农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2023年第7期

• 土壤污染修复中的生物炭-微生物交互作用研究进展

  赵淑雯,张倩茹,张楚晨,冀琳宇,OK Yongsik

  近年来，生物炭在污染土壤修复中的研究与应用受到广泛关注，且已被证实对于修复土壤重金属及有机污染具有显著的效果。生物炭可以改善土壤性质，影响土壤微生物群落，实现生物炭介导的微生物土壤污染修复。本文综述了生物炭对微生物的积极作用，包括提供额外生存环境、提供营养物质和改善原有栖息地[土壤团聚性、pH、阳离子交换能力（CEC）和酶活性]。这些影响将导致微生物丰度、活性和群落结构的变化。然而，生物炭所携带的可能威胁微生物群落的有毒物质也不应被忽视，如多环芳烃、呋喃等；同时生物炭在高温热解过程中产生的持久性自由基也会对微生物产生毒性。本文还讨论了生物炭介导的微生物修复技术在去除土壤污染物方面的应用现状，最后对生物炭-微生物交互作用在土壤污染修复中的研究方向提出了展望。

• 叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸对水稻砷转运影响机制

  郎耀臻,刘斌,王常荣,刘仲齐,孔维勇,刘月敏,黄永春

  膳食稻米是我国人群摄入高致癌风险无机砷（iAs）的主要来源，开发降低稻米砷（As）含量生产措施对保护人体健康具有重要意义。本文以我国南方主栽水稻品种“中早 35”为试验材料，采用盆栽试验研究了开花期叶面喷施 S-烯丙基-L-半胱氨酸（SAC）对水稻籽粒和营养器官中总 As含量的影响并揭示其潜在的分子机制。结果表明：当 SAC喷施浓度达到 0.2 mmol·L-1时籽粒和根中总As含量分别显著降低42.3%和20.6%，但旗叶中总As含量显著增加了72.4%；荧光染色观察试验表明旗叶中H2O2含量显著降低，同时SOD和CAT酶活性分别显著升高61.8%和105.3%。喷施SAC后水稻顶端第一节中Lsi6转运子编码基因以及Lsi3转运子编码基因分别显著下调59.8%和36.3%，据此推测喷施SAC可能显著降低了水稻从通向旗叶膨大维管束流中卸载AsⅢ和向连接稻穗弥散维管束装载AsⅢ的能力，导致籽粒中总As含量显著降低而旗叶中总As含量显著升高。旗叶植物螯合素（PCs）合成酶OsPCS1和负责向细胞液泡中转运AsⅢ的OsABCC1转运子编码基因分别显著上调57.6%和61.0%，表明喷施SAC增加了旗叶合成 PCs 并向液泡中区隔 AsⅢ 的能力从而降低了叶片的 AsⅢ 胁迫。水稻根部 Lsi1、Lsi2、Lsi3 转运子编码基因分别显著下调了27.2%、23.8%、29.5%，表明水稻根部对 AsⅢ的吸收、转运能力降低，同时可能也预示着 AsⅢ 向木质部导管中装载 AsⅢ 的能力降低。综上，喷施SAC通过调控AsⅢ转运子编码基因表达降低了水稻籽粒和根中总As含量，同时缓解了As胁迫。

• 东部近海海产品中有机氯和菊酯类农药的分布特征与健康风险评估

  李梦娜,马海川,陈潘毅,束胜男,尹杰,李娟英

  为全面了解我国东部近海海产品中有机氯农药（OCPs）和菊酯类农药（PYRs）的残留特征及健康风险，本研究以我国东部近海附近海域的典型海产品为研究对象，使用气相色谱-三重四极杆串联质谱仪（GC-MS/MS）对其体内两类农药的含量进行测定和相关分析。结果显示：东部近海海产品中，∑OCPs残留范围为2.2~1 864.7 ng·g-1（ 均值为72.5 ng·g-1，以干质量计），∑PYRs浓度范围为 5.2~761.7 ng·g-1（ 均值为 57.9 ng·g-1）。与软体动物类和甲壳类相比，∑OCPs 更容易蓄积在脂肪含量更高的鱼类中，而∑PYRs在3类生物中的残留量差异不显著；空间分布上，两类农药在海洋生物体内残留量的空间差异性均不显著（除烟台海域外）；来源分析表明，OCPs污染主要源于历史残留，而PYRs可能与近海范围内陆域的城市卫生防护活动密切相关。研究表明，不同海产品中两类农药的总风险指数远小于1，健康风险处于安全水平。

• 臭氧浓度升高对小白菜叶片生理特性的影响随暴露时间的变化研究

  高艺芹,王效科,万五星,冯美琪,张丹红,耿春梅,殷宝辉,张楠,宋蕊,刘颖

  为探究近地面臭氧（O3）浓度升高对植物的不良影响随暴露时间延长的变化情况，本研究以小白菜（Brassica pekinensis）为研究对象，采用开顶式气室（OTC），设置4种O3浓度水平，即环境浓度（NF），环境浓度+40 nmol·mol-1（ NF40），环境浓度+80 nmol·mol-1（ NF80），环境浓度+120 nmol·mol-1（ NF120）。根据小白菜叶绿素（Chl）、类胡萝卜素（Car）、可溶性蛋白（SP）、可溶性糖（SS）、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性（PEPC）、丙二醛（MDA）、抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、总抗氧化能力（T-AOC）与O3暴露剂量（AOT40）的线性模型截距与模型斜率在不同测定时间的关系，明确 O3浓度升高对小白菜叶片生理特征的影响随暴露时间的变化规律。研究发现，累积熏蒸28 d时，随着O3浓度升高，与NF组相比，NF40、NF80、NF120组小白菜叶片Chl，Car和SP含量分别减少19.09%、30.45%、33.66%，12.85%、24.69%、27.78%和26.30%、37.89%、38.16%（P<0.05），而叶片MDA，SS，GSH，AsA，T-AOC含量分别 增 加 31.11%、33.42%、75.23%，165.61%、207.08%、306.00%，78.30%、89.08%、162.09%，14.47%、15.11%、92.35%，27.87%、32.84%、42.61%。结果表明，O3浓度升高会造成小白菜叶片光合色素下降和生理伤害增加，并诱使小白菜抵御O3胁迫的抗氧化能力增强。随着 O3暴露时间延长，叶片中 Chl、Car、SP、MDA 对 O3的敏感性（即指标对单位 O3暴露剂量变化的响应大小）减弱（P<0.05），而SS、GSH、AsA、T-AOC对O3敏感性无显著变化，说明随着暴露时间延长O3胁迫对小白菜叶片生理特征的影响强度呈下降趋势，小白菜对O3胁迫的敏感性降低。研究表明，长时间高浓度O3熏蒸降低了小白菜的光合作用，提高了抗氧化能力，最终导致生物量降低，同时降低了小白菜对O3胁迫的敏感性。

• 光叶苕子配施不同钝化剂对娃娃菜生长及Cd富集的影响

  阮彦楠,吕本春,杨伟,王应学,陈检锋,尹梅,陈华,王伟,梁志妹,王志远,付利波

  为通过豆科绿肥光叶苕子的合理利用来有效降低土壤重金属有效性及主作物重金属含量，本研究采用盆栽试验研究豆科绿肥光叶苕子配施不同钝化剂（生物炭、硅肥、钙镁磷肥）对娃娃菜产量、根系形态、光合作用及其Cd转运效应等的影响。结果表明，单施光叶苕子可增加娃娃菜产量和根冠比，显著增加了根表面积、根体积、气孔导度、蒸腾速率和叶绿素，显著降低土壤有效Cd含量（23.20%，P<0.05），显著降低娃娃菜地上和地下Cd含量，分别降低了22.34%和15.83%。光叶苕子配施不同钝化剂显著增加地上部分生物量，且生物炭处理主要提高地上部生物量，增产效果好，而硅肥主要增加地下部分生物量；其次，光叶苕子配施钝化剂降低根表面积、根尖数、蒸腾速率、胞间CO2和叶绿素含量；与单施光叶苕子相比，光叶苕子配施硅肥可增加土壤有效Cd含量（18.34%，P<0.05)和娃娃菜地下部分Cd含量（26.71%，P<0.05），但对地上部分Cd无显著影响；光叶苕子配施钙镁磷肥对土壤有效Cd和娃娃菜地下部分Cd含量无显著影响，但可增加地上部分Cd含量（31.22%，P<0.05）。在所有处理中，光叶苕子配施生物炭对土壤Cd钝化效果、娃娃菜地上和地下Cd含量降低效果最佳，分别为43.93%、14.57%和25.37%，因此推荐豆科绿肥光叶苕子与生物炭合理配施来降低Cd污染地区Cd活性和缓解Cd对娃娃菜的毒性。

• 三七-土壤系统重金属分布特征及健康风险评价

  吴涵,何忠俊,孟溪,陆春围,梁社往

  为了探索云南三七[Panax notoginseng（Bruk）F. H. Chen]种植地土壤及植株中的重金属分布特征及其对人体造成的健康风险，本研究通过对三七产区随机采样和室内测定，采用单项污染指数法、内梅罗指数法计算三七种植地土壤的污染情况，并对三七中重金属对人体造成的健康风险进行了评估。结果表明：三七种植区土壤Cu、Zn、Cd、Pb、As的超标率分别为51.7%、10.0%、80.0%、8.33%、65.0%，4个片区污染水平依次为红河玉溪片区>昆明曲靖片区>文山片区>大理保山片区。三七块根Cd、As的超标率分别为 1.67%、5.00%，Cu、Pb 没有超标。芦头 Cu、Cd、Pb、As 的超标率分别为 1.67%、5.00%、3.33%、1.67%。块根和芦头的综合非致癌指数（HI）均大于限量标准，均值分别为 1.20 和 2.33，贡献率最大的因子均为 Cu。两部位的综合致癌指数（TCR）也均高于限量标准，均值分别为 2.21×10-4和 2.39×10-4，贡献率最大的因子均为 Cd。HI 和 TCR 均为芦头高于块根。研究表明，三七种植区已经出现了一定程度的重金属污染问题，且服用三七存在潜在的健康风险。建议控制三七的摄入量和服用期限或以提取药效成分服用。

• 重金属和Bt蛋白联合暴露对细菌毒性的影响

  高帆帆,王莉,杨思培,高榕,吴志斌,方俊,梁运姗

  为考察重金属和Bt蛋白联合暴露对微生物生物毒性的影响，本研究选用 Zn2+、Cd2+作为重金属离子代表，Cry1Ac 蛋白作为Bt蛋白代表，通过分析不同条件下大肠杆菌（Escherichia coli）和枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的生长曲线、菌落数、活性氧（ROS）产生量，探究 Zn2+、Cd2+、Cry1Ac 蛋白单独和联合暴露对细菌生长及毒性的影响，同时选用费氏弧菌（Vibrio fischeri）进行急性毒性试验。结果表明：Zn2+、Cd2+及 Cry1Ac 蛋白浓度增加（Zn2+为 2~20μg·mL-1，Cd2+为2~10 μg·mL-1，Cry1Ac为0.2~4 μg·mL-1）对E.coli、B.subtilis生长产生抑制作用，细菌存活率也显著降低（P<0.05），其中 B.subtilis 的耐性强于 E.coli；细菌 ROS 产生量表明，单独 Zn2+、Cd2+能对细菌造成严重氧化损伤，而Zn2+、Cd2+与Cry1Ac蛋白结合能显著降低（P<0.05）金属对 E.coli 和 B.subtilis 的氧化损伤，结合后Zn2+-Cry1Ac对大肠杆菌毒性效果强于Cd2+-Cry1Ac；发光细菌试验结果进一步表明Cry1Ac蛋白能缓解Zn2+、Cd2+对细菌的毒害。研究表明重金属和Bt蛋白联合暴露时Bt蛋白能缓解重金属对细菌的毒性。

• 不同亚铁矿物对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究

  苏广权,鞠琳,郑翔宇,姚爱军,杨晶柳,赵曼,王诗忠,汤叶涛,仇荣亮

  为探明稻田土壤还原条件下不同亚铁矿物对砷的修复潜力，本研究对比研究了磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿三种亚铁矿物在不同 pH 条件下（pH 3.00、5.00、7.00）对 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附特征，并以电位滴定法探究了导致三种亚铁矿物吸持 As（Ⅲ）、As（Ⅴ）能力差异的表面电荷性质。等温吸附平衡实验结果表明，Langmuir模型能较好描述三种亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附过程。弱酸条件（pH=5.00）下，亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附容量依次为：磁铁矿[As（Ⅲ）：23.38 mg·g-1，As（Ⅴ）：71.33 mg·g-1] >菱铁矿[As（Ⅲ）：11.63 mg·g-1，As（Ⅴ）：21.69 mg·g-1]>黄铁矿[As（Ⅲ）：10.72 mg·g-1，As（Ⅴ）：7.75 mg·g-1]，在弱酸性（pH=5.00）条件下三种矿物中磁铁矿对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）吸附容量最高。在中性（pH=7.00）条件下黄铁矿对As（Ⅲ）、菱铁矿对As（Ⅴ）吸附容量相对较高。供试pH条件下磁铁矿、菱铁矿对As（Ⅲ）的吸附强度较高，黄铁矿则对As（Ⅴ）的吸附强度较高。电位滴定实验测得亚铁矿物的电荷零点和总可变电荷量依次为：磁铁矿（pH 9.76；1.025 mol·g-1）>菱铁矿（pH 7.52；0.240 mol·g-1）>黄铁矿（pH 4.03；0.084 mol·g-1），表面活性位点密度依次为：黄铁矿（90.59 site·nm-2）>菱铁矿（42.77 site·nm-2）>磁铁矿（7.94 site·nm-2），亚铁矿物对As（Ⅲ）、As（Ⅴ）的吸附容量受溶液pH、总可变电荷量及其电荷零点影响。非专性吸附和专性吸附是磁铁矿和菱铁矿吸附As的主要方式，而黄铁矿则以专性吸附为主。研究表明，不同pH条件下不同亚铁矿物对稻田土壤砷的修复潜力不同，酸性条件下磁铁矿对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）有较好修复潜力，中性条件下黄铁矿对As（Ⅲ）、菱铁矿对As（Ⅴ）有较好修复潜力。

• 石灰和牡蛎粉对酸性镉污染农田粉葛增产降镉效应

  林小兵,张秋梅,吴多基,周利军,武琳,何绍浪,黄欠如,吴建富

  为探究含钙物质对酸性镉污染农田粉葛生长及镉富集特征，以江西省新余市酸性镉污染土壤为研究对象，研究了施用石灰和牡蛎粉2种钙素材料对土壤化学性质、粉葛各部位镉含量及生物量的影响。结果表明，与对照比，施钙（石灰、牡蛎粉）处理显著提高了土壤pH（0.85~0.87个单位），显著降低了土壤有效态镉含量（53.85%），施钙处理还降低了镉在粉葛体内富集。与对照相比，石灰处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了 34.26%、38.20% 和 107.15%，块根和葛粉中镉含量分别降低了 34.09% 和15.38%。与对照相比，牡蛎粉处理粉葛总生物量、产量和收益分别增加了 42.46%、38.07%和 173.08%，块根和葛粉中镉含量分别降低了 63.64%和 69.23%，其中以牡蛎粉处理的增产降镉效果最佳。相关分析表明，粉葛生物量及产量与土壤 pH呈显著正相关（P<0.05），与土壤镉含量呈显著负相关（P<0.05）；粉葛各部位镉含量与土壤pH呈显著负相关（P<0.05），与土壤中镉含量呈显著正相关（P<0.05）。综上，在镉污染耕地上施用牡蛎粉（2 250 kg·hm-2）更有利于促进粉葛的生长，提高粉葛产量、品质及收益，同时还能有效降低镉在粉葛体内的富集，实现粉葛安全生产。

• 施用三环唑与二氯喹啉酸对水稻土细菌的影响

  张冰,王玖程,汪冬至,冯建骋,侯文峰,周雪,高强

  为探究三环唑与二氯喹啉酸对稻田土壤细菌多样性和群落结构的影响，2021年在吉林省吉林市永吉县布设田间试验，利用高通量测序技术，研究推荐施用量（低剂量）和2倍推荐施用量（高剂量）对稻田土壤细菌群落的影响。结果表明：高剂量或低剂量的三环唑与二氯喹啉酸对细菌α多样性均无显著影响（P>0.05），但对细菌群落结构产生显著影响（P<0.05），且高剂量施用的影响大于低剂量；门水平注释结果显示，丰度前 5 的菌门为 Proteobacteria（丰度占比为 33.54%）、Chloroflexi（20.75%）、Acidobacteria（13.81%）、Bacteroidetes（9.86%）、Actinobacteria（8.48%），高剂量施用对菌门相对丰度的影响大于低剂量；对丰富类群和稀有类群的分析发现，施用不同剂量的三环唑和二氯喹啉酸均造成稀有类群减少，条件稀有类群增加；特化种分析结构显示，不同处理对共有特化种所属菌门丰度均造成影响，普遍规律为高剂量施用的影响大于低剂量施用，与二氯喹啉酸相比，三环唑的施用产生了更多的特化种，且其所属菌门分布更广泛，其中高剂量施用三环唑处理产生的特化种所属菌门数最多（6个），低剂量施用三环唑处理和低剂量施用二氯喹啉酸处理各产生1个。综上所述，施用三环唑与二氯喹啉酸不会造成稻田土壤细菌多样性的显著改变，但显著影响了细菌的群落结构及物种组成，且高剂量施用影响大于低剂量施用。在实际应用中，三环唑与二氯喹啉酸的施用在满足生产所需的前提下应选择推荐施用的低剂量，以减少对土壤微生物群落的潜在不利影响。

• 基于GIS的环巢湖地区土壤养分空间变异特征研究

  童童,梅帅,刘莹,常珺枫,梁华忠,范其龙,王强,马友华

  为探究环巢湖地区土壤养分的空间自相关性及其变异规律，在研究区域共采集8 073个土壤样品，基于GIS技术并使用地统计方法和Moran's I指数法对土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和缓效钾进行了系统分析。结果表明：土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和缓效钾的均值分别为 6.07、19.97 g·kg-1、1.16 g·kg-1、112.95 mg·kg-1、18.21 mg·kg-1、130.88mg·kg-1和378.58 mg·kg-1，除有效磷为强变异外，其他养分均为中等程度变异；pH、全氮、有效磷、速效钾和缓效钾半变异函数最佳拟合模型为指数模型，有机质和碱解氮为高斯模型；pH和速效钾为中等空间自相关性，其他养分空间自相关性均较弱，表明养分空间变异主要受人为活动等随机性因素影响；各养分均为极显著空间正相关，其空间相关性大小依次为有效磷>速效钾>pH>缓效钾>全氮>有机质>碱解氮，且有效磷的空间自相关性显著大于其他养分。总体上看，环巢湖地区养分分布较为分散，南北方向有逐渐上升或下降的趋势，且养分高低值聚集区域也有明显的南北分布。

• 黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮对土壤渗透性的影响

  井海梦,赵允格,刘姝延,澹台彧,周楠,乔羽

  为了明确黄土高原风蚀水蚀交错区农田生物结皮的分布状况及其对土壤渗透性的影响，本文以该区农田（春玉米）土壤自然发育的生物结皮为对象，通过野外调查，探索了该区农田生物结皮盖度及组成。并在此基础上，以裸土为对照，采用环刀法和双环法测定了土壤水分入渗参数，研究了农田藻结皮及藓结皮对土壤渗透性的影响。结果表明：风蚀水蚀交错区水浇地和旱地中均有生物结皮分布，平均盖度为42.11%，其中藻结皮盖度为33.74%，藓结皮盖度为8.37%。生物结皮显著降低了农田土壤饱和导水率，与裸土相比，藓结皮和藻结皮覆盖下土壤0~5 cm土层土壤饱和导水率分别降低55.14%和23.54%；藓结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别显著降低了51.11%、47.71%和46.50%，藻结皮使土壤的稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别降低了 25.56%、21.10%和 20.91%，但与裸土差异不显著。藓结皮的形成能够降低农田土壤砂粒含量，提高土壤黏粒含量，进而降低农田土壤渗透性。综上，生物结皮的形成导致了农田土壤渗透性的降低，这可能会进一步影响农作物对土壤水分的有效利用。

• 黄淮海平原微喷灌下冬小麦农田水分渗漏及氮素淋失模拟分析

  乔毅博,吴鹏年,王艳丽,刘长硕,李煜铭,温鹏飞,关小康,王同朝

  为了解黄淮海平原冬小麦水分渗漏和氮淋失特征，以优化小麦生产灌溉制度，降低农田水肥施用后土壤氮淋失对环境的影响，本试验于2020—2022年在设置不同灌水处理（充分灌溉、亏缺灌溉）和雨养处理的大田试验基础上，利用土壤-作物系统水热碳氮耦合（WHCNS）模型，通过优化土壤水力学和作物参数，评价模型适用性，并使用校验后的模型定量化分析不同水分管理条件下的农田氮淋失、水分渗漏及特征。结果表明：土壤含水率和硝态氮（以 N计）的均方根误差范围分别为 0.01~0.07 cm3·cm-3和3.37~6.39 mg·kg-1；叶面积指数和干物质量模拟R2≥0.9，一致性指数均≥0.7，模型模拟达到预期效果。使用校验后的模型对0~100cm土层水分渗漏和氮淋失进行动态模拟的结果显示，硝态氮淋失与水分渗漏动态一致，二者均表现为单日量小且持续时间较长，产生渗漏的累计天数占全生育期天数的59.2%~69.4%。与充分灌溉相比，亏缺灌溉在两季冬小麦产量无显著差异的情况下，日氮淋失和水分渗漏量分别减少3.88%~66.94%和37.01%~44.87%。研究表明，校正后的WHCNS模型可以用于模拟研究区农田水氮运移和作物生长过程。

• 稻麦轮作农田有机无机肥配施下磷平衡研究

  于云飞,汪玉,李爽,陈光蕾,赵洪猛,赵旭,王慎强

  为探究太湖流域稻麦轮作农田有机无机肥不同配施方式下的磷平衡，通过控氮控磷（4 a）和控氮不控磷（24 a）两种配施方式的田间定位试验，分析稻麦产量及磷吸收量、土壤磷含量、径流磷损失以及磷平衡。控氮控磷试验设有 6 个处理：不施磷肥（CK），单施化肥（CF），有机无机肥配施中包括商品肥 OM、猪粪 PM、鸡粪 CM 及牛粪 DM（均为有机肥等氮磷钾替代 30% 化学磷肥）；控氮不控磷试验设有3个处理：不施磷肥（CK）、单施化肥（CF）、猪粪有机无机肥配施（PM），配施方式为有机肥仅等氮替代稻季40%和麦季50%化学氮肥。结果表明：相较CF处理，控氮控磷配施方式各处理稻麦周年磷素略有盈余，径流磷损失量无显著性差异，CF、OM、PM、CM、DM磷平衡（以P计）分别为-0.76、2.29、4.58、4.40、8.54 kg·hm-2，径流磷损失量为0.08~0.15 kg·hm-2；控氮不控磷配施方式PM稻麦周年磷平衡及径流磷损失量显著提高3.41倍和50.4倍，CF和PM磷盈余量分别为26.7、118 kg·hm-2，径流磷损失量分别为0.10、5.14 kg·hm-2。相较控氮控磷，控氮不控磷配施的磷盈余及径流磷损失量均大幅增加。综上表明，有机无机肥总投入量过高会导致土壤磷大量盈余，极大增加磷损失的环境风险。因此，施用有机肥的同时应考虑控制氮磷施入量，有机肥部分替代化肥养分等量控制是可行的有机无机肥配施方式。

• 农村汇水河浜生态修复组合工程处理效果分析

  张迎颖,闻学政,李敏,徐佳兵,宋雪飞,姜智绘,刘海琴,王岩,张志勇

  为有效削减农村集中居住区汇水河浜的污染物，在常州市武进区前黄镇运村村新运小桥浜东北侧次级支浜构建“前置库-湿地塘-生态沟”的生态修复组合工程，并沿水流方向采集水样（平枯水期 7次、丰水期 7次），监测主要水质指标，包括水温、pH、溶解氧（DO）、总氮（TN）、氨氮（NH+4-N）、硝氮（NO-3-N）、总磷（TP）、磷酸盐（PO3-4-P）、化学需氧量（COD）和悬浮物（SS），计算各污染物的沿程总削减率，分析各工艺段的污染通量，估算组合工程对于该次级支浜污染负荷的年削减量。结果表明：在平枯水期，组合工程主要依靠物理沉降、透水坝拦截等作用削减颗粒态污染物；在丰水期，组合工程主要依靠植物吸收、微生物降解等作用削减溶解态污染物。生活污水和分散菜地对于TN、TP污染负荷的贡献较大；生活污水对COD污染负荷的贡献最大。次级支浜水体氮素中NO-3-N含量较高，磷素中颗粒态磷（PP）含量较高。组合工程对次级支浜陆源污染中TN、TP和COD污染负荷的年削减量分别为 166.23、20.07、502.66 kg·a-1。研究表明，生态修复组合工程能够削减部分污染负荷，今后仍须加强来自生产、生活的陆源污染拦截，以及汇入新运小桥浜之后的水体原位净化。

• 有机解磷菌对天鹅湖潟湖沉积物中磷释放的影响

  马凯,谢嘉慧,魏烈群,姜晓静,高丽

  为探讨天鹅湖中有机解磷菌（OPB）的优势种属以及解磷菌对潟湖沉积物磷释放的影响，通过平板培养和16S rDNA序列分析对沉积物中 OPB进行筛选鉴定，选取 3株代表性菌株（Geobacillus stearothermophilus、Bacillus flexus、Bacillus altitudinis）在沉积物灭菌和非灭菌条件下进行模拟试验，探究 OPB 接种对上覆水总磷（TP）及沉积物碱性磷酸酶活性（APA）、磷赋存形态的影响。结果表明：芽孢杆菌属（Bacillus sp.）是天鹅湖冬季沉积物中 OPB的优势属。沉积物是否灭菌对上覆水 TP浓度影响显著，表现为灭菌组的3个接种处理的TP浓度均显著高于非灭菌组。OPB接种促进了天鹅湖沉积物中磷的释放，试验期间灭菌组各处理水体TP 浓度变幅为 0.049~0.335 mg·L-1，其中弯曲芽孢杆菌（Bacillus flexus）和短小芽孢杆菌（Bacillus altitudinis）增幅较大。在试验结束时，大多数处理沉积物中APA和弱吸附态磷（NH4Cl-P）含量明显增加，而可还原态磷（BD-P）和铁铝结合态磷（NaOH-P）含量则有所降低。研究表明，在天鹅湖潟湖沉积物中分布着大量OPB，其可通过分泌碱性磷酸酶或改变氧化还原环境等影响沉积物磷的形态转化及释放潜力，OPB对沉积物内源磷释放的贡献不容忽视。

• 锰铁氧体改性生物炭对四环素的吸附性能研究

  林冰峰,陈志豪,杨芳俐,吴永红,唐次来

  为了提高生物炭对四环素（TC）的吸附效果，通过共沉淀和热解法制备了锰铁氧体改性的橘子皮生物炭（BC@MnFe2O4），采用 SEM、BET、XRD、FT-IR 和 XPS 对不同生物炭进行表征分析。通过批处理实验研究了初始 pH、生物炭用量、TC 浓度、共存离子对 BC@MnFe2O4吸附 TC 的影响。结果表明，锰铁氧体可均匀负载到生物炭表面。相比于原始生物炭，BC@MnFe2O4具有更丰富的孔隙结构，比表面积由改性前的2.86 m2·g-1，提高到306.12 m2·g-1。FT-IR结果显示BC@MnFe2O4表面存在—OH、—Mn—O、—Fe—O官能团。BC@MnFe2O4对TC的最大吸附量可达167.50 mg·g-1，是原始生物炭（13.21 mg·g-1）的12倍。吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附方程。吸附机制以化学吸附为主，多层吸附占主导。BC@MnFe2O4拓宽了pH的适用范围，随着pH从3提高到11，吸附效率逐渐降低，但在pH=11时，去除效率仍有80%。共存的NO-3和SO2-4对BC@MnFe2O4吸附TC的影响不显著，随NH+4浓度增加，TC吸附量略提升了5.44 mg·g-1。而腐植酸由于与TC竞争吸附点位，明显抑制了TC的吸附。BC@MnFe2O4在循环使用5次后仍能保持61.65%的吸附量，有良好的应用潜能。XPS分析表明，Mn—O和Fe—O等含氧官能团对TC的吸附起主要作用，吸附后Mn和Fe元素的化合价上升，以及官能团的改变，说明改性生物炭与TC发生了电子转移，形成了共价键。研究表明，锰铁氧体改性显著提高了生物炭对四环素的吸附能力，在较宽的pH范围内仍有良好的吸附效果，且受水溶液中共存离子的干扰小。

• 饲粮能氮比对简州大耳羊粪便排泄参数及微生物区系的影响

  付敏,陈天宝,欧阳佚亭,赖靖雯,陈敏,曾洪良

  为探索全价颗粒饲粮不同能氮比对全舍饲简州大耳羊粪便排泄参数、氮排泄参数以及粪便微生物区系的影响，选择32只（公母各半）（26.16±2.39）kg的6月龄健康简州大耳羊，随机分到a、b、c、d组，分别饲喂能氮比为0.59、0.51、0.43、0.35的全价颗粒饲粮，开展 12 d全收粪尿试验，并采集新鲜直肠粪便测定微生物区系。结果表明：降低饲粮能氮比对试验羊干物质采食量、粪便及尿液排泄参数、氮排泄率和粪氮排泄量均无显著影响，但粪便pH、尿总氮、尿氨氮、日排总氮、单位代谢体质量尿氮和总氮的日排泄量均呈线性增加。随着饲粮能氮比降低，a、b、c组粪便微生物区系无显著差异，但 d组 Shannon指数和 Simpson指数降低；在门水平上，d组厚壁菌门的相对丰度降低，疣微菌门和放线菌门的相对丰度提高；在细菌属水平上，艾克曼菌属的相对丰度提高。综上所述，降低全价颗粒饲粮能氮比将提高简州大耳粪便pH、增加尿氮的排泄，而且能氮比过低（0.35）会影响粪便微生物区系，进而影响机体健康。

• 固定化菌剂原位净化养殖水体效果及对微生物群落结构的影响

  蔡徐依,田亚雄,陈潘毅,葛朋彪,张六六,李娟英

  为深入了解固定化菌剂原位应用对养殖水体净化效果及对养殖环境中微生物群落结构的影响，监测了养殖池塘原位修复过程中水质指标变化，同时采用高通量测序方法，分析了养殖底泥与水体中微生物群落的变化特征。结果表明：实验组中养殖池塘的CODMn和氨氮的去除效果均得到了显著提升（P<0.05）。CODMn去除率从26.14%升至52.49%，氨氮去除率从76.21%提升至90.73%。CODMn的浓度基本满足养殖尾水一级排放标准，氨氮可以稳定低于 0.5 mg·L-1，养殖过程中 TP浓度保持稳定，满足排放标准。实验组水中微生物的多样性Shannon指数和丰富度Chao指数显著高于对照组（P<0.05）。固定化菌剂的加入使得实验组的环境微生物OTU数和独有的OTU数均相应增加，实验组底泥与水体间共有的OTU数更多。主坐标分析（PCoA）表明，与对照组相比，实验组中优势微生物种群的变化较大，变形菌门（Proteobacteria）数量升高促进了氨氮的转化；促进动物和植物遗骸腐烂的放线菌门（Actinobacteria）以及拟杆菌门（Bacteriidota）数量的降低与实验组中耗氧性有机污染物CODMn的浓度大幅降低有关；属水平上相对丰度的变化也反映出固定化菌剂原位应用优化了环境微生物群落结构。

• 六溴环十二烷(HBCD)和Cu2+单独与联合暴露对海水小球藻的毒性作用

  赖丽华,田斐,熊倩,王学锋,叶国玲,陈海刚

  为探究典型溴化阻燃剂六溴环十二烷（HBCD）和重金属 Cu2+对海水小球藻（Chlorella salina）的毒性作用，本研究测定HBCD和Cu2+单独和联合暴露96 h后小球藻的细胞密度、Chl a含量和叶绿素荧光的变化情况。结果表明：单独暴露下，HBCD处理组藻细胞密度与对照组相比显著下降，其中 500 μg·L-1 HBCD 处理组抑制率最高（32.99%），Chl a 含量和Fv/Fm则与对照组无显著差异；Cu2+处理组中，96 h-EC50分别为 637 μg·L-1（ 细胞密度）和 541 μg·L-1（ Chl a含量），Chl a含量对 Cu2+的敏感性高于细胞密度，海水小球藻的生长受到明显抑制且呈剂量-效应关系，1 260 μg·L-1和2 000 μg·L-1 Cu2+处理组中Fv/Fm分别显著降低24.24%和32.32%；HBCD和Cu2+联合暴露下，海水小球藻的细胞密度和Chl a含量的抑制率增高、叶绿素荧光参数Fv/Fm和ΦPSⅡ比Cu2+单独暴露低，基于细胞密度计算的96 h EC10和EC50则随HBCD浓度的增加而显著降低。析因分析表明，HBCD和Cu2+联合暴露对海水小球藻的影响具有交互作用，HBCD 会增加 Cu2+对海水小球藻的毒性。研究表明，HBCD 对海水小球藻的毒性低，但低浓度HBCD与Cu2+联合暴露下Cu2+的毒性明显增强，环境中HBCD和Cu2+联合作用对海洋生态系统具有较大的潜在风险。

• 氢氟酸对发酵前后玉米秸秆有机质结构的影响

  宋鑫,胥汉杰,雷梣岑,张玉,李芳芳

  为了验证氢氟酸（HF）处理是否可改变不同降解程度有机质的性质和结构，本研究配制不同浓度（0、2%、10%）HF对发酵前后的玉米秸秆进行酸洗处理，结合常用化学表征手段、分子生物标志物技术和稳定碳同位素比值，探究酸洗液和固体样品中有机质性质的变化。结果表明：发酵后玉米秸秆有机氮含量增加1.15~1.51倍，有机碳含量变化不明显，导致C/N显著降低，但是不同浓度 HF 处理后，有机碳和有机氮含量并没有明显改变；发酵前、后玉米秸秆中有机质的 δ 13C 值分别是-12.83‰±0.25‰、-13.63‰±0.09‰，不同浓度 HF处理发酵前和发酵后的玉米秸秆的 δ13C基本不变；发酵前、后玉米秸秆固体中木质素总量分别为（18.81±7.44）、（12.01±1.75）mg·g-1，HF处理发酵后玉米秸秆中木质素的降解参数和来源参数不变。HF处理会导致部分溶解性有机质的流失，发酵后玉米秸秆中含氧官能团优先降解，部分溶出性木质素流失，但木质素的结构不会改变。

• 不同热解温度牛骨生物炭特征及对Cd2+的吸附

  黄涛,胡林潮,吴佳楠,张文艺,毛林强

  本文研究了不同热解温度条件下牛骨生物炭理化性质及对 Cd2+的吸附特性，采用限氧控温慢速热裂解的方式，在 300、350、400、500、700 ℃和900 ℃条件下制备牛骨生物炭。分别采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱以及扫描电镜能谱仪等设备对牛骨生物炭进行表征，并通过批量吸附实验分析其对Cd2+的吸附特性。结果表明：牛骨生物炭pH值、灰分含量随热解温度提高而增加，芳构度逐渐增强，孔径与比表面积增大，而挥发分、有机碳含量与全氮含量减少；准二级动力学模型可以准确拟合5种牛骨生物炭对Cd2+的吸附动力学过程（R2>0.999），在接近吸附平衡时，吸附速率由颗粒内扩散主导；牛骨生物炭对Cd2+等温吸附过程更符合Langmuir模型，700 ℃条件下制备的牛骨生物炭对Cd2+的吸附效果最好，最大平衡吸附量为44.32 mg·g-1；随着热解温度增加，牛骨生物炭对Cd2+吸附机制中官能团络合作用减弱，表面吸附、阳离子交换以及π电子配位作用增大。在实际规模化制备牛骨生物炭过程中应充分考虑能耗成本以及尾气收集问题。

• 奶牛养殖粪水还田对风沙土农田N2O和NO排放的影响

  杨从,刘德燕,黄皓文,陈雷,樊俊铭,王银宏,石孝东,田彦锋,丁维新

  为探究规模化奶牛养殖场粪水农田就近消纳的区域适宜方案，减缓农田温室气体排放，建立田间原位试验，研究奶牛养殖场粪水（液体有机肥）对风沙土N2O和NO 排放及青贮玉米产量的影响。试验设5个处理，分别为：不施氮肥对照（CK）、常规化肥（NPK）、奶牛养殖场固体有机肥底肥尿素追肥（SM）、液体有机肥分3次（LMT）和4次施用（LMF）。结果表明：在氮用量250 kg·hm–2水平下，与 NPK 处理相比，SM 处理土壤 N2O 和 NO 累积排放量分别降低 16.58% 和 20.31%，LMT 处理的降低幅度分别达到39.59%和 30.02%，LMF处理则仅降低土壤 NO排放量而对 N2O排放无显著影响。与 LMT处理相比，玉米生长季内 LMF处理土壤N2O和 NO排放量分别增加了 76.92% 和 13.04%。SM 和 LMT处理青贮玉米产量和肥料氮利用率与 NPK处理无显著差异，而 LMF处理则显著降低肥料氮的利用率31.76%。综上，风沙土农田玉米季奶牛养殖场液体有机肥的推荐施用方案为：250 kg·hm–2氮分1次基肥和2次追肥施用，基追比为40%∶20%∶40%，追施时间为玉米拔节期和大喇叭口期。这一方案既可以高效消纳奶牛养殖场粪水，又可降低N2O和NO排放，实现青贮玉米生产与生态环境的双赢。

• 烟-稻轮作不同施肥土壤N2O排放对水分的响应

  赵伟东,郭宝玲,郑祥洲,汤水荣,孟磊,张玉树

  为研究水-旱轮作条件中土壤氧化亚氮（N2O）排放对不同施肥处理的响应，本文以亚热带地区长期不同施肥定位试验（烟-稻轮作）土壤为研究对象，设置 60% 持水量（WHC）+不施肥（UCK）、60%WHC+推荐施肥（UNPK）、60%WHC+高氮施肥（UNhPK）、60%WHC+推荐施肥配施秸秆（UNPKS）、淹水+不施肥（FCK）、淹水+推荐施肥（FNPK）、淹水+高氮施肥（FNhPK）、淹水+推荐施肥配施秸秆（FNPKS）共 8个处理，开展室内培养试验，测定土壤 N2O排放及微生物相关功能基因丰度变化，探讨不同施肥土壤N2O排放与相关功能基因丰度对水分的响应规律。结果表明：与CK处理相比，其他施肥处理均显著降低土壤pH，NPKS显著增加土壤有机质（SOM）和全氮（TN）含量；与NPK处理相比，NhPK和NPKS均显著降低土壤碳氮比（C/N）。60%WHC和淹水条件各施肥处理N2O累积排放量分别为0.56~1.44 mg·kg-1和14.89~20.70 mg·kg-1。与60%WHC条件相比，淹水显著促进各施肥处理N2O排放。60%WHC 条件下，与 UNPK 处理相比，UNPKS 处理显著降低 N2O 排放。两种不同水分条件下，N2O 累积排放量与铵态氮（NH+4-N）含量均呈负相关，与硝态氮（NO-3-N）含量均呈正相关。相比于 UCK 处理，UNPK 和 UNhPK 显著提高 AOA 基因拷贝数，UNPK 显著提高 AOB基因拷贝数；UNhPK显著降低 nirK、nirS和 nosZ基因拷贝数，UNPKS显著降低 nirS基因拷贝数。相比于 FCK处理，FNPK、FNhPK、FNPKS均显著提高 AOA和 AOB基因拷贝数，均显著降低 nirS的基因拷贝数。淹水各施肥处理 AOA、AOB基因拷贝数和（nirK+nirS）/nosZ 比值分别为 60%WHC 各施肥处理的 1.80~2.49倍、1.19~2.19倍和 1.25~1.42倍，与 60%WHC 相比，淹水促进硝化菌硝化作用和反硝化作用的强度，导致大量 N2O 排放；UNPKS 处理的（nirK+nirS）/nosZ 比值比 UNPK 低 21%，相比于UNPK处理，UNPKS处理降低土壤反硝化作用，减少N2O排放。研究表明，淹水条件增加了土壤N2O排放，但减弱了施肥对N2O排放的影响；低水分条件下化学肥料配施秸秆可以显著减少N2O排放。

• UHPLC-MS/MS和GC-MS/MS测定甜菜中523种农药及代谢物的残留量

  原海越,史小萌,李备,王雯雯,刘潇威,贺泽英

  建立同时检测甜菜中523种农药及代谢物的QuEChERS提取结合超高效液相色谱串联质谱法和气相色谱串联质谱分析方法。采用 QuEChERS 前处理方法提取，MgSO4和乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶（PSA）净化，采用 UHPLC-MS/MS 和 GC-MS/MS 检测。PSA的用量会影响 40种农药的回收率，用量为 0或 5 mg·mL-1时，回收率在 60%~120% 之间。523种农药在 2~200 μg·kg-1添加浓度水平回收率在65.1%~116.4%之间，RSD值小于24.1%。方法定量为2 μg·kg-1或5 μg·kg-1，线性相关系数均大于0.99，采用基质标准曲线定量分析。针对142种农药适用于两种仪器的检测结果无明显差异。实际样品检测出的农药残留物浓度均低于我国规定相应的最大残留限量，但根据欧盟标准的规定，部分样品中毒死蜱、溴氰菊酯和氰戊菊酯存在超标现象。该方法样品前处理简单快速，方法的准确度、精密度和灵敏度均满足农药残留在农作物中检测分析要求，适用于523种农药及代谢物在甜菜中的多残留检测。