农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2024年第2期

• 《农业环境科学学报》2023年刊出论文简评

  蔡祖聪

  本文简要地介绍了《农业环境科学学报》2023年刊出的论文涉及的研究领域，关注的热点农业环境问题，重点介绍了《学报》新视角与前沿、专论与综述、环境健康与农产品安全、土壤环境、水体环境和水产环境栏目发表论文的情况，并展望了这些领域的研究方向。

• 深色有隔内生真菌（DSE）功能和重金属耐性机制研究进展

  闫巧芝,李晴,苗志加,胡紫如,李硕阳,呼庆,张乐,申雪青,赵志瑞

  重金属污染具有滞留时间久、难恢复和难治理等特点，重金属污染土壤修复备受关注。深色有隔内生真菌（Dark septateendophytes，DSE）可与多种植物建立良好的共生关系，其在促进植物生长、与植物联合共生增强植物对重金属的耐性机制及修复重金属污染土壤方面发挥着重要作用。为系统阐述DSE功能及其对重金属耐性机制，本文综述了DSE的结构特征及定植规律，其促进宿主植物生长的作用机制，重点分析了重金属胁迫下DSE的应答机制（吸附螯合、调控基因表达、抗氧化应激和“区室化”作用等），总结了DSE-植物共生体系在修复重金属污染土壤中的应用现状和前景，以期为DSE在重金属污染环境中的应用提供理论参考。

• 新烟碱类杀虫剂哌虫啶在3种典型土壤中的生物有效性

  谢慧,李金玲,刘瑞源,王世霖,黄炜,李旭龙,于世亮

  为探究新烟碱类杀虫剂哌虫啶在3种典型土壤中的降解及其生物有效性，本研究在室内模拟土壤生境，以赤子爱胜蚯蚓和哌虫啶分别作为受试模式生物和目标污染物，采用蚯蚓生物富集量和间接生物测量法，研究哌虫啶在不同类型土壤中的生物有效性。研究结果表明：哌虫啶在棕壤、红壤和黑土中的降解半衰期分别为11.45~12.62、12.42~14.38 d和5.19~10.21 d，在3种典型土壤中的降解速度为黑土>棕壤>红壤。哌虫啶在蚯蚓体内的生物累积量随其在土壤中含量的增加而增大，在10 mg·kg-1哌虫啶处理下，棕壤、红壤和黑土中蚯蚓体内哌虫啶的含量分别为190、210 ng·g-1和160 ng·g-1，生物富集法研究表明，哌虫啶在黑土中的生物有效性较低，在红壤和棕壤中的生物有效性相对较高。不同处理的蚯蚓受到哌虫啶的氧化胁迫，其蛋白质含量、抗氧化酶活性、谷胱甘肽巯基转移酶活性和丙二醛含量具有显著的差异性（P<0.05），各指标在黑土中受到的影响较小，在棕壤和红壤中受到的影响较大，哌虫啶在有机质含量丰富的黑土中生物有效性较弱，而在棕壤和红壤中生物有效性较强。

• 微塑料对双酚A在鲤鱼肠道中累积及生长生理的影响

  侯晨丽,于晟乾,于越,于玲红,樊才睿,李卫平

  探明微塑料（MPs）对双酚A （BPA）在鱼类肠道中累积特征及鱼类生长生理的影响，本研究以黄河鲤鱼为模型生物，分析了0.5 μm聚苯乙烯微塑料（PS-MPs）与BPA联合作用下鲤鱼肠道中微塑料及BPA的累积特征、鲤鱼生长及其抗氧化酶活性，以及它们之间的响应关系。结果表明：联合处理下鲤鱼肠道中的PS-MPs含量随时间呈线性增加，且随投加的微塑料浓度增加而增加，而PS-MPs累积速率随时间呈先增加后减小趋势，其中在BPA+PS（L）处理（1 mg·L-1 BPA+20 μg·L-1 PS-MPs）下，0.25 d时鲤鱼肠道中PS-MPs累积速率达到峰值（373.81 μg·g-1·d-1），BPA+PS（H）处理（1 mg·L-1 BPA+100 μg·L-1 PS-MPs）下，则是在0.125 d达到最高（644.00 μg·g-1·d-1）。与单一BPA暴露相比，联合暴露下鲤鱼肠道中BPA累积量增加，与BPA （1 mg·L-1 BPA）处理相比，BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼肠道中BPA含量分别提高了6.13%和9.74%，BPA累积速率分别增加了190.01%、373.80%。相较于对照处理，BPA处理和MPs与BPA联合处理均引起鲤鱼肠组织中超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、还原型谷胱甘肽（GSH）含量、丙二醛（MDA）含量增加，使体质量下降幅度减缓，其中BPA、BPA+PS （L）和BPA+PS （H）处理下鲤鱼体质量（21 d）较对照处理分别下降1.22%、3.90%、4.33%。当微塑料投加量达到100 μg·mL-1时，联合处理会增加鲤鱼肠道中SOD活性、CAT活性和GSH含量，抑制MDA产生，从而缓解MPs和BPA联合作用对鲤鱼造成的氧化损伤，并且减缓鲤鱼体质量下降。研究表明，微塑料的存在会增加双酚A在鲤鱼肠道中的累积，且两者联合作用对鲤鱼产生了协同毒理效应，导致鲤鱼生长速率减缓，体质量下降。

• 甲苯咪唑对大鳞副泥鳅肝脏氧化损伤的毒性作用

  曾贤良,方汉孙,王润萍,隗黎丽,阮记明,李福贵,熊六凤,高瑾,梁惜梅

  为了探究甲苯咪唑对大鳞副泥鳅肝脏氧化损伤的毒性作用，将大鳞副泥鳅暴露于浓度为0 （对照）、0.004、0.02、0.1 mg·L-1的甲苯咪唑溶液中，分别于24、72、144 h测定大鳞副泥鳅肝脏谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、乙酰胆碱酯酶（AChE）活性和总抗氧化能力（T-AOC）及丙二醛（MDA）含量的变化。结果表明： 24 h时GOT活性随着甲苯咪唑浓度的增加呈下降趋势，72 h和144 h时则呈先升高后下降趋势；低（0.004 mg·L-1）、中（0.02 mg·L-1）和高（0.1 mg·L-1）浓度组GPT活性在甲苯咪唑整个暴露过程中均低于对照组； SOD活性除了中浓度组在72 h时显著高于对照组外（P<0.05），各浓度组SOD活性整体上呈现出不同程度的抑制趋势；在甲苯咪唑的整个暴露过程中，GPx活性和T-AOC水平均受到显著抑制（P<0.05），而MDA含量受到不同程度的诱导； 24 h时各浓度组中AChE活性均显著低于对照组（P<0.05），72 h和144 h时AChE活性则随着甲苯咪唑暴露浓度的增加而升高，低浓度组受到显著抑制（P<0.05），而高浓度组受到显著诱导（P<0.05）。研究表明，甲苯咪唑暴露可对大鳞副泥鳅肝脏组织产生氧化胁迫和损伤作用，干扰神经递质系统，并对鱼类机体产生神经毒性效应。

• 基于恒电容表面络合模型预测土壤中As（Ⅴ）吸附行为研究

  薛沁,李焱,郁何敏,王玉军

  吸附是控制As在土壤中迁移的重要过程之一，为了预测As（Ⅴ）在土壤中的吸附过程，使用恒电容表面络合模型（CCM）模拟As （Ⅴ）在土壤中的吸附行为，获取As （Ⅴ）在土壤上吸附的表面络合常数，建立土壤基本理化性质（pH、有机质、碳酸钙、无定形铁/铝/锰、总铁）与As （Ⅴ）表面络合参数的线性回归模型，以阐明As在土壤中吸附的主控因子。结果显示，As （Ⅴ）在不同类型的土壤中表现出不同的吸附特征，恒电容模型能够很好地模拟As（Ⅴ）在不同pH下的吸附特性（R2为0.71~0.96），通过CCM模型拟合得到As（Ⅴ）在土壤表面的3个表面络合常数，绝大部分土壤lg K1比lg K2和lg K3的值要大，说明As（Ⅴ）在土壤中的吸附相较于单齿络合物更偏向于形成双齿双核的络合物。As （Ⅴ）表面络合常数与土壤性质间的回归分析结果表明，As （Ⅴ）表面络合常数主要受土壤pH和无定形铁、无定形锰含量的影响。为了进一步验证上述线性模型的普适性，利用文献数据中土壤性质数据预测不同土壤上As（Ⅴ）的表面络合常数，并结合CCM模型预测了As（Ⅴ）在文献土壤中的吸附量，预测值和实测值具有很好的相关性，说明该模型具有一定的普适性。

• 赤铁矿与巯基坡缕石复配对砷镉复合污染土壤修复效应研究

  景睿,裴楠,狄雪荣,梁学峰,秦旭,彭云英,徐应明,黄青青,孙约兵

  为探讨巯基坡缕石（MPAL）和赤铁矿（Fe2O3）对土壤重金属污染钝化阻控效应，以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤，采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、Fe含量。结果表明：施加不同材料后水稻籽粒生物量较对照显著增加了2.37~2.45倍，土壤中DTPA-Cd含量显著降低16.94%~22.57%（P<0.05）。土壤连续浸提形态分析显示，MPAL和Fe2O3复配处理提高了土壤中无定形态铁氧化物结合态Cd、As含量。MPAL和Fe2O3复配处理下水稻根系Cd和As含量降幅分别达7.14%、25.13%，不同处理下稻米Cd含量降幅为40.00%~60.00%，但籽粒As含量处理间差异不显著。研究表明，巯基坡缕石和赤铁矿复配材料可以有效降低土壤中Cd和As含量，减少水稻对Cd和As的吸收，具备Cd-As复合污染农田修复和安全利用的潜在应用价值。

• 中轻度重金属污染农田土壤的时空特征及改良

  占楠彪,谷端银,李婷,崔秀敏,娄燕宏,诸葛玉平

  为研究农田土壤重金属与速效养分的时空特征以及氮磷增效剂对农田土壤重金属的影响，本试验以受中、轻度污染的酸性棕壤和典型潮土为研究对象，采用田间试验、盆栽试验与室内分析相结合的方法进行研究。结果表明：农田土壤中Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属元素含量在0~20 cm土层显著高于深层土壤；棕壤0~20 cm土层Cd含量超标204%，潮土0~20 cm土层Cd、Zn含量分别超标104%、419%；农田土壤0~20 cm土层重金属有效态含量占比高于深层土壤，棕壤中重金属有效态含量占比高于潮土。棕壤0~20 cm土层全氮、碱解氮、铵态氮、硝态氮、有效磷和速效钾含量均显著高于深层土壤，且随土壤深度增加呈逐渐减小趋势，而潮土中仅全氮、碱解氮和有效磷含量显著高于深层土壤；农田土壤速效养分随时间波动变化，其中硝态氮和铵态氮波动幅度最大，最大变异系数分别为44.1%和47.3%。受污染农田土壤的小麦植株体内Cd、Pb、Cu主要积累在叶片，Zn主要积累在籽粒；不同重金属元素从小麦茎、叶向籽粒的迁移程度差异较大，其中Cd迁移率最小，Zn迁移率最大。氮磷增效剂能显著减少棕壤中重金属有效态含量，底肥+氢醌+双氰胺+生物炭处理的有效态Cd、Cu、Pb、Zn含量较对照（仅加底肥，不加氮磷增效剂）处理分别显著降低24.7%、19.5%、23.7%、18.1%，而在潮土中施用效果不明显。研究表明，农田土壤重金属与土壤养分之间存在一定的相关性，且在土壤垂直分布上大体一致，土壤类型是氮磷增效剂对重金属有效态产生不同影响的重要因素。

• 典型有色金属冶炼区重金属污染特征及生态风险评价

  刘奇,王晟,陈文,刘志宗,赵炫越,包立,张乃明

  为分析我国典型有色金属冶炼区重金属污染特征，全面了解其潜在生态风险和重金属污染来源，以云南省会泽县者海镇典型有色金属冶炼区为例，通过野外实地采样和室内重金属含量检测分析，运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法、水质指数评价法、相关性和主成分分析法，对土壤、河道底泥和河道水质中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn 8种重金属元素进行污染特征和潜在生态风险评价，并解析其来源。结果表明：研究区土壤和底泥的内梅罗综合污染指数（PN）平均值分别为84.1和215.5，均处于重度污染水平，重金属综合潜在生态危害风险指数（RI）平均值分别为3 562.3和8 907.0，均处于极高风险水平。研究区土壤和底泥中所有重金属元素含量均存在超过云南省土壤背景值的情况，并显著高于国家农用地土壤污染风险筛选值。其中，Cd是污染最严重的元素，土壤和底泥中Cd含量分别是国家农用地土壤污染风险管制值的8.2倍和15.8倍，其对土壤和底泥的RI贡献率分别达到94.34%和96.78%，应重点关注。研究区河道水质等级处于良好至很差水平，分别有56.25%和6.25%的采样点水体中Ni和Zn超过Ⅲ类水限值，其他重金属元素均未超标。研究区土壤以及底泥中Cd、Hg、As、Pb、Cu和Zn主要来源于当地矿业污染，Cr和Ni主要来源于燃料燃烧。总体来看，研究区Cd污染严重，存在极高的潜在风险，应采取安全利用和修复等措施降低其风险水平。

• 镉胁迫下富铁有机肥对芒草生长及镉富集的影响

  陈粮,向莎,丁曼琳,马晶晶,王影,姜利红,肖云花

  为了探究镉胁迫下富铁有机肥对芒草生长及镉富集的影响，通过盆栽试验，设置CK（不施肥）、ZCK（施加普通有机肥）和Z2、Z3（施加不同浓度富铁有机肥）处理。结果表明：与CK相比，所有施肥处理均促进了芒草生长，改善了土壤理化性质，抑制了芒草富集重金属，且其中Z2、Z3比ZCK对芒草生长的效果更好。相对于ZCK，Z3的芒草干质量显著增加了131.80%，Z2的芒草根长显著增加了54.22%。此外，Z2地上部的镉含量相比于ZCK显著降低了49.86%，Z3地下部的镉含量相比于CK显著降低了58.94%。研究表明，施加富铁有机肥相对于普通有机肥更能有效促进芒草生长并抑制芒草对镉的富集，该肥料具有对轻度镉污染土壤进行边修复边生产的应用潜力。

• 营养型阻控剂影响菜园土中水稻生长及其Cd吸收

  唐明灯,王艳红,李林峰,尹贻龙,徐梓盛,陈勇,艾绍英

  为了探索以钙硅钾等营养元素为主要成分的土壤调理剂（营养型阻控剂）对镉（Cd）超标菜园土旱改水时水稻（OryzaSativa L.）生长及其Cd吸收的影响，于2014年下半年在Cd超标菜园土中施用营养型阻控剂，对不同用量（分别为0、1.5、3.0、4.5、6.0 g·kg-1，分别记作CK、T1、T2、T3、T4）营养型阻控剂的水稻盆栽试验开展研究。结果表明：营养型阻控剂对菜园土中水稻生长没有较好的促进作用，没有提高稻谷产量。供试水稻品种黄超占各部位Cd质量分数大小顺序为根>茎叶>稻米>稻壳，且各部位间达到显著差异水平；所有处理稻米Cd质量分数均低于现行的食品安全国家标准中Cd限量指标；与CK相比，营养型阻控剂显著降低糙米、水稻茎叶、水稻根的Cd质量分数，且呈现随营养型阻控剂用量增加而降低效应更佳的剂量效应；与CK相比，处理T4对稻米、水稻茎叶、水稻根三者Cd质量分数的降低效应最佳，降幅分别为32.8%、39.7%、24.4%；营养型阻控剂显著降低水稻根、茎叶和稻谷中Cd的累积量。施用营养型阻控剂显著提高了土壤pH值，提高的最大值为0.3个单位，但对土壤DTPA-Cd质量分数有提高作用（处理T1的DTPA-Cd质量分数显著大于CK、T3）、对土壤有效态硅质量分数有降低效应（处理T2、T3的有效态硅质量分数显著小于CK）。营养型阻控剂可适用于Cd超标菜园土，通过降低根Cd生物富集系数来显著降低水稻根、茎叶和稻米Cd质量分数，本盆栽试验中营养型阻控剂降低稻米Cd质量分数的最佳用量为6.0 g·kg-1。

• 秸秆及其配施有机物料对黄灌区盐碱土淋洗效果的影响

  尹广生,李玮,彭钰梅,陈冲,商建英,王祥

  为了分析比较玉米秸秆及其配施不同有机物料对盐碱土壤淋洗过程中盐分和溶解性有机物的影响，以黄河南岸灌区中度和重度两种盐碱土壤为研究对象，分别设置对照（CK）、3%玉米秸秆（W1）、2%玉米秸秆配施1%牛粪（W2）和2%玉米秸秆配施1%生物炭（W3）共4个处理，通过测定淋洗液的可溶性盐和溶解性有机碳（DOC）含量、淋洗前后土壤电导率（EC）和盐基离子，探究淋洗过程中不同有机物添加下土壤盐分和有机物分解过程的变化。结果表明：秸秆及其配施不同有机物料均显著降低了两种盐碱土淋洗后土壤的EC和可溶性盐离子含量。与淋洗前相比，W1、W2和W3处理下，中度盐碱土的脱盐率分别为65.02%、67.22%和66.21%，重度盐碱土分别为73.85%、66.14%和69.55%。W1、W2和W3处理下，中度盐碱土中可溶性Na+、Ca2+和Mg2+的降幅范围分别为48.38%~69.32%、70.89%~75.86%和73.00%~74.45%，重度盐碱土中可溶性K+、Na+、Ca2+和Mg2+降幅范围分别为14.86%~23.39%、70.98%~85.84%、86.63%~92.39%和93.72%~95.42%。有机物料的输入会增加两种盐碱土的DOC含量，但不同处理在两种盐碱土中腐殖化程度表现不同。中度盐碱土中，不同物料淋洗液中溶解性有机物的特定紫外吸光度（SUVA254）和光谱斜率比值（SR）在处理间均无显著差异，SUVA254随淋洗次数增加而降低，而SR均增大；重度盐碱土中，添加有机物料处理下溶解性有机物的SR均较小，但W1处理的SUVA254低于W2和W3处理。秸秆配施不同有机物料均提高了土壤持水量，中度盐碱土中以W1效果最好，提高了31.00%，重度盐碱土中W1、W2分别提高了76.46%、74.33%。综上，在相同淋洗状态下，外源有机物料的添加均不同程度地减少了两种盐碱土的可溶性盐基离子含量，有效降低了土壤盐碱程度，尤其是重度盐碱土。同时，外源有机物料的添加也增加了土壤DOC的输入来源，提高了土壤持水能力，弥补了淋洗对盐碱化土壤造成的养分损失。在给定淋洗条件下，中度盐碱土中W2处理的脱盐、降Na+效果最好，重度盐碱土中以W1处理较好。

• 配施紫云英对不同类型水稻土溶解性有机碳氮淋溶及损失的影响

  杨静,郭文圻,杨文浩,周碧青,邢世和

  为探讨配施紫云英对不同类型稻田土壤溶解性有机碳（Dissolved organic carbon，DOC）和溶解性有机氮（Dissolved organicnitrogen，DON）含量的影响程度，阐明稻田土壤DOC和DON的淋溶特性，本研究以亚热带3种典型水稻土（黄泥田、灰黄泥田和灰泥田）为研究对象，通过田间试验，探讨等氮磷钾条件下单施化肥（CK）和紫云英配施化肥（cmv）处理对不同水稻土DOC和DON的动态变化、淋溶特性及损失的影响。结果表明，不同土壤类型水稻土DOC和DON的淋溶特性有所不同。3种供试水稻土中，灰泥田水稻土DOC淋溶损失量最大，其CK处理DOC淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高24.09%和72.15%，cmv处理淋溶损失量较灰黄泥田和黄泥田分别显著提高16.53%和40.55%；而黄泥田水稻土DON淋溶损失量最大，其CK处理淋溶损失量较灰黄泥田和灰泥田分别显著提高18.93%和37.01%，cmv处理3种不同类型水稻土DON淋溶损失量无显著差异。配施紫云英可显著降低水稻土DON的淋溶损失量，每季水稻中cmv处理黄泥田、灰黄泥田和灰泥田DON淋溶损失量较CK处理分别降低了24.67%、14.88%和13.54%；黄泥田cmv处理DOC较CK处理提高了19.19%，而灰黄泥田和灰泥田2种施肥处理无显著差异。供试稻田中DOC和DON在土层间的淋溶具有一定的延迟性，且DOC的延迟时间大于DON。灰色关联分析表明，在土壤性质中有机质是影响水稻土DOC淋溶损失的重要因素，孔隙度是DON淋溶损失的重要影响因素。不同类型水稻土DON的淋失早于DOC，且DON在黄泥田中淋溶损失较高，而DOC在灰泥田中淋溶损失较高；在等氮磷钾的条件下，配施紫云英可减少水稻土DON的淋溶损失，而低肥力水稻土DOC的淋溶损失量有所增加。

• 新型氮肥对玉米根际土壤固氮微生物群落的影响

  董思奇,周彤,张冰,冯国忠,周雪,高强

  为探究长期施用新型氮肥对玉米连作体系根际土壤固氮微生物（nifH基因）群落的影响，采集长期定位试验（2014年始）玉米吐丝期根际土壤样品，以不施氮肥（N0）为对照，分析同常规尿素（CU）相比，3种新型氮肥[控释尿素（SU）、稳定性肥料（SF）、硫包衣尿素（SCU）]的施用对土壤固氮微生物群落的影响差异。结果表明：不施氮肥处理的固氮微生物nifH基因丰度高于施氮肥处理，不同氮肥处理中，稳定性肥料处理的固氮微生物nifH基因丰度（3.4×106 copies·g-1）显著低于其他处理，pH（相对影响值为44.51%）和有机质（相对影响值为35.01%）是影响固氮微生物nifH基因丰度的主要因素。与不施氮肥相比，氮肥施用降低了固氮微生物nifH基因的丰富度及多样性，与常规尿素处理相比，新型氮肥提高了nifH基因的丰富度指数但降低了多样性指数。固氮微生物nifH基因属水平主导物种为Desulfovibrio（相对丰度为14.11%~33.39%）、Stenotrophomonas（相对丰度为2.66%~17.72%）和Bradyrhizobium （相对丰度为2.68%~6.32%）。是否施氮对土壤固氮微生物群落结构的变化有显著影响（P=0.001），但施用不同新型氮肥处理与常规尿素相比对群落结构变化无显著影响（P=0.1）。研究表明，施用新型氮肥提高了固氮微生物nifH基因丰富度，改变了固氮微生物的群落结构。

• 秸秆覆盖还田保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分的影响

  李千雪,李春越,张文婷,窦祥祥,薛英龙,寇钊阳,王益,党廷辉

  为探究秸秆覆盖保护性耕作对黄土旱塬土壤磷素组分及碱性磷酸酶phoD基因的影响，本研究以陕西省咸阳市长武县境内的中国科学院长武黄土高原农业生态试验站为研究平台，设置无秸秆覆盖（CK）、每年7、8、9月高量秸秆覆盖（St90）、全生育期低量秸秆覆盖（S45）、全生育期高量秸秆覆盖（S90） 4个处理，探讨不同秸秆覆盖模式下0~20 cm表层土壤基本理化性质、土壤磷素、有机磷组分、无机磷组分、碱性磷酸酶phoD基因拷贝数量特征及其影响机理。结果表明：相同覆盖时间下，全磷（TP）、速效磷（AP）、无机磷、Ca2-P、中等活性有机磷（MLOP）含量均随着秸秆覆盖量的增加而显著增加； Ca10-P是主要的无机磷组分，占比66.03%~72.34%，MLOP是主要的有机磷组分，占比70.70%~78.23%；秸秆覆盖使无机磷中的有效磷源Ca2-P在无机磷中所占的比例显著增加，其他组分占比以及有机磷各组分占比并无显著变化。播种前后的短期覆盖相比于全年长期覆盖更有利于微生物的代谢，从而加快土壤有机磷的合成。不同秸秆覆盖处理土壤无机磷含量为985.33~1 043.33 mg·kg-1，显著大于有机磷。冗余分析表明，土壤pH、全碳（TC）、有机碳（SOC）、含水率（SWC）与MLOP含量呈负相关关系，与高稳性有机磷（HSOP）呈正相关关系，Ca2-P与SWC、SOC、pH、TP呈正相关关系，Ca10-P与pH、NH4+-N呈正相关关系。秸秆覆盖可以提高碱性磷酸酶phoD基因拷贝数，但全生育期覆盖与高量秸秆覆盖的叠加作用，对碱性磷酸酶phoD基因有抑制作用。研究表明，秸秆覆盖可显著改变有机磷各组分含量，全生育期高量秸秆覆盖显著增加无机磷有效组分Ca2-P含量，土壤有机磷与无机磷组分含量变化受土壤TC和pH的影响最大。

• 不同磷水平对土壤化学性质和棉花产量及其构成的影响

  黄伟,王西和,贾宏涛,杨金钰,屈小慧,刘盈锐,刘晓菊

  本研究探讨不同磷水平对北疆灰漠土棉田土壤化学性质和棉花产量及其构成的影响，为确定最佳施磷量和深入了解当前棉田肥力及棉花生产状况提供实践指导。以“国家灰漠土肥力与肥料效益监测站”已进行了5 a的棉田土壤磷素肥力演替特征定位施肥试验为研究对象，本研究对不施肥、不施磷、常规施化肥磷100%、化肥磷减施25%、化肥磷增施25%、化肥磷增施50%处理的土壤化学性质、磷素有效性特征和棉花产量及其构成进行分析。结果表明：随着施磷量的增加，有利于提升土壤养分含量。速效氮、有效磷、速效钾增幅分别在3.0%~16.10%、29.20%~111.77%、70.10%~72.10%之间，各速效养分含量依次与施肥初期相比，年均最高分别增长2.12、1.53、22.85 mg·kg-1。全氮、全磷、全钾增幅分别在21.10%~35.10%、1.60%~54.0%、9.30%~10.90%之间，各全量养分含量依次与施肥初期相比，年均最高分别增长0.03、0.06、0.41 g·kg-1。施磷150 kg·hm-2时，土壤有效磷含量和磷活化能力均显著最强，磷活化系数达2.13%，有效促进了土壤全磷向有效磷的转化。随着施磷量的增加，土壤有机质、有机碳含量均在施磷150 kg·hm-2时显著提升，增幅均在11.86%~36.50%之间，有机质年均增长0.33 g·kg-1左右，由于受北疆石灰性土壤自然特性和气候条件限制，结合碳氮磷比表明土壤有机质处于缺乏状态。对土壤pH和总盐分别呈下降和提升的趋势，范围分别在7.91~8.05和1.55~1.85 g·kg-1之间，但效应均不显著。连续5 a施磷150 kg·hm-2，能在确保棉株整个生育时期养分需求的同时节约磷肥用量且对棉花增产效果最佳，籽棉产量可达4 658 kg·hm-2，与不施肥、不施磷、常规施化肥磷100%相比，分别显著增产16.83%、15.01%、11.63%。本研究综合土壤养分、肥料投入、棉花产量指标，得出在北疆灰漠土棉田施磷150 kg·hm-2较为可行。

• 长江流域农田生态排水沟渠氮削减效应研究

  秦沂樟,白静,赵健,谢崇宝,杨延梅,罗琳

  为研究长江流域农田生态排水沟渠对总氮（TN）的削减效果，本研究收集长江流域生态排水沟渠的639项野外现场试验数据，通过Mann-Whitney U检验和K-W检验方法探究了不同植被类型、沟渠类型、强化措施类型、温度范围和进水浓度范围等因子对生态排水沟渠TN削减效率的影响。结果表明：在农田生态排水沟渠中，不同植被类型中的多种人工植被对TN削减效果最好，平均削减效率为47.72%；沟渠类型为边坡半衬砌（沟壁材质为部分混凝土，沟底材质为全土）对TN去除效果最佳，其平均削减率为58.18%；强化措施类型中，添加基质类和设置拦截类强化措施的生态排水沟渠对TN削减效果最好，其平均削减效率为54.24%；气温处于>25~35℃时生态排水沟渠TN削减效果更有效，而在低温环境下可以通过种植耐寒植物（绿狐尾藻、黑麦草等）提高削减率；沟渠进口TN浓度多数集中在>2~4 mg·L-1之间，沟渠出口TN浓度主要分布在0~2 mg·L-1之间，TN进口浓度为>2~4 mg·L-1时沟渠TN削减效果最佳；不同浓度条件下，沟渠选择种植多种人工植被，对沟壁进行半衬砌，设有强化措施都能有效提高TN的净化效果； TN削减效率与水力停留时间、沟渠长度、水深呈现正相关；在多种因素最优的情形下，TN表面去除负荷随着TN进口浓度增大而增大。研究表明，长江流域农田生态排水沟渠选择多种人工挑选的植被、沟渠类型选择边坡半衬砌、同时添加基质类和设置拦截类强化措施更能有效地削减TN，并且控制气温在>25~35℃和进口浓度为>2~4 mg·L-1来削减TN，另外延长沟渠长度和控制水体的水深、水力停留时间可更好地削减TN。

• 基于APCS-MLR模型的九洲江广东段不同水期水质变化特征及污染来源解析

  张文博,余香英,薛弘涛,刘晋涛,蒋婧媛,熊津晶

  为探究九洲江广东段水质变化特征及其污染来源，选取了2021—2022年九洲江营仔国考断面自动站逐日水质数据，利用相关性分析、绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）模型对九洲江不同水期水质特征及污染来源进行了研究。结果表明：九洲江营仔断面丰水期水质相对较差，高锰酸盐指数、总磷和浊度相较枯水期显著升高，溶解氧、pH相较枯水期显著下降；不同水期水质指标相关性存在一定差异，与枯水期相比，丰水期pH、溶解氧和浊度与其他水质指标的相关性有所增加，而高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮指标间的相关性有所减小；枯水期畜禽养殖源+城镇生活源对总磷、氨氮和总氮的绝对贡献率分别为58.47%、48.71%和44.14%，未识别污染源对高锰酸盐指数、水温、pH和电导率的绝对贡献率分别为63.08%、59.48%、54.90%和52.65%；丰水期农业面源+城镇面源对总氮、总磷和高锰酸盐指数的绝对贡献率分别为51.96%、41.38%和34.78%，气象因子对溶解氧、pH和氨氮的绝对贡献率分别为55.66%、40.75%和31.87%。综合来看，九洲江广东段水质指标枯水期主要受畜禽养殖源+城镇生活源和未识别污染源的影响，丰水期主要受农业面源+城镇面源和气象因子影响，故九洲江广东段水质管控不仅要加强畜禽养殖污染治理、城镇污水管网完善，还应注重保障生态流量、削减汛期面源污染等工作。

• 利用农业废弃物强化人工湿地处理污水处理厂尾水机理研究

  许兵,郭培勋,刘佳,张旭,姚兴洁,杨晓彤,张新玉

  为研究3种典型的农业废弃物（玉米芯、玉米秸秆和小麦秸秆）作为人工湿地外加碳源脱氮的可行性，利用三维荧光和高通量测序分析了植物碳源在人工湿地中促进废水脱氮的增强机制。结果表明：农业废弃物材料可以很好地释放有机碳，累计碳释放量为119.78~172.84 mg·g-1，同时分解释放的溶解性有机物（Dissolved organic matter，DOMs）主要由腐植酸和黄腐酸组成。在添加农业废弃物的人工湿地中，TN去除效率提高了30.8%~41.2%，并且脱氮菌属Pseudomonas、Thauera等的相对丰度提高了16.38%~22.02%。添加玉米秸秆的人工湿地具有较好的脱氮效果。研究表明，利用农业废弃物作为人工湿地外部碳源处理污水处理厂尾水，可以显著降低尾水中TN，这也为农业废弃物的处理找到了一个新的出路。

• 市政污泥好氧堆肥过程中PAHs的去除

  张慧钰,宋雪英,由明超,薛丽媛,李凤娇,赵晓旭,王兴

  为探究市政污泥好氧堆肥过程中多环芳烃（PAHs）的去除动态，本研究以沈阳市市政污泥为研究对象，进行3个批次的好氧堆肥现场试验，分析了市政污泥中PAHs的污染特征、污染来源及堆肥过程中PAHs的去除动态。结果表明：不同季节沈阳市市政污泥中∑PAHs含量差异较大，范围为0.82~3.73 mg·kg-1，夏季污泥成分以高环PAHs（n≥4）为主（质量比为94.0%），而冬季和春季污泥以低环PAHs（n夏季（49.1%） >冬季（46.7%）。研究表明，好氧堆肥对PAHs有明显的降解效果，有利于实现污泥的无害化和资源化。

• 剩余污泥腐植酸的提取和对作物幼苗建成的影响

  乔升,闫敏,蒙秋霞,张家星,罗渊,杨治平

  为解决IHSS （国际腐植酸协会）推荐法提取剩余污泥腐植酸参数不明确和剩余污泥腐植酸提取研究中缺乏其毒性效应评价等问题，利用响应曲面法得到剩余污泥腐植酸提取的最佳条件，并分析了腐植酸理化特性及其对作物幼苗建成的影响。结果表明，腐植酸提取的最佳条件：碱浓度为0.19 mol·L-1，碱泥比（mL∶g）为11.6，振荡时间为3.8 h，提取量为96.1 mg·g-1。相较于推荐法的腐植酸提取量增加了118%。提取所得腐植酸的元素分析显示，O/C为0.84，H/C为0.14，C/N为4.43；傅里叶变换红外光谱和凝胶渗透色谱分析显示，剩余污泥腐植酸存在羧基、醇羟基和酚羟基等含氧官能团，重均分子量为8 856 Da。此外，在500 mg·L-1施用条件下，该腐植酸对大白菜和萝卜种子发芽率和子叶光合色素含量均无显著影响，而对大白菜种子胚根伸长具有显著促进作用。综上，通过优化提取条件可显著提高腐植酸提取量，剩余污泥腐植酸腐殖化程度与芳香化程度均较高，分子量较小，生物活性较强，且低浓度下对作物早期生长无不良影响。

• 响应面法优化棉秆水热液化生产腐植酸的运行条件

  张顺元,张洪伟,张克江

  为优化棉秆水热液化生产含腐植酸液态肥的运行条件，确定反应条件间的交互作用及其反应产物的组成，采用三因素三水平的响应面分析方法，探究了反应温度（X1，260~340℃）、反应时间（X2，30~90 min）和物料质量分数（X3，5%~10%）对水溶肥腐植酸产率的影响。回归模型方差分析表明，反应温度、反应时间以及物料质量分数均对腐植酸产率有较大影响。其中，物料质量分数是最重要的参数。腐植酸产率的最佳反应条件为：反应温度300℃，反应时间90 min，物料质量分数10%。在此条件下，腐植酸产率为4.10%，高于国家含腐植酸水溶肥标准（NY 1106—2010）中规定的腐植酸含量（不小于3%），与预测值吻合较好。GC-MS分析表明，棉秆水热液化的水溶性产物主要含有酚类及其衍生物、酮类、醛类、醇类以及有机酸化合物。

• 秸秆与生物炭对棉田碱性土壤NH3挥发与N2O排放的影响

  郭儆瑜,金文,刘志涛,程照瑞,赵文青,孟亚利

  为探究秸秆和秸秆生物炭连续添加5 a后对土壤氨（NH3）挥发和氧化亚氮（N2O）排放的影响，并确定合理的秸秆还田措施，以降低碱性棉田氮损失。本研究基于等碳量输入，设置秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田、秸秆生物炭翻埋和不还田对照共4个处理，氮磷钾肥统一施用。结果表明：秸秆生物炭翻埋下土壤NH3挥发和N2O排放分别较不还田对照显著降低27.3%和56.7%，主要归因于生物炭显著抑制土壤羟胺还原酶与硝酸还原酶活性，增加棉花氮吸收量，也与生物炭自身的强吸附能力有关。而秸秆翻埋、秸秆催腐+覆盖还田分别较对照增加NH3挥发37.2%和21.2%，但减少N2O排放17.1%和38.3%，这两种秸秆还田方式均显著促进土壤有机氮矿化和羟胺还原酶活性，抑制硝酸还原酶活性。冗余分析（RDA）结果表明羟胺还原酶和棉花氮吸收是土壤NH3挥发和N2O排放的主要影响因子，解释率分别为64.8%和20.1%。研究表明，秸秆生物炭翻埋对NH3和N2O减排的综合效果优于秸秆，是碱性棉田土壤值得推荐的氮减排措施。

• 酸化对水稻-土壤系统氮分配和N2O排放的影响

  张宗祥,李华玮,尚文鼎,曹传莉,孙梦雨,李笑笑,董召荣,宋贺

  为研究土壤酸化对水稻-土壤系统氮转化、分配和氮损失的影响，以水稻-土壤系统为研究对象，设置中性（pH 7，CK）、弱酸（pH 6，T1）、中强酸（pH 5，T2）和强酸（pH 4，T3） 4个土壤递增酸度处理，比较了不同酸度下水稻产量、氮素积累量、氮代谢酶活性、氮素利用效率、氮平衡和N2O排放等指标的差异。结果表明，随着土壤酸度增加，水稻植株氮素积累、利用效率和产量呈现先增加后降低的趋势。相关性分析表明，拔节期氮素积累量与叶片中硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）和谷氨酸脱氢酶（GDH）以及茎秆中GS和GOGAT活性呈显著正相关；开花期氮素积累量与穗中的NR、GS、GOGAT和GDH活性呈显著正相关。T1、T2和T3处理N2O累积排放量与CK处理相比分别降低20.3%、58.0%和76.7%；单位产量下的N2O排放量呈现递减的趋势。氮平衡分析表明，相比于CK处理，T2和T3处理氮素表观损失分别降低15.8%和21.1%，水稻氮吸收量分别降低1.5%和15.3%，土壤无机氮残留量分别增加41.2%和88.2%，氮素盈余率分别提高2.2个和7.1个百分点。土壤酸化至中强酸和强酸时，会分别通过抑制水稻拔节期茎叶和开花期穗部的氮代谢过程降低氮素积累量、利用效率和产量。土壤酸化会降低稻田N2O累积排放量，同时也会降低单位产量N2O排放量。此外，中强酸和强酸度土壤还会通过降低水稻氮吸收量和增加播前土壤无机氮量，提高土壤无机氮残留量和氮素盈余率，增加环境风险。

• 紫云英稻秆联合还田与氮肥减量对水稻产量及氨挥发的影响

  王吕,吴玉红,秦宇航,郝兴顺,李硕,淡亚彬,崔月贞

  为研究紫云英-水稻轮作体系中紫云英稻秆联合还田与氮肥减量配施对水稻产量和氨挥发的影响，连续两个轮作季（2019—2021年）在陕西汉中开展田间试验，试验设置4个处理：冬闲稻秆不还田+常规施氮处理，即对照处理（CK）；冬作紫云英稻秆还田+常规施氮处理（GRN100）；冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量20%处理（GRN80）；冬作紫云英稻秆还田+氮肥减量30%处理（GRN70）。采用通气式氨挥发收集装置监测水稻生育期间氨挥发特征。结果表明：与CK相比，紫云英稻秆联合还田各处理可提高“黄华占”籽粒产量，产量由高到低的顺序为GRN80、GRN70、GRN100，其中GRN80和GRN70处理相较于CK处理的年均增幅分别为7.66%和6.37%。冠层氨挥发主要发生在水稻施肥30 d以后，其中水稻抽穗期至成熟期挥发速率较大。土壤氨挥发主要发生在水稻施肥后16 d内，在施肥后第2天达到峰值，2020年和2021年分别为0.53 kg·hm-2·d-1和0.58 kg·hm-2·d-1。与CK相比，GRN80处理显著降低水稻全生育期冠层氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度，二者分别下降58.73%和57.14%。紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低水稻全生育期土壤氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度，其值由高到低依次顺序为GRN100、GRN70、GRN80。就水稻全生育期氨挥发累积量和单位产量氨挥发强度而言，紫云英稻秆联合还田较CK处理可显著降低2.88%~8.32%和5.26%~13.88%，其中GRN80处理降幅最大。相关分析表明，田面水铵态氮浓度与各处理土壤氨挥发速率呈显著正相关，与GRN80和GRN70处理冠层氨挥发速率呈显著负相关。研究表明，紫云英和稻秆联合还田与氮肥减量20%或30%配施，可显著提高水稻产量，减少稻田氨挥发损失，是适宜汉中地区兼顾水稻高产和环境友好的栽培措施。