农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2021年第6期

• 土壤调理剂应用现状及施用风险研究

  索琳娜,马杰,刘宝存,孙向阳,陈广锋

  伴随着土壤的不断开发和利用，土壤污染、退化问题愈发严重，严重限制了土地的生产力，由此土壤调理剂应运而生。合理使用土壤调理剂产品能有效改善土壤物理性状、化学性状，补充土壤中的营养元素，同时对土壤微生物群落的结构和数量进行调整，从而改善土壤的障碍因子，使之可再次进行投入高质高效的农作物生产活动。但土壤调理剂的不合理施用会直接引起土壤退化加剧甚至产生二次污染，同时长期施用土壤调理剂也可能会对土壤生态系统的结构和功能造成一定影响，导致土壤的产能与品质下降，引发农产品安全等相关问题。本文根据现阶段我国土壤调理剂研究及应用状况，分析不同类型的土壤调理剂在施用过程中可能产生的环境风险，并对土壤调理剂的施用提出了展望及管理建议。

• 秸秆还田配施石灰对水稻镉吸收累积的影响

  杨定清,李霞,周娅,罗丽卉,谢永红,王棚,李旭毅

  秸秆还田是提升土壤肥力、增加作物产量的重要措施，但存在增加稻米镉（Cd）含量的风险。为探索合理的秸秆资源利用方式，以成都平原稻麦轮作土壤为对象，设置秸秆不还田、秸秆还田及秸秆还田配施4个石灰施用水平（600、1 200、1 800、2 400kg·hm-2）等6个处理，研究秸秆还田配施不同量石灰对水稻Cd吸收累积的影响。结果表明，与秸秆不还田相比，秸秆还田稻米Cd含量提高了18.1%，土壤溶解性有机碳（DOC）含量、有效态Cd含量分别提高了28.5%~95.7%、7.7%~18.9%，且DOC含量差异达显著水平（P0.05）。在本研究试验条件下，秸秆还田配施石灰的最佳用量为1 800 kg·hm-2，既能兼顾水稻产量，又能保障稻谷、土壤生态安全。

• 外源钙对模拟酸雨胁迫下水稻质膜组分和钙形态的调节

  马永佳,梁婵娟

  为了探寻减轻植物酸致伤害的有效方法，采用水培法研究了外源钙（Ca，5 μmol·L-1）对模拟酸雨（SAR，pH 4.5/3.0）胁迫下水稻根系质膜稳定性、质膜组分以及钙形态的影响。结果表明：低强度SAR（pH 4.5）对水稻根系膜稳定性无显著影响，而高强度SAR（pH 3.0）显著降低水稻根系膜稳定性，且水稻根系质膜磷脂（磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油）、膜蛋白和非水溶性钙含量显著减少，胞内水溶性钙含量显著增加，恢复5 d后仅SAR（pH 3.0）组上述指标仍显著低于对照。与单一SAR和单一Ca2+处理组相比，pH4.5+Ca2+组水稻根系膜稳定性无显著变化。pH 3.0+Ca2+组水稻根系质膜稳定性、磷脂（磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油）、膜蛋白和非水溶性钙含量显著低于对照但高于单一SAR（pH 3.0）组，水溶性钙含量仍显著高于对照但低于SAR（pH 3.0）组，且恢复5 d后上述指标均达到对照水平。外源Ca2+增强水稻根系质膜耐受SAR胁迫能力与其维持水溶性钙-非水溶性钙平衡及缓解磷脂和膜蛋白的降解有关，且缓解效果受酸雨强度限制。

• 氧化石墨烯对玉米幼苗生长及生理特征的影响

  赵琳,宋瑞瑞,吴琦,吴希,云振宇

  为探究氧化石墨烯（GO）对玉米幼苗生长及生理特征的影响，采用水培试验，使用不同浓度的GO处理玉米幼苗，测定了玉米幼苗的生长状态、根部形态、叶绿素含量、抗氧化酶活性及丙二醛（MDA）含量等指标。结果表明：在培养9 d后，GO处理对玉米幼苗的生长具有一定的抑制作用，且随着GO浓度的增加抑制作用逐渐增强，在200 mg·L-1浓度时，主根根长与根冠比分别较对照（不添加GO）降低了79.8%和65.9%；随着GO处理浓度的增加，叶绿素含量呈现先上升后下降的趋势；GO处理的玉米幼苗根系组织中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性并未出现明显变化，过氧化氢酶（CAT）活性与MDA含量随着GO浓度的增加而升高，在200 mg·L-1浓度时，分别较对照升高了187.5%和335.6%。研究表明，GO处理对玉米幼苗产生一定程度的氧化胁迫，影响各项生理生化指标，进而促使根部形态变化并抑制玉米幼苗的生长发育，尤其是在GO高浓度时，抑制效应更加显著。

• ZnO NPs对四种豆科种子发芽及幼苗生长的影响

  彭晴晴,杨静雅,钟民正,邢洋洋,李紫燕,毛晖,周莉娜

  采用发芽试验，探究了纳米氧化锌（ZnO NPs）对食用类及饲料类豆科植物豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草的种子萌发、幼苗生长和锌含量的影响。结果表明：不同浓度ZnO NPs（10、50、100、200、400、800 mg·L-1）处理的4种豆科植物的发芽率与对照（无添加ZnO NPs）处理相比均无显著差异，随着ZnO NPs浓度的增加，豌豆和绿豆幼苗的生物量先增加后减少，紫花苜蓿和白三叶草的生物量呈减少趋势。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草4种豆科植物表现出对ZnO NPs不同的敏感性，其根长的剂量反应阈值分别为200、100、50、50 mg·L-1，超过浓度阈值，4种豆科植物的根长相比对照显著降低。最大浓度800 mg·L-1 ZnO NPs处理对豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草根长的抑制率分别达68%、75%、83%、85%，呈现出较高的植物毒性。通过测定4种豆科植物幼苗的丙二醛（MDA）含量，发现高浓度（100~800 mg·L-1） ZnO NPs处理对豌豆和白三叶草幼苗的胁迫作用强于绿豆和紫花苜蓿。豌豆、绿豆、紫花苜蓿、白三叶草幼苗的锌含量均随着ZnO NPs浓度的升高而增加，分别从对照的9.17、12.04、8.98、17.84 mg·kg-1增长到83.96、82.96、212.48、263.21 mg·kg-1。研究表明，不同种类豆科植物对ZnO NPs的敏感性不同，敏感程度由高到低依次为白三叶草、紫花苜蓿、绿豆、豌豆。

• 铜对背角无齿蚌幼蚌的组织损伤效应研究

  刘凯,陈修报,刘洪波,姜涛,杨健

  为了探究铜（Cu）对背角无齿蚌（Anodonta woodiana）的组织毒性损伤效应，基于对Cu毒性较为敏感的幼蚌，根据Cu对幼蚌96 h-EC50和我国渔业水质标准（GB 11607—1989）中Cu限量设定5个浓度（2.0、1.0、0.1、0.01、0.005 mg·L-1），并进行24、48、72、96 h的暴露及组织（鳃、消化腺、外套膜和斧足）切片观察。结果显示： 0.005 mg·L-1的Cu对幼蚌没有产生明显的组织损伤。经过96 h暴露，鳃在0.01 mg·L-1暴露组开始出现色素细胞显著增加、细胞空泡化的现象；在0.1 mg·L-1暴露组鳃开始出现巨噬细胞增多、纤毛脱落；在2.0 mg·L-1暴露组，鳃出现细胞坏死、鳃丝萎缩、结缔组织糜烂等损伤效应。斧足在0.1 mg·L-1暴露组开始出现细胞空泡化及上皮层损伤；在2.0 mg·L-1暴露组，斧足上皮层损伤和细胞空泡化加剧。外套膜在0.01 mg·L-1暴露组开始出现色素细胞和巨噬细胞显著增加；2.0 mg·L-1暴露组开始出现上皮层损伤。消化腺从0.1 mg·L-1暴露组开始出现小管上皮细胞变形、淋巴区域扩大以及结缔组织萎缩。研究表明，背角无齿蚌幼蚌的鳃对Cu毒性的组织损伤效应最为敏感，适宜用作淡水渔业生态环境Cu污染监测和毒性评价的靶器官。

• Cu-Pb-Zn复合污染对宿根花卉植物Sn富集特性的影响

  刘雨霞,徐玮丽,黄盼盼,程思雯,张强斌,周启星

  为探明锡矿开采区植物复合污染的生态效应，以宿根花卉植物玉簪（Hosta plantaginea Aschers）和金鸡菊（Coreopsis basalis）为对象，采用土培盆栽试验，对单一及复合污染条件下植物对Sn的吸收积累进行深入剖析。结果表明：单一Sn污染条件下，随Sn浓度升高，两种植物的生长均受到抑制，生物量逐渐减少。当Cu-Pb-Zn复合污染时，较低Sn浓度下，Sn与Cu-Pb-Zn复合污染物产生的拮抗效应抑制了Sn对玉簪和金鸡菊的毒性；较高Sn浓度下，Sn与Cu-Pb-Zn复合污染物产生的协同效应增加了Sn对金鸡菊的毒性。Cu-Pb-Zn复合污染提高了土壤中可生物利用的Sn含量，使玉簪和金鸡菊中富集的Sn含量增加，同时也使玉簪和金鸡菊转移Sn的能力增强。在Cu-Pb-Zn复合污染胁迫下，玉簪和金鸡菊体内富集Cu、Pb和Zn的浓度顺序为Zn>Pb>Cu。随着土壤中Sn浓度的增加，玉簪和金鸡菊对共存的3种重金属的富集量也相应增加，且对共存重金属的转移系数产生了较大影响。金鸡菊由于根部肥大、须根多，与土壤接触面广而对重金属的富集能力高于玉簪。研究表明，共存重金属污染物改变了Sn在宿根花卉植物体内的富集和转移能力，同时Sn的存在也改变了共存重金属污染物在宿根花卉植物体内的富集能力。

• 钒胁迫对紫花苜蓿生长及钒积累与转移的影响

  武振中,杨金燕,张有贤

  为探讨钒（V）胁迫下紫花苜蓿的生长响应及钒积累与转移特征，采用室内水培试验，设置不同浓度（0、0.1、0.5、2.0、4.0、10.0 mg·L-1 V）含钒营养液，研究了各浓度钒胁迫下紫花苜蓿株高、根长、叶绿体色素、光合气体参数、叶片膜脂过氧化程度及细胞膜透性、生物量、各组织钒浓度、钒转移系数（TF）和冠层、根系、整株钒提取量及冠层、根系钒提取量占总提取量百分比，以期为通过紫花苜蓿修复钒环境污染提供理论依据。结果表明，低浓度钒（0.1 mg·L-1 V）处理时根长、叶绿体色素（叶绿素a、b及类胡萝卜素）含量、叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）及生物量均有增加但不明显（P>0.05）。相反，高浓度钒（≥4.0 mg·L-1 V）显著降低了株高、根长、叶绿体色素、Tr、Gs、Pn及生物量，同时叶片膜脂过氧化程度及膜透性显著增大（P0.05）。对照组各器官钒浓度为叶>根>茎，而钒处理组为根>茎>叶，根系是紫花苜蓿贮存钒的主要部位。TF随钒浓度的增加先降低后略有升高。每盆植株冠层钒提取量在4.0 mg·L-1 V时最大，为0.546 4 mg。尽管在≥4.0 mg·L-1 V时植株生长显著受抑制，但根系、冠层及整株钒提取量较≤2.0 mg·L-1 V处理显著增大。研究表明，紫花苜蓿具有相对较强的抗钒胁迫能力，具有一定的修复钒环境污染的潜能。

• 不同形态硫对水稻吸收积累镉的影响

  刘颖,苏广权,郭湘,杨燕花,姚爱军,仇荣亮,汤叶涛

  为探究不同形态硫素（SO42-/S2-）对水稻生物量和糙米Cd积累的影响，采用金属矿区下游Cd、As重度污染农田耕层土壤，以温室水稻盆栽试验，在施用足量CaCO3条件下，向供试土壤中分别施加0（CK）、400 mg S·kg-1（K2S/K2SO4）并持续淹水直至收获。结果表明：与CK相比，K2S和K2SO4处理显著提高水稻总生物量130.1%~186.7%，且K2S处理增加糙米产量效果更佳。与CK相比，施加S素能显著降低糙米Cd含量，K2S处理使糙米Cd含量降低37.5%~50.0%，K2SO4处理降低31.3%~45.0%。两种施S处理均使糙米Fe含量下降90%以上。K2S和K2SO4处理使土壤溶液pH平均降低0.28~0.32个单位，K2S处理可显著促进土壤Cd向铁锰氧化物结合态和有机硫化物结合态Cd转化，铁锰氧化物结合态Cd在酸化和氧化环境下相对稳定，有利于稳定土壤Cd活性；K2S处理同时增加茎、叶的S含量，有效将Cd液泡区隔化，将Cd固定在茎、叶，从而降低糙米Cd含量。K2SO4处理促进土壤Cd向碳酸盐结合态和有机硫化物结合态转化，在土壤酸化和Eh回升条件下，K2SO4处理土壤有效态Cd显著提高。但K2SO4处理比K2S处理更有利于Cd在植物体内的液泡区隔化，这可能是其能够抑制Cd从根向地上部及籽粒转运的原因。研究表明，在施用足量CaCO3条件下，足量施用K2S或K2SO4均可提高水稻生物量，并有效降低糙米Cd含量。

• 基于土壤质量的改良剂修复镉污染稻田综合效果评价

  李义纯,王艳红,陈勇,唐明灯,李奇,李林峰,林晓扬,尹贻龙,艾绍英

  受污染农田修复技术应用效果的综合评价，在当前我国土壤污染管控与修复工作中尤为重要和紧迫。本文针对自主研发的改良剂，在我国华南地区受镉（Cd）污染的水稻种植区开展野外大田试验，重点围绕土壤环境、肥力和健康质量的变化，探索改良剂施用对土壤质量的影响；选择DTPA浸提态Cd、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、阳离子交换量（CEC）、糙米Cd和稻谷产量构建指标体系，利用动态加权综合评价模型评判改良剂的修复效果。结果表明，当改良剂施用量为6 000 kg·hm-2和7 500 kg·hm-2时，DTPA浸提态Cd含量分别减少10.5%和8.8%。当改良剂用量为6 000 kg·hm-2时，有机质含量减小6.3%；改良剂没有显著影响碱解氮、有效磷和CEC含量，但是显著提高了速效钾含量。当改良剂用量为1 500 kg·hm-2时，糙米Cd含量增加23.9%；当改良剂用量≥4 500 kg·hm-2时，糙米Cd含量显著低于国家标准，且修复效率（RE）均超过40%。当改良剂用量为4 500 kg·hm-2时，稻谷产量增加18.7%。采用动态加权综合评价模型研究发现，当用量为6 000 kg·hm-2时，改良剂修复Cd污染稻田的综合效果最佳。

• 改良剂对镉污染土壤上小白菜镉积累转运及生理特性的影响

  李松,孙向阳,李素艳,马其雪,刘源鑫,周文洁

  为了缓解土壤镉污染对小白菜的胁迫，以园林绿色废弃物堆肥、生物炭和腐植酸为复合改良剂，研究了不同改良剂添加量对土壤理化性状、小白菜生物量、镉积累转运、叶片色素含量和生理特性的影响。结果表明：随着改良剂施用量的增加，土壤pH值、EC值和有机质含量增加，土壤有效态镉含量降低。施用改良剂后，小白菜根和叶的生物量分别提高了46%~53%和30%~64%。改良剂添加显著降低了小白菜根和叶中镉含量，同时根和叶的富集系数（BAF）分别降低了12%~30%和34%~49%，转运系数（TF）显著低于对照，但仍大于1。改良剂施用显著提高了小白菜叶片中的叶绿素a、叶绿素（a+b）和类胡萝卜素含量。小白菜的丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、脯氨酸含量等抗逆性指标明显降低。研究表明，改良剂施用改善土壤理化性状，提高小白菜生物量和叶片色素含量，降低抗逆性指标，同时显著降低小白菜对镉的积累转运。

• 施用玉米秸秆生物炭对镉生物有效性及其胁迫下生菜生长的影响

  李明,王磊,范婷婷,石佳奇,高尚,季韬,万金忠,龙涛,袁旭音

  为明确施用玉米秸秆生物炭对重金属镉（Cd）生物有效性及其产生的植株生长胁迫效应的影响，本研究向模拟土壤溶液中加入0%和2%（m/V）的玉米秸秆生物炭，在不同pH值（4.3和7.0）条件下，通过等温吸附实验分析了Cd2+在生物炭上的吸附行为，并结合生菜（Lactuca sativa var.longifolia）幼苗植株的生长、根毒性及其Cd积累量的研究，探讨了生物质炭影响下Cd生物有效性与其环境行为之间的关系。结果表明，生物炭表面负电荷量随溶液pH值的增大而增加，玉米秸秆生物炭能够通过静电效应吸附Cd2+；Langmuir方程能够较好地拟合Cd2+在玉米秸秆生物炭上的吸附行为，且方程表征的Cd2+最大吸附量参数Qm随pH值的增大而增加。生菜幼苗的根长和干质量均随生物炭的施加而增大，而根中Cd积累量则随生物炭的施加而降低；与模拟土壤溶液中Cd总量（Cdtotal）和根中Cd积累量相比，溶液中Cd2+浓度指标能够更好地预测幼苗根伸长抑制率RRE（r2=0.80，P<0.001）和根中Cd积累量（r2=0.88，P<0.001）。上述研究结果表明，施加玉米秸秆生物炭能够有效降低重金属污染物的生物有效性及其生态环境风险。

• 前期灌溉养殖废水和再生水对土壤吸附镉能力的影响

  李宝贵,刘源,陶甄,赵志娟,樊涛,李中阳

  为揭示前期不同非常规水源灌溉后土壤吸附镉（Cd）能力的变化及其影响因素，采用吸附动力学试验、等温吸附试验及Cd形态解吸试验，以去离子水为对照，研究了养殖废水和再生水灌溉后潮土和红壤吸附Cd能力的变化规律和影响因素。与对照相比，不论Cd初始浓度高低，再生水灌溉均显著减少了两种土壤对Cd的吸附；养殖废水灌溉在低Cd浓度时（5 mg·L-1和10 mg·L-1）显著降低了两种土壤对Cd的吸附，但在高Cd浓度时（25 mg·L-1和50 mg·L-1）增加了两种土壤对Cd的吸附。Freundlich模型能够较好地拟合所有土壤对Cd的吸附，拟合结果也表明养殖废水灌溉土壤对Cd吸附能力较强，而再生水灌溉土壤对Cd的吸附能力较弱。两种土壤吸附的Cd均以络合态为主，养殖废水和再生水灌溉主要通过影响土壤pH、黏粒含量、盐分和Cu含量而影响土壤吸附的络合态和交换态Cd含量，进而改变土壤对Cd的吸附能力。再生水灌溉后土壤对Cd的吸附能力降低，而养殖废水灌溉后土壤对Cd的吸附能力变化因Cd初始浓度而异。

• 撒拉溪石漠化治理示范区土壤-作物系统中重金属含量特征

  姚成斌,周明忠,熊康宁,杨桦,张迪,杨连升,王贵云

  为揭示喀斯特高原山地石漠化治理示范区土壤和农作物系统中重金属（V、Sb、Mo、Tl、U和Mn）污染特征及来源，通过采集毕节市七星关区撒拉溪示范区土壤和农作物（玉米、马铃薯、刺梨、青菜、核桃和大蒜）样品进行重金属含量分析，采用地累积指数法和潜在生态风险评价法评价了土壤中重金属的污染风险；并运用地统计分析和GIS相结合的方法得出示范区重金属的空间分布与成土母岩、煤矿开采及铅锌矿冶炼之间的关系。结果表明：林地土壤Mo平均含量略高于背景值，其余均在背景值以下；旱地土壤V、Mo和Mn平均含量与背景值相当，Sb、Tl和U均低于背景值。林地土壤Mo和旱地土壤V为轻度污染，其他均无污染。农作物中Mn和V平均含量显著高于其他元素，特别是马铃薯，平均Mn含量高达314.20 mg·kg-1，存在一定风险。农作物中Mn和Mo的富集系数高于其他元素，U的富集系数最低。潜在生态风险评价结果表明，示范区土壤重金属Mo单项潜在生态危害指数为22.64，存在中等生态危害；综合潜在生态危害均为轻微生态危害，危害等级较低。主成分分析将示范区重金属来源分为2类，Sb、V、Mn、Tl和U主要来源于成土母岩的风化，部分受铅锌矿冶炼影响，Mo主要来源于煤矿开采，同时受母岩风化影响；从空间分布来看，各重金属元素含量值空间分布特征与主成分分析结果基本一致。

• 蚯蚓对金霉素污染土壤酶活性和微生物群落的影响

  杨思德,常兴平,潘政,李明堂,翁莉萍,李永涛,赵丽霞

  为探究蚯蚓对抗生素污染土壤酶活性和微生物群落的影响，选取金霉素为目标污染物，威廉环毛蚓（内层种）和赤子爱胜蚓（表层种）为实验生物，通过高效液相色谱-串联质谱法、土壤酶试剂盒（微板法）、高通量测序技术和冗余分析对土壤中金霉素残留、酶活性和微生物群落进行了测定与分析。结果表明：经过28 d的培养，蚯蚓处理组中金霉素浓度（0.022 4~1.006 0 mg·kg-1）显著低于对照组土壤（0.033 5~1.585 0 mg·kg-1）。金霉素抑制了土壤脱氢酶、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性，激活了过氧化氢酶的活性。两种蚯蚓均激活了土壤脱氢酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶的活性，最大激活率分别为77.80%~88.50%、4.00%~6.16%、69.20%~72.60%、43.20%~48.80%；碱性磷酸酶的活性受到抑制，最大抑制率为23.8%~25.0%。高通量测序结果表明两种生态型蚯蚓均可改变土壤中细菌群落结构，不同蚯蚓类型对细菌群落结构的影响存在有差异。两种蚯蚓的加入均未改变土壤中优势菌门的组成，但都改变了其丰度占比。在属水平上，Flavobacterium、Aeromonas、Luteolibacter、Adhaeribacter和Pseudomonas等潜在金霉素降解菌被两种蚯蚓刺激丰度显著增加，加速了土壤中金霉素的降解。冗余分析结果表明，土壤中pH、有机质含量、金霉素浓度和细菌群落结构是影响土壤酶活性变化的重要因子。研究表明，威廉环毛蚓对脱氢酶、蔗糖酶和脲酶的促进作用优于赤子爱胜蚓。

• 红壤性水稻土-上覆水系统毒死蜱消解的室内模拟实验

  姚莹雷,唐翔宇,耿春女,关卓,任美

  以我国南方红壤丘陵区稻田土壤为对象，通过60 d的室内模拟培养实验，研究了毒死蜱在水稻土-上覆水系统中的消解与转化规律。加药后，15、25℃和40℃条件下上覆水中毒死蜱均在前期快速消解，后期消解速率逐渐降低，符合一级动力学方程。3种温度处理下上覆水中毒死蜱的半衰期DT50（0.70~1.01 d）和消解速率常数（0.688 8~0.985 2 d-1）差异较小。毒死蜱投加之后，易转化成3，5，6-三氯-2-吡啶醇（TCP），在上覆水中发生累积。转化受温度影响显著，经过60 d的培养，40℃时17.3%~25.5%的毒死蜱转化为TCP。表层（0~3 cm）土壤中毒死蜱的积累受温度影响显著，未灭菌处理在15、25℃和40℃下，表层土壤中毒死蜱的残留量分别为163.66、80.29 μmol·kg-1和34.95 μmol·kg-1，约为其初始投加含量的57.38%、28.15%和12.25%。总之，土壤-上覆水系统中，在第60 d时，投加的毒死蜱中仅0.39%~2.24%滞留在上覆水中，10.18%~58.32%迁移到土壤中，0.47%~25.53%降解为TCP存在于上覆水中。总体而言，毒死蜱在上覆水中的残留率较低，在土壤中残留率较高且主要为表层土壤所吸附，温度与微生物对毒死蜱的消解具有协同作用。

• 镉抗性细菌的筛选及其生物矿化硫化镉去除溶液中的镉离子

  徐韶足,张美丽,秦俊梅,曹晓霞,刘奋武

  水体重金属污染中，镉[Cd（Ⅱ）]因其高毒性成为最受关注的对象之一。生物矿化是通过生物作用影响金属形态，把有毒重金属转化为不相容的危害较小的化合物，成为环境污染治理领域的研究热点。本研究从重金属污染土壤中筛选出一株镉抗性细菌N1905，基于16S rRNA序列分析鉴定为Enterobacter ludwigii N1905。研究其对多种重金属抗性和不同镉浓度下生长情况，结果表明菌株N1905具有多种重金属耐受性，在LB液体培养基中对Cd（Ⅱ）的最小抑制浓度（MIC）为8 μmol·L-1，高浓度的Cd（Ⅱ）抑制其生长代谢。同时研究发现，细菌N1905以L-半胱氨酸为特异性底物产硫化氢；在细菌N1905、1 μmol·L-1硝酸镉和2 μmol·L-1 L-半胱氨酸共存培养过程中，通过细胞外沉淀硫化镉可以100%去除水溶液中的Cd（Ⅱ）。此外，细菌N1905对消除多种复杂水溶液中Cd（Ⅱ）污染有较好应用潜力。XRD、SEM-EDS及光谱学分析表明细菌N1905可生物合成具有光学特性的硫化镉纳米颗粒。

• 外加电压对人工湿地处理生活污水效果的影响

  罗昕怡,叶延超,石玉翠,游少鸿

  为强化人工湿地去除污染物的性能，将外加电压与人工湿地结合，以探究湿地系统的最佳电压和运行条件。结果表明：种植植物且施加0.5 V和1 V电压（CW-0.5和CW-1）处理对植物生理特征变化无显著影响，且生长趋势优于对照组（种植植物施加0 V电压），而在种植植物施加2 V电压（CW-2）处理下，植物叶片中叶绿素含量降低，可溶性蛋白浓度、丙二醛（MDA）含量及SOD、POD和CAT活力增加；外加电压下人工湿地系统的最佳运行条件在水力停留时间为2 d、施加电压为1 V时，COD、NH4+-N、TN和TP的去除率分别为95.2%、92.5%、85.9%和98.2%，相较于对照组分别提高了9.3%、6.9%、10.3%和5.3%；在CW-2处理下，微生物乳酸脱氢酶（LDH）活力和蛋白质浓度相较于对照组分别提高10%和21%，三磷酸腺苷（ATP）浓度比对照组降低了14%，微生物多样性和丰富度下降，微生物活性受到抑制。研究表明，适宜电压能够促进植物生长发育，提高微生物活性和多样性，强化人工湿地系统去除污染物的性能。

• 洱海流域不同施肥模式对稻田氮磷径流流失的影响

  姜海斌,沈仕洲,谷艳茹,于双,邹洪涛,Arif Husain,张磊,张克强

  为探究洱海流域水稻种植的合理施肥模式，减少稻田氮磷径流流失，通过田间小区试验，研究不同施肥模式对稻田氮磷径流流失和水稻产量的影响。结果表明：与常规施肥处理（CF）相比，化肥减量20%处理（T1）总氮径流流失量无显著差异，有机肥替代处理（T2~T5）总氮径流流失量降低31.6%~40.4%，缓控释肥处理（T6）总氮径流流失量降低15.7%；与CF处理相比，T1、T2和T6处理总磷径流流失量无显著差异，T3和T5处理总磷径流流失量分别降低23.3%和17.4%，T4处理总磷流失量增加57.0%。与CF处理相比，T6处理和T1处理籽粒产量无显著差异，T2~T5处理籽粒产量降低11.8%~42.9%；与T1处理相比，T5和T3处理籽粒产量无显著差异。与CF处理相比，T1、T6和T4处理秸秆产量无显著差异，T2、T3和T5处理秸秆产量分别降低15.5%、16.0%和36.0%。综合考虑不同施肥处理的稻田径流流失量和水稻产量等因素，化肥减量（T1）、有机无机配施（T3和T5）和缓控释肥（T6）处理是可供选择的环境友好型施肥模式。

• 养殖业污染防控技术研究态势的文献计量分析

  李红娜,姜凯阳,徐海圣,常志州,吴华山,朱昌雄

  利用文献计量学的方法，对国内外近20 a养殖业污染防治技术领域相关文献进行了收集与统计分析，从源头减量、过程控制以及末端资源化等角度对不同养殖类型的研究热点及发展方向进行预测，以推动我国农业面源污染治理技术体系的完善。研究结果表明：在养殖业污染防治技术领域，国内研究集中在生猪污染领域，而国外以肉（奶）牛污染防治研究为主，国内外文献对水产养殖污染的关注度均不足；在畜禽养殖污染控制方面，废弃物资源化利用是国内外共同关注的重点，其中国内对堆肥、厌氧发酵等方向的研究热度较高，研究关注点多与土壤污染相关，而国外研究的关注点更为全面，包括废弃物的资源化能源化利用、养殖污水处理以及温室气体等。未来我国可以进一步拓展对废弃物多元化处理的技术模式，关注清洁能源的开发与利用，同时进一步深入研究养殖业造成的水污染及大气污染的致污机理及控制技术，以期完善养殖业污染防治技术体系，全面提高养殖业污染综合防控效果。

• 田间老化生物质炭对潮土氨挥发的影响

  廖霞,刘德燕,陈增明,何铁虎,牛玉慧,丁维新

  为了揭示不同用量生物质炭田间老化后对土壤氨挥发的影响，采用密闭通气法监测了小麦-玉米轮作下土壤氨挥发损失。试验设5个处理：不施肥（Control）、常规施氮（CN）以及常规施氮加3、6、12 t·hm-2生物质炭（NB3、NB6、NB12）。结果表明： 6 t·hm-2和12 t·hm-2生物质炭施用3 a后降低了小麦产量，但对玉米产量无影响；生物质炭显著降低了小麦籽粒氮吸收量，但3 t·hm-2和6 t·hm-2生物质炭增加了玉米籽粒氮吸收量。田间老化生物质炭显著降低了小麦季NH3挥发，相反增加了玉米季NH3挥发，但是6 t·hm-2和12 t·hm-2生物质炭显著降低了年度NH3挥发累积量。6 t·hm-2生物质炭田间老化3 a后显著降低了单位小麦产量NH3排放量，对单位玉米产量NH3排放量无显著影响，总体降低了年度单位产量NH3排放量。研究表明，田间老化3 a后，6 t·hm-2和12 t·hm-2生物质炭处理显著降低了年度NH3挥发量。

• 氮肥品种对露地蔬菜NH3挥发及经济效益的影响

  李晓明,居静,夏永秋,钱晓晴,颜晓元,周伟

  为研究不同氮肥品种在露天种植中的NH3挥发减排效果，于2019年5月至11月在中国科学院常熟农业生态实验站种植4季叶菜类蔬菜，利用密闭室-通气法研究了不同氮肥品种处理下露地蔬菜NH3挥发排放，并计算了NH3挥发造成的环境损益。试验共设置5个处理，分别为常规尿素（N200，每季蔬菜施氮量为200 kg·hm-2）、硝基复合肥（N200A）、脲酶抑制剂尿素（N200B）、有机肥部分替代（N200C）和不施肥处理（CK）。结果表明： N200处理下NH3挥发平均累积排放量（以N计，下同）为24.75 kg·hm-2，N200A的NH3挥发平均累积排放量为3.75 kg·hm-2，与N200相比降低了84.84%（P<0.05），N200B和N200C处理的NH3挥发平均累积排放量较N200处理分别降低了74.52%（P<0.05）和48.71%（P<0.05）；N200和N200C造成的NH3挥发环境损益分别为928.13元·hm-2和476.25元·hm-2。N200A蔬菜产量最高，平均为34.03 t·hm-2，与N200相比增加了25.13%，同时N200A的环境损益最低，为140.63元·hm-2。研究表明，在太湖地区典型蔬菜地采用硝基复合肥、有机肥部分替代和添加脲酶抑制剂均可显著减少露地蔬菜NH3挥发，其中硝基复合肥增产效果最好，NH3挥发环境损益最小。

• 作物-鱼共作对淡水养殖系统N2O排放的影响

  鲍婷,王梦杰,吴俊男,刘耀斌,李凤博,冯金飞,方福平

  以作物[粳稻（Oryza sativa L.subsp.japonica Kato）、籼稻（Oryza sativa L.subsp.sativa）、小白菜（Brassica rapa L.ssp.pekinensis）和空心菜（Ipomoea aquatic Forsk）]-黄颡鱼（Pelteobagrus fulvidraco）共作为例，探索不同类型作物与鱼共作对养殖水体N2O产生和排放的影响。利用静态箱和顶空平衡-气相色谱法，测量水稻/蔬菜-黄颡鱼共作系统N2O排放通量和上覆水与土壤孔隙水N2O浓度。不同作物-鱼共作对养殖水体N2O排放均有显著消减作用。与单养鱼处理相比，籼稻-鱼共作、粳稻-鱼共作、空心菜-鱼共作和小白菜-鱼共作处理N2O排放量分别减少82.1%、69.2%、67.9%和60.3%。稻-鱼共作可以同时减少上覆水和土壤孔隙水中N2O浓度，但菜-鱼共作仅减少上覆水中N2O浓度。稻-鱼共作显著降低养殖水体TN、NH4+-N、NO3--N和底泥NH4+-N、DON浓度，菜-鱼共作仅显著降低养殖水体NO3--N浓度。作物-鱼共作处理显著增加养殖前期底泥中nirK和nosZ基因丰度，对nirS基因丰度没有显著影响。作物-鱼共作处理对鱼产量没有显著影响，但是获得额外的作物产品，显著提高了系统氮素养分利用率。与单养鱼相比，水稻和蔬菜与鱼共作均能显著减少N2O排放，提高养殖系统氮素利用率。籼稻-鱼共作的减排效应要优于其他3种共作处理。

• 厢作免耕下生态种养对稻田CH4和N2O排放的影响

  陈璐,陈灿,黄璜,任勃,王忍,梁玉刚,周晶

  为明确厢作免耕养鸭、养鱼模式对双季稻田CH4、N2O排放量及其增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）的影响，了解稻田厢作免耕养殖的温室气体排放情况，本研究设置厢作免耕养鸭（W-RD）、厢作免耕养鱼（W-RF）、厢作免耕（W-CK）、平作翻耕养鸭（F-RD）、平作翻耕养鱼（F-RF）和平作翻耕（F-CK） 6个处理进行大田对比试验，采用密闭静态箱法收集CH4和N2O的排放量，探究双季早晚稻田CH4和N2O的累积排放量、GWP和GHGI。结果表明：早稻CH4累积排放量在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多，晚稻CH4累积排放量主要集中在返青-分蘖末期阶段，相对于晚稻，早稻CH4排放量占双季稻总排放量的61.60%~77.00%。早稻和晚稻的N2O累积排放量均在分蘖末期-孕穗期阶段排放最多，W-CK处理N2O累积排放量最高为7.85 kg·hm-2，F-RF处理最低为2.64 kg·hm-2，且W-CK与F-RF处理达到显著差异；厢作免耕各处理早晚稻累积N2O排放的CO2当量均显著高于平作翻耕各处理，且厢作免耕与平作翻耕各处理均显著低于CK处理。双季稻全球增温潜势（总GWP）和双季稻温室气体排放强度（总GHGI）均以F-CK处理最高（总GWP为25 258.08 kg·hm-2，总GHGI为4 501.41 kg CO2-eq·kg-1），以W-RF处理最低（总GWP为14 819.94 kg·hm-2，总GHGI为2 322.83 kg CO2-eq·kg-1），W-RF处理总GWP和总GHGI分别低于F-CK处理41.33%、48.40%，均达到显著差异。双季水稻总产量中W-RF和F-RF处理显著高于其他处理，W-RF和F-RF处理周年水稻总产量分别为13.36、13.20 t·hm-2。综上所述，厢作免耕养鱼模式（W-RF）与其他处理相比既可保证水稻高产又可降低GWP和GHGI，而厢作免耕养鸭模式（W-RD）对稻田温室气体排放的影响还需要进一步研究。

• 水氮耦合对设施土壤N2O和NO排放的影响

  吕金东,张丽媛,虞娜,邹洪涛,张玉玲,张玉龙

  为实现设施生产水氮高效利用及N2O和NO减排，基于连续7 a的设施水氮定位试验，采用密闭静态箱法，分别对番茄生长季的N2O和NO排放进行田间原位同步观测。通过灌水下限（土壤水吸力W1、W2和W3分别为25、35 kPa和45 kPa）和施氮量（N1、N2和N3分别为75、300 kg·hm-2和525 kg·hm-2）两因素三水平随机区组设计，研究了水氮耦合对设施土壤N2O和NO排放特征的影响。结果表明，N2O和NO排放峰值出现在施肥和灌溉后，峰值期的排放通量表现为N2O高于NO，但NO峰值持续时间较长。水分、施氮量和水氮交互作用对设施土壤N2O、NO总累积排放量均有极显著影响，水氮耦合效应使W1N1处理的NO总累积排放量、W2N1处理的N2O和N2O+NO总累积排放量最低，且均与其他处理差异显著。水分、施氮量和水氮交互效应对番茄产量影响效力表现为灌水下限>施氮量>水氮交互。与W1N1、W1N2、W1N3相比，W2N1处理的番茄产量分别显著增加48.92%、50.69%和17.82%。水氮耦合效应使W2N1处理单产N2O和NO累积排放量最低（P<0.01），分别比其他处理降低40.00%~78.57%和21.43%~60.71%。冗余分析表明，N2O和NO排放通量与铵态氮含量、硝态氮含量、amoA-AOA和nirK基因丰度均呈显著正相关关系。综合设施蔬菜经济和环境效应，配施有机肥条件下，灌水下限35 kPa和施氮量75 kg·hm-2的水氮管理更有助于设施土壤N2O和NO减排及产量保证。