农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2024年第7期

• 烟草有机废弃物资源化利用研究进展

  李超,王冰,李明洋,刘丹丹,徐建雪,黎娟

  烟草有机废弃物指烟草工业生产和加工过程中产生的废次烟叶、烟灰、烟末和烟梗等有机固体废物。由于烟草废弃物中烟碱对土壤微生物的毒性作用，其不合理的处置方式不仅会造成资源浪费，还会加剧环境污染。烟草废弃物的资源化利用，在降低污染的同时还能回收能源，对推动我国烟草行业绿色、低碳和可持续发展具有重要意义。为优化烟草废弃物资源化利用途径，提升资源化利用效率，本文首先结合烟草废弃物国内外最新研究进展，系统梳理了烟草废弃物中有效化合物的提取方法及利用途径，并归纳了现有材料化制备技术，阐述了肥料化利用形式，其次对能源化利用手段及可行性进行了分析，最后对烟草废弃物资源化利用进行了展望，以期为烟草绿色低碳生产体系发展提供一定的参考。

• 叶面喷施氨基酸对水稻Cd转运特性和稻米氨基酸含量的影响

  刘贵阳,张昕,薛卫杰,王常荣,张长波,黄永春,刘仲齐

  为了探讨氨基酸叶面肥的降Cd潜力，在湖南水稻开花期喷施6种氨基酸，对水稻Cd转运特性及其稻米Ca、Fe、Mn、Zn和氨基酸含量的变化进行了分析。试验结果表明：喷施2次10 mmol·L-1苯丙氨酸（Phe）、甘氨酸（Gly）、异亮氨酸（Ile）、丝氨酸（Ser）、蛋氨酸（Met）和0.02 mmol·L-1的色氨酸（Trp），能使稻米、穗颈、穗下节中的Cd含量显著下降，稻米中的Cd平均含量从0.63 mg·kg-1分别下降至 0.27~0.48 mg·kg-1。其中喷施 Ser、Trp 和 Met 的降 Cd 幅度高达 51.1%~57.3%，而 Phe 和 Gly 的降 Cd 幅度仅为 24.7%~35.1%。与此同时，水稻各器官中Ca和Fe的含量显著上升，Mn的含量显著下降，Zn的含量无显著变化。喷施氨基酸对Cd在水稻器官间的转移系数无显著影响，但显著降低了稻米、穗颈和穗下节中Cd含量与Ca、Fe、Mn含量的比率。喷施Ser和Met使稻米中的必需氨基酸含量分别增加 7.5% 和 10.5%、非必需氨基酸分别增加 13.9% 和 5.5%；喷施 6 种氨基酸都能显著增加稻米谷氨酸（Glu）、亮氨酸（Leu）和半胱氨酸（Cys）的含量。稻米 Cd含量与 Cd∶Ca、Cd∶Fe、Cd∶Mn的含量比率呈极显著正相关，与 Glu和 Ca含量呈极显著负相关。综上所述，喷施 Ser、Trp 和 Met能显著促进 Ca、Fe 转运和 Glu 合成，提高 Ca、Fe、Mn 离子通道对 Cd 的拦截能力，从而有效降低稻米、穗颈和穗下节中的Cd含量。

• 硫肥对水稻幼苗生长及砷、镉和铬累积的影响

  周彩玉,林隽,唐钰焱,刘必成,曹梦华,涂书新,熊双莲

  为探究江汉平原不缺硫的重金属污染土壤上施用硫肥对水稻生长是否有促进作用以及硫肥对植株重金属吸收累积的影响，以湖北省洪湖市砷轻度污染的稻田土作为研究对象，采用盆栽的方法，研究了硫酸钾肥（施硫处理）替代氯化钾肥（CK处理）对水稻幼苗生长、抗氧化系统及不同部位砷、镉和铬吸收累积的影响。结果表明：施硫处理提高了水稻幼苗光合作用，促进了水稻幼苗生长，其净光合速率和地上部鲜质量较CK分别提高了67.8%（P＜0.05）和25.6%（P＜0.05）。施硫处理还减轻了重金属对水稻幼苗的氧化胁迫作用并增强了其螯合重金属能力，其叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性及丙二醛（MDA）含量较CK处理分别降低了54.8%（P＜0.05）、30.5%（P＜0.05）、37.3%（P＜0.01）和36.30%（P＜0.05）；叶片还原型谷胱甘肽（GSH）含量、抗坏血酸（AsA）含量、非蛋白质态巯基总量（NPT）和植物螯合肽（PCs）含量较CK分别增加了7.2%（P＜0.05）、38.5%（P＜0.01）、7.5%（P＜0.05）和 7.7%（P＜0.01）。与 CK 处理对比，施硫处理土壤有效态砷和有效态镉的含量分别降低了 71.4% 和46.0%。硫肥促进了水稻根表铁膜的形成，提高了水稻各部位 S含量，并且使地上部砷、镉和铬的含量较 CK 分别降低 13.5%（P＜0.05）、10.6%（P＜0.05）和 45.2%（P＜0.01），地下部分别降低 10.0%（P＜0.05）、15.1%（P＜0.05）和 31.7%（P＜0.01）。综上所述，在江汉平原不缺硫的土壤上施用硫肥对水稻生长有促进作用，并且可以降低土壤砷和镉的有效性，抑制水稻对砷、镉和铬的吸收累积。

• 土壤草铵膦污染诱导赤子爱胜蚓蛋白质氧化损伤

  苏会营,华少文,汪承润,李子航,荆子璇,王增权,赵馨怡,汪佳嘉,揣静

  为评价施用草铵膦（GLA）可能给土壤生态环境带来的潜在风险，将制备的GLA人工污染土壤[0（对照）、10、20、40、80 mg·kg-1]于室内老化 3个月后置入赤子爱胜蚓，培养 30 d后研究蚯蚓体内蛋白质的氧化损伤及其解毒机制。结果表明：与对照组比较，20、40 mg·kg-1 GLA 污染土壤明显上调了蚯蚓体内 NADPH 氧化酶和 CAT 同工酶活性，同时促进了 GSH 的合成（P＜0.05）。当GLA浓度增至80 mg·kg-1时，SOD、APX、POD同工酶活性明显升高，而HSP70的合成和蚯蚓的体质量受到显著抑制。免疫印迹显示，在GLA浓度为10~40 mg·kg-1时，蚯蚓体内蛋白羰基化产物明显增加，诱导了潜在的解毒机制。泛素和20S蛋白酶体的蛋白丰度总体上随着土壤GLA浓度的增加趋于升高。在GLA浓度为40~80 mg·kg-1时，20S蛋白酶体、总蛋白酶、EPs同工酶和GSTs酶活性显著升高（P＜0.05）。研究表明，土壤GLA污染诱导了赤子爱胜蚓蛋白质的氧化损伤，泛素-20S蛋白酶体、EPs同工酶、总蛋白酶和GSTs是其重要的解毒机制。

• 丽江高铬区土壤-白菜铬迁移特征与阈值研究

  王苗,和丽萍,和淑娟,杨涛明,何奇杭,陈立佼,汤利

  为探明云南典型高背景区白菜土壤铬的阈值，减轻高铬背景值对白菜生长及人体健康可能带来的潜在风险，本研究选取具有高铬背景值的典型土壤，选种当地大宗种植的白菜品种（德高CR117）开展外源添加铬（CrCl3·6H2O）的盆栽试验，并采用物种敏感性分布法（SSD）研究土壤-白菜铬的迁移特征与阈值。结果表明，随着土壤总铬含量的增加，土壤有效态铬浓度呈线性增加，总铬含量在 293~837 mg·kg-1，对应的有效态铬含量在 0.017~0.999 mg·kg-1；白菜可食部分铬含量呈线性升高，而白菜根中铬含量呈“S”型曲线，白菜可食部位和根中铬浓度分别在0.025~0.282 mg·kg-1和0.294~2.680 mg·kg-1，可食部位铬含量均低于国家食品限量标准，根中铬比可食部分最大高18.7倍，大部分铬积累在根中，并未大量转移到可食部分；除外源添加铬100 mg·kg-1处理外，白菜可食部分产量均显著低于对照组，外源添加铬400 mg·kg-1处理组的产量显著降低，与对照组相比，下降幅度达12.9%，白菜根生物量也随土壤铬含量增加而显著线性下降；通过SSD曲线分析，初步建立白菜种植受影响的累积概率达到5%时土壤中总铬和有效态铬阈值（HC5）分别为 1 100 mg·kg-1（R2=0.976 3）和 0.122 mg·kg-1（ R2=0.965 4）。研究表明，随着土壤总铬含量的增加，土壤中铬有效态浓度和白菜可食部分铬含量均呈线性升高，当土壤总铬含量达到一定阈值后造成白菜产量显著降低，影响白菜生产，建议当地种植低富集铬的白菜品种。

• 菜心与东南景天间作修复镉污染农田的生态效应

  吴乐诗,余柏仲,李冬琴,黎华寿,陈桂葵

  为了探究镉低积累型菜心碧绿粗苔和镉超积累植物东南景天间作修复镉污染土壤的效果，在华南农业大学生态农场进行了模拟控制试验，分别采集菜心、东南景天在单作和间作时的根际土进行研究。结果表明：间作可显著提高植物的生物量，其中东南景天地上和地下部的生物量较单作分别提高了 79.05% 和 50.00%，菜心地上和地下部的生物量则分别提高了 110.96% 和125.00%；间作使东南景天地上和地下部的镉含量较单作分别提高了 7.61% 和 70.73%，但菜心地上部的镉含量较单作降低了27.21%；东南景天茎叶储存Cd的主要亚细胞结构为液泡中的细胞液，占比高达90%，远高于细胞器与细胞壁中的Cd含量；间作显著增加了土壤的 pH，相较于东南景天、菜心单作时的 pH分别增加了 0.39、0.28个单位；间作降低了菜心根际土镉的有效性，较单作低 19.23%；另外，间作可使土壤微生物总量和蔗糖酶活性显著增加，其中放线菌数量比菜心、东南景天单作时分别增加了27.95%、24.28%，蔗糖酶活性则分别提高了 164.89%、88.48%。同时，通过计算可知间作的东南景天土壤镉提取率是单作的 1.88倍。综上所述，镉低积累型菜心与镉超积累植物东南景天间作，不仅可提高菜心生产的安全性，而且增加了东南景天对土壤镉的提取效率，是一种经济、有效且风险较低的边生产边修复的模式。

• 历史遗留矿区农田土壤重金属输入输出平衡研究

  赵归梅,吴秋梅,胡文友,黄标,祖艳群,李元,湛方栋

  为探究矿区农田土壤重金属输入与输出通量特征，本试验以长江下游某典型遗留硫铁矿区小流域为研究区域，分析研究区土壤重金属（Cd、Pb、Cu、Zn、Cr）的空间分布特征，并设置监测田块，核算研究区土壤重金属输入与输出通量及构建含量预测模型。结果表明：硫铁矿区小流域土壤重金属污染元素主要是 Cd、Cu、Zn，分别有 5.88%、33.99%和 13.07%的土壤样品超过农用地土壤污染风险筛选值（GB 15618—2018），水稻籽粒中 Cd和 Cr超过《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB 2762—2017）中限量值的点位比例分别为 36.00%和 13.33%；土壤 Cd、Cu、Zn的空间分布呈现上游矿坑周边及下游水库入口处含量高的趋势，且三者间存在显著正相关关系（P＜0.01），而Pb和Cr的空间分布与之不同，其中Cr与其他元素呈现负相关关系；根据监测田块核算，研究区 Cd、Cu、Pb、Zn、Cr的年输入通量分别为 15.62、86.63、292.92、325.89、90.30 g·hm-2·a-1，年输出通量分别为 2.85、0.32、37.20、196.15、5.94 g·hm-2·a-1，土壤重金属呈现不断累积的特征；预测Cd和Cu在未来20 a间含量会明显增加，Pb、Zn、Cr反之。综上，加强上游矿区的水源治理，提倡下游农田科学灌溉，减少灌溉水中Cd等重金属输入是土壤重金属污染源头防控的关键。

• 镉污染红黏土强度劣化机理分析

  陈小双,徐兴倩,刘剑,赵熹,尹亚敏,王海军,王能龙

  为探究镉污染条件下红黏土的微观结构演化对土体抗剪强度的影响，揭示镉污染红黏土的强度劣化机理，本研究通过直剪试验、X 射线衍射（XRD）分析和扫描电子显微镜（SEM）观察研究了镉污染红黏土的剪切特性和微观结构特征。结果表明：随着镉含量的增加，黏聚力平均减小 25.5%，内摩擦角平均增大 21.1%，抗剪强度出现劣化趋势，剪切破坏面形态凹凸越来越明显；微观影像显示出颗粒蚀化现象，孔隙发育平均增大 11.8%，且呈蜂窝状，土颗粒接触方式由角-面、边-面、面-面转为角-边、点-面接触，微观结构指标（颗粒丰度、定向频率及孔隙分形维数）反映出土颗粒由强联结转化为弱接触的变化特征；因黏土颗粒对镉离子吸附能力较强，导致扩散双电层被压缩，同时镉离子与黏土中碳酸盐类发生水解反应，从而降低了黏土颗粒间结合水膜连结力，黏聚结构功能逐渐弱化。研究表明，镉污染对红黏土抗剪强度产生劣化效应，在地表径流冲刷作用下易加剧耕地层水土流失等危害。

• 化学老化对Mg改性生物炭矿物结构及Pb2+吸附的影响

  韩琳希,吴宇茜,钱敏,李珂欣,段文焱,陈芳媛

  为了探究老化时间对金属改性生物炭的性质及其对重金属固定效果的影响，采用 60 ℃及 90 ℃恒温恒湿（湿度维持在40%）的非生物老化培养方法，对MgCl2浸渍改性生物炭进行为期6个月的老化试验。FT-IR结果表明，老化易在生物炭表面引入—COOH、C＝O等含氧官能团，提高生物炭对Pb2+的螯合能力；Zeta电位结果说明老化会因为—OH等官能团发生氧化而形成大量的—COOH，从而进一步提高生物炭的电负性。吸附等温曲线拟合结果表明，Mg 改性及老化后的生物炭均符合 Langmuir 模型。Mg改性生物炭经60 ℃老化后，其比表面积是改性生物炭的22倍左右，这是因为老化过程中，矿物形态发生改变，形成具有多孔结构的镁氧化物。因此，500 ℃及 700 ℃制备的 Mg改性生物炭经 60 ℃老化后，其对 Pb2+的吸附量分别提高了 54.4%、67.4%，分别为73.83 mg·g-1和92.59 mg·g-1，但经90 ℃老化后，Mg改性生物炭产生较多的甲基自由基，破坏了生物炭的碳结构，使得生物炭表面孔隙结构被破坏，比表面积下降，导致90 ℃老化后的生物炭对重金属的吸附能力（48.26 mg·g-1）低于对应的60 ℃老化生物炭的吸附能力（62.85 mg·g-1）。由此可见，虽然Mg改性生物炭在短时间（60 ℃培养）内会提高对重金属的固定能力，但随着老化的持续进行（90 ℃培养），具有微孔结构的镁氧矿物最终被转化为无定型矿物，从而显著降低对Pb2+的固定效果。

• 陕西农田土壤新烟碱类农药残留和生物有效性

  花莉,党方琳,赵丹洋

  为评估新烟碱类农药潜在的环境风险，研究了陕西省不同地区吡虫啉、噻虫嗪、噻虫胺和啶虫脒的污染残留情况，探究了不同新烟碱类农药生物有效性及其影响因素。结果表明：陕西省农田土壤中新烟碱类农药残留范围为吡虫啉 ND~113.71 μg·kg-1、啶虫脒ND~19.48 μg·kg-1、噻虫胺ND~184.32 μg·kg-1和噻虫嗪ND~145.02 μg·kg-1，其中噻虫胺和噻虫嗪残留量较高，需要引起足够的重视。此外，新烟碱类农药的生物有效性大小为噻虫胺<吡虫啉<啶虫脒<噻虫嗪，且其生物有效性随着土壤pH的增大而增大，随土壤有机质含量和土壤老化时间的增加而降低。研究表明，陕西省农田土壤中新烟碱类农药残留需引起重视，同时Tenax单点萃取技术可以作为简单快速评价新烟碱类农药生物有效性的替代方法，进一步为农业土壤新烟碱类农药污染问题以及农作物的质量安全和食用风险提供评价依据。

• 稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷素生物有效性的影响

  马长林,高博涵,王艳玲

  为明确稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷生物有效性组分的影响，基于水稻种植的盆栽试验，采用模拟生物活化的磷素分析方法（BBP 法），分析了生物炭在不施加（CK）、施加一年（B1）和两年（B2）条件下，不同水稻生育期稻田土壤中可溶性磷（CaCl2-P）、易被酶矿化的有机磷（Enzyme-P）、易被有机酸活化释放的磷（Citrate-P）和潜在无机磷（HCl-P）4 个组分磷与全磷（TP）、有效磷（Bray-P）及磷素活化系数（PAC）的变化差异和影响因素。研究表明：与 CK相比，B1处理的稻田土壤 TP、Bray-P及BBP磷组分均无显著变化；B2处理稻田土壤TP、Bray-P、Citrate-P和HCl-P含量均显著增加，而CaCl2-P、Enzyme-P含量无显著变化。随着水稻生育期的延长，各处理HCl-P/TP均显著上升；B2处理下CaCl2-P/TP与Enzyme-P/TP均显著上升。相关分析表明：生物炭添加后稻田土壤Bray-P、TP与土壤pH显著正相关；CaCl2-P与HCl-P、TP显著正相关，与土壤有效铁呈显著负相关；Citrate-P与TP、HCl-P极显著正相关，与Enzyme-P、pH显著正相关，与土壤有效铝极显著负相关。稻秆生物炭通过影响稻田土壤pH、有效铁和有效铝含量，间接地调控且显著增加了红壤性稻田土壤中TP、Bray-P、PAC及生物有效磷组分含量，稻秆生物炭的合理施用有利于农田生态环境保护和土壤磷素有效性的提升。

• 半干旱区退化草地开垦为苜蓿地对土壤无机碳的影响

  吴昊,闻蕙钰,高杨,刘加彬

  为分析半干旱区退化草地开垦后土壤无机碳储量的变化，探讨开垦对土壤无机碳的影响机制，以半干旱区开垦农田（苜蓿地）为研究对象，以邻近的退化草地（荒漠草原）作为对照，借助碳稳定同位素技术，测定并计算0~300 cm土壤深度土壤无机碳（SIC）、次生碳酸盐（PIC）和原生碳酸盐（LIC）的储量。结果表明，与退化草地相比，苜蓿地 0~300 cm 处的 SIC总储量显著增加了88.42 Mg·hm-2，PIC总储量显著增加了105.71 Mg·hm-2，LIC总储量显著减少了17.29 Mg·hm-2。退化草地开垦促进了PIC在深层土壤的积累，进而促进了SIC的增加，表明开垦能够增强半干旱地区土壤的固碳能力，且PIC的增加导致了SIC的净累积。

• 不同作物种植对光伏坡地土壤团聚体稳定性与有机碳的影响

  李馨妤,孙东滨,张孟豪,林晓钦,钟鹤森,庞煜龚,周波,张池

  为探讨种植不同作物对坡地土壤团聚体分布及其有机碳含量变化特征的影响，在光伏农业坡地项目区内采集玉米、大豆、南瓜片区以及未种植区土壤样品（各处理分别记作 YM、DD、NG、CK），测定不同片区的土壤机械稳定性团聚体和水稳定性团聚体的分布特征及其不同粒径（d>2 mm、0.25 mm≤d≤2 mm、d大豆>南瓜（P＜0.05），YM、DD较 NG处理显著提高了 44.2% 和 23.1%。与 CK相比，种植区土壤有机碳及水稳定大团聚体有机碳的含量显著降低（P＜0.05）；不同作物处理之间，NG处理的有机碳含量分别显著高于YM和DD处理19.3%和15.4%，且其不同粒级团聚体有机碳含量也显著高于 YM和 DD处理（P＜0.05）。相关性分析结果显示，水稳定性大团聚体分布比例与土壤有机碳含量呈显著正相关（P＜0.05），与团聚体破坏率呈显著负相关，而微团聚体情况则相反（P＜0.05）。研究表明，光伏农业坡地项目区种植作物造成土壤团聚体破坏及有机碳流失，但不同作物品种对其影响不同，其中南瓜种植对土壤扰动和有机碳流失的影响最小，是光伏农业坡地项目区的优选作物。另外，为了缓解项目区土壤团聚体破坏及有机碳流失，应补充土壤有机质，采取保护性耕作措施。

• 红壤区旱作花生地剖面氮素迁移转化模拟研究

  孙雪梅,张毅敏,张志伟,陈婷,高月香,吕玉娟

  为探究红壤区花生种植地氮素的垂向迁移影响因素及其损失特征，本研究利用HYDRUS-1D模型构建适用于红壤地区的水氮耦合模型。该模型结合实地监测数据和室内淋溶实验结果，对模型参数进行率定和验证，并利用校验过的模型模拟研究区不同环境条件下土壤剖面氮素的动态迁移与转化过程。结果表明：HYDRUS-1D模型模拟值与实测值之间吻合度较高，模型可用于模拟花生地不同深度土壤水氮运移过程。土壤铵态氮和硝态氮在降雨施肥后迅速升高，随后下降。施肥量变化主要影响0~40cm土层内氮素浓度变化，而改变降雨量影响 0~80 cm土层内氮素的迁移转化。此外，氮素浓度随土层深度的增加而减小。模拟结果显示，施氮量为225.0 kg·hm-2时，雨季发生总降雨量大于173 mm且降雨强度大于11 mm·d-1降雨事件时，或旱季发生强降雨事件，即总降雨量大于135 mm且降雨强度大于135 mm·d-1时，80 cm土层硝态氮浓度至少上升到1 mg·L-1。受红壤质地黏重的影响，深层土壤氮素对降雨响应具有一定的滞后效应。随着施肥量的增加，作物根系对氮素的吸收通量增大，但氮素吸收量与氮肥施用量的比例却有所下降；降雨量对根系吸收氮素的影响相对较小。在花生生长季，土壤中的主要氮损失形式为硝态氮的淋失。模拟分析表明，降雨和施肥均会影响硝态氮的淋失量，其中降雨量的增加显著提高了硝态氮的浸出量，硝态氮累积淋失量变化范围在5.23~42.97 kg·hm-2之间，证明了花生地对红壤区地下水硝酸盐潜在污染不可忽视。

• 不同生草模式下降雨强度对土壤氮磷淋溶特性的影响

  徐翠,刀承娇,赵鹏程,邢赟,陈建军,李元,祖艳群

  为探讨杨梅（Morella rubra L.）林中生草模式和降雨强度对氮、磷淋溶特性以及土壤养分的影响，本试验采用室内淋溶柱法模拟不同林下生草模式[紫花苜蓿（Medicago sativa cv. WL525HQ）单作、鸭茅（Dactylis glomerata cv. Amba）单作和紫花苜蓿－鸭茅混作]，研究暴雨和大暴雨强度对淋溶过程（20、40、60 cm）中氮、磷流失以及土壤氮、磷养分的影响。结果表明：生草模式的差异对淋溶氮流失通量有显著影响，紫花苜蓿单作氮流失严重，60 cm处淋溶液中全氮和可溶性氮流失浓度较40 cm处孔隙水增加27%和29%，鸭茅单作能有效降低0~40 cm孔隙水和60 cm淋溶液中全氮和可溶性氮的浓度，60 cm较40 cm处均降低60%左右。生草模式和降雨强度能显著影响磷流失通量，大暴雨强度下紫花苜蓿－鸭茅混作较紫花苜蓿单作、鸭茅单作分别减少 70% 和 60%。相关性分析表明，淋溶液中总氮、可溶性氮、全磷含量与土壤速效氮相关，并且随着降雨强度的增加，生草模式对速效氮的影响增大，大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作后0~40 cm土壤速效氮含量最高为32.6mg·kg-1，到60 cm处3种生草模式无显著差异。研究表明，暴雨强度下，鸭茅单作对减少氮流失通量有显著作用，大暴雨强度下紫花苜蓿-鸭茅混作根平均直径和总根体积的增加，能提高土壤速效氮在20~40 cm处的截留，减少土壤中速效氮成分向深处的迁移，因此，推荐紫花苜蓿-鸭茅混作模式以减少极端降雨下氮、磷流失通量。

• 多时空景观格局对南淝河水质的影响

  顾洋,张平究,秦风约,蔡永久,王晓龙

  为分析景观格局对合肥市南淝河水质的影响，基于南淝河流域的土地利用数据和水质实测数据，通过Mann-Whitney U检验、Spearman相关性分析和冗余分析等方法探究了水质的季节性变化以及不同时空尺度下水质与景观组成、景观指数之间的相关性。结果表明：南淝河非汛期水质总体优于汛期，且水质污染指标在空间分布上的离散程度较大。建设用地在非汛期、汛期均与高锰酸盐指数（CODMn）、硝态氮（NO3--N）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、磷酸盐（PO43--P）和总磷（TP）呈正相关，是“源景观”；林地和水域则是“汇景观”。200、300 m河岸带缓冲区为非汛期、汛期景观指数对水质解释率最高的空间尺度，斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、面积加权平均斑块分维数（FRAC_AM）、周长-面积分形维度（PAFRAC）、散布与并列指数（IJI）、平均欧式最近邻近距离（ENN_MN）是造成南淝河水质污染的主要影响因子。研究发现景观组成和景观指数对南淝河水质均有较大影响，未来的水质管理要从流域源、汇景观的连通性、破碎度、优势度、多样性方面针对性优化。

• 岱海冰封期与非冰封期氮磷分布及影响因素差异分析

  侯晨丽,李洋,李卫平,于晟乾,殷震育,郭渊,樊才睿

  为揭示岱海不同时期营养盐分布特征及与环境因子的响应机制差异，基于2021年1月（冰封期）和5、7、10月（非冰封期）岱海水样及冰样的实测数据，运用克里金插值、相关性分析、差异显著性分析方法，分析岱海氮、磷时空分布特征，探讨其与环境因子在冰封期与非冰封期的响应机制。结果表明：岱海水体中总氮（TN）变化趋势为春季>秋季>夏季>冬季；总磷（TP）变化趋势为夏季>秋季>春季>冬季。从冬季到次年秋季，水体中氨氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）的平均浓度呈先减少后增加的变化趋势，而TN、溶解性总磷（DTP）和颗粒态磷（PP）浓度呈先增加后减少的变化趋势，且夏季浓度最高，以溶解态磷为主。冬季TN浓度呈湖心处高四周低的分布，TP浓度整体分布均匀。除NO3--N在底层冰中浓度最大外，冰体中TN、TP和NH4+-N均表现为表层冰>底层冰>中层冰。在湖体冻结排盐作用下，不同形态氮、磷平均分离系数大小依次为NH4+-N>TP>TN>NO3--N。DTP与水温全年呈显著正相关，入冬后温度降低且外源磷供给减少，而结冰过程中TN浓缩程度高于TP，导致冰下水体的氮磷比增大。不同时期水体中营养盐与盐度、叶绿素a的响应存在明显差异，这一结果受冰盖阻隔、冻结排盐、内外源污染以及微生物代谢等多个过程的共同控制。

• 潮河流域净人为磷输入变化及其对河流总磷通量的影响

  杨木兰,黄洁钰,王焕晓,王晓燕

  为了定量分析长期净人为磷输入（Net anthropogenic phosphorus input，NAPI）及其对河流总磷（TP）通量的影响，本研究估算了潮河流域 1995—2014年的 NAPI及河流 TP通量，并分析其驱动因子。结果表明：潮河流域 1995—2014年的 NAPI量为 4.93~10.74 kg·hm-2·a-1，年均增长率为 4.01%，其在时间上呈现上升趋势，空间上南高北低，90%以上的 NAPI来自化肥和食品/饲料；潮河TP通量变化主要与流量有关，其均值为1.70×10-2 kg·hm-2·a-1；潮河流域磷输出率（TP/NAPI）降低主要是由于水文气候因素对磷迁移过程的影响所引起的土壤和沉积物的强烈截留作用。研究表明，在潮河流域的磷素管理措施中，需要更加关注磷输入和滞留磷的协同管理。

• 南四湖沉积物抗生素的组成特征和环境风险

  桑文才,李金阳,林嫣然,李士伟,高卫东,韩雪梅

  为保障南四湖生态安全和周边居民健康，在汛后和汛前对南四湖沉积物中大环内酯类、四环素类、喹诺酮类、β-内酰胺类、磺胺类和氯霉素类抗生素进行测定，分析其组成特征，并评估其潜在的环境风险。结果表明：抗生素总含量在2.72~276.07 ng·g-1之间，平均含量较高的有喹诺酮类的氧氟沙星（11.67 ng·g-1）、恩诺沙星（4.96 ng·g-1）、环丙沙星（3.80 ng·g-1）、诺氟沙星（3.60 ng·g-1）和四环素类的氧四环素（6.40 ng·g-1）、金霉素（2.34 ng·g-1）。此外，大环内酯类的一些抗生素检出率较高，其中洁霉素和罗红霉素的检出率为100%。抗生素组成在汛后和汛前具有显著差异（Adonis test，P＜0.01），汛后抗生素的含量和种类数（48.21 ng·g-1，27种）均高于汛前（32.08 ng·g-1，23种）；而上级湖和下级湖间的抗生素组成无显著差异，但在不同采样位点间变化较大。风险熵值分析表明，氧氟沙星、环丙沙星、氧四环素和洁霉素同时具有较高的生态风险和抗生素抗性发展风险，且一些低或无生态风险的抗生素（如诺氟沙星和氯霉素）也可能产生较高的抗生素抗性发展风险。

• 不同水力负荷对两种生态沟渠内沉水植物苦草净化效果的影响研究

  蔡敏,崔娜欣,张旭,陈桂发,周丽,邹国燕

  利用农业灌排系统改造建设生态沟渠是治理农田面源污染的重要技术措施，水生植物、填料及水力负荷等是影响沟渠净化效率的重要因素。本研究以沉水植物苦草（Vallisneria natans）沟渠和沸石+苦草沟渠为研究对象，分析了不同水力负荷（HLR）下两种沟渠对农田径流中氮磷污染物的净化效果差异，阐明了苦草对沟渠脱氮除磷的贡献及其主要影响因素。结果表明，不同HLR 下沟渠对水体氮和磷浓度去除率分别为 47.7%~66.0% 和 57.5%~77.1%，随 HLR 升高而降低；氮和磷单位面积去除率为305.3~1 009.2 mg·m-2·d-1和17.8~66.7 mg·m-2·d-1，随HLR升高而升高。HLR显著影响沟渠氮、磷净化效率（P＜0.05），而沸石填料则影响较小（P＞0.05）。与沟渠运行前相比，苦草的密度、叶长以及总生物量（干质量）分别增加5.9~7.0、1.8~2.3倍和4.0~5.0倍，低HLR下苦草生长更好。苦草叶片及根系的氮、磷和叶绿素含量与水体氮磷含量显著正相关（P＜0.05）。苦草直接吸收去除氮和磷量分别为 2 674.4~3 384.1 mg·m-2和579.6~673.9 mg·m-2，对沟渠氮和磷去除的贡献分别为5.6%~19.9%和20.1%~65.0%，苦草吸收贡献率随HLR升高而降低，HLR是影响苦草直接吸收对沟渠氮、磷去除贡献的主要因素。综上，苦草沟渠可有效削减农田氮、磷流失，提高HLR虽然降低氮、磷浓度去除率，但能显著增加氮、磷截留量。沸石+苦草沟渠长期运行后，应及时更新沸石以保障沟渠内填料强化净化功能的发挥。因此，从浓度和通量两方面对生态沟渠净化效果进行综合评价对于优化沟渠设计和运行管理具有重要实践意义。

• 水力停留时间强化复合载体基固定化藻菌系统处理低C/N废水脱氮

  吴诗淳,黄福勇,何培民,邵留

  为探索一种低C/N废水脱氮新技术，本研究将绿沸石和玉米芯组成复合载体，以小球藻和活性污泥为接种物，通过吸附法构建固定化藻菌系统（IABS），探究了装置的脱氮效果及水力停留时间（HRT）对脱氮效率的影响。研究结果表明，复合载体可有效改善废水的C/N，构建的固定化藻菌系统可实现低C/N废水中氮素的有效去除。装置脱氮效果随着HRT的延长而提升，当HRT达18 h时，装置的总氮去除率最高可达98%；氨氮去除率可达100%。综合而言，绿沸石和玉米芯复合载体构建的固定化藻菌系统具有脱氮效率高、无需连续投加碳源、出水水质稳定等优点。

• 中药渣对牛粪蚯蚓堆肥过程中耐药基因的影响

  赵冉,韩秉君,王宽,周兴志,李雪平,李雪,刘一鸣,杨凤霞,丁永祯

  蚯蚓堆肥可削减畜禽粪便中部分耐药基因（ARGs），为进一步削减ARGs残留，本研究通过向牛粪蚯蚓堆肥中加入 3%的板蓝根（BG）等8种不同抑菌功效的中药渣，研究其对ARGs和可移动遗传元件（MGEs）的动态变化影响（0~28 d）。结果表明：不同中药渣对蚯蚓的存活影响不同，当归（DG）和板蓝根有利于其存活，而枸杞（GQ）、苦参（KS）、蒲公英（PY）和三七（SQ）对其存活不利。堆体中 ARGs 普遍存在，优势主导基因为 sul-ARGs、tetX 和 str-ARGs。不同中药渣对 ARGs 影响不同，28 d 的 ARGs 丰度为：DG

• 稻壳炭强化城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属变化特征

  王兴明,徐岚,范廷玉,储昭霞,董众兵,董鹏,邓瑞来

  为探讨稻壳炭强化蚯蚓堆肥对污泥性质和重金属的影响，本研究以城市污泥为研究对象，添加不同比例稻壳炭对蚯蚓堆肥进行强化处理，探究不同生物炭剂量（污泥干质量的2%、4%、6%、8%）对城市污泥蚯蚓堆肥过程中重金属有效态以及赋存形态的影响。结果表明：堆肥过程中pH呈先上升后降低的趋势，电导率先降低后升高，有机质呈下降趋势；与对照组（不添加稻壳炭）相比，添加不同比例稻壳炭强化后的电导率、有机质分别降低 28.96%~47.46%、2.84%~18.87%；稻壳炭强化的污泥堆肥中养分增加，总氮、总磷和总钾在8%添加量时分别提高9.89%、24.39%和2.51%。当稻壳炭添加到蚯蚓堆肥后，重金属从易迁移转化形态向稳定态转化，在 8% 添加比例时，Cd、Cu、Ni 的残渣态占比较对照组分别提高 3.57、19.12、9.27 个百分点，有效态分别降低56.25%、34.22%、28.20%；添加4%稻壳炭使Pb由可交换态、碳酸盐结合态向稳定的有机结合态转化，且有效态降低27.69%。相关性分析发现稻壳炭强化蚯蚓堆肥，升高堆体pH降低了污泥中Cd、Cu、Ni、Pb有效态含量。研究表明，稻壳炭强化蚯蚓堆肥可显著提升城市污泥营养元素，改善理化性质，提高污泥中重金属钝化效率。

• 不同品种茶树修剪叶分解及碳氮磷释放动态特征

  周靖超,蒲勇,焦银龙,杨鎏璘,杨佳,杜磊,张锡洲,李廷轩

  为阐明不同品种茶树修剪叶初始化学组成对其分解和养分释放的影响，以川西低山丘陵区福鼎大白（C.sinensis，FudingDabaicha）、川茶3号（Chuancha No.3）、川沐217（Chuanmu No.217）和川农黄芽早（Chuannong Huangyazao）4个典型品种茶树的修剪叶为研究对象，采用分解袋法进行为期360 d的室内模拟分解试验，探讨修剪叶分解动态及其碳（C）、氮（N）、磷（P）元素释放特征。结果表明：4个品种茶树修剪叶前期（0~120 d）分解较快、后期（121~360 d）分解较慢，分解半衰期在1.20~1.43 a。川沐217和福鼎大白茶树修剪叶分解较快，分解系数比川茶3号和川农黄芽早高11.7%~18.5%。初始化学组成的C含量、纤维素含量和木质素含量是影响茶树修剪叶分解速率的主要因素。4个品种茶树修剪叶的C、P元素均为直接释放模式；福鼎大白和川茶3号茶树修剪叶的N元素为直接释放模式，川沐217和川农黄芽早茶树修剪叶的N元素属于淋溶-积累-释放模式。茶树修剪叶的C、N、P元素释放因品种和分解时期的不同而不同，且受到初始化学组成N、P含量的影响。在分解过程中，福鼎大白和川农黄芽早修剪叶的C、N释放率较高，川茶 3 号和川沐 217 修剪叶的 P 释放率较高。4 个品种茶树修剪叶 C、N、P 元素的释放率分别为 36.1%~44.5%、53.8%~58.3%、65.4%~71.5%。因此，在茶树修剪叶归还过程中可考虑采用堆肥等方式以促进木质素和纤维素的降解，修剪过后适量施氮以抑制修剪叶N元素的释放，从而提升茶树对修剪叶的养分利用效率。

• 大气CO2浓度升高背景下优化施氮对淹水稻田CH4排放的影响

  黄薇,王圆媛,刘超,伍翥嵘,李琪,胡正华

  为探讨未来气候变化条件下，合理管理氮肥以充分协调水稻产量与温室气体排放量之间的矛盾，实现低碳排放并保持水 稻产量，本研究探讨了大气CO2浓度升高120 μmol·mol-1与氮肥减施40%对淹水稻田水稻生产及CH4排放的影响及机理。利用开 顶式气室（OTC）组成的 CO2浓度自动调控平台设置 4 个处理，即环境 CO2浓度+施氮 250 kg·hm-2(CK）、大气 CO2浓度升高 120 μmol·mol-1+施氮 250 kg·hm-2(C+）、环境 CO2浓度+施氮 150 kg·hm-2(N-）、大气 CO2浓度升高 120 μmol·mol-1+施氮 150 kg·hm-2 （C+N-），分析了稻田CH4累积排放量（CAC）、水稻生物量及产量、土壤理化性质及酶活性等指标。结果表明：与CK处理相比，C+处 理使CAC/产量显著提高了16.93%，N-处理使CAC/产量显著降低了13.33%，C+N-处理使CAC/产量降低了7.89%，但不显著；N-处理 在一定程度上削弱了C+处理对CAC、CAC/产量、水稻生物量、土壤可溶性有机碳含量的促进作用；逐步回归分析表明，基于可溶性 有机碳和硝态氮含量及土壤脲酶活性的线性模型，可解释稻田CH4累积排放64%的变异。综上，在大气CO2浓度升高条件下，氮 肥减施可通过影响土壤碳、氮基质及土壤脲酶活性来调节稻田CH4排放。

• 有机肥减量配施外源碳基肥对设施菜地氨挥发及黄瓜产量的影响

  王肃,周其文,吴林亿,胡如男,龚玲玄,谭炳昌,刘红梅,张贵龙,王丽丽

  针对我国农业源氨排放过高的问题，本研究通过探究有机肥减量配施外源碳基肥（生物炭及腐植酸）对设施菜地土壤氨挥发及黄瓜产量的影响，并结合高通量qPCR基因芯片技术，研究影响氨挥发的微生物学机制，明晰设施菜地有效的氨减排措施。以天津市武清区设施菜地为研究对象，本研究共设置5个处理：不施氮CK、推荐施肥量N1（37 500 kg·hm-2有机肥）、推荐施肥量配施腐植酸N1F（37 500 kg·hm-2有机肥+2 250 kg·hm-2腐植酸）、推荐施肥量配施生物炭N1B（37 500 kg·hm-2有机肥+40 t·hm-2生物炭）、农民常规用量N2（60 000 kg·hm-2有机肥）。结果表明：不同处理氨挥发动态基本一致，N2处理氨挥发速率处于较高水平。随着施肥量的增加，土壤氨挥发累积量逐渐增加，氨挥发累积量从高到低依次为 N2、N1、N1B、N1F、CK，N1F处理和 N1B处理较 N2处理显著降低了 24.5%和 21.0%的氨挥发累积量（P＜0.05）。N2处理土壤在末果期铵态氮含量显著高于其他处理；N1、N1F、N1B处理在盛果期和末果期土壤硝态氮含量显著高于N2处理。施肥以及配施生物炭和腐植酸均能显著增加AOA-amoA基因丰度，与CK相比，N1、N2的AOA-amoA基因丰度显著提高（P＜0.05）；与N2、N1相比，N1F和N1B处理AOA-amoA基因丰度显著提高（P＜0.05）。推荐施肥量增加了土壤 AOB-amoA 的基因丰度，配施腐植酸和生物炭无显著影响。Mantel test 结果表明，NH4+-N 含量、AOA-amoA、AOB-amoA能够显著影响设施菜地土壤氨挥发。减量施肥配施生物炭和腐植酸能够在一定程度上降低设施菜地土壤的氨挥发量，且腐植酸配施效果更好，并能够有效固持土壤的无机氮。N1、N1F、N1B各处理保证了作物产量并较N2处理显著提高了氮素利用率。综合考虑农学和环境效益，有机肥减量配施腐植酸N1F为适宜的施肥方式。