农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2023年第1期

• 农业粮食生产中的碳中和与生态修复

  周启星,王琦,郑泽其,刘维涛

  碳中和已成为我国新时代生态文明建设的重要内容，而农业粮食生产过程是温室气体的重要来源。基于“山水林田湖草沙的农业生命共同体”理念及其运行机制，本文阐述了农业粮食生产中的碳中和问题，并对碳中和框架下污染农田或耕地的生态修复进展进行了概述。指出在实施污染生态修复的同时，需要注重生态固碳增汇，并提出石化农业向零化石农业、单施无机肥向无机-有机肥料科学配施以及传统农业向智能农业的转型是实现农业碳中和的必由之路。农田生态修复仍需寻求新的突破，挖掘生态固碳潜力，构建农业碳中和生态系统，这对于实现农业碳中和意义重大。

• 十三五”国家重点研发计划农业面源专项标志性成果概述

  徐长春,熊炜

  “十三五”期间，国家重点研发计划启动实施了“农业面源和重金属污染农田综合防治与修复技术研发”专项。5年来，各项目承担单位聚焦专项总体目标和项目考核指标，围绕农田氮磷流失、农田重金属污染、农业有机废弃物、农田有毒有害化学/生物污染 4个领域开展研究工作，取得了一系列面向农业绿色发展需求的成果，专项 35个项目均已通过综合绩效评价。本文结合专项组织管理工作，从基础研究、关键技术研发、集成示范应用3个方面总结梳理了“十三五”期间专项取得的标志性成果，供相关领域科研人员和管理部门参考。

• 开顶式气室的内外环境差异及其对小麦生长的影响

  童思思,孙旭,郑飞翔,王效科

  为探究开顶式气室（Open top chamber，OTC）内外环境差异及其对植物生长的影响，通过对比观测OTC内外的温度、湿度、光合有效辐射以及小麦的净光合速率、生物量、产量，评价了OTC对小麦生长的环境条件及叶片光合速率和产量的影响程度。结果表明：实验通气时间段（9：00-17：00），OTC内部温度比外部高4.8 ℃（P<0.05），相对湿度低0.6个百分点（P<0.05），光合有效辐射低 32.3%（P<0.05）。OTC内小麦的净光合速率显著高于 OTC外（P<0.05），且最大影响出现在小麦灌浆阶段。OTC内的小麦单株生物量增加了 13.3%，其中穗生物量增加最多（35.2%）；小麦单株产量增加了 49.2%，其中籽粒数和千粒质量均增加了 34.5%。实验结果不仅表明 OTC增温能够促进农作物生产并提高产量，而且也提示，若采用 OTC开展空气 CO2和 O3等浓度增加对植物影响模拟实验时，应该尽量减少OTC内外的微气候差异，并考虑OTC增温可能对实验结果的影响。

• 喷锌对黄土高原小麦籽粒营养品质及锌分布的影响

  唐梦珊,吕志远,赵晓涵,郭娇,刘金山,毛晖

  为探明不同喷锌次数对小麦产量以及面粉品质的影响，通过两年田间定位试验，研究在小麦的不同生长阶段2次（F2）和4次（F4）叶面喷施ZnSO4处理，对小麦籽粒锌、淀粉、蛋白质、氨基酸含量以及籽粒锌分布和锌生物利用率的影响。结果表明：在不同生长期喷施ZnSO4均能提高小麦的籽粒锌含量，但提升幅度因喷施次数而异，与对照组（不施锌）相比，F4处理的小麦籽粒锌含量提高72.3%~118.7%，籽粒锌携出量提高127.3%~143.0%，提高幅度显著高于F2处理。喷锌处理的小麦籽粒蛋白质携出量以及淀粉携出量均有提高，提升幅度分别为10.9%~25.1%和5.1%~35.8%。第一季试验中小麦籽粒蛋白质和氨基酸发生稀释效应，第二季试验两者均显著提高，其中必需氨基酸中的蛋氨酸和苯丙氨酸连续两年均有不同程度的提高。小麦籽粒锌分布表现为叶面喷施ZnSO4（F2和F4）处理的胚和胚乳中的锌含量（质量百分比）高于对照处理，麸皮中的锌含量（质量百分比）低于对照处理。并且，F4处理籽粒的磷和锌摩尔比显著低于对照处理。研究表明，喷施锌肥可促进小麦生长、提高小麦对养分的吸收能力、显著提高籽粒锌含量、改善锌分配并提高锌的生物利用率，喷施次数的增加能进一步改善小麦的营养品质，使食用面粉（胚乳）中的锌含量进一步增加，对改善人体膳食健康有重要意义。

• 生物炭介导的连作大豆光合生理代谢及产量响应

  吴迪,袁鹤翀,顾闻琦,冯志波,孙媛媛,修立群,张伟明,陈温福

  为明确生物炭长期存在条件下对连作大豆光合生理和产量的调控效应及作用关系，探讨其应用可行性，采用大田长期定位试验方法，设置CK（施肥，不施炭）、B1（生物炭12 t·hm-2）、B2（生物炭24 t·hm-2）和B3（生物炭48 t·hm-2）4个处理，研究了施用生物炭（9年）对连作大豆进行光合作用的物质基础、生理功能、产物积累以及产量等方面的影响。施用生物炭可提升连作大豆叶绿素含量（Chla、Chlb）、叶面积及叶面积指数，明显增强连作大豆的光合作用能力，其净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）明显提高，胞间 CO2浓度（Ci）降低，其中 B3处理的 Pn、Tr和 Gs分别比 CK处理提高 15.44%、14.98%和117.73%。同时，生物炭介导的连作大豆 PSⅡ反应中心内禀光能转换效率（Fv/Fm）、潜在光化学效率（Fv/Fo）及热耗散量子比率（Fo/Fm）提高，进行光合的植物效率提升。生物炭处理的连作大豆可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖含量及叶片干物质量均有不同程度提高，光合产物积累增加，且最终产量表现为生物炭处理均高于 CK 处理，其中 B2、B3 处理的大豆产量分别比 CK 处理提高7.69%、15.38%。相关分析表明，生物炭长期介导的连作大豆产量响应与Chla、Pn、Tr、Gs以及叶片可溶性糖含量密切相关，是促进连作大豆产量提升的重要因素。施用生物炭可增强大豆光合生理功能，促进光合产物积累，提高连作大豆产量。

• 基于污染种类判别特征的作物Pb、Cu污染种类判别

  尚相春,金倩,杨可明,高伟,吴兵

  为判别作物中的重金属污染种类，开展了 Pb、Cu 胁迫下的典型作物（玉米）培育实验，获取了作物叶片的高光谱数据与Pb、Cu污染信息。首先对光谱进行分数阶、整数阶导数变换，而后利用差值比光谱指数构建特征参量以组成Pb、Cu污染种类判别特征（DFLCPT），最终基于DFLCPT数据构建了用于作物Pb、Cu污染种类判别的随机森林分类（RFC）、K-最邻近分类（KNNC）、支持向量机分类（SVC）、高斯过程分类（GPC）模型。结果表明：在依托多种导数光谱构建的差值比光谱指数（DRSI）中，以0.9阶导数光谱为基准的 DRSI[2 412，1 223，636]与样本 Pb、Cu 污染种类的相关系数绝对值最大，为 0.764 1；在依托多维度 DFLCPT（DFLCPTnD）建立的 SVC、RFC、KNNC、GPC玉米 Pb、Cu污染种类判别模型中，RFC模型的效果优于 SVC、KNNC、GPC模型，其在训练集与验证集中取得的最高正确率均为100%，精度较好，稳定性较强。研究表明，依托DFLCPT的模型在Pb、Cu污染种类判别中达到了预期效果，可为大规模的作物重金属污染种类判别提供一定的技术支撑。

• 腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果

  马翔邦,赵转军,韩亮威,郑旭,孙国怀,岳皓钰

  为了探讨腐植酸对生物炭修复重金属污染土壤的影响，通过土培试验，分析两种不同添加量（0.1%和1%，m/m）的腐植酸[胡敏酸（HA）、富里酸（FA）]与两种生物炭[玉米秸秆生物炭（CBC）、稻壳生物炭（RBC）]复配处理下污染土壤中Cd形态的变化，并探究不同腐植酸作用下生物炭稳定Cd的差异和机制。结果表明：腐植酸增强了生物炭对土壤中Cd的稳定化程度。与未处理组相比，1% HA和 1% FA作用下的 CBC使土壤中残渣态 Cd占比升高了 145.89%和 117.96%，RBC使残渣态 Cd占比升高了 124.04%和159.58%。1%腐植酸添加量处理显著降低了土壤pH，提高了土壤阳离子交换量（CEC）、土壤有机质（SOM）和有效磷含量。生物炭表面具有丰富的含氧官能团、芳香碳，其可通过静电吸引、络合、表面沉淀和阳离子-π键相互作用等结合重金属离子。综合来看，1% FA和RBC复配添加对Cd污染土壤的修复效果最佳，其使污染土壤的CEC、SOM和有效磷含量上升了24.56%、27.14%和34.81%，并且使重金属Cd迁移指数下降了65.85%。

• 不同来源生物质炭对水稻镉锌吸收积累的影响

  申小刚,张阿凤,叶雪珠,陈德,张棋,赵首萍,肖文丹,伍少福

  为了筛选对土壤中镉(Cd)钝化效果好的生物质炭种类,通过田间试验研究了玉米秸秆炭(MSBC)、水稻秸秆炭(RSBC)、稻壳炭(RHBC)、花生壳炭(PHBC)、厨余垃圾炭(CWBC)及小麦秸秆炭(WSBC)对杂交稻浙优18(ZY-18)和常规稻浙粳96(ZG-96)吸收、转运和积累Cd、Zn的影响。结果表明:ZY-18籽粒Cd含量显著高于ZG-96,而Zn含量则相反,前者Cd/Zn比显著高于后者。与对照相比,不同生物质炭均降低了ZY-18籽粒中Cd的含量,降幅在29%~56%之间,其中RSBC处理降幅最高;MSBC和WSBC处理ZY-18籽粒中Zn含量分别降低了18%和16%;除WSBC处理外,各生物质炭处理均降低了ZY-18籽粒Cd/Zn比,降幅在28%~51%之间;各施炭处理对ZG-96籽粒Cd、Zn含量及Cd/Zn均无显著影响。水稻籽粒中Cd含量与Cd的根-茎转运系数(TFS/R-Cd)显著相关,Zn含量则与Zn的茎-籽粒转运系数(TFG/S-Zn)显著相关;ZY-18的TFS/R-Cd是ZG-96的1.8~2.9倍,而后者的TFG/S-Zn是前者的1.6~2.3倍;施炭处理ZY-18的TFS/R-Cd降低了33%~40%,ZG-96的TFG/S-Zn则增加了38%~57%。施炭处理土壤有效态Cd和Zn分别降低了38%~91%和53%~96%,pH值提高了0.4~1.6个单位,有机质增加了26%~65%,全氮、碱解氮、全磷及有效磷也有不同程度的增加。研究表明,不同品种水稻对Cd、Zn的吸收和转运存在差异,对生物质炭的响应也有所不同;施用生物质炭可显著提高酸性土壤的pH值、有机质及养分含量,降低土壤Cd有效性及特定水稻品种对Cd的吸收、转运和籽粒Cd/Zn比,其中RSBC效果最佳。

• 修复肥料和紫云英对水稻吸收积累镉的影响

  陶荣浩,袁旭峰,吴新德,王垚,鲁洪娟,叶文玲,陈勇,马友华

  为探讨修复肥料和紫云英对镉污染稻田的修复效果，在大田试验条件下，设置修复肥料和紫云英处理，并与应用较为广泛的石灰进行安全利用效果对比，研究对镉污染稻田水稻不同部位镉吸收转运、有效态镉含量、镉化学形态和酶活性等的影响。结果表明：修复肥料和紫云英联合施用可以使水稻产量较不添加土壤调理剂增产9.01%，施用修复肥料或紫云英也有一定增产效果；修复肥料和紫云英单施及二者联合施用均有效降低糙米镉含量，联合施用的降镉效果最好，达到了28.64%，石灰处理后糙米镉含量也均低于GB 2762-2017限量值；修复肥料和紫云英联合施用水稻根际和非根际土壤pH值分别提高0.20和0.32个单位，效果好于石灰处理（分别提高0.08个和0.23个单位），修复肥料单施和与紫云英联合施用根际和非根际土壤有效态镉含量分别降低32.25%和40.54%，降镉效果接近石灰处理（27.87%和42.85%）；修复肥料和紫云英联合施用降低了土壤弱酸提取态和可还原态镉含量，提高了残渣态镉含量。此外，修复肥料和紫云英的联合及单独施用在一定程度上提高了土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性；紫云英和修复肥料单施和二者配施的投入产出比较高，分别为1.76、1.73和1.72。综合来看，在镉污染稻田紫云英还田时，配合修复肥料施用可降低稻米镉含量、提高稻谷产量、改善土壤酶活性，其投入产出比较高，且具有较高的经济效益和可操作性。

• 我国不同利用方式土壤四环素类抗性基因积累的研究

  龚小雅,宋建宇,吴凤芝

  为研究我国不同地区的不同利用方式和不同种植年限土壤中抗生素抗性基因绝对丰度的变化，揭示抗性基因在农田土壤中的积累情况，以黑龙江（HLJ）、吉林（JL）、辽宁（LN）、内蒙古（NMG）、新疆（XJ）、甘肃（GS）、云南（YN）、江苏（JS）、湖北（HB）、广东（GD）、海南（HN）、山西（SX）、河南（HEN）、山东（SD）14个省份的土壤为试材，依据土壤利用方式（露地粮田、露地菜田和设施菜田土壤）和种植年限（1~3、7~10 a和15 a以上）设置9个处理，共378个样品。采用普通PCR和荧光定量技术对四环素类抗性基因进行定性和定量分析。四环素类抗生素的4种抗性基因（tetM，tetO，tetQ，tetW）在设施菜田土壤中的绝对丰度显著高于露地粮田和露地菜田，设施菜田绝对丰度范围为3.96×104~6.36×108 copies·g-1，露地粮田为2.16×103~2.18×106 copies·g-1，露地菜田为1.16×104~2.48×107 copies·g-1。4种抗性基因的最高丰度出现在不同种植年限、不同土壤利用方式中的不同省份，但设施菜田3、7 a和15 a的各省份土壤均显著高于相同年限的露地粮田和露地菜田，设施菜田7 a和15 a显著高于3 a。露地粮田、露地菜田的4种抗性基因积累与利用年限无显著线性关系，而设施菜田的抗性基因积累与利用年限存在显著正相关关系。研究表明，四环素类抗性基因已在我国不同地区的粮田、露地菜田和设施菜田土壤中普遍存在，其丰度在设施菜田土壤中显著高于露地菜田和露地粮田土壤，且在设施菜田中与利用年限显著正相关。

• 生物炭对四环素污染土壤微生物群落结构的影响及环境因子关联的剂量效应分析

  李慧君,卫婷,黄枫城,陈艺杰,李高洋,张伟健,吴伟健,蔺中,甄珍

  为研究不同剂量生物炭对四环素污染的土壤的原位修复效果，本研究以甘蔗渣为原材料制备生物炭，并通过不同剂量的添加（1%、2%、3%，分别记作BC-1、BC-2、BC-3）明确了修复过程中四环素去除效率、土壤理化性质、酶活性和降解微生物的变化情况。结果表明：生物炭施入显著加速了土壤中四环素的降解，其中 BC-2 处理（79.50%）显著高于 BC-3（62.50%）和 BC-1（50.30%）处理。同时生物炭处理显著提高了土壤 pH及有机质和腐殖质含量，在培养结束后，各处理的 pH较 CK（四环素污染土壤）分别提升了 0.46、0.54、0.80，有机质分别提升了 1.37、2.82、5.12 g·kg-1，腐殖质分别提升了 4.48、6.55、5.21 g·kg-1。生物炭处理显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性，其中BC-2处理提升效果最好，较CK分别提升40.00%、183.30%、65.30%和 157.10%。在生物炭处理中，具有降解作用的潜在降解菌 Achromobacter（无色杆菌属）、Sphingomonas（鞘脂单胞菌属）、Stenotrophomonas（寡养单胞菌属）、Trichosporon（毛孢子菌属）、Shewanella（希瓦氏菌属）、Pseudomonas （假单胞菌属）和Klebsiella（克雷伯菌属）的丰度显著提升，其中BC-2处理对潜在降解菌丰度的促进效果最好。研究表明，生物炭可以通过改善土壤理化性质、提高酶活性、改变土壤微生物群落结构、促进潜在降解菌的相对丰度来加速土壤中四环素的去除。作为一种成本低、修复效果好的富碳材料，生物炭在四环素污染场地原位修复中具有巨大的应用潜力。

• 玉米秸秆生物炭对磷酸三（2-氯异丙基）酯的吸附特性及机理

  李瑜婕,罗庆,王聪聪,吴中平,张截流

  为探究生物炭对磷酸三（2-氯异丙基）酯（TCIPP）的吸附机理及pH、温度和吸附剂添加量对吸附效果的影响，以玉米秸秆为原料，经500 ℃限氧热解制备生物炭，通过元素分析、FTIR及XPS等方法分析了生物炭吸附前后表面官能团及元素的变化。结果表明，生物炭对TCIPP的吸附过程更符合准二级动力学（R2=0.964 1）和Temkin（R2=0.994 8）方程，吸附过程以化学吸附为主且存在分子间作用力；生物炭对TCIPP的吸附过程包括液膜扩散、表面吸附及颗粒内部扩散三个过程。pH值和吸附剂添加量对吸附效果的影响较大，而温度对吸附过程的影响较小。生物炭吸附前后的FTIR和XPS表明，生物炭表面的 OH、C O及芳环上的C H等官能团以π-π、配位作用参与了吸附过程。研究表明，生物炭对TCIPP的吸附受多个因素的影响，因此在使用生物炭去除污染物时要综合考虑其本身理化性质及外界环境因素的影响。

• 冬小麦休耕对土壤动物群落及其摄食活性的影响

  李琦聪,张思宇,贾梦圆,李刚,修伟明,杨殿林,赵建宁

  为明确农田土壤动物对不同耕作制度的响应，本研究以华北小麦田土壤微节肢动物为研究对象，探究休耕对土壤微节肢动物群落及其摄食活性的影响。试验设置不播种作物的样方作为休耕处理，正常播种作为不休耕处理，分析处理间和不同土层的土壤温湿度时空差异，并利用诱饵薄条法（Bait-Lamina Test，BLT）原位解析土壤动物的摄食活性。结果表明：休耕与不休耕处理中的土壤微节肢动物均以真螨目为优势类群，其占总丰度的89%，并且具有明显的表聚效应。此外，休耕对不同土层深度土壤微节肢动物群落的影响不一致，0~5 cm土层、不休耕处理中的土壤微节肢动物丰度显著增加，约为休耕处理的4.4倍；5~10 cm土层、不休耕处理的微节肢动物数量相较于休耕处理增长了约46%。相关性分析显示，土壤微节肢动物摄食活性与土壤温湿度和不同种植模式均存在显著正相关关系。从小麦的拔节期到成熟期，休耕处理中土壤微节肢动物的摄食活性均显著高于不休耕处理，且在土壤湿度最高的抽穗期达到最大。研究表明，休耕显著降低了0~10 cm深度土壤微节肢动物的数量和多样性，但提高了其摄食活性，土壤微节肢动物群落的摄食活性主要受土壤湿度的影响。

• 长江流域典型单季稻田间水文及氮素流失特征

  耿芳,刘连华,欧阳威,朱建强

  为探究稻田水文和氮素流失特征以及二者之间的关系，以我国三大水稻主产区之一的长江流域稻作区典型单季稻田为对象，开展田间尺度多因子水分与氮素流失原位动态监测。结果表明：田面水位高度主要受降雨和灌溉的影响，田间水肥管理是不同深度土壤含水量、田面水和土壤水中氮素浓度动态变化的主要影响因素。地表径流流失是平水年稻田氮素流失的主要途径，整个生育期内流失量为8.70 kg·hm-2；渗漏流失是枯水年稻田氮素流失的主要途径，整个生育期内流失量为4.86 kg·hm-2。返青期是氮素渗漏流失的关键生育期，平水年和枯水年该时期渗漏流失量分别为1.73 kg·hm-2和2.14 kg·hm-2；分蘖期和拔节孕穗期是氮素地表径流流失的关键生育期，平水年和枯水年这两个时期地表径流流失量分别为7.10 kg·hm-2和1.26 kg·hm-2。稻田水文与氮素流失之间密切相关，田面水位动态变化可以影响稻田渗漏水量和地表径流水量，进而影响稻田氮素流失量。研究表明，应该避免水稻生育前期（返青期、分蘖期和拔节孕穗期），特别是施肥后一周内田面水的外排；合理提高稻田排水水位，增加稻田水容量，从而减少氮素流失。

• 潮河流域人类活动氮输入对河流硝态氮通量的影响

  王俊,黄洁钰,李方圆,王晓燕

  为了有效评估流域内人类活动氮输入量，并确定其对河流硝态氮通量的影响，本研究将净人类活动氮输入分为人为点源和非点源输入两部分，估算了1995-2014年人为点源和非点源氮输入量变化，构建了其与河流硝态氮通量的多元回归模型（R2=0.73），分析了该流域氮素输出及滞留的影响因素。结果显示，20年间潮河流域净人类活动氮平均输入量为5 569.27kg·km-2·a-1，其中非点源输入约占净人类活动氮输入量的76.87%，点源输入占23.13%。在非点源输入中化肥氮输入占净人类活动氮输入总量的比重最大，约为35.92%，其次是食品饲料氮输入，占21.12%，大气氮沉降占15.05%，种子氮输入和农业固氮分别占4.35%和0.43%。潮河流域河流平均硝态氮通量为115.94 kg·km-2·a-1，由人类活动导致的氮输入量约占潮河流域硝态氮通量的96.65%。流域内人类活动氮输入对河流氮通量影响较大，点源氮输入、化肥氮输入和种子氮输入是河流氮通量的主要来源。受水文气象及下垫面等因素影响，该流域滞留氮素对河流硝态氮通量的贡献率较大，多年平均占比为11.01%。

• 增氧对粉绿狐尾藻氮素吸收及其底泥微环境的影响

  李汉常,张文萍,文清柏,谭歆,李宗浩,钟诚,李炎,易达理,杨良玖

  为探明增氧对粉绿狐尾藻氮素吸收及其底泥微环境的影响，本研究以粉绿狐尾藻为材料进行盆栽试验，以不增氧处理为对照（CK），分别设置O1（4 min）、O2（6 min）、O3（8 min）、O4（10 min）4个增氧水平，系统研究了粉绿狐尾藻不同生长时期氮素吸收及其底泥铵态氮、硝态氮含量等的变化规律，揭示了增氧调控底泥微环境、提高粉绿狐尾藻对水体氮污染物降解能力的机理。结果表明：无论增氧与否，粉绿狐尾藻根部和地上部氮素吸收量及植株氮素积累量均随生长时间延长呈逐渐增加趋势，且地上部氮素吸收量均高于根部；与CK相比，生长前期（t1、t2时期）增氧8 min、中后期（t3、t4、t5时期）增氧6 min对应的粉绿狐尾藻氮素吸收与积累量均最大，其中增氧6 min对应t5时期的粉绿狐尾藻植株氮积累量为171.08 mg·株-1。增氧使粉绿狐尾藻生长前期底泥pH值降低，使生长后期有机质含量增加的同时，降低了t2时期底泥硝态氮含量和t4、t5时期铵态氮含量，t5时期底泥硝态氮含量反而增加，促进了t5时期粉绿狐尾藻氮素的吸收与累积。研究表明，增氧通过提高水体溶解氧含量影响底泥pH值和有机质，调控底泥氮的形态转化和向水体中的释放，有效提高了粉绿狐尾藻对污染水体氮污染物的降解能力。

• 基质改良对河岸带芦苇区冬季脱氮效果及土壤-植物化学计量特征的影响

  付子轼,刘福兴,王俊力,乔红霞,毕玉翠

  为探究基质改良对亚热带地区河岸带芦苇区冬季脱氮效果和土壤-植物化学计量特征的影响，以河岸带土壤基质为对照，通过芦苇湿地模拟实验，系统探讨不同基质（砾石、砾石+生物炭、陶粒+生物炭、改性陶粒+生物炭）添加条件下，芦苇湿地的冬季脱氮效果，以及土壤和植物各器官中C、N、P含量及其化学计量比。结果表明：基质改良能够提高芦苇湿地冬季脱氮效果，添加砾石处理使 NH4+-N去除率提高8.3个百分点（P<0.05），添加砾石+生物炭处理使TN和NH4+-N去除率均提高8.9个百分点（P<0.05）。基质改良能够增加土壤TC、TN和TP含量，其中，添加砾石+生物炭处理使三者含量均显著增加（P<0.05）。添加生物炭的3个处理均有利于根C固定和植物N吸收，添加陶粒+生物炭和改性陶粒+生物炭处理对植物生长具有促进作用。土壤-植物化学计量特征存在一定的相关性，且土壤与植物茎和根之间的关系更大；与植物相比，基质改良使芦苇湿地冬季脱氮效果更易受到土壤化学计量特征的影响。研究表明，适当的基质改良能够提高亚热带地区河岸带芦苇区冬季脱氮效果，增加土壤养分，促进植物生长。

• 羧基共价有机骨架材料对Cd（Ⅱ）的吸附性能及其机理研究

  贾昊,姜红新,李明堂,刘潇威

  为开发对Cd（Ⅱ）具有优异吸附性能的吸附材料，本研究采用溶剂热法制备了共价有机骨架（COFs）材料，使用1，3，5-三醛基间苯三酚（TP）和联苯胺（BD）单体合成TpBD COF，1，3，5-三醛基间苯三酚（TP）、联苯胺（BD）和4，4-二氨基联苯-2，2-二羧酸（DAA）单体合成TpBD COOH COF，采用扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱对两种材料的性质进行分析，考察了TpBDCOF和 TpBD COOH COF对 Cd（Ⅱ）的吸附效果，并通过纳米粒度电位仪（Zeta电位）和光电子能谱分析了 TpBD COOH COF对Cd（Ⅱ）的吸附机理。结果表明：添加DAA单体可有效地将羧基（ COOH）官能团修饰到TpBD COF上，形成TpBD COOH COF材料。吸附实验结果显示，当达到吸附平衡时，两种材料对Cd（Ⅱ）的吸附能力大小为TpBD COOH COF（142.0 mg·g-1）>TpBD COF（29.6 mg·g-1）。TpBD COOH COF 对 Cd（Ⅱ）的吸附动力学符合准二级动力学模型，Langmuir吸附模型可以更好地描述 TpBDCOOH COFs 对 Cd（Ⅱ）的吸附过程，TpBD COOH COF 对 Cd（Ⅱ）的吸附机理主要是静电作用和配位作用。在实际水体中，TpBD COOH COF对Cd（Ⅱ）的吸附并未受到明显影响，说明其具有很好环境适应性，在去除水环境中的Cd（Ⅱ）方面具有较好的应用潜力。

• 小麦秸秆生物炭添加对养殖池塘底泥重金属的原位修复

  杜胜男,张瀚麟,赵汉胤,陈以芹,李娟英

  养殖底泥作为池塘环境的载体之一，其污染情况直接影响水产品的质量。为保证水产品质量和人体健康，本研究用小麦秸秆生物炭作为修复剂原位添加到受重金属污染的底泥中，辅以薄膜梯度扩散装置（DGT），评估小麦秸秆生物炭添加后在水产品养殖的各个时期，生物体内重金属累积浓度、危险系数、生物有效性和沉积物-水界面扩散通量的变化。结果表明，小麦秸秆生物炭的添加使水产品体内累积的重金属下降15%~55%，4种重金属累积浓度总体下降率顺序为Cd>Pb>Cr>Cu，底栖生物的下降率均高于鱼类，Pb和 Cd在生物幼苗期达到 39%的最大下降率，Cu和 Cr的下降率最大值发生在生长期，其下降率分别为 40%和 24%。重金属目标危险系数（THQ）下降率范围在15%~55%，与重金属浓度累积下降率相近。在小麦秸秆生物炭原位修复期间，孔隙水中 4 种重金属有效态浓度在幼苗期下降最快。修复完成时，Cu、Pb、Cd、Cr 4 种重金属有效态浓度分别下降了 21%、48%、71%、19%。对修复期间沉积物-水界面处各重金属表观扩散通量进行计算的结果表明，底泥中小麦秸秆生物炭的添加加强了底泥作为汇的功能，有助于水体中的重金属向养殖底泥中沉积并且有利于降低水生生物体内的重金属含量。

• 大黄鱼养殖海域沉积物中抗生素抗性基因分布特征及其影响因素

  黄薇,刘洋,饶秋华,罗钦,王为刚,宋永康,罗土炎

  为揭示大黄鱼养殖海域沉积物中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes，ARGs）的赋存特征及其影响因素，本研究通过野外调查采集了6个站点的大黄鱼养殖海域沉积物样品，利用宏基因组测序分析技术解析沉积物中ARGs的分布特征，同时运用化学分析技术和高通量测序技术对沉积物中的环境因子以及微生物群落结构进行分析，以进一步对ARGs与环境因子以及微生物群落结构的相关性进行研究。结果显示：大黄鱼养殖海域沉积物中共检出781个ARGs亚型，分属于38种抗生素抗性类型；不同站点的优势ARGs抗生素抗性类型基本一致，主要为四环素类、大环内酯类和氟喹诺酮类，引起细菌耐药性的主要机制为外排泵。进一步相关性分析结果显示，除PNGM-1与电导率和TN呈显著正相关（P0.05）；而丰度前 20的 ARGs均与丰度前 20的菌属呈显著或极显著相关关系（P<0.05或 P<0.01）。研究表明，大黄鱼养殖海域沉积物中含有丰富的ARGs，微生物群落是影响沉积物中ARGs分布的重要因素。

• 砂壤土贮存池中沼液入渗及氮磷迁移特征

  孙国峰,宗焦,盛婧,周炜,张丽萍,王子臣

  为探讨猪场沼液在砂壤土贮存池中入渗率及其影响因子、氮磷迁移特征，采用间歇供水方式，设置沼液（BS）、井水（W）、1/3沼液+2/3井水（1/3BS）共3个处理，开展3个贮存周期的入渗率、累积入渗量、氮磷水平与垂直迁移特征研究。结果表明：各处理入渗率、累积入渗量均呈现BS＜1/3BS＜W处理的规律，且沼液入渗率随间歇供水次数增加而大幅下降，这主要与沼液的水质特性及间歇供水方式有关。砂壤土贮存沼液过程中，存在明显的氮磷水平与垂直迁移趋势。在1.2 m贮存深度条件下，沼液氮磷垂直迁移深度达 10~20 cm；而沼液氮磷水平迁移相对较弱，其中氮水平迁移深度达 5~10 cm，磷主要附着于贮存池侧面的表层土壤。与井水相比，砂壤土贮存池中沼液会显著降低入渗率和累积入渗量，且沼液中氮磷损失均以垂直迁移为主。

• 生活污水尾水回用对稻田土壤微生物量碳氮和土壤酶活性的影响

  马如龙,段婧婧,于建光,薛利红,索全义,杨林章

  为探讨农村生活污水尾水回用对稻田土壤微生物量碳氮和酶活性的影响，通过田间试验，以池塘水灌溉下不施肥和常规施肥为对照，探讨尾水耦合氮肥施加方式对稻田土壤微生物量碳氮、土壤酶（脲酶、磷酸酶、硝酸还原酶、过氧化氢酶、蔗糖酶）活性以及土壤养分等的影响。结果表明，2019年和2021年收获期尾水仅施蘖肥、尾水常规施肥、尾水减氮施肥土壤微生物量碳较常规施肥处理分别增加了 28.75%~34.75% 和 14.43%~23.63%，土壤微生物量氮分别增加了 7.10%~16.04% 和 15.9%~46.88%。尾水灌溉处理脲酶活性两年间分别增加了34.92%~51.61%和0.98%~2.94%，有机质分别增加了1.11%~11.10%和6.38%~11.40%，年际间比较发现无论池塘水灌溉还是尾水灌溉土壤有机质含量均有上升趋势，而尾水灌溉处理土壤有机质增幅更大。综上所述，尾水灌溉提高了稻田土壤有机质、微生物量碳氮的含量和脲酶活性，说明尾水回用在一定程度上会增加土壤肥力，具有一定的土壤改良作用，但长期回用下的环境安全性还需要通过进一步试验确定。

• 氧气浓度对小麦-玉米轮作农田土壤剖面N2和N2O产生的影响

  高永欣,潘占磊,王睿,王琳,姚志生,郑循华,梅宝玲,张翀,巨晓棠

  反硝化过程是集约化农田土壤剖面硝态氮(NO3--N)去除的重要途径。但对土壤剖面反硝化氮气(N2)产生速率的准确定量很难,尤其不同深度的土壤氧气(O2)浓度状况如何影响土壤N2的产生仍不清楚。本研究依托集约化管理的冬小麦-夏玉米轮作田间长期定位试验(始于2006年),采集传统施肥处理0~2.5m剖面的原状土柱,并基于在玉米生长季田间原位观测的不同深度土壤O2浓度和温度状况,设置不同O2浓度水平(15.0%、12.0%、2.5%和0)和培养温度(26℃和20℃),采用氦培养-直接测定N2法测定 3个不同深度(0~0.2、0.5~0.7m 和 2.0~2.2m)土壤N2O和N2产生速率。结果显示:无论是有氧还是无氧条件,土壤剖面N2和N2O 的产生均表现为表层高于深层;有氧条件下(2.5%~15.0% O2)土壤N2产生速率(以N计)为 5.3~7.1 μg·h-1·kg-1 (0.2m)和 0.5~2.3 μg·h-1·kg-1 (0.5m和2.0m),显著低于无氧下速率的93.0%~93.7%。同样地,有氧条件下N2O产生速率(以N计)为1.1 μg·h-1·kg-1 (0.2m)和2.5%(0.2m和0.5m)和>14.0%(2m),表明在无氧条件下的观测会高估土壤真实条件下的N2和N2O产生速率。无氧显著增加深层土壤的N2O/(N2O+N2)值,这可能是由于深层土壤的碳更加缺乏,不利于N2O被进一步还原。基于有氧条件下观测的N2和N2O产生速率,估算得到玉米生长季(按120 d计)剖面0~2.0m土体的反硝化(N2+N2O)损失量可达219 kg·hm-2,表明土壤对其剖面累积的NO3--N具有很强的脱氮能力,从而极大地减少了包气带累积NO3--N进一步向地下水迁移的风险。