农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2022年第6期

• “微生物碳泵”作用下的土壤有机碳稳定性及其吸附特性研究进展

  李芳芳,李中文,李宇轩,代然,周丹丹,杨时玲

  土壤有机质，特别是其相对稳定的组分，是控制污染物尤其是有机污染物吸附稳定的关键因素。微生物介导下的有机质再合成产物，即“微生物碳泵”作用下的有机碳，对稳定性碳库有重要贡献，其打破了以植物衍生物碳复杂分子结构为主导的稳定性碳库的传统观点。因此，理解“微生物碳泵”作用下，有机碳稳定性机制及其与污染物的相互作用成为环境地学研究的新挑战。本文综述了不同微生物群落组成和无机矿物组分作用下，微生物来源的有机碳组成和性质及其稳定性研究；并重点强调“微生物碳泵”作用下，稳定性有机碳与污染物相互作用的研究进展。最后，展望了“微生物碳泵”作用下稳定性有机碳的未来研究方向，以期为提升土壤固碳能力、实现“固碳减排”举措、帮助土壤污染修复治理提供新思路。

• 长江中下游麦区不同小麦品种镉积累差异研究

  易超,史高玲,陈恒强,姚澄,潘云俊,石月红,李标,高岩

  为探究长江中下游麦区不同小麦品种对镉的积累差异，本研究于无污染农田中对长江中下游麦区107个小麦品种的镉积累能力进行了比较，并基于大田试验结果，从中选取了42个小麦品种，利用盆栽试验将其种植于轻度镉污染土壤中，进一步对小麦不同部位镉含量、农艺性状等指标进行了比较分析。结果表明：无污染条件下107个小麦品种籽粒镉含量分布在0.040~0.082mg·kg-1范围内，均低于我国规定的限量值（0.1 mg·kg-1）。盆栽试验结果显示，42个小麦品种籽粒、秸秆镉含量范围分别为0.261~0.524 mg·kg-1和0.562~1.095 mg·kg-1，小麦籽粒镉含量与秸秆镉含量及秸秆向籽粒的镉转运系数呈显著正相关（P<0.001）。小麦籽粒镉含量与小麦产量、株高、千粒质量等农艺性状无显著相关性，且聚类分析结果显示存在宁麦11这一低镉高产品种，表明通过常规育种方式筛选出低镉高产小麦品种是可行的。盆栽试验的42个小麦品种籽粒镉含量与大田试验中对应品种的籽粒镉含量呈显著正相关（P<0.001），表明在非污染和轻度镉污染条件下，小麦自身遗传特性是影响品种间镉积累差异的主要因素。因此，可在小麦品种审定过程中，测定参加生产试验的小麦籽粒镉含量，初步评估不同小麦对镉的积累能力。

• 镉与微量元素在小麦吸收过程中的相互影响

  姚晨,贾睿琪,腊贵晓,王宁,陆夏梓,郭子昂,龚子阳,赵艳阳,郭虹妤,李烜桢

  为开发小麦生理阻控降Cd材料，以郑麦1354和郑麦1860为供试小麦品种，通过水培试验方法，研究了不同Zn（1~10μmol·L-1）和Mn （1~10 μmol·L-1）供应量对小麦生物量和Cd/Zn/Mn含量的影响，以及不同Cd （1~50 μmol·L-1）胁迫水平对小麦生物量和Cd/Zn/Mn含量的影响。结果表明，5 μmol·L-1 Zn和10 μmol·L-1 Mn处理显著提高了两种小麦的生物量。Mn （1~10 μmol·L-1）处理使郑麦1354和郑麦1860小麦地上部Cd含量分别降低了22.8%~29.4%和15.2%~17.5%，地下部Cd含量分别降低了25.7%~30.0%和28.6%~31.6%，Zn（1~10 μmol·L-1）处理使郑麦1354和郑麦1860小麦地下部Cd含量分别降低了20.3%~34.3%和18.9%~43.0%，此外还使郑麦1354地上部的Cd含量降低了10.1%~13.1%。不同Cd胁迫（1~50 μmol·L-1）均有提高小麦生物量的趋势。随着Cd胁迫水平的提高，两个品种地上部和地下部Cd含量均呈升高趋势，地下部Zn含量呈先增加后降低的趋势，Mn含量呈逐渐降低的趋势，表明在小麦吸收金属元素过程中，Cd与Mn存在竞争关系，而与Zn的关系则较为复杂，且其竞争程度因品种而异。研究表明，适度提高Mn和Zn供应能显著降低小麦植株Cd含量，因此Mn和Zn是实现小麦降Cd的有效生理阻控材料。

• 安全利用区和严格管控区稻米重金属健康风险评价

  黄丹,刘栩彤,黄河,陈俊先,赵贺诚,张超兰

  为了解广西某重要粮食产区重金属污染情况及其稻米的健康风险，协同采集该区域33对土壤表层样品和稻米样品，测定土壤和稻米中Cd、Hg、As、Pb和Cr含量并协同划分土壤环境质量类别，采用健康风险模型评价安全利用区和严格管控区稻米对儿童和成人的健康风险。结果表明：该区域农田土壤超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018）筛选值的重金属元素为Cd和As，Cd和As超过筛选值的点位占比分别为60.61%和12.12%，Cd超过管制值的点位占比为36.36%，其他元素均未超过筛选值；稻米中仅元素Cd超过标准限值（0.2 mg·kg-1），超标率为39.39%。调查区域优先保护类、安全利用类和严格管控类农田土壤面积占比分别为22.51%、40.69%和36.80%。安全利用区和严格管控区的稻米对儿童和成人均存在非致癌和致癌健康风险，且严格管控区稻米的非致癌和致癌健康风险均高于安全利用区稻米，严格管控区稻米的平均非致癌风险指数和致癌风险指数分别是安全利用区稻米的4.44倍和3.74倍，其中安全利用区稻米的健康风险主要来源于Cd，严格管控区稻米的健康风险则来源于Cd和As。针对安全利用区农田需要采取如水分管理、种植低累积品种和施用钝化剂等措施降低稻米Cd的健康风险，而严格管控区农田则需进行种植结构调整，从而保障当地居民身体健康。

• 镉胁迫对巴西蘑菇镉亚细胞分布和非蛋白巯基的影响

  周宇,张聪慧,翁伯琦,陈华,刘朋虎

  本研究以不同浓度镉胁迫下的巴西蘑菇菌株J1（高Cd积累菌株）和J77（低Cd积累菌株）为实验材料，通过差速离心和酶联免疫法（ELISA），研究了菌丝生长、镉亚细胞分布、细胞内镉螯合相关的小分子非蛋白巯基化合物含量的变化以及小分子非蛋白巯基化合物代谢酶的活性，从细胞水平及酶学活性方面揭示了不同镉积累菌株对镉胁迫的响应机制。结果显示：随着外源添加镉浓度增加，2个菌株菌丝生长均受到抑制，出现大量气生菌丝，且J77气生菌丝多于J1； J1和J77菌丝中镉的分布规律均为细胞壁>细胞液>细胞器，表明细胞壁具有固持Cd2+的作用；菌株J77中谷胱甘肽硫转移酶（GST）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性均高于J1； J77和J1中植物螯合肽（PCs）和非蛋白巯基（NPT）含量变化趋势一致，表现出“低促高抑”；相关性分析显示，镉胁迫与GSH-Px活性呈正相关关系，NPT含量与PCs含量呈极显著正相关。巴西蘑菇菌丝体镉解毒机制包括细胞壁沉积和重金属分区，非蛋白巯基物质的合成，不同菌株对镉胁迫响应存在差异。

• 水培蕹菜使用吡唑醚菌酯的水生生态系统风险评估

  宋雯,王强,张怡,徐明飞,陈丽萍,苍涛,吴长兴

  为研究水培蕹菜使用吡唑醚菌酯对水生生物的潜在影响，在水培蕹菜白锈病发病初期，喷施25%吡唑醚菌酯悬浮剂和9%吡唑醚菌酯微囊悬浮剂，测定水培蕹菜和水体中的吡唑醚菌酯残留量，并结合毒理学数据评估其对水生生态系统的暴露风险。结果表明：吡唑醚菌酯在水培蕹菜和水中降解较快。悬浮剂和微囊悬浮剂在植株中的消解半衰期分别为2.9 d和3.9 d，微囊悬浮剂较悬浮剂在植株上的持效期更长。两种剂型在水中的消散半衰期都小于2 d，微囊悬浮剂在水中的有效浓度小于悬浮剂。基于暴露浓度峰值和时间加权平均浓度进行风险评估，悬浮剂对水生脊椎动物和无脊椎动物的急性和慢性风险商值，及其对初级生产者的慢性风险商值均大于1；微囊悬浮剂对每一类水生生物的风险商值都小于悬浮剂，但其对水生生物的急性暴露风险同样不可接受（风险商值仍大于1），慢性风险商值仅在基于时间加权平均浓度计算时小于1。研究表明，吡唑醚菌酯在水培蕹菜上使用对水生生态系统的风险不容忽视，应重点关注鱼和无脊椎动物的暴露风险。建议在水生蔬菜生产中谨慎使用吡唑醚菌酯，同时修订吡唑醚菌酯在水生蔬菜上的限量标准。

• 1-site/2-pKa表面络合模型预测土壤中Cd2+的吸附及生物有效性

  郁何敏,李焱,石振清,王玉军

  土壤中重金属的生物有效性与其在土壤中的吸附行为密切相关，本研究选取我国9个不同类型的非石灰性土壤，探究了Cd2+在土壤中的吸附过程。通过电位滴定获得土壤表面酸碱性质（pKa1和pKa2），基于1-site/2-pKa模型，使用ECOSAT和FIT拟合得到土壤与Cd2+的络合常数（lg K （SOCd+）），结果显示该模型能很好地描述Cd2+在土壤中的吸附过程。为了进一步探究土壤性质对Cd吸附固定的影响，通过逐步回归分析了pKa1、pKa2、lg K （SOCd+）与土壤性质间的关系，发现土壤pH和CEC是pKa1的主控因子，土壤pH同时也是pKa2、lg K （SOCd+）的主控因子。为了验证模型的可靠性，结合历史文献，基于土壤pH和CEC预测了历史文献中土壤表面酸碱性质和lg K （SOCd+），利用得到的参数预测了Cd的吸附过程，发现预测值与实测值之间有很好的相关性，该模型能解释86%的变异。此外，利用回归模型得到的结合常数预测了历史文献中土壤溶液中的Cd含量，发现模型预测的Cd含量与蚯蚓体内Cd含量同样具有很好的相关性，能解释83%的变异。本研究基于Cd2+在不同性质土壤中的吸附行为，使用广义复合法建立的表面络合模型可以描述Cd2+在非石灰性土壤中的吸附与分配过程。

• 秸秆和Eh对稻田土壤溶解性有机质组成及金属释放的影响

  罗雪婷,周丰武,詹娟,张雨,胡鹏杰,徐德福,李振炫,吴龙华,骆永明

  为探究秸秆添加对氧化还原条件变化下稻田土壤重金属释放的影响，本文选取典型重金属污染稻田土壤，通过微宇宙试验结合三维荧光光谱等手段，分析了土壤溶液化学性质、溶解性有机质（DOM）、金属释放之间的动态关系。结果表明：添加秸秆增加了厌氧期Fe、Mn、As、Cd等金属的释放，同时影响了DOM组成。土壤DOM中类蛋白（C3）含量在培养期总体降低（P<0.05）；类腐殖质含量呈现厌氧期上升、好氧期下降的趋势。结构方程模型（SEM）分析显示，Eh的变化与Mn和As的溶出显著负相关（路径系数分别为-0.662和-0.528，P<0.01），同时，Eh还通过影响土壤类腐植酸C2（路径系数-0.816，P<0.01）控制As的释放（路径系数0.244，P<0.05）。因此，稻田土壤干湿交替造成的Eh变化和秸秆还田措施不仅可直接影响重金属的溶出，也可通过DOM含量和组成进一步控制其释放。

• 氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

  马凯悦,张浩,宋宁宁,王芳丽,林大松

  为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd2+的吸附响应，本文利用H2O2对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次，利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法，分析老化前后生物炭对Cd2+的吸附及响应机理。结果表明：玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀；经过H2O2老化后H/C、O/C和（O+N）/C的原子比逐渐升高，使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强；老化1次（OYM1）、2次（OYM2）、3次（OYM3）后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放，碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭（YM）分别降低了48.23%、95.04%、95.74%；不同处理生物炭对Cd2+的最大吸附量表现为： YM（12.42 mg·g-1） >OYM1（5.98 mg·g-1） >OYM3（3.88 mg·g-1） >OYM2（3.61 mg·g-1），说明老化作用抑制了其对Cd2+的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中，生物炭的老化促进无机组分发挥作用，吸附性能减弱，在进行土壤及水污染修复时应合理使用。

• 硫肥对伴矿景天修复镉污染土壤的影响

  吴佳玲,陈喆,游少鸿,李茂林,周红燕,李侃麒,黄晓曼

  为探索穴施硫粉和硫酸亚铁肥对伴矿景天（Sedum plumbizincicola）修复中性Cd污染土壤的影响，筛选不同硫肥最佳施用量以提高植物提取效率，在阳朔县兴坪镇思的村土壤Cd全量为0.65 mg·kg-1的农田上，采用田间小区试验方法，设计穴施低、中、高剂量硫粉、硫酸亚铁等7个处理，对比监测了强化修复前后土壤pH、Cd全量、有效态Cd含量和伴矿景天生物量及Cd含量。结果表明：与不施用硫肥的处理（CK）相比，60 d后穴施不同硫肥处理有效降低了土壤pH，提高了土壤有效态Cd含量，同时有效提高了伴矿景天地上部生物量和Cd含量。通过处理效果与成本对比可知，每公顷穴施79 kg硫粉、252 kg硫酸亚铁效果较好，与CK相比，土壤pH分别降低了0.94、0.67个单位，土壤有效态Cd含量分别提高了111.5%、169.5%，伴矿景天地上部生物量分别提高了11.9%、40.7%，地上部Cd含量分别提高了48.5%、132.1%，地上部Cd提取量分别提高了65.8%、226.3%。研究表明，硫粉和硫酸亚铁肥均是伴矿景天修复中性Cd污染农田土壤的潜在强化提取剂，且硫酸亚铁处理修复效率显著高于硫粉处理。

• 污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区重金属污染土壤的钝化修复效果研究

  陶玲,马奔,李中兴,周怡蕾,任珺

  通过钝化实验研究了在污泥中添加不同质量比（0、5%、10%、15%、20%、25%、30%）的凹凸棒石后制备的污泥-凹凸棒石共热解生物炭对矿区污染土壤中重金属的控制效应。结果表明：在矿区重金属污染土壤中添加污泥-凹凸棒石共热解生物炭后，土壤pH值随凹凸棒石添加量的增加而呈增加趋势，土壤电导率和阳离子交换量也整体呈现出上升的状态。加入污泥-凹凸棒石共热解生物炭钝化处理后，矿区污染土壤中Cu、Cd、Ni、Zn、Cr的TCLP提取态重金属含量均呈现下降趋势，钝化效率分别为94.71%、95.60%、91.75%、99.03%、96.65%；除Cu的DTPA提取态含量增加了5.93%~24.97%外，Cd、Ni、Zn、Cr的DTPA提取态含量也均有所降低，钝化效率分别为94.32%、94.75%、86.63%、90.02%、92.54%。酸溶态的Cd、Cu、Ni、Zn、Cr也向更加稳定的残渣态转化，其修复效率分别为42.50%、33.87%、57.92%、33.74%、42.36%，重金属的4种形态之和与重金属总量具有良好的一致性，一致率为82%~105%。根据土壤管控标准风险等级，重金属污染土壤钝化处理后，Cd、Cu、Ni、Zn、Cr均保持在低风险水平。Cd、Cu、Ni和Zn的潜在风险指数降低，虽然Cr的潜在风险指数有所升高，但是在所有处理条件下Cr的污染等级均为轻度。研究表明，在污泥中添加凹凸棒石增强了污泥生物炭对重金属的钝化性能。

• 金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

  范贝贝,赵磊,刘建军,崔世豪,彭宇涛,慕康国,陈清

  对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料，然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验，研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明：在施用量均为5 g·kg-1的条件下，金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比，铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%，生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外，水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍，显著降低了Cd积累量（59.5%）。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH，增加土壤有机质含量，降低土壤Cd的有效性和移动性，提高土壤质量，进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明，水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。

• 基于田块尺度的农田土壤重金属污染评价及来源解析

  穆德苗,陈艳秋,胡涛,林大松,杨正兰,孙约兵

  基于田块尺度采集农田表层土壤样品120件，采用绝对因子分析/多元线性回归（APCS-MLR）受体模型与地统计学分析对研究区域内As、Cd、Cu、Cr、Mn、Ni、Pb和Zn这8种重金属污染空间分布特征及来源进行解析，利用地累积指数和潜在生态风险指数法评价土壤生态风险。研究结果表明：研究区表层土壤中8种重金属含量差异较大，As、Cd和Cr点位超标率分别为61.83%、90.83%和92.52%，土壤重金属Zn、Cu、Cr和Ni主要以残渣态存在（占比在80%以上）。土壤中Cd、Cr和Cu含量空间分布格局呈东南部较高、中部次之、西北部较低的趋势，而Mn、Ni、Pb和Zn含量的空间分布格局与此相反。APCS-MLR模型表明研究区域土壤重金属As、Cr、Cu和Ni的来源以自然源为主，占比分别为39.34%、47.32%、44.53%和50.23%； Pb、Zn的来源以工业活动源和交通源为主，占比分别为31.93%、30.53%和23.36%、22.17%； Cd的农业活动源占比为53.63%。土壤pH与有效态As、Cd、Cu和Ni含量呈极显著负相关性（P<0.01），土壤有机质与有效态As、Cd和Cr呈极显著负相关性（P<0.01）。地累积指数显示土壤Cr总体处于中、重度污染水平，其次是Cd；生态危害指数也表明Cr和Cd是主要生态危害元素，潜在生态危害系数变化范围分别为5.20~41.12和11.56~113.35。总体来看，研究区域Cr和Cd污染较为严重，存在潜在风险，应采取安全利用和修复等措施，降低其风险水平。

• 手性三唑类杀菌剂氟环唑对土壤微生物的立体选择性影响

  薛鹏飞,刘潇威,赵刘清,贺泽英

  为了研究土壤微生物对手性三唑类杀菌剂氟环唑的立体选择性响应，通过非靶向代谢组学和高通量测序联合技术探究了土壤代谢组和微生物群落对氟环唑外消旋体及对映体的响应机制。结果表明：氟环唑及其对映体处理4周后，土壤中氟环唑降解不显著，其残留能够引起土壤代谢组和土壤微生物群落组成的显著变化。土壤代谢组、细菌和真菌群落组成、PICRUSt基因功能预测的代谢途径均表现出由2R，3S-（+）-氟环唑驱动的立体选择性响应。PICRUSt基因预测表明，细菌中被显著影响的MetaCyc通路有10条，真菌中比对出22条。氟环唑外消旋体和（+）-对映体比（-）-对映体表现出对土壤微生物更显著的干扰作用（P<0.05）。氟环唑暴露引起了土壤环境中细菌和真菌群落、代谢、基因功能预测通路不同程度的立体选择性响应。鉴于土壤环境在农业生产中的重要性，土壤微生物组和代谢组的表征可以为暴露于手性三唑类农药顺式氟环唑及其对映体所带来的生态风险提供新的见解。

• 滴灌条件下毒死蜱在土层中迁移转化规律及其对土壤微生物特性的影响

  何华,杨小春,张娇

  为了解滴灌条件下毒死蜱在土壤中的迁移转化规律，采用土柱模拟试验，研究了滴灌条件下种植作物、代森锌消毒和不同土壤含水率对毒死蜱的分布及土壤酶活性和土壤微生物生物量碳的影响。结果表明：施用于表层的毒死蜱在施用初期主要残留在10 cm以上土层，随着时间的增加，而发生降解并向下迁移。土壤中3，5，6-三氯-2-吡啶酚（TCP，毒死蜱的主要代谢产物）含量在0.1~1.5 mg·kg-1之间，施药30 d后，40 cm土层中毒死蜱和TCP均有检出。不同处理下，毒死蜱含量在10 cm以上土层存在较大差异，TCP含量在20 cm以上土层存在一定差异。消毒抑制毒死蜱的降解，作物根系促进土壤微生物繁殖，有利于毒死蜱的降解。土壤含水率对10 cm土层毒死蜱含量有较大影响，在未消毒和种植作物处理中，最强的毒死蜱降解分别发生在土壤含水率为80%和70%处理中。毒死蜱和TCP对微生物以抑制作用为主，不同处理的抑制程度不同。毒死蜱在低浓度时对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用，高浓度时存在抑制作用，作物的存在减弱了毒死蜱对两种酶活性的影响。毒死蜱的降解与土壤碱性磷酸酶活性有关，种植作物改变了毒死蜱和土壤碱性磷酸酶的分布。代森锌消毒对过氧化氢酶和脲酶活性有激活作用，对碱性磷酸酶活性有一定抑制作用。

• 山西旱作区不同类型地膜对谷子产量影响及降解性能研究

  杨振兴,周怀平,解文艳,刘志平,何文清,刘琪,王悦

  为了研究山西旱作区不同类型地膜对谷子产量影响及其降解性能，在山西省朔州市布置地膜覆盖试验，设4个处理[普通地膜（PE）、PLA/PBAT复合型降解地膜（PP）、PBAT全生物降解地膜（PB）、不覆膜（LD）]。结果表明：与不覆膜相比，地膜覆盖使谷子产量平均增长32.6%，但覆膜处理间差异不显著。随着覆盖时间的增加，2种可降解地膜水蒸气透过量显著增加，表现为PB膜>PP膜>PE膜。力学性能（拉伸强度、撕裂强度和断裂标称应变）显著下降，表现为PE膜>PP膜>PB膜，微观形态和化学结构变化显著，普通地膜变化不明显，微观表面粗糙度表现为PB膜>PP膜>PE膜。PB膜在保障谷子产量的同时降解效果最佳，农田残留最少，覆膜150 d后降解率达到74.8%，降解残片以<2 cm2和2~5 cm2的中小规格为主。从谷子产量、地膜物理性能、化学结构和降解残留度等方面综合评价，PBAT全生物降解地膜在确保谷子产量的同时具有良好的降解效果，可作为PE膜的替代品应用于晋北地区旱地谷子生产中。

• 紫色土坡耕地农桑系统对土壤磷素流失的影响

  杨红宾,王胜,殷溶,雷平,陈方鑫,倪九派,谢德体

  为明确桑树篱配置对三峡库区紫色土坡耕地-桑树复合系统（农桑系统）地上、地下径流与磷素流失的影响，优化农桑系统配置、减少磷素流失，本研究建立野外15°径流小区（长9 m×宽3 m），设置等高种植的一带桑（T1）、两带桑（T2）、三带桑（T3）与无桑树篱（CK） 4种处理，连续监测2020年9月至2021年8月径流小区地表径流（地上）、壤中流（地下）及磷素流失形态与数量。结果表明：三带桑、两带桑和一带桑处理下，地上与地下总径流量相比无桑树篱处理（286.6 mm）分别显著减少62%、33%和21%；壤中流总量相比无桑树篱处理（226.3 mm）分别显著降低69%、37%与26%，4种处理壤中流占径流总量比例为63%~79%。三带桑和两带桑地表径流相比无桑树篱处理分别显著减少33%与18%，一带桑与无桑树篱处理无显著差异。三带桑通过地上与地下径流损失的磷素总量相比无桑树篱处理（0.9 kg·hm-2）显著减少61%，一带桑和两带桑与无桑树篱处理无显著差异；三带桑和两带桑通过壤中流损失的磷素相比无桑树篱处理（0.5 kg·hm-2）分别显著减少78%和34%，4种处理经壤中流造成的磷素损失量占磷素损失总量的44%~69%；相比无桑树篱处理（0.4 kg·hm-2），三带桑随地表径流损失的磷素显著减少40%，但一带桑和两带桑处理磷素损失量却分别增加21%和25%。从不同磷素流失形态来看，可溶性磷占比40%~53%，颗粒态磷占比47%~60%，不同处理可溶性磷与颗粒态磷量差异不显著。各桑树篱处理对榨菜经济产量均无显著影响；除一带桑处理外，两带桑与三带桑处理春玉米经济产量分别显著降低10%和13%。研究表明，壤中流是紫色土坡耕地径流的主要损失途径，坡耕地土壤磷素主要通过地表径流以颗粒态磷的形式流失。三带桑防治磷素流失效果非常突出且不影响榨菜经济产量，但小幅度降低了玉米经济产量。

• 沼液施用对贵州典型黄壤油菜地氮淋溶的影响

  孙芳芳,江涛,成剑波,何腾兵,秦松,汪国英,洪建明

  了研究西南喀斯特山区沼液灌溉氮淋溶风险，以及率定沼液还田安全施用量，以该区域典型土壤——黄壤为供试土壤，主栽作物油菜为供试作物，牛场沼液为施用材料，开展大棚盆栽试验模拟沼液灌溉，评估沼液灌溉氮淋溶风险，考察油菜农艺性状响应，率定沼液安全施用量。设置油菜不施肥（CK）、无作物施沼液（NP480，施氮量480 kg·hm-2）、油菜施化肥（CF，480 kg·hm-2）、油菜沼液低施用量（R120，120 kg·hm-2）、油菜沼液中施用量（R240，240 kg·hm-2）、油菜沼液高施用量（R480，480 kg·hm-2） 6个处理，将化肥水溶或沼液稀释后按每12 d 1次、每次25 mm连续灌入12次。结果表明：沼液灌溉存在氮淋溶风险，该风险以NO-3-N负荷为主，NO-3-N淋溶风险随施氮量增加而增大，R480处理NO-3-N淋溶量分别是CK、R120、R240处理的2、1.8倍和1.4倍；同施氮量下，沼液灌溉氮淋溶风险低于化肥处理，CF处理TN、NH+4-N、NO-3-N淋溶量分别是R480处理的3.8、2.3倍和2.9倍； R480处理的氮淋溶风险值得警惕，但油菜氮素吸收能够降低该风险，使TN、NH+4-N、NO-3-N淋溶量分别降低34%、30%、32%；适量施用沼液（施氮量120 kg·hm-2）相对CF处理能改善油菜农艺性状，但过量施用沼液（施氮量480 kg·hm-2）不利于油菜生长。研究表明，西南喀斯特山区油菜黄壤沼液灌溉存在一定氮淋溶风险，综合考虑氮淋溶风险、油菜农艺性状和沼液消纳需求，沼液还田施氮量控制在240 kg·hm-2以内为宜。

• 东洞庭湖沉积物重金属污染及生态-健康风险

  蔡长卿,金昌盛,陈佳,文佳骏,聂小东,王磊,李忠武

  沉积物是水体中重金属污染的源和汇，为探究东洞庭湖最新的沉积物重金属污染状况、生态风险及健康风险，采集东洞庭湖湿地保护核心区、城陵矶港口区、航道区、城镇居民区、旅游区、农场和芦苇场7个功能区63个表层沉积物样品，测定As等10种重金属的含量，并采用地累积指数法、富集因子法和Hakanson潜在生态风险指数法以及美国EPA健康风险评价法对其污染程度和人体暴露风险进行评估。结果表明，As、Cd、Cr、Co、Cu、Mn、Ni、Pb、Sr和Zn的平均含量分别为14.53、6.49、70.39、19.66、27.91、933.26、42.36、41.48、93.83 mg·kg-1和164.91 mg·kg-1。地累积指数评价结果显示，Cd处于偏重度污染程度等级（Igeo=3.39），其余均为轻度污染（0航道区>旅游区>农场>城镇居民区>城陵矶港口区，表明重金属更易于在植物根际土壤中沉积与滞留。健康风险评价结果表明，表层沉积物对成人的非致癌指数均在可接受范围内（HI<1），而As、Cd、Pb对儿童造成的非致癌风险在沿东洞庭湖东岸的航道区超过了可接受水平。综合来看，与已报道的国内其他浅水湖泊相比，东洞庭湖表层沉积物的重金属污染处于较高污染水平。

• 铁碳复合材料活化过氧化氢吸附-氧化萘的机理

  董欣竹,钱林波,龙颖,魏子斐,张文影,梁聪,陈梦舫

  为探讨不同铁源对铁碳复合材料结构及其吸附-氧化萘污染的影响，分别以硫酸亚铁、氯化铁、硝酸铁、纳米零价铁和纳米四氧化三铁为铁源，葡萄糖为碳源，采用水热-碳热法合成了铁碳复合材料。采用比表面积测试、红外光谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别测定材料的比表面积和孔结构、表面官能团、晶体结构和氧化还原能力，同时通过动力学实验研究不同复合材料吸附和活化过氧化氢氧化萘的效果。结果表明：Fe2SO4@C、FeCl3@C和Fe（NO3） 3@C因较小的孔体积或较高的表面含氧官能团含量，而对萘的吸附去除率较低，且无法对萘的氧化起到活化作用。而nFe0@C和nFe3O4@C的孔体积较大，且生成结构态亚铁[Fe（Ⅱ）]和碳化三铁（Fe3C）活性物质，可通过吸附和活化过氧化氢氧化去除萘，其中nFe3O4@C对萘的去除效果最好，去除率达到63.7%。研究表明，使用固态铁源制备的铁碳复合材料，具有较低的极性、较大的孔体积以及结晶较好的铁活性物质，在萘污染水体修复中具有较大应用潜力。

• 辅料配比及通风速率对污泥气流膜堆肥过程氮素迁移的影响

  秦维,蒋心茹,刘明刚,刘杨,王茄灵,姬高升,许力山,闫志英

  为探究污泥堆肥演变规律并优化污泥气流膜堆肥工艺参数，以园林垃圾和玉米秸秆作为辅料，通过对堆肥过程中的理化指标及可溶性有机物的三维荧光光谱等进行分析，分别研究了3种不同辅料配比、3档通风速率对气流膜堆肥过程氮素变化的影响。结果表明：与其他堆体相比，在辅料配比为7∶3∶1 （污泥∶园林垃圾∶玉米秸秆）、通气速率为0.9 m3·h-1的条件下，堆体总氮含量相对上升了9.65%，腐植酸类物质的荧光强度相对百分含量增加了76.62%，此条件下堆体内氮素向稳定的可利用含氮物质中迁移最多，堆肥效果最佳。研究表明，辅料添加量越大，高温阶段持续越长，无害化处理效果越好，但腐熟效果不佳；通风速率对堆肥过程中氮素的稳定化转移影响较大，合适的通风速率能使氮素向有利的方向迁移。

• 硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

  陶甄,李中阳,李松旌,李宝贵,李嗣艺,高峰,刘源

  为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响，采用室内培养试验，比较外源物质不同组合[对照（CK）、生物炭（BC）、硝化抑制剂（NP）、脲酶抑制剂（NB）、生物炭+硝化抑制剂（BCNP）、生物炭+脲酶抑制剂（BCNB）、硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NPB）、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂（BCNPB）]对温室气体排放的影响，同时监测土壤pH、NH+4-N、NO-3-N等影响因子的变化规律。结果表明：与CK相比，各处理均抑制了土壤N2O排放，其中NPB处理抑制效果最显著；所有处理均促进了土壤CO2排放；除BC处理为负效应外，土壤CH4排放效应与CO2结果类似；除BCNB处理外，其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用，其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时，与CK相比，除NP处理提高了土壤pH外，其他6个处理均降低了土壤pH；在无机氮含量方面，与CK相比，各处理均增加了土壤NH+4-N含量，BCNPB、NP、NPB处理减少了NO-3-N含量，NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO-3-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质，本试验条件下硝化抑制剂＋脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。

• 重庆市露地蔬菜生产施肥现状与活性氮损失及温室气体排放估算

  程泰鸿,吴吉,梁涛,谭庆军,戴安勇,陈新平,王孝忠

  集约化蔬菜系统是当前全球高投入和高环境代价热点系统，降低不同区域蔬菜生产环境代价是实现蔬菜绿色生产的关键。本研究以重庆市铜梁典型露地蔬菜为研究对象，采用农户问卷调查方法，并结合生命周期评价（Life cycle assessment，LCA）方法，系统评价该地区露地蔬菜生产的施肥现状与环境代价（活性氮损失和温室气体排放），并比较蔬菜种类间差异。最后，基于推荐施肥量估算其节肥减排潜力并明确节肥减排措施。结果表明：重庆市铜梁区蔬菜生产系统肥料用量高，当季氮、磷、钾平均用量分别为483、321 kg·hm-2和369 kg·hm-2，普遍超过作物自身养分需求，且重基肥、轻追肥。高肥料投入导致该地区蔬菜生产系统环境代价高，平均活性氮损失和温室气体排放分别为141 kg·hm-（ 2以N计）和6 352 kg CO2e·hm-2，氮肥投入贡献了86.6%~92.9%的温室气体排放。不同蔬菜种类间肥料投入量和环境代价差异大，其中，茄果类蔬菜的肥料投入和环境代价最高。不同蔬菜类型节肥减排潜力大。单位面积上，与推荐施肥量相比，该地区蔬菜生产系统氮、磷、钾肥的节肥潜力分别为48%、55%和39%，降低活性氮损失和温室气体排放的潜力分别为46%和48%。