农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2023年第10期

• 苹果酸-天冬氨酸代谢对水稻镉吸收转运特性的影响

  张昕,王惠君,薛卫杰,王常荣,张长波,黄永春,刘仲齐

  为了探讨苹果酸-天冬氨酸代谢在水稻镉吸收转运过程中的作用，本研究采用根系添加和叶面喷施两种手段，在镉胁迫环境中外源施加不同浓度的苹果酸，对水稻各器官镉分布特征以及天冬氨酸和谷氨酸含量的变化进行分析。结果表明：添加0.5~1.5 mmol·L-1的苹果酸能显著抑制镉在水稻幼苗根系及地上部的积累，与不添加苹果酸处理相比，根系和地上部细胞液组分中的镉含量分别下降23.8%~39.6%和29.5%~39.7%。同时，水稻根系及地上部谷胱甘肽、天冬氨酸和谷氨酸含量显著增加，而植物螯合肽（PC2、PC3和PC4）的含量显著下降。水稻开花期叶面喷施5.0 mmol·L-1的苹果酸3次后，灌浆期间发育籽粒中苹果酸脱氢酶和天冬氨酸氨基转移酶的活性分别提高63.0%~96.8%和14.6%~22.6%，营养器官和稻米中的天冬氨酸和谷氨酸含量显著增加，镉从茎基部向顶部营养器官以及稻米转运的效率大幅度下降，致使稻米镉含量下降37.5%~55.4%。研究表明，促进细胞内苹果酸向天冬氨酸以及谷氨酸的转化能有效抑制水稻植株对镉的吸收转运，显著降低顶部营养器官和稻米中镉的含量。

• 不同调理剂对富硒高镉农田水稻降镉增硒效果研究

  曹迟,鲍广灵,陶荣浩,王垚,马中文,吴承龙,廖霞,马友华

  为探讨不同修复措施对硒镉高背景区水稻的降镉增硒效果，在田间试验条件下，设置不同土壤调理剂处理进行效果对比，分析其对水稻产量、不同部位镉硒吸收转运、土壤pH、有效态镉含量及镉的化学形态等的影响。结果表明：除单施钙镁磷肥外，其余处理产量均较对照显著增加，增产范围在11.95%~25.98%。不同调理剂均较对照降低籽粒中镉含量以及提升硒含量，各处理下籽粒硒含量均达到《富硒稻谷》标准，除石灰处理外其余各调理剂处理籽粒镉含量均在食品安全国家标准（0.2 mg·kg-1）以下，其中生物有机肥对水稻籽粒降镉增硒效果最好。相较对照，施用不同调理剂土壤pH值增加0.10~0.61个单位，从而降低了土壤有效态镉的含量，使土壤镉向残渣态转化。其中森美思处理下土壤镉的弱酸提取态降幅最大，达到17.59%；生物有机肥处理下土壤镉的可还原态降幅最大，为40.13%。钙镁磷肥＋硫酸钾、森美思和生物有机肥处理下投入产出比显著高于其余处理，分别为3.39、3.31和3.18。综合来看，在硒镉高背景土壤中安全生产富硒水稻时，施用生物有机肥可以有效降低土壤镉有效性，抑制水稻中镉的迁移转运并促进籽粒对硒的富集，且具有较高的经济效益和可操作性。

• 基于机器学习识别中微量元素与我国七大片区产地稻米镉、砷的富集规律

  牟力言,刘春湘,陈敏,秦莉,林大松,Batsaikhan Bayartungalag

  本研究在全国大尺度空间范围内，基于机器学习识别稻米镉（Cd）、砷（As）富集的重要影响因素，探究了中微量元素对稻米Cd、As超标的贡献率并构造了生物有效性模型。首先，通过决策树算法构造中微量元素判别Cd、As超标的预测模型，其预测精度分别为95.55%、97.55%，表明中微量元素是识别稻米Cd、As超标的重要指标；其次，利用随机森林算法筛选影响稻米Cd、As富集的主控因子，不同区域的主控因子表现出明显差异，其单一因子主要驱动的Cd富集在不同区域的差异表现为：华东片区pH的贡献占主导、华南片区的交换性钙（Ca）和东北片区的土壤有机质（SOM）分别占主要贡献，而有效铁（Fe）对As富集表现出特异性的区域贡献（如华东、华南和西南片区）；最后，将各区域确定的主控因子引入构建土壤-稻米生物有效性模型，其中，Cd、As的生物有效性九因子模型在不同片区的决定系数最高，分别为0.680、0.664 （P<0.05）。本研究为大尺度地域水平上稻米Cd、As重金属污染防控和环境管理提供了科学依据和决策支撑。

• 磷素对紫花苜蓿镉累积和抗氧化酶活性的影响

  邓随枫,廖雨梦,章昊,祖艳群

  为研究磷素对紫花苜蓿镉累积和抗氧化酶活性的影响，以紫花苜蓿（中苜一号）为材料，采用土培试验，设置不同磷水平（0、40、80、160、240、300 mg·kg-1）和镉含量（0、2、20 mg·kg-1），分析紫花苜蓿生物量、镉含量、镉亚细胞分布、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性。结果表明：在相同镉处理下，随施磷水平的增加，紫花苜蓿地上部、地下部镉含量最多降低了41.7%和39.2%；生物量、POD活性、SOD活性和CAT活性呈先增加后降低趋势。在相同施磷水平下，与未添加镉处理相比，低含量（2 mg·kg-1）镉处理时，紫花苜蓿生物量最多增加了28.8%，高含量（20 mg·kg-1）镉处理时，生物量最多降低了9%；随着镉处理含量的增加，紫花苜蓿MDA含量和CAT活性显著增加，POD和SOD活性先增加后降低。镉含量在各亚细胞组分中的次序为细胞壁>细胞质>线粒体>叶绿体，且均随施磷量的增加而显著降低，细胞壁镉含量占比最高达到64%。研究表明，施磷能增加紫花苜蓿对镉的耐受能力，缓解镉对紫花苜蓿的毒害作用，降低紫花苜蓿镉含量。

• 基于CWT-HHT的玉米叶片铜离子污染信息探测

  郭辉,石海,张全旺

  为了准确探测农作物在不同浓度重金属污染下叶片光谱间微弱的畸变信息，本研究通过设置不同浓度铜离子（Cu2+）胁迫下的玉米盆栽实验，在采集了不同梯度下玉米叶片光谱并测定同期叶片Cu2+含量的基础上，采用连续小波变换（CWT）结合希尔伯特-黄变换（HHT）的方法，构建CWT-HHT算法以探测玉米叶片光谱重金属污染信息，同时与红边位置（REP）、红边归一化指数（NDVI705）和红边植被胁迫指数（RVSI）等常规的植被指数监测方法进行对比分析。结果表明：基于CWT-HHT探测方法提取的瞬时能量峰值呈现先升高、后降低的趋势，与玉米叶片Cu2+含量变化趋势一致。而且通过与植被指数监测农作物重金属污染的方法对比，证明CWT-HHT探测结果最优，表明CWT-HHT方法在玉米叶片重金属Cu2+污染信息探测方面具有可行性。

• 背角无齿蚌和背瘤丽蚌中20种元素的积累特征

  陈修报,姜涛,刘洪波,杨健

  为有效保护我国淡水贝类，应用电感耦合等离子质谱仪检测了资源量锐减的我国特有物种背角无齿蚌（Anodonta woodiana）和国家重点保护的背瘤丽蚌（Lamprotula leai）中必需元素（常量元素： Na、Mg、K、Ca；微量元素： Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Se、Mo）和非必需/有毒元素（Al、As、Sr、Cd、Ba、Tl、Pb）的含量，进而进行元素积累相关性分析及积累评价。结果显示：背角无齿蚌中必需元素Se和Mo含量显著高于背瘤丽蚌，而Na、K和Cr含量显著低于背瘤丽蚌（P<0.05）；背角无齿蚌中非必需/有毒元素Al、As、Sr、Cd含量显著高于背瘤丽蚌（P<0.05）。背角无齿蚌和背瘤丽蚌中分别有37对和34对元素之间显著相关，其中，Mg-Mo、CaMn、Ca-Zn、Mn-Zn、Ca-Sr和Mo-Sr在两种蚌中均呈显著正相关（P<0.05），而Mg-Al和Fe-Tl均呈显著负相关（P<0.05）。背角无齿蚌和背瘤丽蚌的元素积累指数（EAI）分别为3.7和3.2；两种蚌中无机As、Cd和Pb的残留量指数（RI）为0.2~39.1，背角无齿蚌中Cd的RI显著高于背瘤丽蚌（P<0.05）。研究表明背角无齿蚌的元素积累能力总体强于背瘤丽蚌，它们的资源量受到Cd、Pb、As、Al和Tl等元素影响。

• 联合径流侵蚀功率与连通性指数识别流域侵蚀对植被恢复的响应

  郭宗俊,吴磊,张慧勇,刘帅

  为识别植被恢复流域侵蚀变化过程，本研究构建了包含RUSLE（Revised Universal Soil Loss Equation）、IC（Index of Connectivity）和基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）的径流侵蚀功率方程所构成的侵蚀过程识别模型方法框架，以探究延河流域侵蚀过程的变化及对植被恢复的响应特征。结果表明：延河流域侵蚀情况总体持续向好，1985—2000年间多个年份的流域平均侵蚀模数超过80 t·hm-2·a-1，而在2015年左右下降至10~30 t·hm-2·a-1，植被恢复造成了流域侵蚀的动态变化，两者呈负相关的年际变化趋势，表明植被增加在较大程度上抑制了土壤侵蚀。径流侵蚀功率时空变异性较大，最大值从1985年的13.28×10-4m4·s-1·km-2下降至2020年的4.40×10-4 m4·s-1·km-2，在空间上则呈现支流大干流小的特点，而当嵌套流域面积小于1 000 km2时径流侵蚀功率随面积减小呈幂函数趋势增加，因此需要重点关注小尺度中的径流侵蚀事件。IC表现为坡面小而沟谷大的空间格局，整个流域的IC变化范围从-13.11至1.95，其在中游较小而在上游和下游较大，且随嵌套面积增加而下降。IC与NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）在时间尺度上高度相关（R2=0.98），IC随植被增加有减小趋势，表明植被的增加阻碍了泥沙路径的连通程度。同时，IC和侵蚀保持较强的相关性，高IC区域的侵蚀治理应是流域管理的重点。总体上，该模型方法框架运用良好并提供了一种新思路以探究流域侵蚀规律。

• 稻田土壤可溶性有机碳荧光组分对砷甲基化的影响

  李令仪,张楠,张洋,吴翠霞,曾希柏,苏世鸣

  以浙江省绍兴市上虞地区砷污染水稻土为对象，采用厌氧培养试验研究了秸秆和猪粪两种不同有机物料施用后土壤溶液中甲基砷及有机碳荧光组分含量变化，初步探索了两者可能存在的关联。结果表明：秸秆与猪粪处理及其不同添加量水平显著影响土壤溶液中甲基砷浓度，厌氧培养5 d后，秸秆处理3种添加量（分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计）水平下的甲基砷浓度分别增加了40.3%、24.2%和24.0%，猪粪处理3种添加量（分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计）水平下的甲基砷增加量低于秸秆处理，增幅分别为15.5%、6.9%和3.8%；厌氧培养前后土壤溶液中总有机碳消耗量与甲基砷增加量呈显著正相关（P0.05）。综合来看，不同类型有机物料降解后有机碳荧光组分存在明显差异，其中APⅡ、FA和HA浓度可能是影响砷甲基化的重要因素，相关结果有利于明确稻田砷甲基化过程的关键碳分子形态以及服务于今后水稻直穗病预警防控。

• 磷化工区农田土壤重金属的空间变化与源解析

  杨光,唐翔宇,关卓,崔俊芳,程建华

  为查明磷化工区周边农田土壤污染物的空间分布特征、生态风险及来源构成，以磷化工区下风向农田区为对象，采样测定土壤的重金属污染物（V、Zn、Cr、Ni、Cu、Mo、Cd、Pb、Mn）含量，分析主要污染物的赋存形态，采用污染指数和潜在生态风险指数评价污染级别，运用正定矩阵因子分解法（PMF）解析污染物来源。结果表明：农田土壤中的主要重金属污染物为Cd和Zn，部分地区土壤Zn超标，该农田土壤属于轻度污染。Cd的超标最为严重，且距离磷化工区越近，超标倍数越高；随距离增大，交换态Cd含量急剧下降，而残渣态Cd含量总体上升；与磷化工区距离≤500 m范围内采样点土壤的Cd污染级别及生态风险相对较高；对于污染程度最高的Cd，工业污染源的外源转入贡献率为56.2%，大气沉降和尾气排放源的外源转入贡献率为43.8%。研究区土壤Cd污染与磷化工区密切相关，因此需加强工业污染源治理和环境综合整治，以确保农业生产安全。

• 广西梧州六堡茶主产区茶叶-土壤重金属污染现状及源解析

  彭学锐,周思裕,陈翔,陈琮友

  为探讨广西梧州六堡茶主产区茶叶及土壤重金属污染现状和来源，于2021年7—9月期间采集该区域六堡茶叶及根系土样品各45个，测定其中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn 8种重金属含量，并基于单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法对土壤重金属污染现状进行评价，应用因子分析和正定矩阵因子分解法对土壤重金属来源进行研究，应用相关性分析等研究茶叶对土壤重金属的继承性。结果表明： Pb、Zn、Cd含量高值区主要聚集于铅锌矿开采区附近，西南部Hg元素含量整体上高于东北部，Cr、Ni、Cu的高含量区域出现在研究区西南部和东北部，As高含量区域则主要出现在研究区西部；茶园土壤存在As、Cd超标，超标率分别为6.67%、2.22%；土壤重金属来源于矿业活动、成土母质、化石燃料燃烧、农业活动，其贡献率分别为32.80%、28.86%、19.50%、18.84%。茶叶中重金属含量未发现超标情况；茶叶对Cd、Zn、Cu、Ni具有相对较高的生物富集系数，其中茶叶中的Cd主要来源于土壤，因此应该关注外界输入到茶园土壤中的Cd元素。

• 不同水分条件天鹅湖高寒湿地土壤线虫群落结构对氮沉降的响应

  陈康怡,韩耀光,王家力,申志博,杨贝贝,赵一,朱新萍,贾宏涛

  为探究氮沉降对干旱区高寒湿地土壤线虫群落结构的影响，本研究以天山中部的巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为样地，选取2个不同水分条件区域，分别喷施3个不同浓度氮素，开展野外原位模拟氮沉降控制试验，研究不同水分条件土壤线虫群落结构对氮沉降的响应。结果表明：地表季节性积水条件土壤线虫群落的优势属主要为前矛线属（Prodorylamus，29.30%），地表常年干燥条件土壤线虫群落的优势属是前矛线属（Prodorylamus，18.69%）、Laimydorus（20.21%）和螺旋属（Helicotylenchus，33.48%）；在土壤水分和氮添加的共同作用下，杂食/捕食类线虫（OP）和食真菌类线虫（FU）丰度升高，植物寄生类线虫（PP）丰度降低；地表常年干燥条件下，氮添加对土壤线虫群落各生态指数影响不显著。在地表季节性积水条件下，随着氮添加浓度上升，富集指数（EI）和成熟度指数（PPI）先下降后上升，但氮添加对土壤线虫群落香农威尔指数（H）和优势度指数（λ）无显著影响，20 kg·hm-2·a-1氮添加会促进干旱区高寒湿地土壤有机质分解途径由细菌向真菌分解途径发展。土壤含水量、土壤电导率和碱解氮是影响土壤线虫群落结构的主要因素。研究表明，氮沉降增加会影响土壤线虫群落中不同营养类群的丰度，但对土壤线虫群落结构多样性和干旱区高寒湿地土壤生态系统稳定性影响较小。

• 灌溉与生物质炭对土壤硝化反硝化功能微生物的影响

  刘杰云,邱虎森,张文正,胡壮壮,吕谋超,王钰

  为研究不同灌溉方式下生物质炭添加对土壤硝化及反硝化微生物的调控效应，本研究采用田间小区试验，通过在不同灌溉方式下（常规地表漫灌、滴灌、喷灌和微喷灌）添加不同量生物质炭（0、10、20 t·hm-2），结合实时荧光定量PCR技术，研究了灌溉方式与生物质炭对华北地区冬小麦拔节期土壤硝化及反硝化微生物相关功能基因的影响。结果表明：与漫灌相比，滴灌、喷灌、微喷灌显著降低了土壤NH4+-N含量，降幅分别为49.30%~68.25%、30.22%~57.19%和43.63%~56.83%（P喷灌>滴灌>漫灌。同时，在各灌溉方式下，添加生物质炭可增加AOA-amoA和AOB-amoA的基因丰度，这可能主要归因于生物质炭发达的孔隙结构和良好的水肥吸附能力。与漫灌相比，滴灌、喷灌、微喷灌均降低了土壤反硝化微生物nosZ基因丰度。但在各灌溉方式下，添加生物质炭，尤其是高量生物质炭（20 t·hm-2）可提高反硝化微生物nosZ基因丰度，从而降低土壤反硝化过程的N2O损失风险。综上所述，节水灌溉方式与生物质炭互作可促进拔节期土壤硝化作用，并通过影响反硝化微生物活动调节土壤反硝化过程，微喷灌方式下添加20 t·hm-2生物质炭可有效促进小麦对氮素的吸收利用。

• 秸秆还田配施氮肥对水稻根际土酶活性的影响

  陈佩,罗佳琳,黄丽颖,王宁,于建光,薛利红

  为了明确水稻根际土壤酶活性对秸秆还田与氮肥配施的响应规律，本研究以江苏泰州高砂土和江苏常州黄泥土两种稻麦轮作土壤为研究对象，采用根际袋法，基于温室模拟盆栽试验研究了秸秆单独还田（S）、秸秆与常规氮肥配施（SN）、秸秆与高量氮肥配施（SHN） 3种施肥模式对水稻成熟期根际与非根际土壤脱氢酶、蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性的影响。结果表明：与非根际区土壤相比，两种类型稻田根际区土壤脱氢酶、脲酶、羟胺还原酶活性分别提高了22.4%~48.7%、13.4%~70.9%、12.4%~23.0%，仅江苏常州S处理根际土壤脲酶活性增加效应不显著；同时，秸秆还田配施氮肥显著提高了江苏泰州根际土壤蛋白酶活性34.2%~44.7%和亚硝酸还原酶活性49.6%~87.1%，以及江苏常州根际土壤硝酸还原酶活性243.8%~270.5%。与秸秆单独还田相比，秸秆与氮肥配施显著提高了水稻根际和非根际区土壤中脱氢酶活性14.2%~62.7%，脲酶活性8.2%~54.4%，以及羟胺还原酶活性3.8%~18.0%（江苏常州非根际土脲酶和江苏泰州SN处理羟胺还原酶除外）；与以上3种酶不同，根际区土壤蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性对氮肥施用的响应与非根际区显著不同。基于主成分分析（PCoA）显示，土壤类型、根际效应、氮肥施用是影响土壤酶活性的重要因素，且氮肥施用显著改变了非根际/根际土壤酶活性；方差分解分析（VPA）表明，3种因素共解释土壤酶活性变异量的63.5%，其中根际效应与氮肥施用影响效应较大，其贡献率达32.8%和20.8%。

• 稻田土-水界面降NH3菌株的筛选与鉴定

  高帅帅,吴民熙,尹红梅,喻孟元,杜东霞,刘标,陈薇,王震,许丽娟,吴迎奔,李咏梅,赵信林

  为筛选和鉴定稻田中具有降NH3作用的土著菌株并评估其降NH3效果，探讨其在水稻追施尿素中减少氮肥损失的潜力，本研究首先通过降NH3菌株选择性培养基进行富集，然后利用平板划线法对其进行分离，进而根据细菌的降NH3效果进行复筛，对筛选出的高效降NH3菌株通过16S rDNA测序鉴定菌属，并对目标菌株的氮利用能力、产脲酶性能和溶血性等进行测定。结果表明：通过选择性培养基从稻田土-水界面样品中筛选出3株具有降NH3效果的菌株，分别命名为菌Ⅰ、菌Ⅱ、菌Ⅲ。利用NH3降低率实验进行复筛，其中菌Ⅱ的NH3降低率最高，达到88.60%，根据形态特征和16S rDNA序列分析，鉴定菌Ⅱ为污水溶杆菌（Lysobacter defluvii）。将菌Ⅱ接种到富氨和富硝的培养基后，培养基铵态氮浓度从25.00 mg·L-1降到9.85 mg·L-1，硝态氮浓度从34.00 mg·L-1降到3.85 mg·L-1，降低率分别为60.60%和88.68%，表明菌Ⅱ的氨氮利用和硝态氮利用能力较好。生理生化鉴定结果显示菌Ⅱ不产生脲酶，不会加速尿素产氨，溶血实验显示菌Ⅱ不具有溶血性，对人致病能力差。研究表明，本试验所筛选的稻田土著降NH3菌株在室内条件下具有较好的降NH3效果，对减少稻田追施尿素引起的NH3挥发具有较大潜力，在水稻生产中具有较大的应用前景。

• 不同覆盖作物对砂姜黑土剖面硝态氮动态的影响

  徐静怡,张中彬,王玥凯,赵馨雅,孙海军,郭自春,彭新华

  为探究不同覆盖作物整个生育期内[覆盖作物播种后（2021年11月5日）、营养生长期（2022年3月12日）和生殖生长期（2022年5月5日）]砂姜黑土剖面中硝态氮的动态变化，本研究在安徽省龙亢农场典型砂姜黑土区设置压实（Compacted，C）与不压实（Non-compacted，NC）处理，并裂区设置冬季休闲（Con）、苜蓿（Alf）、油菜（Rap）、萝卜+毛苕子混播（Rhv） 4个处理，动态监测0~120 cm土层中土壤硝态氮含量、储量和植株地上地下生物量及其氮素积累量。结果表明：整个覆盖作物生长季，Alf、Rap、Rhv处理土壤硝态氮含量持续下降，各处理0~120 cm土层平均分别下降43.3%、53.9%、57.5%。营养生长期与生殖生长期3个覆盖作物处理（除生殖生长期不压实条件下Rhv处理）硝态氮储量均较Con处理降低（P<0.05），且营养生长期的平均降幅（压实52.7%，不压实60.7%）高于生殖生长期（压实40.2%，不压实35.6%）。营养生长期，不压实条件下Alf处理土壤硝态氮储量是Rap和Rhv处理的1.41倍（P<0.05）。生殖生长期，压实与不压实条件下3个覆盖作物处理土壤硝态氮储量间无显著差异。营养生长期，Alf处理地上部生物量和氮素累积量低于Rap处理（P<0.05），地下部生物量和氮素累积量低于Rhv处理（P<0.05）；但生殖生长期，Alf处理地上和地下部氮素累积量均显著高于Rap和Rhv处理（P<0.05）。相关分析表明，土壤中硝态氮储量与覆盖作物生物量以及氮素累积量呈负相关（P<0.05），表明覆盖作物对氮的吸收利用是土壤硝态氮下降的主要原因。综上，与Con处理相比，Alf、Rap和Rhv处理均可以有效降低土壤剖面中残余硝态氮，但Alf处理在前期生长缓慢，降低土壤剖面硝态氮的能力低于Rap与Rhv处理。因此，在砂姜黑土区种植油菜或萝卜+毛苕子更有利于降低覆盖作物生长期的硝态氮淋溶风险。

• 不同有机养分替代化肥对小麦产量、氮肥利用率及土壤肥力的影响

  肖倩,武升,刘莹,曹迟,廖霞,马友华

  为探究有机肥种类和替代比例对小麦产量、氮肥利用率及土壤肥力的影响，通过田间小区试验，设置不施肥（CK），常规施肥（CN），优化减量施肥（ON），优化减量配施15%（ONL-15%）、30%（ONL-30%）和50%（ONL-50%）沼液氮，优化减量配施30%堆肥氮（ONC-30%），优化减量配施30%商品有机肥氮（ONS-30%）共8个处理。结果表明：与CN处理相比，ON、ONL-15%和ONL-30%处理均显著增加小麦籽粒产量和氮肥利用率，其中ONL-15%处理小麦产量最高，较CN和ON处理分别增产16.18%和14.08%，该处理下氮肥利用率也由CN处理的18.41%增至36.46%，表明优化减量配施15%沼液氮肥为减氮配施沼液最佳比例。在30%替代比例下，不同种类有机肥配施对小麦增产效果存在差异，与ON处理相比，沼液配施增加小麦产量和氮肥利用率，而堆肥和商品有机肥配施显著降低小麦产量。堆肥配施可以促进土壤全氮、水解性氮和有效磷的积累，商品有机肥配施对缓解土壤酸化、增加土壤有机质含量具有较好效果。有机无机配施处理减少32.60%~65.91%硝态氮在耕层土壤的残留，增加土壤有效氮含量。研究表明：堆肥和商品有机肥与化肥配施能培肥土壤；沼液与化肥配施通过促进土壤有效氮供应，提高氮肥利用率，从而增加小麦产量，在施氮量为165 kg·hm-2时，以沼液替代15%化肥氮比例效果最佳。

• 不同改良剂对盐渍土西瓜耐盐性和生长的影响

  许世奇,何彦臻,李瑞,户可欣,高铱遥,王旭东

  为缓解土壤盐渍化对西瓜的胁迫，以“纯品8424”西瓜为试材进行田间试验，设置单施化肥（CF）、CF+胡敏酸钙（CFR1）、CF+水溶性硅肥（CFR2）、CF+鼠李糖脂（CFR3）、CF+胡敏酸钙+水溶性硅肥（CFR4）和CF+胡敏酸钙+水溶性硅肥+鼠李糖脂（CFR5）6个处理，研究了不同改良剂单独或配合施用对土壤pH、盐基离子、西瓜耐盐性及生长的影响，并采用隶属函数法对西瓜耐盐性指标进行综合评价，筛选出适宜盐渍土西瓜生长的最佳改良剂及其组合。结果表明：施用改良剂降低了土壤pH，其中CFR3、CFR4、CFR5的效果显著，较CF分别降低了0.3、0.4、0.4 （P<0.05）；改良剂单施或混施增加了土壤Ca2+、K+、Mg2+含量，CFR1、CFR4、CFR5显著降低了土壤Na+含量，单一改良剂处理中以CFR1效果最好，与CF相比，土壤Na+含量降低了6.56%，土壤K+、Ca2+、Mg2+的含量则分别增加了16.13%、31.96%和20.85%，且均达到显著水平（P<0.05）；此外，单施或混施改良剂促进了西瓜光合作用与提质增产，其中净光合速率、可溶性固形物含量、产量较CF分别提高了15.22%~43.76%、8.57%~20.45%、14.41%~40.83%，单一改良剂处理中以CFR2的效果最好；施加改良剂显著降低了西瓜植株中的Na+含量，使西瓜耐盐性增强，丙二醛含量、叶片O2-·产生速率较CF分别降低了12.14%~30.97%、18.97%~47.59%，而过氧化物酶活性、脯氨酸含量则分别增加了31.72%~74.73%、26.56%~48.95%。研究表明，胡敏酸钙、水溶性硅肥、鼠李糖脂3种改良剂单独或混合施用不仅能在一定程度上缓解土壤盐分胁迫对西瓜植株的伤害，而且可显著增强西瓜的耐盐性并促进其生长。单一改良剂处理中以胡敏酸钙的效果较好，3种改良剂配合施用较单一改良剂处理能进一步提高西瓜的耐盐性，综合作用效果达到最佳。

• 人工湿地-微生物燃料电池系统对十二烷基苯磺酸钠的微生物响应特征

  王晓欧,夏唯宜,王慧欣,李佳音,薛明

  直链烷基苯磺酸盐（LAS）是日化领域应用最为广泛的阴离子表面活性剂，烷基苯磺酸盐及其降解中间产物已经成为环境中常见的代表性有机污染物。本研究以十二烷基苯磺酸钠（SDBS）为目标LAS，通过小试试验探究了人工湿地-微生物燃料电池耦合系统（CW-MFC）对SDBS的处理效果及系统对SDBS的微生物响应特征。结果表明：当进水SDBS浓度为25 mg·L-1时，CWMFC对SDBS的去除率和去除负荷分别为44.3%和6.74 g·m-3·d-1； SDBS的加入对CW-MFC系统中微生物群落的组成与活性产生了较大的干扰，微生物需要一定的时间适应并发展SDBS降解能力，而电化学活性菌（EAB）对SDBS的抗性比其他微生物物种更强； SDBS促进了火山岩填料和阳极表面（厌氧环境）的微生物群落丰富度和多样性，而对植物根系和阴极表面（好氧环境）的微生物群落多样性产生了抑制； CW-MFC中火山岩填料表面、阴极表面和阳极表面的优势菌门分别为Proteobacteria、Bacteroidota和Desulfobacteroidota； SDBS将CW-MFC中阳极区EAB（Proteobacteria、Bacteroidota、Firmicutes、Acidobacteriota等）的相对丰度显著提高56.7%，从而提高了CW-MFC的最大输出功率密度并显著降低了系统内阻； CW-MFC中有7个SDBS降解相关菌属，Geobacter可参与β/ω氧化过程，Aeromonas、Acinetobacter和Desulfovibrio可参与脱磺酸过程，Hydrogenophaga、Zoogloea和Dechloromonas可参与苯环裂解过程，其中，Geobacter和Desulfovibrio为厌氧菌属，其余为好氧菌属，此外，火山岩填料表面SDBS降解相关菌属相对丰度最高，占比为61.61%。研究表明，SDBS改变了CW-MFC内部微生物群落的空间分布规律，促进了EAB和SDBS降解相关菌属的富集生长，并改善了CW-MFC的电化学性能。总之，利用CW-MFC系统处理阴离子表面活性剂是可行的。

• 生物炭添加下枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制

  丁静,陈伟光,陈宇婷,何岸飞,姜晶,盛光遥

  为了探究生物炭添加前后枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制，本研究基于转录组测序，对比分析了枯草芽孢杆菌在4种体系（正常体系、镉胁迫体系、生物炭体系、生物炭-镉胁迫体系）中的基因表达差异。结果表明：在镉胁迫压力下，枯草芽孢杆菌共产生1 932个差异表达基因，其中上调基因967个，下调基因965个。枯草芽孢杆菌的代谢活性受到明显抑制，但是其鞭毛组装和细菌趋化性通路明显增强，离子转运和阳离子跨膜转运蛋白功能条目的基因表达也呈现上调，说明枯草芽孢杆菌通过上调细胞运动及离子转运相关基因的表达来规避镉毒性压力。相比于镉胁迫体系，在生物炭-镉胁迫体系中，细菌共产生1 541个差异表达基因，其中上调基因691个，下调基因850个。生物炭的存在增强了枯草芽孢杆菌生物过程、细胞组分和分子功能基因的表达，枯草芽孢杆菌物质和能源代谢相关通路的基因表达均呈现上调，并且细菌体内镉抗性基因czcD、cadA和膜功能相关差异基因的表达也以上调为主，说明生物炭可以缓解镉胁迫对枯草芽孢杆菌的毒性效应，并可刺激枯草芽孢杆菌的金属抗性能力。

• 甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr （Ⅵ）的反应研究

  林春岭,钟来元,钟晓岚,韦碧玉,尹俊泳

  以甘蔗渣为原材料，在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC，经800℃碳化制备生物炭HC，分别研究两者对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱（SEM-EDS）、比表面积和孔隙分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱（RS）等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征，从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明：甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团，且随着碳化温度升高，甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加，而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr （Ⅵ）的吸附-还原去除效果最好，总去除量高达117.28 mg·g-1，较RC增加了82.42 mg·g-1，其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g-1，比RC增加了67.99 mg·g-1。随着碳化温度升高，生物炭缺陷程度降低，电子传递能力增强。HC对Cr （Ⅵ）的还原量为87.40 mg·g-1，较RC增加了57.03 mg·g-1。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示，甘蔗渣生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr（Ⅵ）的吸附，Freundlich模型适用于RC对Cr （Ⅵ）的吸附。XPS和FTIR分析结果显示，甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除机理为静电吸附、还原和络合作用，其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%，还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%，表明甘蔗渣生物炭对Cr （Ⅵ）的去除过程以还原为主。

• 淮河流域稻麦轮作系统CH4通量模拟及减排研究

  虞晓兰,张方敏,方砚秋,卢燕宇,张凯迪,倪婷

  为研究气候变化下不同管理措施对淮河流域稻麦轮作农田生态系统CH4通量的影响，通过参数率定后的DNDC（DeNitrification-DeComposition）模型，估算了淮河流域历史时期（2000—2020年）及未来（2021—2049年） RCP4.5 （中等排放强度情景）和RCP8.5（高排放强度情景）两种情景下稻麦轮作农田CH4通量时空分布特征，评估了未来气候变化下多种田间管理措施对流域CH4的减排能力。结果表明：淮河流域历史时期区域CH4通量平均排放强度为125.3 kg·hm-2，未来两种情景（RCP4.5和RCP8.5）下区域CH4通量平均排放强度分别为140.5 kg·hm-2和150.5 kg·hm-2，总体均呈显著上升趋势（P<0.01）。空间上，未来两种情景下CH4通量空间分布特征相似，均呈现南部和西北部地区CH4通量高，东北部和中西部地区CH4通量低的特征。与基础措施相比，不同施肥量措施均减少了CH4排放，但不同秸秆还田措施提高了CH4排放水平。研究表明，在仅考虑控制淮河流域CH4通量的情况下，秸秆不还田+减量施肥20%是未来气候变化情景下最佳田间管理措施。

• 水分状况及温度对长江漫滩沉积物温室气体排放的影响：以南京绿水湾湿地为例

  张丹奕,刘艺轩,周旭东,唐珍妮,于志国

  为探究水文波动和气候变暖对河流漫滩温室气体排放的影响，选取南京长江绿水湾湿地漫滩表层0~15 cm沉积物为实验对象，利用三维荧光光谱（3D-EEMs）等技术，结合室内培养实验，研究了2种水分状况（淹水和半淹水）和4种温度（5、15、20、30℃）下二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）排放规律。结果表明：累积CO2排放量随温度及水分含量升高而升高，温度敏感系数（Q10）随温度升高而降低；淹水30℃处理下CO2排放速率在培养25 d后受到抑制而逐渐下降。淹水CH4累积排放量显著高于半淹水，且随温度升高而增加。淹水显著降低了沉积物净硝化速率，5℃半淹水N2O累积排放量显著高于淹水，但30℃淹水N2O累积排放显著高于半淹水。增温有利于加快淹水上覆水溶解性有机质（DOM）的腐殖化进程。研究表明，温度上升、水分含量增加均将导致沉积物排放的温室气体增温潜势（GWP）提高。

• 基于LDHs-DGT的环境中活性态Cr原位提取检测方法研究

  田佩宁,王震,张润祺,张闯闯,周其文,赵玉杰

  为原位监测土壤Cr的形态变化，本研究开发了一种以纳米Mg/Al双层氢氧化物（Mg/Al-LDHs）作为结合膜的梯度扩散薄膜（LDHs-DGT）装置，并通过ICP-MS和超痕量六价铬分析仪联用，实现对环境中活性态Cr含量及Cr （Ⅲ）、Cr （Ⅵ）的原位提取、测定。实验结果表明，该装置中LDHs结合膜对Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）均有较快的吸附速率，其最大吸附量分别是181.27 μg·cm-2和176.29 μg·cm-2，该装置可在pH为5~8、离子强度小于50 mmol·L-1的环境中对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）实现准确提取，能够有效避免干扰离子对装置的影响，空白背景值为4.9 ng，方法检出限为0.22 ng·mL-1，Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）在扩散膜中的扩散系数分别为（3.58±0.02）×10-6 cm2·s-1和（7.03±0.09）×10-6 cm2·s-1。LDHs-DGT可以高效侦测土壤活性态Cr的时空变化态势，并能对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）的价态变化进行动态监测。