农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2022年第8期

• 内生菌定殖、促生及降低作物有机污染的机理研究（Ⅰ）：定殖与促生

  张妃,冯乃宪,宾慧,李彦文,赵海明,向垒,蔡全英,莫测辉

  随着社会经济快速发展，土壤污染和退化问题日益突出。内生菌不仅在促进植物生长、适应逆境和维持植物健康等方面具有明显优势，而且能够有效降低植物体内有机污染物含量，是微生态领域研究的热点。利用功能内生菌研发相关产品与技术，对高效利用污染土壤生产安全农产品具有重要意义，为此本研究通过系列论文进行了总结论述。论文Ⅰ着重从内生菌的来源、定殖于植物体内的途径及影响因素、促生作用机制等方面进行综述，提出了当前内生菌-植物互作研究中存在的问题与今后重点研究的方向。后续的论文Ⅱ将重点论述内生菌降低作物体内有机污染物含量的机理。

• 镉污染耕地大豆安全生产模式的探究

  王天宇,陈謇,施加春,傅旭军,徐建明,何艳

  为探索大豆在我国南方镉（Cd）污染耕地上安全可行的种植模式，本研究通过低积累品种筛选，结合钝化剂施用，在镉污染安全利用区[土壤总镉含量为（0.49±0.04）mg·kg-1，pH为6.31]开展田间试验。结果表明：各品种大豆籽粒镉含量均未超过国家限量标准，其中浙农6号、浙鲜9号、浙鲜12号和浙鲜19号具有镉低积累性状。将上述4个品种在镉污染严格管控区[土壤总镉含量为（1.69±0.25）mg·kg-1，pH为4.65]开展不同钝化剂施用量对大豆镉积累能力影响试验，发现1 500 kg·hm-2钝化剂施用下，4个品种大豆籽粒镉含量下降30.4%~79.0%，其中浙鲜9号、浙鲜12号籽粒镉含量降至0.13 mg·kg-1，符合国家食品安全限量标准（0.2mg·kg-1）。3 000 kg·hm-2钝化剂施用量下大豆籽粒镉积累能力与1 500 kg·hm-2无显著差异。1 500 kg·hm-2钝化剂处理分别使浙农6号、浙鲜9号和浙鲜12号的产量提高了14.7%、16.7%、16.1%。研究表明，施用1 500 kg·hm-2钝化剂可使浙鲜9号与浙鲜12号大豆籽粒中镉含量降低至国家食品安全限量标准内。

• 水稻花后叶面锌和尿素配施对稻米锌营养的影响

  陈晨,张欣,户少武,顾珈名,童楷程,陈旺,景立权,王云霞,杨连新

  为研究水稻花后单独叶面施锌及配施尿素对不同品种糙米和精米锌含量及生物有效性的影响及其原因，以11个种子锌含量不同的水稻品种为试验材料，于开花期、花后6 d和12 d叶面分别喷施0.5% ZnSO4（ZnSO4）和0.5% ZnSO4+1%尿素（ZnSO4-Urea），同期喷施等量清水作为对照，测定各品种成熟期糙米和精米的锌营养指标及花后剑叶气孔相关性状。结果表明：与精米相比，糙米的锌含量、植酸含量和植酸与锌摩尔比平均分别极显著增加31%、222%和151%。ZnSO4、ZnSO4-Urea处理使糙米锌含量较对照分别极显著增加28.2%和31.5%，精米锌含量分别极显著增加22.2%和27.6%。ZnSO4、ZnSO4-Urea处理对糙米、精米植酸含量均没有影响，但植酸与锌摩尔比均极显著降低，其中糙米两处理下均降低24.3%，精米则分别降低17.2%、20.3%。锌处理与品种或部位的互作对稻米锌含量有极显著影响，锌处理与部位的互作对植酸与锌摩尔比亦有极显著影响。相关分析表明，糙米及精米锌含量在叶面施锌后的增幅与开花期气孔导度均呈极显著正相关，而与稻米本身的锌含量呈显著负相关。由此可知，花后叶面施锌处理使稻米锌营养水平明显增加，增幅总体表现为籼稻大于粳稻，糙米大于精米，叶面锌肥与尿素配施效果更好；水稻种子锌水平低及其叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。

• 不同磷效率小麦幼苗对铅胁迫的响应机制

  孙齐状,王龙,马彦芳,黄绍敏,刘红恩,高巍,李畅,张雯雯,赵鹏

  为明确不同磷效率小麦品种对铅（Pb）胁迫的响应机制，以前期筛选的磷转运效率不同的小麦品种为材料，通过营养液培养法，综合分析了不同磷效率小麦品种在不同Pb处理（0、0.05、0.10、0.50、1.00、2.50、5.00 mmol·L-1）下，根系形态、光合色素含量、Pb与磷的吸收和转运，以及抗氧化系统的相互关系。结果表明：<0.10 mmol·L-1 Pb处理显著增加了小麦幼苗的生物量、根长、表面积、根尖数、光合色素以及可溶性蛋白含量（P<0.05）；≥0.50 mmol·L-1 Pb处理显著降低了根长、表面积、根尖数、光合色素和可溶性蛋白含量，增加了根系直径、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、MDA含量。小麦地上部和根系的Pb含量均随着Pb浓度的升高而增加，其中，磷低效品种的根系Pb含量是磷高效品种的2.04倍，磷高效品种地上部Pb含量却是磷低效品种的2.48倍。相关性分析表明，根系和地上部Pb含量与根长、表面积、根尖数、根系可溶性蛋白和细胞膜透性均呈极显著负相关（P<0.01），与根系直径和根系抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性均呈极显著正相关，说明Pb胁迫下不同磷效率小麦通过降低根长、表面积、根尖数等减少了对Pb的吸收和转运，同时通过增加根系直径及抗氧化物酶活性来抵御外界Pb的胁迫。另外，磷低效品种根系对Pb吸收量大，但转运量小；而磷高效品种对Pb吸收量少，但转运量大。与磷低效品种相比，磷高效品种的根系直径更大，磷转运效率更高，对Pb胁迫表现出更强的耐性。

• 砷对小麦苗期生长的影响及降低砷毒性的措施

  马瑞,王海芳,卢静,吕溥,李金惠

  为探讨砷（As）污染对小麦苗期生长的影响，并提出减缓As毒害的农艺措施，以两个品种小麦作为供试材料，通过水培试验研究小麦苗期根系、茎叶对As（Ⅲ）吸收、累积的差异，以及As（Ⅲ）对小麦的毒性效应，采用盆栽试验研究硅（Si）肥、磷（P）肥施加对小麦根系、茎叶生物量及As含量的影响。结果表明：晋麦1号和晋麦2号根系生物量的As（Ⅲ）半数抑制浓度分别为1.2μmol·L-1和2.2 μmol·L-1，晋麦1号受As（Ⅲ）毒害引起的生理氧化胁迫显著，而晋麦2号根系受As（Ⅲ）毒害症状较弱；相较于晋麦1号，晋麦2号根系会吸收更多的As并向地上部分转运，对人体健康具有潜在危害。此外，Si、P肥的添加不仅有效增加了小麦根系、茎叶的生物量，而且显著降低了根系、茎叶中As的含量，200 mg·kg-1 Si肥添加后，根系、茎叶中As含量分别降低了77.4%和60.5%，100 mg·kg-1 P肥添加后，根系、茎叶中As含量分别降低了67.6%和49.2%。研究表明，两种小麦吸收、转运和累积As的能力不同，受As毒害产生的氧化胁迫也不同，小麦品种间As耐性存在差异；施加Si、P肥有利于降低小麦各组织部位As的含量。

• 不同叶菜品种镉积累评价及降低镉积累的措施

  陈志琴,刘奇珍,林强,陆利民,陆萍,金海洋,黄璐璐,杨肖娥

  为探明不同叶菜品种在镉污染条件下对镉的吸收、转运与积累特征，选取适宜上海地区种植的13个叶菜品种[菠菜（Spinacia oleracea L.）、青菜（Brassica rapa var.chinensis （L.）Kitam.）和生菜（Lactuca sativa var.ramosa Hort.）3个种类]，比较其在镉污染农田中的镉积累差异，并分析影响可食部位镉积累的相关因素，同时探究土壤重金属钝化肥和重金属叶面阻控营养强化肥单独和联合施用对降低上海矮青（Brassica rapa var.chinensis （L.）Kitam.）镉积累的效果。结果表明：不同叶菜品种地上部和根部镉含量存在显著差异，总体分布规律为地上部>根部，变化范围分别为1.58~12.80 mg·kg-1（以干质量计）和0.24~3.54 mg·kg-1（以干质量计）；不同叶菜品种根部向可食部位转运镉的能力存在显著差异，其中品种V3（新夏青6号）转运系数最低，转运系数最高品种是最低品种的6倍。相关性分析表明，叶菜可食部位镉含量受根部镉含量影响最大，受土壤总镉影响最小。叶菜具有较强的镉富集能力，供试叶菜品种可食部位的富集系数均大于1。施用土壤重金属钝化肥和重金属叶面阻控营养强化肥能够显著降低上海矮青可食部位镉的积累、吸收和转运。综合考虑叶菜可食部位镉含量、产量、转运系数和富集系数，适合在该地区种植的叶菜品种为V4（金品鸡毛菜3号）、V2（新夏青3号）和V6（夏福），同时，采取合理的农艺/化学措施是降低污染土壤中重金属积累、保障农产品安全生产的有效策略。

• 茶多酚和钙离子添加对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布的影响

  葛高飞,沈旭松,陈诺,王琴,许阳

  为研究铅胁迫下添加茶多酚和钙离子对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布的影响，通过水培试验，结合差速离心法和扫描透射电镜技术研究舒茶早茶树叶片铅吸收特性及铅的亚细胞分布，并比较茶多酚和钙离子两种不同添加剂对茶树叶片铅吸收和亚细胞分布影响的差异。结果表明：铅胁迫显著增加茶树叶片中铅的含量，显著降低钙的含量。茶多酚添加后，茶树叶片铅含量显著降低30.89%，钙含量显著增加11.10%；添加钙离子对茶树叶片铅含量无显著影响，但使钙的含量显著增加了34.57%。铅被茶树吸收后，茶树叶片表面和气孔周围褶皱度增加，铅沉积于液泡内，造成细胞器的损伤；茶多酚和钙离子的添加减轻了铅对叶片细胞的损害程度。铅在茶树叶片亚细胞组分中的分布顺序依次是细胞壁、细胞质和液泡、质体和叶绿体、线粒体。研究表明，茶多酚主要通过减少铅的吸收量来缓解茶树叶片的铅毒害作用，钙离子主要通过改变铅在茶树叶片细胞不同组分中的含量（增加细胞壁对铅的截留、降低细胞内铅的含量）来缓解重金属铅对茶树叶片细胞的伤害。

• 印度梨形孢对高丹草生长及Cd吸收与积累的影响

  先露露,董智,李红丽,窦晓慧,刘超,刘冰倩,贾丰源

  为探究植物和微生物联合修复对镉（Cd）的作用效应，以一年生草本植物高丹草（Sorghum Hybrid Sudangrass）为试验材料，通过水培试验，研究印度梨形孢（Piriformospora indica）在不同浓度Cd胁迫（0、5、10、30、50、100 mg·L-1）下高丹草生长和生理特性，以及重金属Cd在高丹草植物体内转运、富集和分布特征。结果表明：在5 mg·L-1低Cd浓度下，高丹草株高、叶片数、生物量均有一定程度的增加；随着浓度的增加，高丹草株高、叶片数减少，生物量降低，黄叶数增加，生长受到抑制，接菌后能够促进高丹草生物量的积累，缓解叶片发黄现象，改善生长状况。接菌提高了高丹草在Cd胁迫下的抗性生理指标。随着浓度的增加，高丹草未接菌组的可溶性糖、可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性总体上逐渐升高，过氧化物酶活性逐渐降低。接菌提高了可溶性蛋白、可溶性糖含量以及酶活性，降低了丙二醛含量。不同Cd浓度条件下，高丹草体内Cd含量呈根>叶>茎的分布，且含量随着浓度增加而增加，接菌后高丹草地下部Cd含量增加，地上部Cd含量降低，接菌减少了Cd从地下部向地上部的转移，减轻了Cd对高丹草地上部的毒害。研究表明印度梨形孢能有效降低Cd对高丹草生长的抑制作用和毒性损伤。

• 华北地区农田土壤镉来源及大气沉降的贡献

  刘进,潘月鹏,师华定

  为研究农田土壤重金属镉（Cd）的来源，采用源清单法统计了华北地区（北京、天津、河北和山东）大气沉降、灌溉水、畜禽粪便、化肥施用和市政污泥5种途径对农田土壤Cd的输入量。结果表明：2005—2009年华北农田土壤Cd的输入量范围为1.56~2.63 mg·m-2·a-1，其中灌溉水输入贡献最大（63.0%），其次为大气沉降（30.9%）、畜禽粪便（5.2%）、化肥施用（0.6%）和市政污泥（0.3%）。2015—2019年华北农田Cd的输入量减小为0.22~0.35 mg·m-2·a-1，其主要来源变为大气沉降，贡献占比56.5%；灌溉水、畜禽粪便、化肥施用和市政污泥占比分别为13.7%、23.8%、3.9%和2.1%。除了化肥施用，其他4种源的Cd输入量在过去15 a中均呈现不同程度的下降趋势，大气沉降取代灌溉水成为近年来华北地区农田土壤Cd的主要来源。

• 复合菌和鸡粪生物炭对镍和镉污染土壤的修复效果研究

  杨昳,陈元晖,张春燕,张羽,李明堂

  微生物和生物炭通过协同作用可实现重金属污染土壤的低碳、绿色修复，但是目前相关研究较少。本研究通过玉米盆栽试验，研究了多功能复合菌和鸡粪生物炭对镍（Ni）和镉（Cd）污染土壤的修复。研究结果表明，单一和共同作用下复合菌和不同粒径生物炭均能不同程度地固定土壤中的Ni和Cd，减轻Ni和Cd的毒害并降低玉米幼苗对Ni和Cd的吸收，增加根际土壤细菌、真菌群落结构丰富度与物种多样性，其中复合菌和粒径较小的微米生物炭（1.6~55.8 μm）联合修复效果最好。与对照相比，复合菌和微米生物炭联合修复下根际土壤中碳酸盐结合态Ni和Cd的含量分别升高了59.9%和68.4%，有效态Ni和Cd的含量降低了66.5%和53.8%，促进了盆栽玉米幼苗的生长发育，提高了抗氧化能力，使玉米根部的Ni和Cd含量分别降低了49.3%和41.9%，地上部的Ni和Cd含量分别降低了69.4%和53.0%，降低了Ni和Cd在叶片细胞器中的占比，并以低毒形态存在；根际土壤中细菌和真菌的OTU数目显著增加，优势菌群的丰富度和多样性提高，根际土壤微生物群落结构改善。以上研究结果表明多功能微生物和生物炭具有协同修复效应，可为重金属污染土壤联合修复提供理论依据和技术支持。

• 吐纳麝香与Cd污染对土壤微生物数量及酶活性的影响

  李兴国,律泽,张驰,王刚

  吐纳麝香（AHTN）为药品与个人护理品（PPCPs）类新型污染物之一，其能够与重金属镉（Cd）通过污水灌溉和污泥利用进入到土壤环境。本研究采用平板菌落计数、荧光qPCR、土壤酶活性测定以及联合效应分析，探究AHTN和Cd污染对土壤中微生物数量和酶活性的影响。结果表明：AHTN与Cd单一、复合污染对土壤中细菌均表现为显著抑制作用；随着AHTN浓度增加，对土壤真菌由促进作用转变抑制作用，对土壤中放线菌表现为显著抑制作用，可将放线菌作为AHTN污染的早期预警指标。AHTN单一及与Cd复合污染对土壤脲酶活性均表现为显著抑制作用（第1天除外）；随着AHTN浓度增加，对酸性磷酸酶活性从促进作用转变为抑制作用；在第1天对蔗糖酶表现为促进作用，之后均转为抑制作用。AHTN与Cd复合污染联合毒性效应，对土壤细菌和放线菌数量表现为拮抗作用；对真菌数量随着AHTN浓度升高表现为拮抗-协同-拮抗现象；随着暴露时间延长，对土壤脲酶活性由拮抗转为协同作用，对酸性磷酸酶活性和蔗糖酶由协同转为拮抗作用。

• 硫酸铁复配石灰、水泥对锑矿区周边土壤锑形态分布的影响及生态风险评价

  保琼莉,刘宗阳,王柯,保万魁,黄益宗

  为揭示Fe2（SO4）3、石灰及水泥复配处理下锡矿山锑（Sb）污染土壤的Sb形态分布和生态风险，本研究通过室内土壤培养实验，分析了不同复配处理下土壤Sb不同形态含量和pH变化以及生态风险。结果表明：单独添加Fe2（SO4）3使土壤水溶态+交换态和碳酸盐结合态Sb分别降低53%~70%和31%~70%；Fe2（SO4）3+石灰处理仅使个别样点铁锰氧化物结合态、有机结合态或残渣态Sb含量显著降低。Fe2（SO4）3复配水泥处理使水溶态+交换态及碳酸盐结合态Sb含量增加了52%~1 264%。单独添加Fe2（SO4）3使土壤Sb生物活性降低22%~59%，Fe2（SO4）3+石灰处理使Sb生物活性降低15%~51%，降低了多数样点的生态风险，而Fe2（SO4）3复配水泥处理使Sb生物活性增加56%~828%，其生态风险等级上升至高或极高。相关分析表明，土壤pH变化显著影响了可利用态Sb（水溶态+交换态）及潜在可利用态Sb（碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态）含量。研究表明，本研究单独添加Fe2（SO4）3具有较好的Sb固化-稳定化效果，Fe2（SO4）3复配石灰通过提高土壤pH，弱化了对Sb的固化-稳定化，Fe2（SO4）3复配水泥会显著提高土壤pH，增加可利用态Sb含量，使Sb迁移性、生物有效性及生态风险增加。

• 多环芳烃和镉土壤复合暴露条件下黑麦草的氧化应激指标变化

  李程,姚义鸣,李逍逍,成杰民,孙红文

  为了探究场地土壤多环芳烃（PAHs）和镉（Cd）在复合污染条件下的植物生物效应，本研究以黑麦草（Lolium perenne L.）为供试植物，采用土培方法进行染毒试验，分析了植物中4种典型氧化应激指标多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxylase，PEPC）、脯氨酸（Proline，Pro）和还原性谷胱甘肽（Reduced glutathione，GSH）的响应变化。结果表明：单一Cd染毒下，黑麦草的PPO活性呈下降趋势，PEPC活性以及Pro浓度均呈先上升后下降的趋势，GSH浓度呈上升趋势；单一PAHs染毒下，黑麦草的PPO活性呈下降趋势，PEPC活性以及Pro和GSH浓度均呈先上升后下降的趋势。因此，PAHs和Cd的单一污染胁迫下黑麦草生理系统均受到了影响，产生了氧化应激反应。与单一Cd染毒相比，Cd-PAHs复合染毒下，黑麦草的4种指标变化趋势均发生了显著变化（P<0.05）。PEPC和PPO的活性以及Pro和GSH浓度的显著下调可能是场地土壤高浓度PAHs和Cd复合污染的重要指征。在复合染毒胁迫下，黑麦草4种指标普遍呈现拮抗效应。研究表明重金属Cd和PAHs复合污染对典型植物氧化应激效应指标具有剂量-效应关系。

• 溴氰虫酰胺在土壤中的吸附特性

  郭南,吕珍珍,周雨杭,曹战文,梁爽,侯志广,逯忠斌

  为研究溴氰虫酰胺（CNAP）在土壤中的吸附特性，在5种不同类型的土壤上进行吸附动力学和吸附热力学试验，探究了土壤性质和溶液初始pH对吸附行为的影响。结果表明，CNAP的吸附动力学符合Elovich方程，0~12 h快速吸附，平衡吸附时间为48 h，1 mg·L-1时的平衡吸附量为1.21~2.40 mg·kg-1。不同土壤对CNAP的吸附等温线符合Freundlich方程，25℃下Freundlich吸附常数范围为1.11~4.97，与有机质含量呈显著正相关（P<0.05），与黏粉粒含量正相关。通过热力学试验发现，CNAP的吸附是吸热反应，吸附Gibbs自由能变为负值，升高温度有利于吸附发生，吸附焓变小于40 kJ·mol-1，属于物理吸附。初始pH显著影响潮土、褐土、红壤土对CNAP的吸附量，吸附量随着pH的升高先增大后降低，最适吸附pH为4~5，黑土和水稻土不受初始pH的影响。CNAP在土壤中的吸附量与有机质含量呈显著正相关，计算模拟表明CNAP和黄腐酸能形成较强的氢键。研究表明不同土壤对CNAP有不同的吸附特性，提高土壤有机质含量、升高温度、增加黏粉粒含量有利于吸附。

• 生物降解地膜对土壤微生物丰度、活性及群落结构的影响

  李铭轩,吉德昌,王政宇,徐英德,贾照杰,李诗彤,常艺,冯良山,张哲,冯晨,丁凡

  为明确生物降解地膜对土壤微生物的影响情况，推动生物降解地膜在农业上的应用和推广，本研究基于2018年在辽宁阜新和海城建立的地膜覆盖玉米定位试验（试验设计相同，包含透明、黑色生物降解地膜和透明、黑色塑料地膜覆盖，以及不覆膜处理），测定了2019年春季土壤呼吸速率和春秋两季的土壤水解酶（β-葡萄糖苷酶、半纤维素酶、N-乙酰葡萄胺糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶）活性、微生物生物量碳含量、微生物生物量氮含量、磷脂脂肪酸（PLFA）含量。结果表明：地膜短期覆盖对土壤可溶性有机碳、酶活性、微生物生物量碳氮及PLFA含量无显著影响。对于两个试验地点，覆盖生物降解地膜土壤呼吸速率均高于塑料地膜，说明生物降解地膜有提高微生物活性的潜力。研究表明，生物降解地膜的应用在短期内没有对土壤微生物活性产生负面影响，但不同类型地膜对土壤的长期影响仍需要进一步监测和综合评价。

• 小麦玉米秸秆长期还田对砂姜黑土磷库组成的影响

  徐悦,陈翔,王擎运,罗来超,张朝春,李金才,叶新新,郜红建,柴如山

  为优化管理小麦-玉米轮作体系秸秆还田条件下的土壤磷素，本研究依托皖北砂姜黑土区秸秆还田定位试验，设置不施肥（CK）、常规施肥（F）、常规施肥+小麦秸秆单季还田（FWS）、常规施肥+玉米秸秆单季还田（FMS）、常规施肥+小麦玉米秸秆双季还田（FWMS）5个处理，采用蒋柏藩-顾益初法及Bowman-Cole法分别测定了砂姜黑土无机磷和有机磷组分含量，运用相关分析和通径分析探究了土壤不同磷组分与有效磷之间的关系。结果表明：小麦玉米秸秆还田显著提高了砂姜黑土全磷和有效磷含量及土壤磷活化系数。秸秆还田可显著提高砂姜黑土无机磷组分中磷酸二钙（Ca2-P）、磷酸铝（Al-P）及磷酸铁（Fe-P）的含量，与F处理相比，FWS、FMS和FWMS的土壤Ca2-P含量分别增加32.3%、28.4%和43.8%，Al-P含量分别增加15.3%、10.7%和13.4%。土壤有机磷组分中活性有机磷（LOP）、中活性有机磷（MLOP）和中稳性有机磷（MROP）含量在秸秆还田条件下均明显增加。秸秆还田下砂姜黑土闭蓄态磷（O-P）含量无显著变化，FMS和FWMS处理的磷酸八钙（Ca8-P）含量显著增加，磷灰石（Ca10-P）和高稳性有机磷（HROP）含量下降。秸秆还田可显著增加砂姜黑土中Ca2-P所占比例，降低O-P、Ca10-P和HROP的占比。砂姜黑土中Al-P、Fe-P、Ca2-P及MLOP与有效磷呈极显著正相关关系，其中Al-P、Ca2-P和MLOP对有效磷的正向直接影响较大。研究表明，小麦-玉米轮作制中秸秆单季或双季还田均可促进砂姜黑土中无效态磷向有效态磷和缓效态磷转化，从而提升土壤磷素有效性，秸秆单季和双季还田处理在砂姜黑土磷素活化效果方面无显著差异。

• 巴音布鲁克高寒湿地土壤真菌群落对不同程度退化的响应

  买迪努尔·阿不来孜,陈末,杨再磊,愚广灵,胡洋,贾宏涛

  为了解巴音布鲁克高寒湿地土壤真菌群落对退化的响应，探索湿地退化机制，本研究以巴音布鲁克高寒湿地未退化（ND）、轻度退化（SD）及重度退化（HD）区域的土壤为研究对象，采用高通量测序技术分析不同程度退化高寒湿地土壤真菌群落的多样性及结构差异，并结合理化指标进一步分析影响真菌群落的环境因子。结果表明：真菌群落Simpson和Shannon多样性指数在ND和HD区土壤中无显著差异（P>0.05）；SD区土壤中的真菌群落Simpson指数显著高于ND和HD区，而Shannon指数显著低于ND和HD区（P<0.05）。在不同程度退化区土壤中，真菌群落ACE和Chao1丰富度指数均随退化的加剧呈降低趋势。在3个区域土壤中，门水平上，子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度最高；纲水平上，粪壳菌纲（Sordariomycetes）为主导类群；肉座菌目（Hypocreales）、Pleosporales菌目、被孢霉目（Mortierellales）的相对丰度均随退化程度的增加而增加；属水平上，珊瑚菌属（Clavaria）、稻瘟病菌属（Magnaporthe）为优势菌属。LEfSe分析发现了11种可作为判断退化的潜在生物标志物。RDA分析及蒙特卡罗检验结果显示，在门水平上真菌群落结构变化不受环境因子的显著影响；在属水平上，真菌群落结构变化仅与土壤总有机碳存在显著相关性（P<0.05）。研究表明，高寒湿地退化显著改变了土壤pH、土壤含水量、总有机碳、容重等理化指标，进而影响真菌群落多样性和结构。

• 红树林人工湿地的脱氮除磷效果研究

  刘永,张诗涵,肖雅元,吴鹏,王腾,李纯厚

  为探究红树林人工湿地对海水池塘尾水中氮（N）、磷（P）元素的净化作用，选择秋茄（Kandelia candel）、桐花树（Aegicerascorniculatum）、红海榄（Rhizophora stylosa）3种红树植物构建人工湿地系统。在试验进行的一个月内，以海水池塘养殖尾水中的N、P为参考，浇灌5、10、15倍和25倍N、P浓度的人工海水，序时收集出水口水样，分别测定不同形态的N、P营养盐含量。研究显示，在N、P浓度升高时，人工湿地系统对氨态氮（NH4+-N）的去除率下降，15倍浓度处理下秋茄对NH4+-N的去除效果显著高于红海榄和桐花树（P<0.05），红树植物处理组能使系统中硝态氮（NO3--N）浓度保持稳定，同时对水体中的亚硝态氮（NO2--N）始终有良好的去除效果。试验开始后的0~3 d，系统中磷酸盐（PO43--P）浓度显著下降，表现出对PO43--P良好的去除效果。综合来看，红树林人工湿地对海水池塘养殖尾水中N、P的去除效果较好，可作为海水池塘养殖尾水达标排放的修复技术应用推广。

• CuO/MWCNTs复合材料降解双酚A的光催化性能

  车乃菊,李银辉,杨帆,刘国平,张增利,李成亮

  为改善氧化铜（CuO）的光催化性能，将CuO和多壁碳纳米管（MWCNTs）结合制备了CuO/MWCNTs复合材料。利用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）分析对Nano-CuO和CuO/MWCNTs进行形貌、成分、物相结构以及光学性质等一系列的表征与性能分析，结果表明CuO/MWCNTs同时具备CuO和碳纳米管的典型结构，且光吸收性能优于Nano-CuO。在紫外光下进行的两种光催化剂对双酚A（BPA）的光催化降解试验结果显示：两种催化剂作用下BPA光降解平衡的时间一致，均为24 h，但CuO/MWCNTs作为光催化剂时的BPA降解率和反应速率明显高于Nano-CuO，其中降解率高出幅度可达14%~35%；供试范围内，两种材料对BPA的光催化降解率均随催化剂投加量的增加而升高，随pH和离子强度的增加而减小，随BPA浓度的增加呈先增加后减小的趋势，且在相同条件下CuO/MWCNTs受到的影响更大，但其光催化降解率仍远高于Nano-CuO的光催化降解率。研究表明，CuO/MWCNTs复合材料可以显著提高光催化效率及对紫外光的利用率，有效推进了CuO的光催化应用与发展。

• 新型清粪系统猪舍热环境及有害气体监测与分析

  李仲瀚,张克强,巴士迪,杨增军

  为探究规模化猪场新型清粪系统猪舍内环境指标，获取有效的监测数据，并为改进新型清粪系统的舍内环境质量提供参考，本文选择规模化猪场一新型清粪系统猪舍为监测对象进行研究，对新型清粪系统猪舍内的热环境指标和有害气体浓度进行季节性监测，分析温、湿度和氨气、硫化氢浓度的季节性变化规律。监测结果表明：不同季节舍内温、湿度范围分别为14.7~31.8℃和62.7%~75.3%，全年平均值分别为（21.8±4.1）℃和69.2%±2.5%；氨气和硫化氢浓度范围分别为1.89~10.47 mg·m-3和0.59~1.39mg·m-3，全年平均值为（5.48±2.12）mg·m-3和（0.86±0.17）mg·m-3。猪舍内温、湿度和有害气体浓度有明显的季节差异，有害气体浓度冬季最高，夏季最低，全年保持在适宜范围。研究表明，猪场采用新型清粪系统可维持适宜温、湿度并有效改善舍内有害气体浓度，为生猪的生长提供优良环境。

• 番茄废弃物水热炭溶解性有机质的光谱特征分析

  李凌瑶,郭旋,李钰飞,李吉进,孙钦平,王平,郎乾乾

  为探究水热炭中具有高反应活性的溶解性有机质（DOM）在不同条件下的释放行为及化学特性，本研究采用三维荧光光谱-平行因子分析（PARAFAC）和紫外-可见光谱，分析了水热温度（180、200℃及220℃）和浸提环境（去离子水、盐溶液、酸溶液及碱溶液）对番茄废弃物水热炭（分别记为H-180、H-200及H-220）DOM的释放行为及光谱特征的影响。结果表明：H-220释放的DOM含量最高（52.1~70.5 mg·g-1），且所有水热炭均在碱性环境中释放的DOM最多（66.6~77.0 mg·g-1）。3种水热炭DOM的释放行为遵循二级动力学模型（R2>0.95），且均在短时间内（0.25 h）释放大量DOM（65.7%~85.8%）。通过PARAFAC分析可知，水热炭DOM共解析出3种荧光组分，包括2种类腐殖质组分（C1和C2）和1种类蛋白与可溶性微生物降解产物的混合组分（C3）。水热炭DOM的荧光强度随水热温度升高而逐渐升高。水热温度和浸提环境均会影响水热炭DOM中3种荧光组分的相对分布，且对所有DOM而言，C1的相对占比均最高（40.4%~53.6%）。提高水热温度（180~220℃）增强了水热炭DOM的腐殖化程度（6.1%~42.5%），降低了DOM的生物可利用性（5.5%~22.2%）。此外，碱性环境促进了水热炭DOM中高芳香性及疏水性组分的释放。主成分分析结果表明，水热温度和浸提环境尤其是碱性环境对水热炭DOM的光谱特征有较大影响。

• 不同水旱轮作模式全生命周期温室效应及经济效益评价

  岳骞,吴思远,张岳芳,盛婧,郭智,陈丹艳,汪超,徐向瑞,王鑫,宗焦

  以不同水旱轮作稻田为研究对象，对比分析不同轮作模式温室气体排放特征，挖掘关键影响因素，并将温室效应和成本-收益计量相结合，通过综合评价筛选环境友好、经济效益高的轮作模式。基于大田小区试验，设置休闲-水稻、紫云英-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、青饲小麦-水稻、蚕豆-水稻6种水旱轮作处理，采用静态箱-气相色谱法，于2020年6月—2021年5月进行CH4和N2O排放原位监测，通过结构方程模型挖掘影响CH4和N2O排放的关键因素，采用全球增温潜势和成本-收益计算方法，评价不同轮作制度的环境和经济效应。结果表明：不同水旱轮作模式CH4累积排放量为95.6~173.3 kg·hm-2，排放量与冬茬秸秆还田量和水稻产量有关；N2O累积排放量为1.5~2.5 kg·hm-2，受施氮量、冬茬秸秆还田量、水稻产量和土壤有机质含量影响。增加氮肥施用量不仅可增加N2O排放量，而且会导致土壤有机质含量的降低；冬茬秸秆还田量、水稻产量的变化会导致CH4和N2O排放的此消彼长，即秸秆还田量和水稻产量与CH4排放量呈正相关，而与N2O排放量呈负相关。青饲小麦-水稻轮作模式的经济效益为10 139元·hm-2，高于其他轮作模式。对比单位经济效益的温室气体排放量发现，尽管青饲小麦-水稻轮作模式周年N2O排放量最高、土壤固碳量低，但其单位经济收益的温室气体排放量仍最低（0.41 kg CO2e·元-1）；紫云英-水稻轮作分别比油菜、小麦、休闲、蚕豆与水稻的轮作方式低51%、33%、20%和4%。不同水旱轮作方式下的稻田周年温室效应有显著差异，紫云英-水稻轮作的综合温室效应（3.1 t CO2e·hm-2）显著低于小麦-水稻轮作（5.4 t CO2e·hm-2）。研究表明，与其他轮作模式相比，紫云英-水稻和蚕豆-水稻轮作在保证较高经济收益的同时温室气体排放量相对较低，冬茬秸秆还田量、绿肥还田生物量是环境效应和经济效益协同的重要影响因素。

• 延长烤田时间减少紫云英翻压稻田甲烷排放

  王赢,林余涛,杨文斌,王家嘉,左双宝,宋朝辉,周楠楠

  为明确紫云英翻压还田模式对稻田甲烷（CH4）排放的影响，同时通过延长烤田时间的优化水分管理措施减少该模式下CH4的排放，开展了连续5 a的田间定位试验（2016—2020年），设置4种处理：不施化肥+传统水分管理（分蘖末期排水烤田7 d，CK）、常规单施化肥+传统水分管理（CF）、紫云英翻压+氮肥减施+传统水分管理（MF）、紫云英翻压+氮肥减施+优化水分管理（在传统基础上提前并增加5 d烤田时间，MFW）。结果显示：5 a间MF处理下水稻生长期CH4排放量为542~658 kg·hm-2·a-1，年均排放量相较CK和CF处理分别增加了156%~231%和133%~196%。与MF处理相比，MFW处理使2016、2017年和2019年的第一个CH4排放高峰期（分蘖期）提前衰减，增加了2018年和2020年CH4排放的衰减速率，年排放量显著下降了16.2%~28.5%（P<0.05）。与CF处理相比，MF处理下2018、2019、2020年的年产量分别显著增加了6.85%、10.25%和9.79%（P<0.05），并且MF处理明显降低了产量变异系数并提高了产量可持续性指数。MF和MFW处理下水稻产量没有显著差异。研究表明，紫云英翻压还田具有增产稳产的积极作用，但同时增加了CH4的排放，而优化后的水分管理措施在保障水稻产量的基础上能够有效减少紫云英翻压稻田CH4的排放。

• 扰动扩散流动分析法测定土壤氮、磷技术研究

  李灿,李振峰,马刘正,张伟,李晓冬,VIJAYA Raghavan,胡建东

  随着国家对农业面源氮、磷污染防治力度的加大，土壤氮、磷测定技术迫切需要改善。本研究在对常规的扩散对流（Dispersion convection）和强迫对流（Forced convection）流动分析方法基础上，提出了扰动扩散（Perturbation diffusion）流动分析方法，以实现土壤氮、磷全自动化快速测定与分析。扰动扩散流动分析方法是将样品和试剂定量化后集中在化学反应腔中进行反应，然后程序控制蠕动泵对化学反应腔中反应物进行反复扰动，待化学反应完全稳定后流入光电探测单元完成土壤氮、磷含量测定。采用取自湖北潜江的土壤样品对扰动扩散流动分析方法进行了系统验证，实验结果表明，本研究提出的方法与常规紫外可见分光光度法对氮、磷测定相比，基于硫酸钠和碳酸氢钠联合浸提的土壤铵态氮测量值相关系数为0.915 5，基于氯化钙浸提的土壤铵态氮、硝态氮和水溶性磷测量值相关系数分别为0.998 5、0.990 1和0.991 1。铵态氮、硝态氮和水溶性磷的检出限分别为0.055 4、0.020 3 mg·L-1和0.008 4 mg·L-1，相对标准偏差（RSD，n=7）分别为1.8%、4.8%和1.0%。