农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2024年第11期

• 基于CiteSpace分析近30年土壤重金属阈值研究趋势及热点

  黄奕航,朱琳芳,戈子轩,彭佩钦,陈怀满,吴同亮,王玉军

  为深入探讨土壤重金属环境阈值研究现状及发展趋势，本文利用文献计量学方法，通过 CiteSpace 软件，基于 Web ofScience和CNKI数据库中相关文献，综合分析了近30年来国内外土壤重金属环境阈值的研究趋势及热点。结果显示，国际上研究热点主要聚焦于“食品安全阈值”“生态安全阈值”“阈值研究对象”以及“重金属界面过程”4个方面，而国内的研究热点主要聚焦于“物种累积规律”“阈值推导”和“环境容量模型”等方面。针对研究不同重金属的文献进行分析，生态安全阈值、食品安全阈值和人体健康风险阈值的主要推导方式分别为物种敏感性分布（SSD）法、经验回归方程法和目标危险系数法。通过对比总结不同重金属阈值及各国土壤环境标准，发现土壤重金属生态安全阈值和食品安全阈值在数值上存在较大差异，且不同国家的环境质量标准亦有较大差别。国内重金属阈值研究应该更加关注土壤重金属界面作用过程和文献数据收集等方面，并将大数据分析和机器学习与重金属阈值研究相互结合，尽快完善各类重金属土壤环境阈值，为制定符合我国国情的土壤环境质量标准提供数据支撑。

• 国内外土壤砷的环境标准比较

  戈子轩,吴同亮,王霞,黄奕航,朱琳芳,王小治,王玉军

  土壤砷污染不仅危害农产品质量和陆生生态环境，也会增加地下水污染风险，且对人体健康存在重大威胁。本文从陆生生态毒理学效应、动植物体内积累暴露风险、人体健康风险和土壤-地下水迁移风险4个角度阐明了砷的土壤环境标准的推导方法和过程。本文还调研获取了北美、欧洲、亚太和非洲等19个国家和2个国际组织中包含农用地、住宅类用地和工业（含商业）类用地3种土地利用方式下共计139个砷的土壤环境标准值。结果表明：各国家和地区间制定的砷的土壤标准值差异较大，与国际标准值相比，我国在《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中制定的农用地筛选值为20~40 mg·kg-1，处于国际平均水平位置。我国在《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》中制定的第二类用地标准筛选值和管控值分别为60 mg·kg-1和140 mg·kg-1，较国外标准更严格。在调研的3类土地利用方式下，各国家和地区制定的砷的土壤标准值在农用地和住宅用地土地利用方式下更加严格。制定的砷的土壤环境标准值的保护目标、毒性参数取值、暴露情景及途径和暴露参数与暴露模型的不同，是导致不同国家和地区标准值存在差异的主要原因。同时，对于我国砷的土壤环境标准的现状与问题，本文有针对性地提出了建议与发展方向。

• 土壤重金属污染源清单研究现状及进展

  许文,周潇云,张玥,周杰甫,孙园园,师华定,白璐

  为探究污染源清单在土壤重金属溯源中的应用现状及未来发展，基于文献计量分析结果，重点归纳总结了重金属污染源清单国内外研究进展、清单编制方法和当前存在的主要问题。结果表明：大气排放清单编制是推动重金属源清单编制的主要技术力量，近年来中国学者在以废气形式排放的重金属源清单编制方面开展了大量研究。但土壤中的重金属污染来源广泛，迁移转化复杂，单一介质的大气重金属排放清单不能完全满足土壤重金属源清单的构建需求。现阶段，重金属源清单信息在健康风险评价和环境风险评价中的综合应用正成为一个重要的研究趋势，并且在排放因子的本地化、排放来源识别和信息数据采集方面存在一定局限性。未来需要建立更加精细化的活动水平数据和更多源项本地化的排放因子，重点关注新兴和潜在来源的重金属排放，以降低重金属源清单的不确定性。

• 基于文献计量的农田土壤镉下渗研究现状与趋势分析

  刘佳有,王鑫凤,高阿祥,杨新萍

  基于中国知网（CNKI）和Web of Science（WoS）核心合集数据，本文采用文献计量学方法和可视化分析软件，分析了国内外农田土壤重金属Cd下渗研究领域2003—2023年的研究现状、研究热点及未来发展趋势。结果显示，该领域的年发文量整体呈增长趋势，但年度最高发文量较低，中文和英文最高年发文量仅为19篇和23篇。中文文献的研究热点主要集中在“重金属”、“数值模拟”、“迁移”和“土壤”，英文文献主要为“cadmium”、“agricultural soil”、“heavy metals”和“fluxes”。国内外研究者已初步掌握农田土壤中重金属Cd的下渗迁移过程、影响因素、下渗通量计算方法及模型模拟。然而，目前的研究主要集中在室内模拟实验（如土柱实验），而缺乏对自然条件下农田土壤Cd下渗过程的长期监测。同时，关于极端天气条件及农田干湿交替对Cd下渗迁移的影响研究仍显不足。未来应重点关注田间Cd下渗过程的监测、下渗过程影响机制深化研究以及多尺度农田土壤重金属Cd下渗输出模型的建立。

• 土壤环境承载力研究进展及展望

  陈睿涵,王霞,仓龙

  本文系统梳理了土壤环境承载力的概念和发展历程，总结了土壤环境承载力的多种评价方法，包括系统动力学模型法、综合模型评价法、PSR和OER模型评价法、环境质量评价法等，并比较了现有评价方法的优缺点；归纳了土壤环境承载力的评价指标体系，同时给出了土壤环境承载力的应用场景。在此基础上提出了土壤环境承载力研究的不足之处和未来的研究方向。

• 西南地质高背景区土壤镉释放动力学及辣椒安全阈值研究

  王东哲,宋静,黄贝童,于泓,李敏敏,和丽萍,骆永明

  为探究西南典型碳酸盐岩地质高背景区农田土壤镉（Cd）的释放动力学特征以及保护辣椒安全生产的土壤Cd阈值，通过梯度扩散薄膜技术（Diffusive gradients in thin-films technique，DGT）和 DIFS 模型（DGT induced fluxes in soils and sediments model）获取土壤Cd释放动力学参数，通过盆栽和大田试验建立了基于土壤总Cd和有效态Cd与辣椒Cd含量的关系，并推导出保护辣椒安全生产的土壤总 Cd 和有效态 Cd 阈值。结果表明：土壤 Cd 从固相向液相释放的能力处于中等到高的水平（R 值范围为 0.42~0.98），较低的土壤pH有利于Cd的长期持续释放。DGT测定的土壤有效态Cd对辣椒Cd的预测效果最佳（模型拟合优度=0.86），土壤总Cd、0.43 mol·L-1 HNO3提取态Cd（HNO3-Cd）和BCR连续提取法第一步提取态Cd（F1-Cd）结合土壤pH能够与辣椒Cd含量建立较好的多元线性回归模型，拟合优度均高于0.80。0.43 mol·L-1 HNO3提取法具有简单快捷、便于检测的优点，其与土壤pH结合可作为研究区碳酸盐岩地质高背景农田土壤有效态Cd的可靠评价方法。研究表明，基于总Cd和HNO3-Cd推导的土壤Cd安全阈值能够较好地保护当地辣椒的安全生产。

• 水培到土培体系植物根系PFAS吸收风险的迁移机器学习研究

  钱一凡,裴晨浩,吕陈,吴同亮,刘存,王玉军

  为实现植物根系对全氟与多氟化合物（Per- and polyfluoroalkyl substances，PFAS）的吸收和积累的精准预测，本研究基于涵盖了19种PFAS的水培或土培体系文献数据，共计668条数据点，利用分子描述符、实验条件以及作物属性等作为特征变量，构建4种机器学习模型分别预测了水培体系和土壤体系的根系富集因子（RCF），效果最佳的均是极端梯度提升树（XGB）模型，测试集决定系数（R2）分别为0.69和0.83，均方根误差（RMSE）分别为0.51和0.28。水培体系中PFAS的吸收、积累更容易研究，因此搭建了从水培体系到土壤体系的迁移学习模型，通过知识共享来提升 RCF 预测的准确度。最优的迁移模型的测试集 R2达到了0.86，RMSE 为 0.25，准确性有显著提升。Shapley加性解释（SHAP）特征重要性分析结果显示，暴露时间、土壤 pH 和 PFAS浓度是影响土壤根系吸收积累最主要的3个因素。本研究通过构建机器学习和迁移学习模型来预测土壤中植物根系PFAS的吸收积累，实现了简单水-植物根表体系向土-水-植物多个界面复杂体系的迁移，为评估土壤PFAS生态环境风险提供了新的视角。

• 老化土壤中共存Cu（Ⅱ）对菲赋存形态的影响

  张雪琪,李梦婷,陈楚泽,张巍,王鋙葶,鲜啟鸣

  为研究场地土壤重金属-多环芳烃复合污染对土壤多环芳烃（PAHs）环境行为的影响，本研究选择我国4种代表性土壤，探究了共存较高含量铜[Cu（Ⅱ），1 000 mg·kg-1]对土壤菲老化行为（0~360 d）的影响。结果显示：Cu（Ⅱ）共存时，灭菌土壤中稳定吸附态菲的含量提高了0.02~4.48 mg·kg-1，结合残留态菲的含量降低了0.16~5.01 mg·kg-1。菲-Cu（Ⅱ）交互作用可以增加土壤对菲的吸附，从而促进生物有效态菲向稳定吸附态菲的转化，并抑制稳定吸附态菲进一步向结合残留态菲的转化。由于共存Cu（Ⅱ）对微生物的毒害作用，不灭菌土壤中生物有效态菲的半衰期延长了5.4~135.0 d。在灭菌土壤中，Cu（Ⅱ）的存在使生物有效态菲的老化速率提高了0.000 2~0.003 6 d-1，菲及菲-Cu（Ⅱ）共存时生物有效态菲的老化速率与土壤溶解性有机质含量呈显著正相关（P<0.01）。研究发现，菲-Cu（Ⅱ）交互作用会影响菲老化过程中赋存形态之间的转化和老化速率，影响程度与土壤有机质的含量及组成有关。

• 基于机器学习对铜和锌在土壤中的老化预测和关键因子识别

  夏菲洋,和长城,陆晓松,王玉军,杨敏,范婷婷

  为探究铜（Cu）和锌（Zn）在不同类型土壤中的老化过程及其主要影响因素，本研究开展了为期90 d的培养实验，向12种不同类型的土壤外源添加Cu和Zn。基于传统动力学模型、逐步线性回归和机器学习模型，构建了土壤中Cu和Zn有效态变化的预测模型。此外，基于沙普利可加性模型解释方法（Shapley Additive Explanations，SHAP），分析了影响Cu和Zn有效态含量的关键土壤因子的作用。结果表明，Cu和 Zn有效态含量在培养前 30 d内迅速下降，随后速率减缓，且 pH对老化速率影响显著，在碱性土壤中下降更明显。动力学分析显示Cu的老化过程主要受微孔扩散控制，而Zn的老化机制较为复杂，不完全依赖扩散作用。多变量逐步线性回归分析表明，土壤电导率和粒径组成对金属有效态变化有显著影响。此外，本文比较了随机森林、支持向量回归、极限梯度提升和符号回归 4种机器学习模型对 Cu和 Zn有效态含量的预测能力，发现极限梯度提升模型的预测精度最高。通过SHAP分析发现，铁氧化物和有机质含量分别是影响Cu和Zn有效态的最关键因素。pH对Cu和Zn有效态含量的影响存在显著差异，Cu的有效态含量预测中铁氧化物与pH值之间呈现出显著的交互作用。总体而言，本文通过结合动力学模型、逐步线性回归分析与机器学习方法，揭示了Cu和Zn在土壤中老化的主要驱动因素及其相互作用。

• 不同采样密度下区域耕地土壤镉污染评估的不确定性分析

  申志成,孙在金,徐靖文,师华定

  为探讨采样密度和采样位置影响下区域耕地土壤镉（Cd）污染评估结果的不确定性，本研究基于我国某地耕地土壤Cd污染严重区域的密集调查样本，通过多尺度采样网格（500、1 000、1 500、2 000 m）布设和随机抽样的方式获取大量调查样本，并基于此分析区域耕地土壤Cd含量总体水平、空间分异特征、污染风险评估结果的不确定性。结果表明：区域耕地土壤Cd含量总体水平评估结果不确定性低，平均不确定度为7%，空间分异特征、污染风险评估结果不确定性高，平均不确定度分别为32.2%、30.1%，这种不确定性随着采样密度的降低而增加。即使样本稀疏，中位值或几何均值在一定程度上也可以有效评估区域土壤Cd含量的总体水平，但为了有效刻画土壤Cd含量空间分布和识别污染风险，仍须进行适当高密度的采样。区域耕地土壤Cd含量受小尺度强随机性效应和多尺度结构性效应的复杂影响，这可能是导致耕地土壤Cd含量空间分布特征和污染风险评估结果表现出高度不确定性的重要原因。

• 长江流域企业重金属污染空间分布及风险评估

  王世豪,刘寒冰,张荣,陈坤,赵琛,刘菁,梁家辉,师华定,谷庆宝,徐新良,黄麟

  本文基于重金属企业数据，分析了长江流域涉重金属重点企业污染空间分布特征，基于重金属污染“源-径-汇”过程，构建了企业重金属污染风险评价指标体系，并对长江流域企业重金属污染风险进行了评价。结果显示：企业及污染物排放口主要分布在中下游干流水系、鄱阳湖水系和太湖流域。江西、湖南、云南和四川是冶炼企业的主要分布地区，重金属污染物种类最多。污染源危险性较高的县域主要分布在江西、湖南、江苏和云南等地。污染物传输途径中高危险性县域主要分布在江西、江苏、安徽、湖南等地。污染受体脆弱性在上游四川、重庆，中游湖北以及下游地区表现出显著的集聚特征，中、高脆弱性县域主要分布在湖北、湖南、四川、安徽、重庆等地。长江流域约有14.26%的县域重金属污染综合风险等级为高或极高，中、高风险县域主要分布在江西、湖南和江苏等地，此外四川、云南、安徽、湖北和重庆部分县域有污染超标的风险，未来需要进一步采取防控措施降低污染风险。

• 江西某煤矿区修复成效评估与生态风险评价

  刘旭,冯瑶,梁家辉,邓陈宁,何泽新,谢明辉,师华定

  为探究矿区生态修复工程对土壤污染源头防控工作的成效，本研究对江西某矿区煤矸石、矿区新覆土壤、矿区下游农用地土壤、灌溉水及底泥进行系统的环境质量调查，并对样品Cd含量进行分析测试。采用莫兰指数、地累积指数、生态风险指数对矿区及周边表生环境中Cd的源汇关系、污染程度、生态风险进行评估。结果显示矿区周边土壤受煤矸石和矿区新覆土壤以及自然本底的多重影响，Cd 含量（0.33 mg·kg-1）介于煤矸石与新覆土壤之间，污染程度（Igeo为-2.03~0.37）介于轻微污染-中度污染之间，生态风险（Er为11~58）介于低风险-中度风险之间。研究表明矿区生态修复工作对下游农田保护效果显著，周边农田土壤Cd元素含量、污染程度、风险水平相较于煤矸石均显著降低。但在土地开发利用过程中，需注意土壤酸化问题，及时避免由于酸化而引起的大量重金属的释放。

• 活化剂强化巨菌草修复Cd污染土壤的田间试验

  郭豪华,陈志怀,罗小三,李子言,马彬城,汤雅丽,李平,林金石,姜海波

  通过活化剂联合具有较高富集能力和较大生物量的植物积累、移除重金属是污染土壤修复的新方向。为探究不同活化剂种类和剂量对植物提取土壤重金属的强化修复效果，本研究通过大田试验比较了EDTA、KCl、草酸（OA）对巨菌草修复Cd污染农田土壤（0.92 mg·kg-1，pH 5.0）的影响。结果表明：土壤总Cd含量（0.52~0.84 mg·kg-1）显著低于种植前，施用EDTA和中、高剂量KCl （750、1 125 kg·hm-2）使土壤Cd含量显著减少。活化剂对巨菌草的生长未产生不利影响，低剂量KCl （375 kg·hm-2）则提高了地上部生物量（431 mg·株-1）。各处理地上部Cd累积量为0.15~0.37 mg·株-1，其中OA和低剂量KCl处理最高，分别为0.37 mg·株-1和0.32 mg·株-1。Cd 主要累积在叶片（0.53~1.92 mg·kg-1），占地上部总累积量的 54.9%~64.2%；OA 处理的生物富集系数 BCF茎（0.67）、BCF 叶（2.09）和转运系数TF叶/茎（3.12）显著高于其他处理，表明其可增强土壤重金属生物有效性，从而促进巨菌草的吸收和累积。根据试验结果估算修复效果，在本实验土壤Cd水平下，OA和低剂量KCl强化巨菌草分别收割7茬和8茬将可达标；对于Cd含量为2.0 mg·kg-1的污染土壤，分别收割9茬和10茬可达标；而在Cd含量0.5 mg·kg-1污染土壤中只需收割5茬。研究表现，兼顾生物量和富集能力，OA和适量KCl的应用对于提高巨菌草净化土壤Cd污染的修复效果最好，且通过种植此类生物量大的植物并采用强化修复技术，同时达到了减污和固碳的双重目的。

• 铅污染农田土壤修复后的环境容量及风险演变

  周迪,王梅,高学振,温嘉霖,张情亚,陆君,周东美

  为探究农田土壤高风险重金属的环境容量及风险演变的时空特征，以我国北方典型铅污染农田为研究对象，采用多种统计学方法综合确定研究区土壤铅的地球化学基线值，并将其作为该农田的土壤环境背景值，以此计算土壤铅的静态环境容量，同时开展为期 3 a的铅污染修复过程中的现存环境容量以及生态和健康风险演变特征分析，并对最终修复效果进行评价。结果表明，经过3 a修复，土壤中铅含量超过350 mg·kg-1的点位占比清零，铅土壤现存环境容量由修复前的203.09 kg·hm-2显著增加至修复后的339.57 kg·hm-2，且采用原位钝化技术与深翻耕结合的区域环境容量增加最为突出。根据风险评价结果，该农田铅污染潜在生态风险等级已降至低等级，同时健康风险也明显降低，非致癌风险和致癌风险皆在可接受范围内。研究表明，经过3 a修复，该农田的铅环境容量与风险水平均得到显著改善，研究结果可为同样受铅污染农田土壤的修复与安全利用提供一定参考。

• 鹰潭土壤重金属环境容量与承载力核算基础数据平台构建

  宋洁,于东升,马利霞,王红梅,王鑫,张广星,王玉军

  为提升地区土壤重金属污染评估与风险管控技术，针对铜采选和冶炼等工矿场地带来的土壤重金属污染物，研发鹰潭市土壤重金属环境容量与承载力核算基础数据平台系统。系统采用B/S架构，包括系统安全用户与主界面设置、数据管理与决策支持、基础图层、环境质量评价、环境阈值、静态环境容量、动态环境容量、环境承载力和管理措施建议九大功能模块，新提出了基于环境阈值空间分异的区域土壤环境容量、饱和度以及承载力的概念和精细化算法。系统应用表明，该基础数据平台可为相关部门在区域土壤环境容量与承载力管理方面提供技术支撑。

• 宁波土壤有机污染物环境容量与承载力核算基础数据平台

  丁琪洵,王红梅,于东升,宋洁,张广星,王玉军

  为动态监测、评估预警土壤有机污染物环境承载能力，提升土壤有机污染物防治能力，以宁波市为例构建土壤有机污染物环境容量与承载力核算基础数据平台。该平台系统采用B/S架构，主要包括系统安全用户与主界面设置、土壤属性空间分布、环境质量评价、环境阈值、静态环境容量、动态环境容量、健康风险评估、环境承载力和管理措施建议共九大功能模块；建立基于环境阈值空间分异的区域土壤环境容量、人体健康风险、年动态环境容量饱和度等精细化算法。该平台系统实现了区域环境容量与承载力的精细化核算与差异化管理，可为相关部门在土壤有机污染物防治方面提供技术支撑。

• 土壤重金属植物有效性的化学评价法综述

  陈伟,魏志莹,杨秀雯,易佳佩,秦超杰,景一鸣,郭军,张家泉,罗泽娇,祁士华

  随着城市化、工业化发展的脚步加快，土壤重金属污染成为国内外普遍关注的环境问题。土壤中的重金属可能被植物或者农作物吸收，并经由食物链对人体造成健康风险。目前，土壤中重金属含量的测定及污染程度的评估以土壤重金属总量为主，但土壤重金属总量既无法反映重金属的地球化学过程，也无法准确评估土壤中重金属的污染程度，导致土壤中重金属对生物以及环境造成的危害程度难以被精准地评价。而土壤重金属的植物有效性可表征土壤中重金属的赋存状态以及植物吸收过程，能更精准地评估其对人体及环境造成的危害程度。本文介绍了生物有效性及植物有效性概念的发展历程，系统总结和对比了常用于土壤重金属植物有效性评价的化学方法[包括化学提取法（单独提取法和连续提取法）、自由离子活度法、同位素稀释法和梯度扩散薄膜（DGT）技术]的原理及其在土壤重金属植物有效性的测定工作中的应用，以期进一步推动国内外有关土壤中重金属植物有效性的研究以及土壤中重金属污染防治工作。

• 喹诺酮类抗生素的植物生态毒性研究进展

  张解和,吴彤彤,姜佳慧,杨怡,章凯帆,陶海升

  喹诺酮类抗生素（Quinolones，QNs）被广泛应用于医疗卫生、种植业、水产养殖业和畜牧业等，因其具有较高的吸附系数（Kd）和有机碳分配系数（Koc），能在环境中长久存在并经迁移转化排放到土壤、水体中，进而对植物生长和代谢产生影响。本文详述了QNs对陆生植物、水生大型植物及浮游植物生长和代谢的生态毒理效应研究进展，重点综述了不同QNs胁迫下这些植物生长、细胞形态、光合作用、抗氧化系统、渗透调节、代谢指标的响应情况。最后对QNs植物生态毒性机制进行了展望。

• 施锰对降低水稻镉含量的增强效应

  李晓清,钟娴慧,黄靖淇,黄彦,吴启堂,陈杨梅,卫泽斌

  为探讨锰肥施用对镉污染农田水稻降镉的叠加效果，在田间条件下进行盆栽试验，即在田间试验前茬对照、沸石钝化处理的基础上设置了施锰的盆栽试验。通过早稻+晚稻的田间盆栽试验，分析了不同处理对水稻生物量、镉含量和土壤镉含量的影响。结果表明：前茬沸石钝化处理使早、晚稻籽粒镉含量分别降低了69.1%和90.7%；施锰进一步降低了水稻籽粒镉含量，在前茬沸石钝化处理的基础上施加锰肥可以使早、晚稻籽粒镉含量分别降至 0.104 mg·kg-1和 0.011 mg·kg-1，降低幅度分别为 19.4% 和31.3%。盆栽底部无孔处理水稻镉含量低于有孔盆栽处理。研究表明，在钝化的基础上继续施加锰肥是一种进一步降低水稻镉含量的有效措施，田间盆栽试验也为研究多因素影响水稻吸镉提供了方法。

• 黄河流域九省（区）农业面源污染与农业产值脱钩研究

  邓茜月,王永生

  为探究黄河流域九省（区）农业面源污染与农业产值之间的关系，本研究基于清单分析法，测算了1978—2021年黄河流域九省（区）的化学需氧量、总氮和总磷排放量，并运用Tapio脱钩评价模型，研究了农业面源污染与农业产值之间的脱钩关系及其时空演化过程。结果表明：1978—2021年，黄河流域九省（区）农业面源污染排放量与农业产值整体呈现增加趋势，污染源结构与农业产值结构均发生显著变化；农业面源污染排放与农业产值的弹性脱钩状态呈现波动变化，并以弱脱钩状态为主，且存在显著空间差异性；脱钩状态的变化受到国家政策、自然生态、经济水平、人民需求等多因素影响。未来，黄河流域九省（区）农业高质量发展应采取差异化的流域和部门防治措施。

• 养猪污水多级净化系统底泥细菌群落结构分析

  陈钟佃,罗立津,周柳婷,黄小云,聂毅磊,黄秀声,翁伯琦,冯德庆

  为探究养猪污水处理系统中多级净化池底泥微生物群落结构及其与底泥环境因子的相互作用，本研究构建了污水生物处理多级净化系统，即：狐尾藻（T1）、大薸（T2）、红萍（T3）、泥鳅（T4）、红金鲳（T5）、莲藕（T6）等。经6个月运行之后，测定底泥理化因子指标和微生物群落结构。结果表明，在所有净化阶段，底泥中变形菌门（Proteobacteria）始终占据主导地位；放线菌门（Actinobacteriota）和厚壁菌门（Firmicutes）在初始处理阶段（T1）较为丰富，而在后续处理池中大幅减少。蓝藻门（Cyanobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteriota）和脱硫菌门（Desulfobacterota）的相对丰度变化幅度较大。深入分析发现，有机质和总磷是影响微生物群落结构的关键环境因子，其中有机质含量与Syntrophales目未分类属、Gaiellales菌属和Spirochaeta菌属的丰度呈现出显著的正相关性。此外，反硝化菌Candidatus Competibacter在系统的氮循环中扮演着核心角色。因此，可通过筛选和利用这些特定功能菌进行生物强化，提升污水处理系统的净化效率。

• 不同生物炭对巨大芽孢杆菌与铜绿假单胞菌解磷能力的影响

  张廷琴,刘洋,杨雅珩,黄煦涵,赵婧,储刚,周丹丹

  为探究生物炭添加对解磷菌生长及其解磷能力的影响，本研究选取土壤中广泛存在的巨大芽孢杆菌与铜绿假单胞菌两种解磷菌为研究对象，系统探究在300、500 ℃和700 ℃下制备的鸡骨、水葫芦和水稻生物炭对两种解磷菌单菌体系及混合体系中可溶磷含量的影响。结果表明，在巨大芽孢杆菌的单菌体系中，添加700 ℃鸡骨生物炭解磷效果最好；在铜绿假单胞菌的单菌体系中，添加300 ℃水稻生物炭解磷效果最好。在混合体系中，当巨大芽孢杆菌与铜绿假单胞菌的体积比为1∶1、1∶3时，添加300 ℃水葫芦生物炭解磷效果最好；而当体积比为 3∶1时，添加 300 ℃水稻生物炭解磷效果最好。皮尔逊相关性分析结果表明，生物炭的总有机碳（TOC）、碳（C）和氮（N）含量越高及孔径越大，越有助于提升解磷菌的解磷能力。因此，选择在300 ℃热解植物类生物质制备生物炭，有助于优化其碳、氮含量和孔隙结构，提升解磷菌解磷能力，从而在土壤改良和农业生产中发挥重要作用。

• 盐分离子对生物炭和土壤中硅溶出的影响

  王杰,王耀锋

  为了解生物炭改良盐渍土壤中硅的溶出特征受盐分离子的影响，本试验通过制备不同温度的小麦秸秆生物炭（WS300-WS700）和棉花秸秆生物炭（CS300-CS700），研究了生物炭在不同提取剂（H2O、CaCl2和NaCl溶液）中硅的动力学、连续提取溶出及其对土壤中硅溶出的影响。结果表明，生物炭中硅的动力学溶出浓度在第3天达到峰值，降低后平稳波动。500 ℃和700 ℃生物炭在 H2O 和 NaCl 溶液中的硅溶出量高于 300 ℃的生物炭，小麦和棉花秸秆生物炭中硅累积溶出量均在 H2O 溶液提取中最高，WS300在NaCl溶液中硅溶出量最低，其余生物炭均在CaCl2溶液提取中最低。小麦秸秆生物炭中硅的溶出量大于棉花秸秆生物炭，H2O溶液中 WS700的硅累积溶出量最高为 1 146.10 μg，CaCl2溶液提取 CS300处理最低，几乎为 0。生物炭添加到土壤的累积硅溶出变化趋势与生物炭单独溶出一致，H2O溶液提取WS700处理的土壤硅溶出量最大，CaCl2溶液提取的次之，NaCl溶液最小，这可能与土壤本身在CaCl2溶液中的硅溶出量较高于NaCl溶液有关。扫描电镜能谱（SEM-EDS）和X射线衍射（XRD）表征发现，离子与可溶性硅反应并吸附于生物炭表面，可能是生物炭在盐溶液提取中硅溶出量降低的原因。生物炭用于盐渍土壤改良能够提升土壤中硅的溶出，降低盐分离子对硅溶出的抑制作用。

• 硫酸亚铁与生物炭联用对牛粪-菇渣堆肥过程及土壤培肥的影响

  高坤鹏,范晓霞,张可,方林发,肖然

  为探究硫酸亚铁和生物炭单独或联用施用对堆肥过程和产品特性的影响，以及产品施用于土壤的培肥效果，本研究以牛粪和菌渣为原料，在自行设计的强制通风好氧堆肥反应器中进行堆肥试验，分别添加不同比例硫酸亚铁（Fe）、生物炭（BC）和硫酸亚铁+生物炭混合物（FeBC）；待堆肥结束后，将堆肥样品与土壤混合进行盆栽试验，以研究堆肥产品对土壤和植物生长的影响。结果表明：外源添加剂的联用可以延长堆肥的高温期，加快堆肥进程，且堆肥结束时各产品均符合施用标准（NY/T 525—2021）；各处理中腐殖质含量整体上呈先降低后增加的趋势，FeBC处理可以促进更多有机物转化为腐殖质，堆肥结束时腐殖质含量最高为115.0 g·kg-1；胡敏酸含量随着堆肥时间呈持续上升的趋势，而富里酸的含量逐渐降低；堆肥结束时，FeBC处理中胡敏酸含量最高（71.90 g·kg-1），而富里酸含量最低（24.65 g·kg-1）。堆肥产品的施用显著提升土壤的有机质含量（44.2%）和 NPK含量（56.7%），小青菜的生长指标也得到显著提高；此外，堆肥产品的添加提高土壤大团聚体的占比，机械团聚体稳定性指标平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）在添加堆肥产品后也得到显著提升，添加FeBC堆肥产品相较于其他堆肥产品处理更能显著增加土壤机械团聚体的稳定性。研究表明，硫酸亚铁与生物炭联合添加相较于添加剂的单独使用可以更好地促进堆肥进程，提高堆肥的腐殖化。在土壤改良方面，硫酸亚铁与生物炭联用的堆肥产品能更好地改良土壤理化性质以提高土壤肥力。

• Bacillus cabrialesii BCH除臭功能分析及在猪粪堆肥中应用

  唐笛森,邓丽莎,付静霞,闫敏,戢林,赵珂,邹立扣

  为了缓解畜禽粪便堆肥过程中产生的恶臭气体导致的环境污染，本研究以课题组前期在猪粪中分离筛选得到的一株具有除臭效果的芽孢杆菌为对象，测定其NH3和H2S的去除能力等。将菌株BCH进行全基因组测序后，对其氮硫代谢相关基因进行挖掘。以猪粪为堆肥原料，探究菌株BCH在堆肥中的除臭能力以及菌株对于畜禽粪便堆肥的效果。研究发现，该菌株为卡氏芽孢杆菌（Bacillus cabrialesii），其最适生长温度范围为30~60 ℃，最适pH范围为4.0~9.0；通过测定发现菌株对于氨氮的利用率最高为45%，在室内猪粪试验中，该菌株对于氨气、硫化氢的去除率分别为27%、26%。酶活测定发现该菌株表现出了多种降解酶的活性，其中脂肪酶活性为23.99 U·mL-1，蛋白酶活性为36.44 U·mL-1，羧甲基纤维素酶活最高，为36.52 U·mL-1。三代全基因组测序分析发现其具有氮、硫代谢相关基因hao、soxB。将菌株BCH应用于猪粪堆肥发酵中，BCH组的有机质量分数、总养分质量分数、种子发芽指数分别为64.35%、4.66%、151.64%，均高于CK组，并且接菌组的臭气释放量明显低于CK组。对堆肥样品的微生物群落结构变化分析表明，在属水平上，鞘脂杆菌属（Sphingobium）是两组堆肥发酵早期的主要细菌群，随着堆肥的进行，具有硝化能力的细菌（如Ureibacillus）和具有硫氧化能力的细菌（如Pseudoxanthomonas）的丰度在实验组中有所上升。本研究为提高畜禽粪便堆肥产品质量提供了依据和菌种资源。

• 基于层次分析-模糊综合评价法的农村生活垃圾源头分类减量与资源化利用模式评价

  陈雪,罗良国,朱洁,耿兵

  针对我国农村生活垃圾源头分类减量和资源化利用模式评价方法欠缺的问题，构建了包含1个目标层、5个准则层、10个次准则层和29个指标层的4级评价指标体系，并应用层次分析-模糊综合评价模型对8个源头分类减量和资源化利用典型案例进行定性和定量综合评价。评价结果表明，浙江省嘉兴市南湖区“垃非”全流程数字化监管模式、北京市怀柔区北沟村村民自主供给模式、江苏省泰州市政企合作治理模式和浙江省金华市“两次四分、阳光堆肥、数字监管”模式的适用性相对较好。基于评价结果分析了政府主导、村民自治、政企合作及多元共治4种模式的区域适用性。

• 种养污染防控视角下农业补贴的有机肥增施效应评价

  于方圆,许佳琳,朱孔一粟,陈江生

  为了精确探究农机购置补贴、农业技术补贴及有机肥价格补贴对农户有机肥施用行为的激励影响，本研究基于2023年1月1日至30日陕西省关中地区12个县的农户随机抽样调查数据，运用结构方程模型（SEM）估算了影响农户有机肥施用行为的相关因素载荷系数。结果表明：农业补贴潜变量（ASF）的标准化路径载荷值为0.690，对农户有机肥施用行为产生了显著正面影响；在各种农业补贴中，农机购置补贴（MAS）的标准化路径载荷最高，为0.690，农业技术补贴在提高农户对有机肥与农产品市场认知上起到了正面作用；农业技术培训（TES）的影响显著，标准化路径载荷值为 0.634；有机肥价格补贴（FES）的标准化路径载荷为0.597，是所有补贴中的最低值；农户主要劳动力年龄（AGE）及教育水平（EDU）的标准化路径载荷均达到了显著影响水平。农业补贴对不同经济条件下及不同作物种植户的影响显示出显著差异。研究指出，劳动强度是影响农户施用有机肥的主要障碍，积极的态度是推动农户施用有机肥的根本驱动力，3种农业补贴对提高粮农有机肥利用率的作用有限，需对相关政策标准和实施方法进行针对性的调整。

• 生物炭和镁肥对酸性茶园土壤气态碳释放的影响

  张峻川,李强,刘越,刘学梅,罗欣悦,王义祥,易志刚

  为探究生物炭和镁肥添加对土壤气态碳通量的影响，深入理解土壤碳去向，本研究以连续两年施肥的酸性茶园土壤为研究对象，设置常规施肥（CK）、施加生物炭（BC）、施加镁肥（MG）、生物炭和镁肥混施（MGBC）4个处理，采集土壤和凋落叶进行6个月室内培养试验，研究生物炭和镁肥对酸性茶园土壤气态碳释放和土壤微生物量碳的影响。结果表明：有凋落叶时，生物炭可增加土壤CO2和CH4的释放量，试验结束时CO2-C和CH4-C累积排放量分别为（484.80±58.74）g·m-2和（135.76±12.05）mg·m-2；施加镁肥降低了土壤CO2和CH4的释放量，CO2-C和CH4-C累积排放量分别为（255.80±4.55）g·m-2和（76.63±4.11）mg·m-2。无凋落叶时，MGBC处理对土壤CO2释放的促进作用最大，CO2-C累积排放量为（136.74±5.03）g·m-2；生物炭和镁肥均促进了土壤挥发性有机物形态的碳（VOCs-C）的释放，其中镁肥的促进作用最大，VOCs-C累积排放量增幅23.82%。整体而言，生物炭促进而镁肥抑制了酸性茶园土壤碳释放，生物炭镁肥混施对无凋落叶土壤气态碳的释放促进最大。VOCs-C在气态碳中占比虽然小，但较CH4-C的通量略高，故不可忽略。