙烯（PS，100~400 nm和10~15 μm）和DBP复合污染对生菜幼苗的植物毒性效应。结果表明：与单一DBP处理相比，PS的存在降低了DBP处理中生菜的光合作用参数，如净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，而胞内二氧化碳浓度增加，表明光合作用的降低由非气孔因素导致。与对照和单一DBP污染相比，DBP和PS复合污染明显降低了生菜叶片中PSⅡ最大光能转换效率、电子传递效率和叶绿素含量，阻碍了二磷酸核酮糖羧化酶的合成，而生菜根系和叶片中抗坏血酸和谷胱甘肽含量显著增加。此外，两种粒径PS的存在均显著降低了DBP胁迫下生菜叶片中可溶性蛋白与可溶性糖的含量，增加了亚硝酸盐含量，表明PS的存在加剧了DBP对生菜品质的影响。研究表明，PS和DBP复合污染抑制了生菜的光合作用和糖代谢，从而降低了生菜的品质。

• 纳米硫对铅胁迫下油菜幼苗生长和铅积累的影响

  原海燕,刘清泉,张永侠,符佳豪,王银杰,孙玉明,佟海英

  为探究纳米硫（SNPs）对植物生长和重金属积累的影响，以油菜为研究材料，通过在培养基中添加SNPs和铅（Pb），研究了Pb胁迫下SNPs对油菜幼苗生长、生理以及Pb积累的影响。结果表明，1.2 mmol·L-1 Pb对油菜种子发芽率没有影响，但显著抑制了幼苗的生长，油菜鲜质量较对照（Pb0）下降了38.9%。同时，Pb胁迫导致膜脂过氧化严重，油菜地上部和根系膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量分别为对照的3.7倍和2.5倍，且地上部和根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性响应Pb逆境胁迫均有所上升。而Pb胁迫下添加300 mg·L-1 SNPs与单一Pb胁迫相比，油菜地上部和根系Pb含量仅为Pb单一处理的5.7%和29.5%，干质量分别较Pb单一处理增加70.7%和26.1%，同时MDA含量和抗氧化酶活性均低于Pb单一胁迫下水平。另外，Pb胁迫下添加与SNPs同浓度大颗粒硫（SBPs）和硫酸盐的研究结果也显示，SNPs对油菜吸收Pb的抑制作用和毒害缓解作用显著优于SBPs和硫酸盐。研究表明，SNPs可极大地阻控油菜对Pb的吸收并显著缓解Pb对油菜的毒害。

• 土施纳米氧化锌对蚯蚓生理和黄瓜幼苗生长的影响

  杨静雅,符倩,张皓月,彭晴晴,钟民正,毛晖

  纳米氧化锌（ZnO NPs）由于其独特的理化性质，被广泛应用于各行各业，在带来巨大利益的同时也存在着潜在风险，如细胞毒性、基因毒性等。在土壤环境中，ZnO NPs可能会对陆地生态系统中的生物构成严重威胁。本研究采用盆栽试验的方法，评估了ZnO NPs对蚯蚓生理以及黄瓜幼苗生长的影响。结果表明：各处理ZnO NPs对蚯蚓的生长发育影响不显著，但随着浓度的增加，蚯蚓的抗氧化酶活性发生变化，SOD呈现出增加的趋势，CAT和POD先降低再上升，二者表现为协同作用。当ZnO NPs处理为1 000 mg·kg-1时，蚯蚓受到的氧化胁迫最大，MDA含量较对照增加了19.2%。对于黄瓜幼苗而言，ZnO NPs处理能够普遍增强植株氧化应激，除了SOD在1 000 mg·kg-1时受到抑制外，SOD、CAT、POD及MDA均随浓度的增加而增加。蚯蚓的加入能显著促进幼苗生长，增加生物量、提高根系活力，同时也能在一定程度上缓解或抑制ZnO NPs对植株造成的损伤。ZnO NPs处理为500 mg·kg-1和1 000 mg·kg-1时，SOD分别较不加蚯蚓处理降低了76.7%、63.5%，MDA分别降低了28.6%、23.7%。在28 d培养周期中，蚯蚓对ZnO NPs响应较低，组织锌含量没有显著变化；黄瓜幼苗地上部和地下部锌含量均随着处理浓度的增加而增加，而添加蚯蚓的处理降低了植株的锌含量，也反映了蚯蚓在系统中对胁迫条件下的黄瓜幼苗生长的调控和缓解作用。

• 决策单元-多点增量采样法在重金属污染农田土壤-作物协同监测中的应用

  毛娟,黄永杰,宋静,赵晓峰,唐伟

  农用地土壤环境监测现行导则对于具体采样区混合样所需的分点数量仅做了原则性的规定，采样实践中通常按照最低要求执行，为探讨分点数量对重金属污染农田土壤-作物协同监测数据总体估计误差（The overall estimation error，OEE）的影响，选择安徽铜陵某重金属污染农田为研究对象，在8个小区中运用决策单元-多点增量采样法（Decision Unit-Multi Increment Sampling，DUMIS）分别采集5、50点和100点土壤混合样及对应的小麦籽粒样品，并分析了野外采样、室内制样和实验室分析各环节的误差。结果表明：土壤及小麦籽粒样品Cd、Pb含量室内制样与实验室分析准确度及精密度符合相关标准的要求，不同环节对土壤Cd、Pb含量OEE的贡献依次为实验室分析<室内制样<野外采样。小麦籽粒Cd含量监测数据的OEE主要来源于野外采样；由于籽粒Pb含量较低，OEE主要来源于实验室分析步骤。在本研究中绝大多数情况下，不同分点数量没有影响土壤和小麦籽粒样品Cd、Pb污染的评价结果，但本研究结果表明，在进行农用地土壤-作物协同监测时，需要考虑混合样分点数量对样品代表性以及评价结果的可能影响。对于污染物组成和空间变异可能较大的农田进行采样时，在给定的采样区内，适合采用DUMIS方法，以保证样品的代表性、数据的重现性和结论的可靠性。

• 物种敏感性分布法拟合函数的拟合优度评价

  董明明,牟力言,秦莉,安毅,林大松

  为明确物种敏感性分布（SSD）法适用于酸性土壤条件下的最优拟合函数，以均方根（RMSE）和残差平方和（SSE）为评价指标，系统分析了不同pH和累积概率条件下5种常见拟合函数（Log-logistic、Gamma、Log-normal、Weibull和Burr Ⅲ）的拟合优度。研究表明：两种pH条件（pH 5.5和pH 6.5）下5种拟合函数的拟合优度无明显差异，其中Log-logistic、Burr Ⅲ函数的SSE值分别为0.021、0.024和0.169、0.191，RMSE值分别为0.038、0.040和0.106、0.113，两者拟合效果较好；但不同累积概率条件下拟合函数的拟合优度存在一定差异，其中低累积概率（p≤20%）条件下Log-logistic与Gamma的SSE值分别为2.45×10-4和2.46×10-4，RMSE值分别为4.04×10-3和4.05×10-3，两者拟合效果较好；中累积概率（20%80%）条件下Burr Ⅲ与Log-logistic的SSE值分别为0.151和0.203，RMSE值分别为0.100和0.116，两者拟合效果较好。研究表明，酸性土壤（pH≤6.5）中低、中累积概率（0≤p≤80%）条件下优先推荐使用Log-logistic拟合函数，而高累积概率（p>80%）条件下优先推荐使用Burr Ⅲ拟合函数。

• 巨大芽孢杆菌与柠檬酸联合强化青葙修复镉污染土壤研究

  张冰,刘杰,蒋萍萍,蒋旭升,丁志凡,程艳,雷玲

  为研究柠檬酸和巨大芽孢杆菌对青葙修复Cd污染土壤的影响，筛选最佳添加量以提高修复效率，采用盆栽试验，以正交方式研究了添加不同浓度的柠檬酸（Citric acid）（0、2.5、5、7.5 mmol·kg-1和10 mmol·kg-1）和巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）（0、108、109 cfu·kg-1和1010 cfu·kg-1）对青葙（Celosia argentea Linn）修复Cd污染土壤的强化作用。结果表明：与对照处理（无柠檬酸和巨大芽孢杆菌添加）相比，柠檬酸和巨大芽孢处理使青葙各部分生物量、Cd含量及Cd积累量均增加。其中，109 cfu·kg-1的巨大芽孢杆菌+5 mmol·kg-1柠檬酸处理增加效果最显著，使青葙叶、茎、根及地上部的生物量分别比对照处理增加48.7%、43.3%、78.8%和45.6%；叶、茎及根中的Cd含量较对照处理分别增加75.8%、76.3%和74.6%；地上部Cd积累量增加159%。该处理的青葙地上部Cd积累量为1.03 mg·pot-1，Cd去除率高达21.0%。因此，添加柠檬酸和巨大芽孢杆菌浓度为5 mmol·kg-1和109 cfu·kg-1的处理最有利于提高青葙对Cd污染土壤的修复效率。

• 钝化剂对土壤性质及镉生物有效性的影响研究

  武晓微,翟文珺,高超,荣飒爽,郭小彪,赵会薇,刘微

  为研究土壤重金属钝化稳定化技术中钝化剂施加对土壤物理化学性质及镉生物有效性的影响，通过培养试验结合定期密集采样监测方法，研究羟基磷灰石（HAP）、小麦生物炭（WB）、巯基改性坡缕石（MPG）施加对镉污染碱性土壤pH值、EC值、团聚体组成和DTPA-Cd变化规律的影响，并分析不同因子间的相关关系。结果表明：HAP显著提高土壤pH值0.16~0.30个单位（P< 0.01），降低土壤EC值；WB则降低土壤pH值0.09~0.32个单位，显著提高土壤有机质、增加土壤EC值（P<0.05）；MPG处理对土壤pH值和EC值无显著影响。与对照组（不施加钝化剂）相比，3种钝化剂施加后短时间内（5 d）土壤中20 mm团聚体占比逐渐增大；对比3种钝化剂对Cd2+的钝化效果，MPG钝化效果最佳，40 d后DTPA-Cd含量较对照组降低3.01 mg·kg-1。相关性分析表明，HAP和WB通过改变土壤pH值影响土壤DTPA-Cd含量，XRD表明HAP通过磷酸镉沉淀降低土壤DTPA-Cd含量，HAP和MPG处理组土壤Cd2+的稳定化导致各粒径团聚体比例的变化。研究表明，MPG可显著降低镉的生物有效性且对土壤理化性质无显著影响，可作为碱性土壤原位钝化技术中钝化剂的优先选择。

• 安徽迪沟采煤沉陷区土壤和沉积物重金属特征及潜在生态风险评价

  陈城,鲁潇,于坤,张明珠,孙庆业

  为了解迪沟采煤沉陷区重金属特征与污染状况，采集沉陷区23个土壤样本和35个沉积物样本，分析了铜（Cu）、锌（Zn）、铅（Pb）、镉（Cd）和砷（As）5种重金属的含量，并运用地累积指数法和潜在生态危害指数法评价了迪沟采煤沉陷区土壤沉积物和土壤重金属污染状况以及综合潜在生态风险。结果表明：土壤中As、Cd和Cu的含量高于背景值，沉积物中As、Cu、Cd、Pb的含量高于背景值；21.7%土壤样本中的Cd和80%沉积物样本中的As含量明显高于农用地土壤污染风险筛选值，但低于污染风险管制值；迪沟采煤沉陷区重金属含量整体表现为陆域低于水域、中部区域较高、东西部区域较低的特点。地累积指数评价结果表明，迪沟采煤沉陷区土壤和沉积物污染总体表现为未污染到轻度污染，主要污染物为As和Cd。潜在生态风险指数法评价结果表明，迪沟采煤沉陷区土壤和沉积物潜在生态风险低，重金属潜在生态危害依次为Cd>As>Cu>Pb>Zn。研究表明，迪沟采煤沉陷区土壤和沉积物重金属总体生态污染风险较小，但不能忽视Cd和As的潜在污染风险。

• 土壤真菌对威百亩熏蒸的响应特征

  赵晓东,赵鹏宇,李晓晶,燕平梅,任天志,李永涛

  为探明土壤熏蒸后真菌群落的演变特征及其种间关系的变化规律，以揭示熏蒸剂对土壤生态系统的利害关系。选取威百亩作为典型熏蒸剂对连作3年黄瓜的土壤进行熏蒸处理，并采用高通量测序手段检测了各处理在不同时段的真菌群落。与未熏蒸对照处理（NM）相比，Chao1指数在低浓度（LM，50 mg·kg-1）和高浓度威百亩熏蒸处理（HM，100 mg·kg-1）中分别降低了14%（P=0.001）和16%（P=0.005），各处理真菌群落结构的差异也达显著水平。供试土壤中潜在典型病原真菌主要为Gibberella和Fusarium，且受到威百亩熏蒸的显著抑制，尤其在HM处理中，其丰度较NM处理分别降低了95%和53%（P<0.05）。而潜在典型有益菌如Talaromyces和Arthrographis展现出与潜在病原菌相反的趋势，且这种趋势在HM处理中更明显。随着培养时间延长，虽然Gibberella和Fusarium在LM处理中展现出抑制-恢复的趋势，但在HM处理中其丰度随时间逐渐降低。Network关联分析结果显示，在NM处理中各功能菌丰度间均为正相关关系，而高浓度威百亩熏蒸后出现了优势菌对潜在病原菌的拮抗作用。综上所述，相比于低浓度威百亩熏蒸，高浓度威百亩不仅有效抑制了土壤中潜在病原真菌的活性，而且还通过调控真菌群落种间关系从而强化了优势菌对潜在病原真菌的拮抗作用，进而间接地增强了部分有益菌的活性。

• 一株草甘膦高效降解菌的筛选和表征研究

  王天廓,温玉娟,杨悦锁,路莹,张茜,曹楠,孙东

  为研究利用细菌微生物降解草甘膦农药污染，从沈阳某地区农田土壤中分离得到一株草甘膦高效降解菌Ensifer sp.BRY。基于16S rDNA检测，BRY被鉴定为剑菌属（Ensifer sp.）。BRY能在以草甘膦（最高浓度400 mg·L-1）为唯一碳源的无机盐培养基中生长，在50 h对300 mg·L-1草甘膦的降解率可达到69.60%。在30℃、pH 6.0、10%初始接种量时，菌株BRY在50 h内的草甘膦（100 mg·L-1）降解率达到91.93%，当相同条件下调节初始接种量为20%时，菌株BRY的草甘膦降解率升高。当培养体系加入其他碳源（葡萄糖、蔗糖）时，草甘膦降解率降低。菌株BRY对不同浓度草甘膦的降解过程符合Haldane方程，其最大比生长速率μmax为1.68 h-1，半饱和常数Ks为167.80 mg·L-1，抑制常数Ksi为50.55 mg·L-1，Ksi/Ks为0.30。研究表明，菌株BRY对草甘膦具有较高的耐受能力和降解能力，通过优化培养条件可以提高降解效率，在用于草甘膦污染环境的生物修复过程中，菌株BRY具有独特潜力。

• 低浓度除草剂对植物及土壤线虫群落的影响

  齐月,闫冰,关潇,陈法军,肖能文,付刚,李俊生

  农业生态系统中低浓度除草剂的生态风险值得关注。本研究选取中国北方休耕地为研究样地，采用大田随机区组设计，喷施低于大田推荐剂量的莠去津或苯磺隆以模拟飘散的低浓度除草剂，处理30 d后对比各样地中植物和土壤线虫群落特征。结果表明：大田推荐剂量及低于大田推荐剂量的莠去津（1 200、600、300 g·hm-2，以有效成分计）或苯磺隆（22.5、11.25、5.63 g·hm-2，以有效成分计）处理样地中，相对于空白样地植物群落物种组成改变，植物群落多样性指数和丰富度指数显著降低，均匀度指数无显著变化。1 200、600、300 g·hm-2（以有效成分计）的莠去津或22.5、11.25、5.63 g·hm-2（以有效成分计）的苯磺隆处理样地中，相对于空白样地土壤线虫群落组成和稀有属组成改变，稀有属数量减少，而线虫群落多样性指数、生活史多样性指数和营养类群多样性指数无显著变化。低于大田推荐剂量的两种除草剂对于植物群落的影响大于大田推荐剂量除草剂的影响，同样增加土壤环境胁迫压力。实际生产中，从农田飘散出的低浓度除草剂对周边半自然生境中生物多样性的影响值得防控。

• 华北平原有机肥替代化肥条件下“粮-饲”轮作系统氮素表观平衡研究

  李硕,李晓欣,赵善丽,郝曼,柏兆海,马林

  为揭示有机肥替代化肥条件下华北平原不同轮作体系土壤-作物系统氮素表观平衡，布置田间试验，定量研究了不同施肥方式[化肥表施（C）、固态粪肥表施替代50%化肥氮（S）、液态粪肥注射施用替代50%化肥氮（L）]和不同轮作方式[籽粒玉米-小麦（T1）、青贮玉米/豇豆间作-填闲黑麦草（T2）、甜高粱-黑麦草（T3）、青贮玉米-黑麦草（T4）、高丹草-黑麦草（T5）]对作物地上部生物量及其氮携出量、0~200 cm土壤剖面硝态氮残留和土壤-作物系统氮表观损失的影响。结果表明：与轮作方式T1相比，T5夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量提高幅度最大，其次为T3和T4，而T2却有所降低；各轮作方式冬春季地上部生物量较T1均有所降低，而对其氮携出量无明显影响。与施肥方式C相比，S和L可显著降低夏秋季作物地上部生物量及其氮携出量，降幅均小于15%，而对冬春季作物地上部生物量及其氮携出量无显著影响。与轮作方式T1相比，T3和T5可显著增加周年作物氮总输出量，且显著降低0~200 cm土层无机氮残留量和系统氮表观损失；与施肥方式C相比，S和L可显著降低周年作物氮总输出量和0~200 cm土层无机氮残留量，增加系统氮表观损失。研究表明，在华北平原农牧生产区，以养殖产生的固态和液态粪肥替代50%化肥氮条件下，甜高粱-黑麦草和高丹草-黑麦草轮作是氮肥偏生产力高、表观损失低的轮作方式。

• 氮肥深施对免耕稻田土壤有机质化学特性和胞外酶活性的影响

  樊代佳,李成芳,曹凑贵

  为了探究氮肥深施措施对免耕稻田土壤有机质化学特性及土壤酶活的影响机制，于2015—2016年在湖北省武穴市花桥镇试验点开展水稻-油菜免耕复种大田试验。本试验通过13C核磁共振和热裂解气相色谱/质谱联用法测定土壤有机质的化学特性，通过冗余分析揭示土壤有机质化学特性及土壤胞外酶活性之间的相互作用关系。结果表明，与传统表施相比，氮肥深施提高腐殖质中胡敏酸的有机碳含量（10.5%~30.7%）、轻组有机质的有机碳含量（31.7%~53.5%）、胡敏酸的疏水性（1.3%~11.6%）和轻组有机质中多糖与脂质的含量（9.0%~24.1%和43.4%~68.3%），降低土壤β-葡萄糖苷酶（BG）（22.2%~48.9%）和β-N-乙酰氨基葡糖苷酶（NAG）活性（32.7%~40.4%），提高L-亮氨酸氨基肽酶（LLA）（37.1%~38.5%）和酚氧化酶（PHO）活性（11.0%~16.0%）。冗余分析显示，土壤有机质的化学特性与LLA和PHO活性呈正相关，与BG和NAG活性呈负相关。本研究结果表明，与传统表施相比，氮肥深施尤其是深施10 cm主要通过促进作物和微生物群落生长提高土壤胡敏酸和轻组有机质的有机碳含量，且通过调控土壤BG、NAG和PHO活性改变胡敏酸和轻组有机质的化学组成与性质，从而改善土壤惰性有机质稳定性且提高活性有机质，最终提高土壤肥力和质量。因此氮肥深施尤其是深施10 cm值得在免耕稻田生产中得到进一步推广。

• 氮肥减量配施有机肥对苹果产量品质及土壤生物学特性的影响

  杨莉莉,王永合,韩稳社,马林英,杨乖成,韩艳云,同延安

  为改善当前苹果园不合理施肥现状，探究适合苹果园提质增效的施肥方案，以红富士苹果为试材，设置常规施肥、优化减氮、有机肥替代25%氮肥、有机肥替代50%氮肥4个处理，其中后3个处理的总施氮量一致，为常规施肥的一半，试验连续进行两年后测定果实产量、品质、土壤微生物量碳氮以及土壤酶活性。结果表明：优化减氮处理产量与常规施肥差异不显著，氮肥偏生产力是常规施肥的2倍以上；有机肥替代50%氮肥处理的产量最高，比常规施肥处理增加5.4%。优化减氮处理和有机肥替代氮肥处理的果实可溶性糖和糖酸比均显著高于常规施肥；施用有机肥的处理可滴定酸显著低于施化肥处理，糖酸比相反；有机肥替代50%氮肥处理的品质最佳，可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比分别比常规施肥高1.8%、2.7%、16.9%。土壤微生物量碳氮、土壤酶活性与土层深度及有机肥的施用有关，特别是在20~40 cm土层深度，有机肥替代氮肥处理的土壤微生物量碳氮、土壤β-1，4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、β-1，4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶活性均显著高于常规施肥处理，且两两之间呈显著或极显著正相关关系。因此，在陕西省苹果园可以推荐常规施氮量减少一半的情况下用有机肥替代50%氮肥，以节省化肥、增加产量、改善品质、提升土壤质量，促进果园的可持续发展。

• 秸秆还田影响长江下游稻田周年氮磷径流风险

  张刚,张世洁,王德建,俞元春,张磊

  为了阐明秸秆还田模式和施氮量对稻田周年氮磷径流风险的影响，于2014年11月—2015年10月通过监测稻田在稻季田面水和麦季径流中的氮磷浓度，研究了秸秆不还田配施推荐施氮（N1）、麦秸还田配施推荐施氮（WN1）、稻秸还田配施推荐施氮（RN1）、稻秸麦秸均还田配施推荐施氮（WRN1）和稻秸麦秸均还田配施常规施氮（WRN2）5处理对长江下游稻田周年氮磷径流风险的影响。结果表明，秸秆还田增加小麦和水稻周年产量，增幅约9.03%~18.5%，其中WRN1和RN1处理增产效果显著高于WN1处理；与WRN2处理相比，WRN1处理可以维持稻田高产。在推荐施氮条件下，秸秆还田分别降低稻季田面水和麦季径流中溶解态总氮（DTN）浓度约5.17%~14.9%和12.3%，降低稻田氮径流风险；但增加溶解态总磷（DTP）浓度，增幅分别为6.67%~33.3%和30.0%，增加稻田磷径流风险。RN1处理下稻季田面水中DTN和DTP浓度均低于WRN1和WN1处理，且其DTP浓度与N1处理间无显著差异。在稻秸麦秸均还田下，WRN1处理下稻季田面水DTP浓度与WRN2处理没有显著差异，但能有效降低田面水DTN浓度的12.4%。研究表明，在长江下游稻-麦轮作农田推荐采用“RN1”模式，该模式可以维持稻田的周年高产和有效降低稻田的周年氮径流风险，同时对稻田的磷径流风险影响不显著，是一种兼顾粮食生产和生态环境效益的耕作模式。

• 柴达木盆地主要绿洲农业区水质现状评价

  郭庆波,黄懿梅,贾鹏辉,李好好

  为了解青藏高原农业种植对区域水质的影响，以柴达木盆地主要绿洲农业区地表水和地下水为研究对象，通过现场调查和布点采样，在9个典型乡镇设置70个采样点，测定水样的总磷、硝酸盐氮、氯化物、硫酸盐、重金属和农药等指标，分析耕作活动对地表水和地下水的影响。研究区地表水综合水质标识指数为2.100，综合水质为《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅱ类。尕海镇、郭勒木德镇、格尔木市东、大格勒乡地表水综合水质达到Ⅰ类；香日德镇和察汗乌苏镇地表水中的总磷与德令哈市地表水中的COD浓度处于劣Ⅴ类水平，氯化物、硫酸盐和硝酸盐氮超标位点分别占总采样点的20%、6.67%和1.67%。地下水综合水质标识指数为2.300，综合水质为《地下水质量标准》（GB/T 14848—2017）Ⅱ类，怀头他拉镇、大格勒乡和察汗乌苏镇地下水中的氯化物和怀头他拉镇地下水中的硫酸盐分别为饮用水卫生标准限值的2.83、1.13、1.07倍和1.92倍，无法饮用。研究区重金属和农药浓度极低，其中铅、铜和砷浓度低于地表水和地下水Ⅰ类水标准限值，农药中啶虫脒、毒死蜱和阿维菌素浓度分别为限值的0.01%~0.21%、0.12%和0.93%；灌溉排水中总磷和硝酸盐氮浓度分别增加了37.8%和24.43%。柴达木盆地绿洲农业区水质总体较好，但农业耕作活动仍会对区域水质造成一定影响。

• 双孢菇菌糠生物炭吸附Pb2+机制及其环境应用潜力

  张国胜,程红艳,张海波,苏龙,何小芳,田鑫,宁瑞艳

  为了有效去除水体中的重金属Pb2+，开发利用菌糠生物炭吸附剂，以双孢菇菌糠（MS）为原料，在350、550、750℃下限氧热解制备生物炭（MS350、MS550、MS750），并利用FTIR、XRD等技术对吸附前后的生物炭样品进行表征；通过批量吸附、定性和定量分析以及萃取实验，研究菌糠生物炭对Pb2+的吸附特性、机理及吸附后样品的稳定性能。结果表明：随着热解温度的升高，样品的产率降低，pH值升高，芳香性增强。准二级动力学方程和Freundlich模型能够较好地符合MS350、MS550的吸附过程，而MS750以准二级动力学和Langmuir模型较好符合。相较于MS350和MS550，MS750吸附性能最好，经Langmuir模型拟合，MS750的最大吸附量为266.23 mg·g-1。溶液pH值影响生物炭的吸附性能，在pH值2.0~7.0的范围内，吸附量随溶液pH值升高而增加。机理分析表明：吸附机理包括矿物沉淀、阳离子交换、含氧官能团络合以及π电子配位；其中，矿物沉淀（CO32-、SO42-）是主要的吸附机制，其贡献率随热解温度升高而增加。萃取实验表明：经吸附后，3种生物炭上的Pb2+均以酸溶态铅和非生物利用态铅为主，说明吸附后的铅具有较好稳定性能，两种形态的铅占总吸附量的大小顺序为：MS750（98.65%）>MS550（95.91%）>MS350（86.51%）。综合分析表明，MS750较其他温度生物炭不仅吸附性能更好，而且吸附后稳定性更强，故在环境应用上具有更大的潜力。

• 定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

  陈乔,任心豪,贺飞,杨淑媛,郭军康

  为定量研究生物炭对镉（Cd）的吸附作用，以灰分含量不同的小麦秸秆（W）和猪粪（P）为原材料，分别在300℃和700℃下热解制备4种生物炭（WBC300、WBC700、PBC300和PBC700），定量分析了生物炭对Cd的吸附作用。结果表明：除灰后生物炭对Cd的吸附能力显著下降38.5%~83.0%，且除灰处理对BC700影响较BC300大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd，有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd初始浓度为200 mg·L-1条件下，沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300吸附Cd的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%，PBC700分别为91.9%、5.10%和2.96%，WBC300分别为23.9%、36.2%和39.9%，WBC700分别为63.5%、21.8%和14.7%。研究表明，随着生物炭热解温度的升高，沉淀作用在生物炭吸附Cd的过程中贡献率升高，而离子交换作用和络合作用贡献率下降；无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd的主要机理。

• 生物基包膜抑制型尿素对土壤温室气体排放及小青菜产量的影响

  刘楚桐,陈松岭,邹洪涛,叶旭红,陈春羽,雷洋,张玉龙

  为研究生物基包膜氮肥对土壤温室气体排放及小青菜（Brassica chinensis）产量的影响，采用密闭式静态箱-气相色谱法测定盆栽试验条件下施用不同类型包膜尿素对土壤温室气体的排放特征，探究不同类型包膜尿素对土壤温室气体排放综合增温潜势（GWP）、排放强度（GHGI）及小青菜产量的影响。结果表明：抑制型尿素（I）、生物基包膜尿素（CRU）、生物基包膜抑制型尿素（CIRU）能够显著降低N2O、CO2、CH4 3种温室气体的累积排放量。与普通尿素（U）相比，处理I、CRU和CIRU的N2O累积排放量显著降低了20.79%~79.52%，CO2的累积排放量显著降低了46.53%~62.24%，CH4的累积排放量显著降低了25.38%~30.11%。与处理U相比，处理I、CRU和CIRU的GWP分别显著降低了40.44%、60.66%和65.02%；温室气体GHGI与GWP呈现出同样的趋势，处理I、CRU和CIRU分别显著降低了26.32%、70.53%和78.95%。与其他处理相比，处理CIRU具有最优的温室气体减排效果。处理CIRU的小青菜产量最高，为1 960.00 kg·hm-2，较处理U显著增产68.00%。研究表明，生物基包膜抑制型尿素在提高小青菜产量的同时还可以减少菜地温室气体排放及氮素气态损失。

• 稻麦轮作下秸秆不同利用方式还田对稻田甲烷排放的影响

  张熙栋,严玲,周伟,吴秋玲,杨波,马煜春

  秸秆还田能够促进土壤固碳，但秸秆不同利用方式还田对稻麦轮作系统中甲烷（CH4）排放影响的研究结果存在很大不确定性。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对太湖地区秸秆不同利用方式一年还田下稻麦轮作系统中CH4排放规律进行田间原位观测。试验共设置4个处理，分别是：常规处理（NPK，施用氮肥、磷肥、钾肥）、秸秆还田处理（NPK+S，氮肥、磷肥、钾肥与秸秆均匀混施）、秸秆生物炭处理（NPK+B，氮肥、磷肥、钾肥与黑炭均匀混施）和秸秆与腐熟剂配施处理（NPK+SDI，氮肥、磷肥、钾肥、秸秆与腐熟剂均匀混施）。不同处理下CH4排放主要集中在水稻生长季。与NPK处理相比，NPK+S和NPK+SDI处理均增加CH4排放，增幅分别为12.7%和20.9%，NPK+B处理减少了7.5%的CH4排放。与NPK+S处理相比，NPK+SDI处理CH4排放显著增加7.3%，而NPK+B处理CH4排放显著降低17.9%。除NPK+B处理显著提高了作物产量，其他处理对产量并无显著影响。与NPK处理相比，NPK+S和NPK+SDI处理显著增加了单位产量甲烷排放，增幅分别为23.7%和18.4%，NPK+B处理降低了单位产量甲烷排放，幅度为19.9%。与NPK+S处理比较，NPK+SDI与NPK+B处理单位产量CH4排放分别降低了4.3%和35.3%。结果说明秸秆配合腐熟剂还田或秸秆炭化还田可减轻由秸秆直接还田所带来的环境损害，且炭化还田的减排效果更佳。