农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2023年第5期

• 农田土壤中微塑料的赋存、迁移及生态效应研究进展

  王金花,李冰,侯宇晴,王兰君,王军,朱鲁生

  继海洋及淡水环境微塑料污染受到广泛关注后，土壤环境微塑料污染也逐渐受到重视，但基于农业生态系统视角关注土壤环境微塑料污染的研究仍相对匮乏。微塑料可通过多种途径进入农田土壤并持续累积，进而对农田土壤生态系统产生重要影响，甚至能够通过食物链威胁人类健康。本文基于CNKI中文数据库和Web of Science核心合集数据库，利用CiteSpace软件对土壤微塑料污染的研究结果和文献报道进行了分析，追踪对比了国内外研究的重点和热点。在此基础上，介绍了以农业生产活动为主的土壤微塑料来源，总结了国内外农田土壤中微塑料的丰度及分布特征，探讨了微塑料在农田土壤中的迁移行为及机制，同时从土壤理化性质以及土壤动物、植物、微生物等方面阐述了农田土壤中微塑料的生态效应。最后，提出了农田土壤微塑料污染研究中需要进一步解决的问题，并且对农田土壤微塑料污染未来的研究方向及重点进行了展望，以期为农田土壤微塑料的生态风险评估以及污染防控提供科学参考。

• 福建省“农-牧-菌”循环农业体系构建与技术实践

  陈华,叶菁,刘朋虎,王义祥,翁伯琦

  因地制宜地构建农-牧-菌循环农业体系、研发配套关键技术并集成推广应用，有助于推动乡村产业振兴与农业绿色产业发展，其有效实施对建设人与自然和谐共生的农业现代化具有重要意义。本文总结了近10年福建省在农-牧-菌循环农业体系优化构建与关键技术研究方面的进展与应用成效，系统阐述了养猪场废弃物资源化循环利用与菌业高效生产、农牧菌废弃物资源化高效循环利用与有效链接技术、农牧废弃物-食用菌循环农业综合开发体系及调控技术，深入探索了有益微生物菌剂筛选、主要接口技术优化、高效栽培基质研发、温室气体有效减排、复合体系碳中和等集成创新及其技术集成应用，深入分析了科技创新带动乡村循环农业开发与促进乡村绿色低碳发展的有效作用，提出深化现代循环农业的研究方向及其重点技术攻关内容。

• 叶面喷施2，3-二巯基丁二酸降低水稻幼苗茎叶镉含量的机制

  王晓丽,王常荣,刘仲齐,黄益宗,孔维勇,黄永春,刘斌

  为探寻叶面喷施2，3-二巯基丁二酸（DMSA）降低水稻幼苗茎叶镉含量的潜在机制，在人工气候室内，采用水培实验方法研究了镉在幼苗不同部位的累积情况及喷施DMSA对镉胁迫的影响。结果表明：随着DMSA喷施浓度增加，茎基镉含量呈显著增加趋势，当DMSA喷施浓度达到1.0 mmol·L-1时茎基镉含量与对照（不喷施DMSA）处理相比显著增加57.3%，同时镉由茎基向地上部的转移效率降低52.7%。在此基础上，探寻了镉在茎基细胞中的赋存形态及镉的亚细胞分布情况，结果表明茎基中难溶态镉含量与对照处理相比显著增加了80.8%，细胞壁中镉含量达到对照处理的2.1倍。进一步对细胞壁各组分镉含量进行测定发现，果胶组分中镉含量随着DMSA喷施浓度增加呈现出显著升高趋势，与对照处理相比最高增加99.5%。此外，喷施DMSA后茎基中总植物螯合素（PCs）和谷胱甘肽（GSH）含量均呈现出显著增加趋势，最高分别达到对照处理组的2.2倍和3.1倍。喷施DMSA显著缓解了镉胁迫，幼苗地上部超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性分别升至对照处理的3.0倍和2.7倍，荧光标记试验表明叶片中过氧化氢含量随DMSA喷施浓度增加呈现显著降低趋势。研究表明，喷施DMSA显著增加了水稻幼苗茎基巯基化合物含量，从而提高了对镉的拦截能力，降低了镉由茎基向幼苗地上部转运效率，使水稻幼苗地上部镉含量显著降低，同时喷施DMSA还可显著缓解幼苗镉胁迫。

• 臭氧污染和EDU喷施对小麦叶际细菌群落的影响

  苏熠,程诚,王琪,刘园园,徐彦森,冯兆忠

  为研究O3浓度升高和亚乙基二脲（EDU）喷施对小麦叶际微生物群落的影响，本研究以农麦88为供试植物，于2021年3月1日至5月13日，利用完全开放式熏蒸系统（Free-Air Concentration Enrichment，FACE），对其进行环境O3浓度（A处理）和1.5倍环境O3浓度（E处理）的熏蒸，同时设置叶面喷施6次450 mg·L-1 EDU或等量清水的处理，研究O3浓度升高、叶面喷施EDU及其相互作用条件下小麦叶际细菌群落alpha多样性与结构的变化。结果表明： E处理使农麦88株高降低了9.4%（P<0.05），而E处理下叶面喷施EDU使小麦株高增加11.0%。E处理、EDU处理及其交互作用对小麦叶际细菌群落alpha多样性没有显著影响。非度量多维尺度（NMDS）和主坐标分析（PCoA）的结果均表明，E处理、EDU处理显著影响了叶际细菌群落结构；叶际优势菌门按相对丰度由高到低分别为Proteobacteria（相对丰度84.7%~94.8%，其中Gammaproteobacteria占比75.2%~94.3%）、Bacteroidetes（1.3%~13.1%）和Firmicutes （1.6%~5.4%）； E处理条件下EDU显著降低了Gammaproteobacteria的相对丰度，同时提高了Bacteroidetes的相对丰度。另外，优势菌属的相对丰度也发生了显著变化，较之于A处理，E处理使Pseudomonas和Serratia属的相对丰度分别显著下降了50.6%~57.2%和41.4%~65.5%（P<0.05）；在E处理下EDU使Erwinia的相对丰度显著下降了73.0%。结果表明，O3浓度升高和EDU喷施虽然对小麦叶际细菌群落alpha多样性没有显著影响，但改变了群落结构； EDU可能通过提高环境适应性强的菌群丰度来提高小麦对O3胁迫的耐受性。

• 低镉高产春小麦品种筛选及富集转运特征分析

  马凤仪,马立超,赵宝平,王永宁,鲁瑞英,郭晓宇,陈淼,刘景辉

  筛选具有低Cd积累且高产特性的春小麦（Triticum aestivum L.）品种，可使春小麦在轻度Cd污染农田得到安全生产利用。本研究以21个春小麦品种（编号X1~X21）为研究对象，于2020年和2021年连续2年开展大田试验，通过籽粒Cd含量和产量聚类分析，筛选具有低Cd高产特性的春小麦品种，并分析不同类型春小麦产量、Cd富集、转运系数差异。结果表明，X4、X6~X8、X10、X16~X21等11个品种具有低Cd高产特性，且标靶危害系数均小于1，X14为Cd高积累且低产品种，这两种类型分别占供试品种的52.38%和4.76%；综合2年试验结果，低产中Cd类型春小麦品种茎的富集系数较高产低Cd类型春小麦品种高0.4倍，低产高Cd类型春小麦品种根、茎、叶、颖壳到籽粒的Cd转运系数较高产低Cd类型春小麦品种分别显著高2.5、2.2、1.8、2.2倍。研究表明，丰强6号、丰强11号等11个高产低Cd春小麦品种可在Cd污染农田推广种植。

• 镉胁迫下钝化剂对菠菜生理特征及镉累积的影响

  王丽,蔡景行,罗沐欣键,吴道明,范洪黎,秦松,范成五

  为了探究不同钝化剂在镉（Cd）胁迫下对蔬菜生理特征及Cd累积的影响，以菠菜为研究对象，设置不施钝化剂（CK）、单施纳米羟基磷灰石（nHAP）、单施巯基生物炭（TMB）、配施纳米羟基磷灰石+巯基生物炭（HPTB） 4个处理进行盆栽试验。通过测定分析土壤pH、有效态Cd含量及菠菜抗氧化酶活性，阐明施用不同钝化剂对Cd胁迫下菠菜生长及Cd累积的影响。结果表明：施加钝化剂能有效提高菠菜生物量，降低菠菜Cd含量。与CK相比，nHAP、TMB、HPTB处理下地上部和地下部生物量分别增加了90.27%、7.28%、143.75%和72.50%、4.81%、91.71%，Cd含量分别降低了78.19%、6.94%、65.49%和65.98%、39.34%、52.31%；不同钝化剂均能提高土壤pH，降低土壤有效态Cd含量。nHAP、TMB、HPTB处理下土壤pH较CK分别提高了1.36、0.08个和0.76个单位，有效态Cd含量分别降低了83.22%、22.57%和73.70%。nHAP处理对菠菜的降Cd效果最好；施用nHAP能够有效增加抗氧化酶活性，降低丙二醛含量，缓解脂膜过氧化伤害。综上，nHAP可作为缓解Cd污染对菠菜产生生理影响的钝化剂。

• Cd在地肤[Kochia scoparia （L.）Schrad.]中的化学形态及亚细胞分布

  吴亮,朱姝,张皓,谭菊,王凡,牛鸿宇,谭璐,杨海君

  为探究镉（Cd）在地肤[Kochia scoparia（L.）Schrad.]茎部与根系中的亚细胞分布特征，在不同pH和不同Cd浓度胁迫下，对成熟期地肤生物量及Cd在地肤根系、茎部的积累状况和化学形态特征进行研究。结果表明：所有处理地肤茎部生物量均高于根系，当Cd添加量为1.5~3.0 mg·kg-1时，T处理（pH 6.1）地肤总生物量高于TS处理（pH 5.0）；地肤将58.09%~89.35%的Cd积累在茎部，所有处理地肤Cd的富集系数大小为茎>根系，表明地肤茎对Cd的积累能力强于根系，且在Cd添加量为1.5~9.0 mg·kg-1时，T处理地肤茎Cd积累量高于TS处理；地肤根系和茎中超过85%的Cd贮存在细胞壁与液泡中，表明二者是地肤细胞中Cd区室化分布和解毒的重要场所；地肤根系细胞器Cd所占比例低于地肤茎部，这也是地肤将更多的Cd富集在茎部的一个重要原因；地肤茎和根系中均以移动性和毒性相对较低的醋酸提取态、氯化钠提取态及乙醇提取态Cd分配比例最大（T为82.96%~88.17%； TS为83.70%~89.70%），其中醋酸提取态含量最高（T为37.31%~56.24%； TS为40.98%~52.32%），氯化钠提取态与乙醇提取态Cd含量接近，这种Cd赋存形式是地肤降低Cd生物有效性和减少Cd毒害的一种重要防御机制。当土壤pH为6.1和Cd添加量为1.5 mg·kg-1时，地肤对土壤Cd的解毒较好。研究表明，地肤具有对不同Cd胁迫水平的耐性，且对酸性土壤有较强的适生性，因此适用于湖南地区酸性农田土壤的修复治理。

• 氯氟醚菌唑光解特性研究

  钟言茹,孔令茹,孙晓芳,王鸣华,施海燕

  为明确氯氟醚菌唑的光降解规律，本文建立了氯氟醚菌唑在水溶液和土壤中的液相色谱残留检测方法，系统地研究了氯氟醚菌唑在液相、玻片表面和土壤表面的光化学降解及影响因素，并鉴定了其在乙腈中的光解产物。结果表明：氯氟醚菌唑的光解速率随着其初始浓度的增大而减慢；氯氟醚菌唑在中性与碱性条件下的光解速率均较快且差异较小，在酸性条件下降解最慢，半衰期是中性条件下的32倍。吡唑醚菌酯可抑制氯氟醚菌唑的光解，当吡唑醚菌酯与氯氟醚菌唑比例为2∶1时，抑制作用最显著，其半衰期是未加吡唑醚菌酯的2倍； Fe3+和Fe2+对氯氟醚菌唑的光解均表现为抑制作用，且Fe3+对氯氟醚菌唑光解的抑制作用更为显著；氯氟醚菌唑在有机溶剂中的光解速率大小依次为乙腈>甲醇>乙酸乙酯>正己烷；氯氟醚菌唑在乙腈中的主要光解产物为4-[2-羟基-1-（1H-1，2，4-三唑-1-基）丙-2-基]-5-（三氟甲基）苯-1，2-酚、2-[4-苯氧基-2-（三氟甲基）苯基]-1-（1H-1，2，4-三唑-1-基）丙-2-醇和M750F005。研究表明，氯氟醚菌唑在液相和玻片表面均属于易光解农药，在土壤表面属于难光解农药。

• 全氟丁烷磺酸对其耐受菌胞外聚合物特征的影响

  余果,孙丽娜,唐蕊,韩悦

  为确定在全氟丁烷磺酸（PFBS）胁迫下两种耐受菌胞外聚合物（EPS）的组分变化特征，从阜新某氟化工污水处理厂污泥中分离出两种PFBS耐受菌株，通过生长量（OD600）和代谢活性（ETSA）测定、16S rDNA序列系统发育树分析、总有机碳测定、PFBS去除率测定、三维荧光光谱和红外光谱分析，研究了100 μg·L-1 PFBS胁迫下两菌株的生长量与代谢活性，EPS产量、组成特征、官能团的变化及其对PFBS的去除作用。结果表明：这两种耐受菌被鉴定为Pseudomonas（假单胞菌属）和Serratia（沙雷氏菌属），它们能在100 μg·L-1 PFBS胁迫下正常生长，且对PFBS均有去除效果，去除率分别为33.18%和19.95%，在100 μg·L-1 PFBS胁迫下，两种耐受菌的EPS产量、蛋白质含量、多糖含量均降低，而蛋白质/多糖比值增加，EPS的蛋白峰（色氨酸和酪氨酸）、腐植酸和富里酸强度均降低，C-O、O-H和N-H等官能团峰强度降低。研究表明100 μg·L-1 PFBS对两种耐受菌株的EPS组分有抑制作用。

• 腐植酸对漆酶诱导雌激素自聚合动力学的影响

  高曦,陈美骅,孙凯

  本文选择17β-雌二醇（E2）、17α-炔雌醇（EE2）和双酚A（BPA）作为环境中3种典型的代表性雌激素，采用批量平衡试验方法，研究了腐植酸（HA）对变色栓菌（Trametes versicolor）漆酶诱导雌激素转化动力学、产物分布和作用机制的影响。结果表明：漆酶在3 h内对3种雌激素的去除率均高于95%，E2、EE2和BPA的转化动力学常数（k）分别为2.48、2.03 h-1和1.45 h-1。添加HA有效抑制了E2 （k=1.04 h-1）和EE2 （k=0.64 h-1）的转化，但促进了BPA的去除（k=3.13 h-1），漆酶诱导HA和长链BPA自聚物发生共聚合反应，所形成的BPA-HA共聚物快速降低了长链BPA自聚物的产量，从而消除了其对漆酶催化活性和稳定性的抑制作用。产物鉴定证实了雌激素的转化产物主要为二聚体、三聚体和四聚体等低聚物。雌激素和HA的共聚合机制分为2个步骤：首先，雌激素和HA被漆酶单电子氧化，该过程形成大量的活性自由基中间体；随后，这些不稳定的活性自由基中间体通过C-C、C-O-C或C-N-C键共价结合，生成多种结构复杂的雌激素自聚物和共聚物。研究表明，HA能够影响漆酶诱导雌激素自聚合，形成更加复杂的共聚合产物，从而消除环境雌激素污染、封存有机碳。

• 塑料污染对农田土壤团聚体稳定性的影响

  孙贝雯,公玮,李月芬,刘兆顺,刘毅

  为探究塑料污染对农田土壤团聚体的影响，本研究在全国范围内，针对被塑料污染的土壤和未被塑料污染的土壤进行配对采样，经干筛法和湿筛法测定团聚体组成，利用土壤团聚体稳定性指标[团聚体破坏率（Percentage of aggregate destruction，PAD）、平均重量直径（Mean weight diameter，MWD）、几何平均直径（Geometric mean diameter，GMD）和标准化平均重量直径（Normalized mean weight diameter，NMWD）]体系的差异，研究了塑料污染对农田土壤团聚体稳定性的影响。结果表明：从团聚体组成来看，农田土壤塑料输入增加了>5 mm机械稳定性大团聚体比例，降低了2 mm水稳性大团聚体比例，增加了<0.053 mm土壤颗粒的比例。农田土壤塑料污染显著增加了机械稳定性团聚体的MWD和GMD，但对水稳性团聚体直径无影响。农田土壤塑料污染显著增加了团聚体的PAD，降低了土壤结构的稳定性。研究表明，农田土壤塑料污染会明显增加土壤大团聚体的机械稳定性，略降低团聚体的水稳定性。

• 腐植酸淋洗对重金属污染土壤微生物群落结构影响研究

  方明智,唐思琪,孙煜璨,陈坦,张冰,刘翼飞,杨婷

  为阐明腐植酸淋洗残留对土壤重金属形态分布、土壤理化性质与微生物群落结构变化的影响，本研究基于室内土壤淋洗实验与高通量测序技术，研究了腐植酸淋洗前后土壤重金属形态、pH、氨氮（NH4+-N）和土壤有机碳（SOC）含量变化特征，揭示了土壤微生物群落结构组成和多样性的变化规律与主要环境影响因素。结果表明，腐植酸淋洗可去除土壤中的Cd和Zn，对Pb的去除效果较差。淋洗后土壤中的Cd和Zn被活化，可迁移性提高； Pb的可氧化态和残渣态比例升高，可迁移性降低。在土壤微生物群落结构变化方面，淋洗后30 d内细菌群落丰富度先降低后升高，群落多样性提高。淋洗后Chloroflexi、Acidobacteria、Gemmatimonadetes、Fibrobacteres、Armatimonadetes等菌群的相对丰度增加，Actinobacteria、Firmicutes等菌群的相对丰度降低。腐植酸淋洗后土壤微生物的相互作用和网络复杂性提高；土壤微生物将会更高效地进行物质传输和利用，同时抵御环境扰动的能力也更强。腐植酸淋洗改变了土壤理化性质，驱动微生物群落结构改变的主要环境因子是酸提取态Pb、Zn含量和NH4+-N含量。腐植酸可以有效淋洗出Cd和Zn，但会活化土壤中残留的Cd和Zn，降低微生物群落多样性；后期培养过程中腐植酸残留可以钝化重金属，并提高微生物群落多样性、改善微生物群落结构。因此，腐植酸淋洗剂具有良好的土壤重金属去除和微生物群落结构改善能力，是一种高效且环境友好的土壤淋洗剂。此外，本研究还可为评价淋洗后土壤的微生态响应提供科学指导。

• 水稻土溶解性有机质与Cu2+结合过程及机制研究

  周浩,林跃胜,方凤满,阴俐,葛磊,陈辉,李时银,姚有如

  农田土壤中Cu2+的迁移转化对生物体健康产生重要影响，然而，水稻土中的溶解性有机质（DOM）与Cu2+的结合过程和机制尚不清楚。本研究通过动态光散射、三维荧光、同步荧光以及X射线光电子能谱（XPS）等方法，探究水稻土中DOM的粒径、光谱和结构特征及其与Cu2+的结合过程及机制。结果表明，土壤DOM的SUVA254值为（3.25±0.07）L·（mg·m）-1，低于4 L·（mg·m）-1，其亲水性较高同时芳香性偏低，并且其芳香结构中含有较多的含氧官能团。水稻土DOM的构成以类富里酸和类腐植酸为主，Cu2+与类腐植酸络合稳定常数（lgKM=5.07）高于类富里酸（lgKM=4.81）。表明稻田土壤DOM中的类腐植酸组分与Cu2+优先结合，尤其以短波类腐植酸中的酚基、羟基和酚羟基等含氧基团对Cu2+的添加表现得更为敏感。另外，DOM表面疏松的介孔结构、负电荷和羟基、酚羟基以及氨基等官能团对Cu2+吸附起到关键作用。

• 生物炭对污泥混合基质性质和植物生长的影响

  陆洁,冯嘉仪,盛晗,彭维新,吴道铭,张学平,曾曙才

  为探讨不同原料生物炭对污泥-土壤混合基质理化性质和在该基质中种植的园林植物生长的影响，采用盆栽试验，以污泥和土壤（质量比1∶1）混合物为栽培基质（CK），研究污泥生物炭（SB）、凋落物生物炭（LB）和水稻秸秆生物炭（RB）添加（按照基质质量的4.5%添加）对基质理化性质、有效态重金属含量以及蓝花草（Ruellia simplex）生长的影响。结果表明：与CK（基质中不添加生物炭）相比，3种生物炭均降低基质容重，提高总孔隙度和毛管持水量，对基质pH影响不显著。SB显著增加基质全P含量，降低速效P含量，LB显著提高有机质、全N、全P、碱解N、速效K含量，降低速效P含量，RB显著提高全P、全K、速效P、速效K含量。对于有效态重金属，SB显著降低有效态Cd、Pb、Cu、Zn、Ni含量，而LB和RB仅显著降低有效态Cu含量。3种生物炭均显著促进蓝花草根系生长及对N、K的吸收，SB还显著提高蓝花草地上部生物量及对P的吸收。模糊隶属函数显示，对基质改良和植物生长影响的综合评价排序为SB>LB>RB>CK。综上，在污泥园林利用中添加污泥生物炭、凋落物生物炭和水稻秸秆生物炭均可有效提升土壤质量，促进园林植物生长，其中污泥生物炭的综合改良效果最佳。

• 土壤中9-芴酮和9，10-蒽醌的分析方法及赋存形态

  古鹏,汤佳豪,赵庆庆,王磊磊,王加宁,卢媛,张闻

  为探究含氧多环芳烃（oxygenated polycyclic aromatic hydrocarbon，OPAHs）在土壤中的赋存形态特征，以9-芴酮和9，10-蒽醌为OPAHs模式物，建立了其在不同基质中的提取及测定方法，分析了其在土壤中30 d内的赋存形态。结果表明：以甲醇-二氯甲烷（1∶1，V/V）溶液为萃取剂，采用超声-高效液相色谱法提取测定土壤中的9-芴酮和9，10-蒽醌，回收率为102.4%~104.2%。以二氯甲烷为萃取剂，通过液液萃取-高效液相色谱法测定水相及生物有效态相（羟丙基-β-环糊精）中的9-芴酮和9，10-蒽醌，回收率分别为87.2%~87.8%和78.7%~86.3%。采用连续提取方法，研究了这2种OPAHs在土壤中30 d内的形态分布，各形态9-芴酮和9，10-蒽醌含量之和的顺序为难解吸态>粗胡敏素结合态>干酪根结合态>生物有效态>胡敏酸结合态>富里酸结合态>矿物结合态。可提取态（生物有效态与难解吸态加和）为主要存在形态（58.0%），结合态亦占有相当大的比例（42.0%），有机质结合态较矿物结合态含量占比更高。土壤中9-芴酮和9，10-蒽醌在前15 d生物有效性降低较快，后15 d趋缓，9-芴酮较9，10-蒽醌生物有效性下降更快。

• 施用氰氨化钙和秸秆对淹水设施土壤磷释放动态特征的影响

  周岩,靳嘉雯,邬刚,陈硕,丁帅,陈清,崔建宇,张帅

  设施土壤在夏季进行淹水时施用氰氨化钙和秸秆可以增强灭杀病害并改良土壤的效果，为研究该措施对淹水土壤磷素赋存形态和流失风险的影响，本研究通过对模拟淹水试验动态取样5次（第3、7、15、31、63天），探究了施用氰氨化钙（0.5 g·kg-1）或秸秆（10 g·kg-1）以及两者同时施用下淹水设施土壤的磷素释放量及其动态特征。结果表明：对照处理（不添加外源物质）与氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度均随培养时间的延长先升高后降低，在第15天达到峰值。在第3、7、15天，与对照处理相比，氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度分别显著降低了38.7%、33.4%和19.0%。与对照和氰氨化钙处理不同，在第3、7、15天，氰氨化钙+秸秆处理的土壤溶液磷浓度相比于对照分别显著降低了16.6%、91.5%和99.1%。培养期间，氰氨化钙处理土壤溶液的Ca2+浓度显著增加，有助于促进磷酸钙沉淀的生成，进而降低了土壤活性磷的浓度。氰氨化钙+秸秆处理尽管增加了土壤溶液的Fe2+浓度，但并未提升土壤溶液磷浓度，反而提高了土壤NaOH-P比例和土壤溶液Ca2+、Mg2+浓度，支持秸秆厌氧分解产生了酸化作用，促进了土壤游离磷酸盐与铁铝氧化物的结合。综上所述，施用氰氨化钙和秸秆在改良土壤和灭杀病害的同时，可以有助于降低淹水土壤的磷素流失风险。

• 气体扩散系数法估算水体反硝化速率

  李晓寒,严星,夏永秋,颜晓元

  近年来基于经验系数或者机理过程的气体扩散系数法逐渐被应用于水体反硝化速率的估算，为了探究该方法的可靠性、适用性和不确定性，本研究在不同硝态氮浓度（0、1、2、4、6 mg·L-1，以N计）静态水体条件下比较了密闭培养法和气体扩散系数法。结果表明： BO04、CL07和Xia21 3种气体扩散系数模型估算的反硝化速率与水体硝态氮浓度的关系均符合米氏方程（R2=0.994 6，P<0.01）。3种扩散系数法与密闭培养法测定的水体反硝化速率之间均有显著的线性关系（R2=0.776 7，P<0.05），但斜率各不相同，其中CL07和Xia21模型的估算结果均与密闭培养法的测定结果较为接近，斜率分别为1.22和0.59。进一步应用蒙特卡洛分析法对CL07模型进行参数敏感性分析发现，风速、流速和水温是模型最为敏感的3个因子，其无偏百分比差异分别为12.13%、9.49%和9.42%。研究表明，气体扩散系数法可以较准确地估算水体反硝化速率，为大尺度原位开展水体反硝化估算和氮素循环提供方法基础，但是需要根据实地环境条件选择和标定模型。

• 生物炭/凹凸棒石复合材料对铅镉的吸附

  李贝贝,张亚平,郭炳跃,杨锟鹏,沈凯,胡文友

  为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理，以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料，在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料。通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd2+和Pb2+的影响，利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析，从定性和定量的角度分析其作用机理，明确主导吸附机制。结果表明：准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附过程。与原始生物炭和凹凸棒石相比，水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果，对Cd2+的最大吸附量分别为132.97 mg·g-1与132.39 mg·g-1，对Pb2+的最大吸附量分别为222.60mg·g-1与220.55 mg·g-1。机理分析表明，复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用。定量分析进一步证明，沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd2+的过程中所占比例分别为84.6%、77.3%，在吸附Pb2+的过程中所占比例分别为82.0%、78.3%，是复合材料吸附重金属的主要机理，其次为阳离子交换作用，官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小。研究表明，复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd2+和Pb2+的性能，是一种极具潜力的吸附材料，且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制。

• 基于16S rDNA测序的巢湖流域水体粪便污染溯源

  祁钊,赵相龙,桑金慧,何振杰,傅丹丹,岳振宇,宋祥军

  排入地表水中的动物粪便会带来一系列生态与公共卫生问题，快速准确鉴别污染来源对于源头控制与污染治理具有重要意义。基于细菌群落的微生物溯源技术（Community-based microbial source tracking）以及高通量DNA测序技术（Next-generation sequencing，NGS），对污染源中微生物和环境样本中的微生物群落进行比较分析，进而对水体中粪便污染来源进行预测。本文利用16S rDNA测序，系统分析与比较了巢湖流域水体、沉积物样本与广泛的潜在污染源（包括村庄与养猪场污水，野生水鸟粪便，人类与家禽、家畜粪便）的细菌群落组成，同时，利用基于机器学习的溯源软件FEAST与Sourcetracker，对水体、沉积物样本的潜在污染源进行了预测。结果表明：水体与沉积物样本的微生物多样性显著高于粪便样本，其中巢湖水体与河流沉积物样本具有最高的物种多样性，同时样本中也存在大量未分类物种。变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria），拟杆菌门（Bacteroidetes）广泛分布于所有样本中。溯源分析结果表明，村庄排污口与污水处理厂排污口样本是河水样本最主要的污染来源，沉积物与湖水样本则预测存在猪场排污水与野生水鸟粪便的污染，所有样本未检测到来自人粪与鸡粪的污染。

• 氨氮对牛粪厌氧消化中四环素类抗性基因丰度及其驱动因子的影响

  王秀君,朱文博,朱天娇,张秋萍,庞小可,许继飞

  为探究氨氮浓度对高温厌氧消化中四环素类抗生素抗性基因（Tetracycline resistance genes，TRGs）绝对丰度变化及其微生态机制，设置氨氮浓度为600、1 100 mg·L-1和1 600 mg·L-1的牛粪高温厌氧消化体系，分析了TRGs、可移动遗传元件和细菌群落结构的变化特征及三者之间的关系。结果表明：氨氮浓度为600 mg·L-1和1 100 mg·L-1时，高温厌氧消化的产气速率和总产气量相似；氨氮浓度为1 600 mg·L-1时，二者均受到抑制。tetC、tetO、tetQ、tetT和tetX的丰度在不同氨氮浓度条件下均减少，但tetA和tetG的丰度在氨氮浓度为1 600 mg·L-1条件下增加了1.05倍和1.85倍。不同处理中细菌群落差异明显，TRGs潜在宿主菌的种类和数目均改变。相关性分析表明TRGs潜在宿主菌的差异可一定程度解释TRGs的丰度变化，但tetA和tetG丰度在氨氮浓度为1 600mg·L-1条件下的增加主要与intI1和intI2的增长有关。综上所述，牛粪中较高的氨氮浓度会增加高温厌氧消化过程中TRGs通过水平基因转移途径增殖的可能性，从而增加TRGs传播的风险。

• 添加沼渣对餐厨垃圾堆肥腐殖化过程的影响

  李龙涛,董春华,饶中秀,张娜,李微艳,褚飞,黄凤球

  为探讨添加沼渣对餐厨垃圾堆肥腐殖化过程的影响，设计餐厨垃圾∶沼渣的干基比例分别为4∶0 （T1）、3∶1 （T2）和1∶3 （T3）3个处理，以水稻秸秆作为辅料进行条垛式堆肥。通过测定堆体温度、干物质含量、种子发芽指数以及总氮、总有机碳、胡敏酸和富里酸含量，分析堆体的物料降解、腐殖化程度、碳氮损失和堆肥品质等。结果表明：随着沼渣比例的增加，堆肥的有效积温比、腐殖质聚合度、腐殖化指数均上升； 50 d完成堆肥时，T2处理具有最高的干物质降解率（37.16%）、氮含量（23.89 g·kg-1）和种子发芽指数（90.59%），并具有较高的有效积温比（63.73%）、腐殖质聚合度（0.84）和腐殖化指数（7.78%）。研究发现，添加沼渣提高了餐厨垃圾堆肥高温期发酵效率，强化了堆肥腐殖化作用，同时也增加了碳、氮损失。

• 喷施污泥热碱液对叶菜产量及氮转化酶的影响

  吴晨瑞,薛晓蓉,王永亮,白炬,郭彩霞,杨治平,张强

  污泥通过碱性热水解工艺（ATH）提取的富含多肽、蛋白质类的液体已被证实无毒性，用于农业生产中可显著促进作物生长。为研究该液体对作物氮素吸收的影响及其同化机制，以小青菜为研究对象，以喷施清水为对照，研究了200、400、600、800倍和1 000倍5个稀释倍数处理条件下喷施热碱液对小青菜产量、氮素养分吸收及氮同化关键酶活性的影响。结果表明：随着喷施热碱液稀释倍数的增加，各指标均呈先升高后降低的趋势，当热碱液稀释400倍时，小青菜收获后，其氮素累积量、叶绿素相对含量（SPAD值）和产量等达到较高水平，且小青菜中硝酸还原酶（NR）、亚硝酸还原酶（NiR）、谷氨酸脱氢酶（GDH）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）在生育期间均可保持较高的活性；偏最小二乘路径模型（PLS-PM）表明，喷施热碱液后小青菜的氮素吸收主要受NR、GS、GOGAT的影响，同时GOGAT对小青菜产量的提升有显著作用。研究表明，喷施适宜稀释倍数的热碱液会提高小青菜氮素同化相关酶的活性，促进小青菜生长和对养分的吸收，从而提高产量。

• 农田管理对夜间增温稻-麦农田CH4和N2O排放强度的影响

  陈佳义,李君,娄运生,张震,马莉,李睿

  为研究夜间增温下农田管理（节水灌溉/晚播）对稻-麦轮作农田作物产量及CH4和N2O排放的影响，采用2因素2水平试验设计进行田间模拟试验。夜间温度设2水平，即常温对照（CK）和夜间增温（NW），用铝箔膜夜间（19：00—次日6：00）覆盖植株冠层模拟夜间增温。水稻季水分管理设2水平，即常规灌溉（F，间歇淹水，5 cm水层）和节水灌溉（M，湿润，无水层）；冬小麦季播期设2水平，即正常播期（NS）和晚播（LS）。结果表明：与对照相比，夜间增温或湿润灌溉均降低水稻生物量和产量，降幅分别为14.69%~18.16%和7.27%~9.14%；而增温下适度晚播则使冬小麦产量增加0.71%。与常温淹水灌溉相比，夜间增温或湿润灌溉均显著降低稻田CH4排放通量，但湿润灌溉下夜间增温则显著提高稻田CH4排放通量。常温对照下，与淹水灌溉相比，湿润灌溉使稻田CH4累积排放量降低79.46%，而使N2O累积排放量增加97.21%。夜间增温下，与淹水灌溉相比，湿润灌溉使稻田CH4和N2O的累积排放量分别增加39.98%和45.62%。晚播使麦田N2O累积排放量降低21.46%~53.77%。用持续变化全球增温/冷却潜势（SGWP/SGCP）评估稻田和麦田温室气体排放对稻麦系统增温潜势的贡献，各处理稻田CH4排放的贡献均为主导作用。夜间增温显著降低淹水/正常播期稻麦轮作系统温室气体排放强度（GHGI），显著增加湿润/晚播稻麦轮作系统的GHGI。研究认为，综合考虑产量和环境效益，水稻季采用常规灌溉和冬小麦季正常播种是长江下游稻麦轮作农田应对气候变暖的有效技术措施。

• 恒温振荡提取-电感耦合等离子体质谱法测定土壤中有效态铅

  田戈,郭颖超,刘卫,谷周雷,何煦

  为精准、快速检测土壤中有效态铅含量，以土壤有效态标准物质为研究对象，采用智能精密型摇床作为前处理设备，结合电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）进行测试，从提取温度、振荡时间、振荡频率、浸提剂用量等方面进行条件考察，确定了最优实验条件为振荡时间2 h、提取温度（25±2）℃、振荡频率（180±10） r·min-1、浸提剂用量25 mL。本方法检出限达到0.009 mg·kg-1，土壤有效态标准物质相对标准偏差为2.1%~3.3%，精密度好、准确度高、检出限低。采用本方法和国家标准方法对不同地区实采样品进行比对测试，相对偏差均小于5%，结果准确可靠。恒温振荡提取-电感耦合等离子体质谱法前处理操作简单、可控性强，处理效率高，分析结果准确可靠，具有较好的应用前景。