农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2024年第8期

• FACE条件下臭氧浓度升高对不同筋型小麦籽粒品质的影响

  曹蓉,徐彦森,冯兆忠,尚博,马艳泽

  为深入研究不同筋型小麦籽粒品质对地表臭氧（O3）浓度升高的响应，本研究依托于开放式O3浓度增加系统（O3-FACE），于2021年和2022年分别以13个（4个强筋品种、5个中筋品种、4个弱筋品种）和12个（4个强筋品种、6个中筋品种、2个弱筋品种）小麦（Triticum aestivum L.）品种为供试材料，设置环境O3浓度（AA）和1.5倍环境O3浓度（E-O3）处理，研究不同筋型小麦对O3浓度升高的响应差异。结果表明：O3浓度升高下2021年Ca元素含量显著升高24.8%，2022年直链淀粉含量显著降低8.1%。不同筋型小麦籽粒品质对O3响应存在显著差异，强筋和中筋小麦2022年直链淀粉含量显著降低8.6%和7.6%，2021年Ca元素含量显著升高 24.7% 和 27.2%，弱筋小麦 2021年淀粉含量显著降低 6.7%，两年蛋白质含量增幅较强筋和中筋小麦更大。根据不同筋型小麦籽粒品质标准，高浓度O3将会有利于中筋和强筋小麦品质形成，而不利于弱筋小麦籽粒品质形成。高浓度O3对所有供试小麦均有重要影响，其中宁麦13、扬麦33和扬麦22对O3敏感。

• 两种微塑料对生菜生长及生理特性的影响

  韩锋,刘亥扬,王浩权,李畅,张玉鹏,许嘉阳,赵鹏,刘红恩,聂兆君

  为探究聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）两种微塑料对生菜生长及生理特性的影响，以生菜（意大利生菜333）为供试材料进行水培试验，设置对照（CK）、3个 PE水平（0.1、0.5、1.0 g·L-1）、3个 PP水平（0.1、0.5、1.0 g·L-1）共 7个处理，PE和 PP粒径均为 13 μm，测定了生菜生物量、根系形态参数、光合参数、叶片和根系超微结构以及抗氧化能力等相关指标。试验结果表明：微塑料胁迫下，生菜的干质量显著降低了9.6%~65.4%，根体积显著减少了18.3%~50.2%，光合参数先升高了20.5%后降低40.4%，叶绿素a和类胡萝卜素含量也显著降低了26.1%和29.9%。从叶片和根系的超微结构来看，生菜叶片叶绿体及根系细胞膜、细胞壁均遭受到两种微塑料不同程度的破坏。与 CK 相比，生菜超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD），过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性分别增加了3.0~15.0倍、24.8%~164.0%、2.8~12.0倍和3.5~8.1倍，丙二醛（MDA）和抗坏血酸（ASA）含量增加了1.2~18.9倍和7.2%~10.1%。微塑料对生菜叶片和根系细胞有明显毒害作用，其可破坏叶肉细胞叶绿体，导致生菜叶片的光合参数及光合色素含量降低，同时也抑制了根系的生长发育，降低了其生物量。另外，试验表明生菜抗氧化系统对两种微塑料均产生了响应。

• 臭氧胁迫下白蜡与银杏幼苗的响应差异

  马梦瑶,杨宁,郑飞翔,王效科

  为了明确大气臭氧（O3）浓度升高对木本植物的生长、生理生化特征的胁迫效应，本研究利用开顶式气室（OTC），以典型绿化植物白蜡（Fraxinus chinensis）和银杏（Ginkgo biloba）幼苗为研究对象，研究了 3 个臭氧浓度水平（环境浓度，AA；环境浓度+40nmol·mol-1，AA+40；环境浓度+80 nmol·mol-1，AA+80）下白蜡和银杏的叶片数量、叶片面积、生物量、光合速率、碳水化合物和非结构性碳水化合物的变化差异。结果表明，累积熏蒸35、51 d和71 d后，对比AA试验组，AA+40和AA+80浓度O3抑制了白蜡幼苗的叶片数量和叶面积生长，而促进了银杏幼苗的叶片数量和叶面积生长，并促进了白蜡的光合速率；AA+40和AA+80浓度臭氧均抑制了白蜡和银杏幼苗的叶片非结构性碳水化合物的含量和生物量。O3浓度升高和臭氧熏蒸时间延长，对白蜡和银杏幼苗的叶片生长、光合速率和非结构性化合物累积整体呈抑制，但存在银杏叶片生长和白蜡光合速率受到不同程度促进的情况。O3浓度升高会对白蜡、银杏幼苗的生长和光合作用产生胁迫，其中白蜡的叶片生长状态对O3胁迫更敏感，银杏的光合速率对O3胁迫更敏感。

• 基于梯度扩散薄膜（DGT）技术评估玉米农田土壤中铅的生物有效性及动力学过程

  魏志莹,杨秀雯,戴亮亮,赵亚辉,易佳佩,秦超杰,刘威杰,熊俊武,张家泉,陈伟

  为验证梯度扩散薄膜（DGT）技术在准确评估自然环境下玉米农田土壤中铅（Pb）的生物有效性的可行性，并基于该技术探究土壤中Pb的动力学过程，本研究使用DGT技术、土壤溶液法和单独提取法测定了湖南省凤凰县内种植玉米的农田土壤中Pb的可提取态含量，并与玉米不同部位中Pb的含量进行了线性拟合分析；利用DGT技术结合DGT诱导土壤/沉积物通量（DIFS）模型模拟了土壤内部Pb的动力学过程。结果表明：35%的土壤点位中Pb的含量超过湖南省Pb背景值，但不存在玉米粒中Pb超标的情况（GB 2762—2022）。Pb在玉米不同部位迁移富集能力较低，且主要富集在根部，难以向地上部位迁移。不同方法测定的土壤中Pb的生物有效态含量分别为 DGT 技术（1.32±2.49）μg·L-1、土壤溶液（2.23±3.75）μg·L-1、二乙基三胺五乙酸（DTPA）单独提取法（5.79±2.51）mg·kg-1、醋酸（HAc）单独提取法（0.81±0.49）mg·kg-1和氯化钙（CaCl2）单独提取法（0.05±0.13）mg·kg-1。DGT 技术对玉米不同部位Pb含量的预测效果优于其他方法，且对叶中Pb含量的预测效果最佳。研究区大部分土壤固相Pb补给液相的能力较低，但固相上Pb的释放量较为稳定，仍可能会对当地造成潜在的生态风险。整体而言，DGT技术是评估玉米农田土壤中Pb生物有效性的最佳方法，其测定的Pb含量对玉米叶部Pb含量预测效果最佳，但对粒中Pb含量预测效果较差。此外，DGT技术可以结合DIFS模型深入分析土壤内部Pb的动力学的过程，为土壤污染的精准防控提供科学依据。

• 生物炭对上覆水光化学及吡虫啉转化的机制

  李马波,曾宇,陈宁,王玉军,方国东

  为探究施用生物炭对稻田上覆水光化学过程及吡虫啉（IMD）转化的影响机制，本研究于2022年6月至9月开展大田实验，设置单施化肥（CK）、稻壳生物炭（25% RH）和玉米秸秆生物炭（25% CS）3种处理，检测各处理上覆水中光敏物质含量及性质、活性组分分布及IMD光解速率的变化。结果表明，相较于单施化肥处理，施用稻壳生物炭和玉米秸秆生物炭显著促进了活性组分的产生，羟基自由基（·OH）、三重激发态溶解性有机质（3DOM*）和单线态氧（1O2）的稳态浓度分别提高了0.92%~71.97%、21.29%~137.00%和10.42%~370.24%，且在育苗期上覆水光致活性组分的增加比分蘖期更为显著；进一步解析了生物炭促进活性组分产生的机制，紫外-可见及三维荧光光谱的结果表明，同化肥处理相比，施用生物炭显著增加了上覆水中类富里酸和类色氨酸等有机质生色团的含量，该组分的增加是生物炭促进上覆水光致活性组分产生的主要原因；此外，相较于化肥处理，生物炭的施用也显著促进了杀虫剂IMD的降解，其一级降解速率从1.72×10-2 h-1提高到3.76×10-2 h-1，自由基淬灭实验证实了·OH、3DOM*和1O2对吡虫啉降解的贡献分别为41.78%、62.70%和9.76%。施用生物炭有利于稻田上覆水中生色团和荧光物质的积累，从而促进了上覆水光化学过程，并提高RIs浓度，进而加速IMD降解，其中玉米秸秆生物炭对提高上覆水中光致活性组分稳态浓度和IMD降解速率效果更强。

• 东北黑土区部分地域除草剂在不同作物类型土壤中残留及分布特征

  李国琛,董雯昕,王世成,梁志鹏,王莹,马晓倩,赵俪儒

  为了解并掌握东北部分黑土区农田土壤除草剂残留情况，本研究调查了东北黑土区6个地区170份土壤样本，共检出17种除草剂。总体来看，乙草胺检出率最高，为74.7%，氟磺胺草醚平均残留量最高，为198.88 μg·kg-1。从省份来看，辽宁省除草剂检出种类最为丰富，黑龙江省除草剂残留量最高。其中，铁岭市、阜新市与长春市、四平市旱田除草剂残留情况更为相似，绥化市土壤除草剂残留情况与前者差异较大。从作物类型来看，水稻田土壤除草剂检出种类更多，旱田作物除草剂残留量更高。其中，水稻田共检出11种类型除草剂，氟磺胺草醚在玉米田和大豆田中的平均残留量分别高达68.77 μg·kg-1和409.30 μg·kg-1。研究表明，地理位置和作物类型是影响土壤除草剂残留的重要因素。

• 高丹草在低浓度铜-镉-菲复合胁迫下的生长及响应特性

  苏赛赛,段燕青,杨小晗,高前伟,陈宇铭,项洁

  针对焦化厂等工矿废弃地残留的重金属-多环芳烃污染风险高、低成本绿色环保技术缺乏等问题，通过田间试验，研究低浓度铜-镉-菲复合胁迫下高丹草萌芽率，生物量，铜、镉累积，菲去除及叶绿素含量的变化规律，探索其生长及污染物迁移累积等响应特性。结果表明：10 mg·kg-1菲和 100 mg·kg-1铜复合胁迫可促进高丹草生长，茎叶和根系生物量分别增加 14.7% 和 8.1%，5mg·kg-1镉抑制了高丹草生长。铜、镉主要累积在高丹草根部，菲-铜复合胁迫可促进铜的迁移，且提高菲去除率 40.6%，菲-镉复合则阻碍了镉的迁移。低浓度铜和菲可刺激叶绿素a合成，而铜、镉复合胁迫造成叶绿素b含量下降。相关性分析证实高丹草生长、污染物迁移及叶绿素合成之间具有较强的相关性。研究表明，高丹草在低浓度铜-镉-菲复合胁迫下可以生长，并在重金属迁移、有机物代谢及叶绿素变化等过程中呈现胁迫响应。

• 塿土胶体对氮磷钾吸附性能的尺寸效应

  李昕,丁维,闫雨阳,许晨阳,杜伟,胡斐南,耿增超

  为明确尺寸效应对塿土胶体吸附氮、磷、钾行为的影响过程及机理，采用高速离心法提取直径<2 000、<1 000、<500、<200nm和<100 nm的塿土胶体组分，测定其粒径分布、元素含量和zeta电位，进而通过批量吸附试验研究其对铵根离子（NH4+）、磷酸根离子（PO43-）和钾离子（K+）的吸附行为。结果表明：直径<2 000 nm和<1 000 nm的塿土粗胶体颗粒呈双峰分布模式，直径<500、<200nm 和<100 nm 的细胶体组分呈单峰分布。随着平均直径减小，塿土胶体的全碳和有机碳含量增加。不同直径塿土胶体在高pH 下的zeta电位绝对值增大，电荷密度和电荷可变性也随颗粒直径增大而增加。各直径塿土胶体对NH4+、PO43-、K+的吸附过程符合准一级动力学和Freundlich模型，吸附过程以物理扩散为主，且表现为多分子层吸附特征。不同直径塿土胶体对NH4+、PO43-、K+的的吸附性能受胶体直径大小的影响，塿土粗胶粒（<2 000 nm）吸附能力最大，表明塿土胶体对养分元素的吸附差异主要受电荷密度调控。

• 秸秆和氮肥耦合管控对盐渍化土壤地力综合效应的影响

  牟云芳,史海滨,闫建文,祁茜,冯壮壮,胡智远,苏永德

  为研究河套灌区盐渍化土壤秸秆配施氮肥模式下土壤水盐迁移特征规律，明晰该模式下地力提升综合评价效应，通过田间试验，设置3种秸秆还田量[无秸秆还田（C0）、4 500 kg·hm-2（ C1）、9 000 kg·hm-2（ C2）]和3种施肥水平[不施氮（N0）、传统施氮量减氮30%即210 kg·hm-2（ N1）、300 kg·hm-2（ N2）]。结果表明：灌水后秸秆隔层形成了“蓄水层”和“隔盐层”，秸秆隔层及上层土壤储水量较无秸秆还田显著提高22.19%、脱盐率提高18.20%，在秸秆下层土壤呈现不同程度积盐，耕层土壤盐分始终随秸秆还田量的增加而降低，C2处理脱盐效果最好。秸秆腐解呈指数衰减趋势增长，秸秆腐解速率前60 d快，后90 d逐渐减缓。秸秆还田量和施氮量均对秸秆腐解有显著影响，C2N2处理秸秆累计腐解率为67.02%，较C2N0处理提高29.57%，配施氮肥可刺激秸秆中有机物分解和营养物质释放。单施氮肥严重降低了土壤有机质和养分的供应，同时添加秸秆明显降低了土壤无机氮的残留量。秸秆还田与氮肥的互作对玉米产量有极显著影响，C2处理玉米产量随施氮量的增加呈先增后减趋势。氮素过多会抑制秸秆腐解，降低土壤中养分的积累，从而影响作物生长，C2N1处理的产量最高为16 985 kg·hm-2，较当地常规施肥C0N2处理提高9.47%。综合考虑土壤结构、水盐运移、养分释放及作物产量，采用熵值法建立综合评价回归模型，结果表明玉米秸秆还田量9 000 kg·hm-2配施氮肥210 kg·hm-2为最佳模式。

• 长期不同施肥措施对盐碱地稻田土壤微生物数量和群落结构的影响

  蒋小曈,黄立华,刘伯顺,黄广志,杨璨,梁燕萍

  为阐明盐碱地稻田长期不同施肥对表层土壤微生物数量和群落结构的影响，以大安站盐碱地水稻长期定位施肥试验土壤为对象，采用磷脂脂肪酸（PLFA）分析法研究了单施氮肥（N）、无机肥配施（NPK）、有机肥单施（M）、有机肥与无机肥配施（MNPK）和秸秆还田配施无机肥（RNPK）对土壤微生物数量和群落结构的影响。结果表明：不同施肥处理土壤中共检测出57种PLFA生物标记，M、MNPK、RNPK和NPK处理的PLFA含量较N处理分别增加26.47%、29.76%、25.07%和13.20%，其中M、MNPK和RNPK处理显著高于N处理（P<0.05）。MNPK处理土壤中的真菌/细菌的比值最大，较二者之比最小的M处理高6.00%，说明有机肥配施化肥对盐碱地稻田土壤生态系统的稳定性具有更好的改善作用。RNPK处理土壤中革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之比最小，较二者之比最大的M处理降低了13.71%，说明秸秆还田配施化肥处理的土壤营养胁迫小，能有效改善土壤的营养状况。不同施肥处理微生物群落多样性大小表现为N处理土壤的Shannon-Wiener多样性指数（H）、Pielou均匀度指数（J）和Simpson优势度指数（D）最大，分别较3项指数最小的NPK处理增加10.91%、12.00%和13.79%。冗余分析结果表明，盐分电导率（EC）、有机质和pH对土壤微生物群落变化具有显著影响，解释量分别为54.8%、39.8%和33.1%。因此，长期有机肥与化肥配施、有机肥单施和秸秆还田配施无机肥能有效增加土壤微生物生物量并优化微生物群落结构，进而改善土壤生态环境。

• 长期不同施肥对小麦田土壤固碳细菌群落结构和多样性的影响

  海香,刘仟龙,庞波,王慧,杨殿林,刘红梅,赵建宁

  为研究不同施肥措施对华北潮土区小麦田土壤固碳细菌群落结构和多样性的影响，为华北地区农田合理施肥提供数据支持，本研究以农业农村部环境保护科研监测所长期施肥试验为平台，利用高通量测序技术，研究不施肥对照（CK）、单施有机肥（M）、单施氮肥（N）、无机肥配施（NPK）、有机肥配施无机肥（MNPK）5种不同施肥措施对小麦田土壤固碳细菌群落结构和多样性的影响。结果表明：MNPK处理的土壤固碳细菌Shannon指数最高，显著高于M、N、NPK和CK处理；M、N和NPK处理的Shannon指数与CK无显著差异。影响固碳细菌α多样性指数的主要影响因素是微生物量碳、微生物量氮、硝态氮、铵态氮、全氮和pH值。华北平原农田土壤固碳细菌优势菌群相对丰度发生改变，门水平上，变形菌门（Proteobacteria，96.11%~99.97%）为优势菌门；与CK相比，4种施肥处理显著降低了变形菌门相对丰度。在纲水平上，优势菌纲为 γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria，68.31%~89.14%）、α-变形菌纲（Alphaproteobacteria，4.29%~27.32%）和 β-变形菌纲（Betaproteobacteria，1.62%~7.71%）；与 CK 相比，N、NPK 和 MNPK处理显著降低了γ-变形菌纲相对丰度，M处理显著增加了γ-变形菌纲相对丰度；NPK、MNPK处理显著增加了α-变形菌纲的相对丰度，而M处理显著降低α-变形菌纲的相对丰度；4种施肥处理显著增加了β-变形菌纲的相对丰度。冗余分析结果显示，不同施肥处理土壤pH值、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮、铵态氮、土壤总有机碳和C/N是影响土壤固碳细菌群落特征变化的主要影响因子。研究表明，长期有机肥配施无机肥处理更有利于土壤微生物固碳，土壤pH降低和养分积累是土壤固碳细菌群落和多样性变化的重要原因。

• 改性煤矸石对砂姜黑土物理结构及有机碳组分的影响

  殷奥杰,张世文,周思雨,胡睿鑫,陈方可

  为了探究改性煤矸石对砂姜黑土胀缩性、有机碳及其组分的影响，将煤矸石破碎为 3种水平（0~2、2~5、5~8 mm），并将其分别在3%氢氧化钠溶液（75 ℃）和5%盐酸溶液（70 ℃）中浸泡保温2 h获得碱改性煤矸石和酸改性煤矸石，对煤矸石改性前后结构进行表征。以砂姜黑土为研究对象，通过室内培养试验分析改性煤矸石对土壤容重（ρb）、总孔隙度（φ）、微观孔隙参数、收缩特征及有机碳组分变化的影响。结果表明：碱改性、酸改性煤矸石添加后ρb较对照（不添加煤矸石处理）显著降低25.60%~38.69%、26.19%~35.71%，较煤矸石处理降低 1.57%~5.50%、0.85%~2.36%；φ 较对照分别提高 44.34%~67.02%、45.38%~61.88%，较煤矸石处理分别提高1.34%~3.84%、0.65%~2.19%；土壤微观孔隙体积均有一定程度下降，微观孔隙平均直径增大；土壤线性伸展系数整体趋势为对照>5~8 mm煤矸石>2~5 mm煤矸石>5~8 mm酸改性煤矸石>5~8 mm碱改性煤矸石>0~2 mm煤矸石≈2~5 mm酸改性煤矸石>2~5 mm碱改性煤矸石>0~2 mm酸改性煤矸石>0~2 mm碱改性煤矸石，收缩率整体变化趋势与土壤线性伸展系数一致。土壤有机碳、溶解性有机碳、易氧化有机碳、微生物生物量碳含量较对照分别增加了103.19%~328.88%、98.23%~470.50%、100.00%~279.90%、85.88%~347.53%。随煤矸石粒径增大，ρb与碳组分含量整体呈下降趋势，土壤线性伸展系数与收缩率呈上升趋势。结构方程表明，土壤胀缩性是影响土壤有机碳组分含量累积的关键因素。综上，酸、碱改性煤矸石添加均能降低土壤ρb、改善土壤孔隙结构及胀缩性，增加有机碳及其组分含量。碱改性改良效果总体优于酸改性，小粒径优于大粒径，因此得出淮北地区比较科学合理的砂姜黑土改良措施是添加0~2 mm碱改性煤矸石。

• 短期棉花秸秆生物炭添加对高寒草地苔草和高羊茅生长的影响

  胡云鹏,买迪努尔·阿不来孜,田宇欣,陈末,贾宏涛,周家昊,寇天乐,贾远彬

  探究添加不同施入量与粒径的棉花秸秆生物炭对不同程度退化草地地上植被的修复效果，于巴音布鲁克高寒草地和乌鲁木齐分别进行了 3个月的野外原位与室内培养盆栽试验，野外试验观测植物选择苔草（Carex liparocarpos），盆栽试验选用高羊茅（Festuca arundinacea Schreb），以棉花秸秆生物炭为实验材料，设置 3种棉花秸秆生物炭粒径：0~0.25、>0.25~1 mm 和>1~2 mm；每种粒径下设置3种棉花秸秆生物炭添加量：1%、2%和4%，共计9个施炭处理，以不施炭为施炭对照（CK），以不施炭的未退化区（ND区）为评价修复效果的对照，选取轻度退化区（LD区）和重度退化区（SD区）分别施入棉花秸秆生物炭，共9个棉花秸秆生物炭添加处理和一个不施炭处理，施入3个月后进行植被调查，探究9种不同施炭方案对地上植被高度、盖度、密度、生物量鲜质量与干质量等生长形状的影响。结果表明：野外原位试验和盆栽试验中，不同施炭处理对植物各项指标有不同的影响，但轻度退化区和重度退化区植物各项指标多以T9（>1~2 mm/4%）处理效果最优，双因素方差分析表明：棉花秸秆生物炭添加和退化对植物生长均存在极显著影响（P1~2 mm/4%）处理综合得分最高。综上所述，棉花秸秆生物炭可以作为退化高寒草地的改良材料，野外试验与盆栽试验结果均表明，短期施用棉花秸秆生物炭可促进植物生长，不同粒径棉花秸秆生物炭对植物生长的影响大于施入量，而大粒径（>1~2 mm）棉花秸秆生物炭效果优于中粒径（>0.25~1 mm）和小粒径（0~0.25 mm）；高施入量（4%）效果优于中施入量（2%）和低施入量（1%）。在本研究的处理设计中，植物生长指标值随棉花秸秆生物炭粒径增大而增加，随施入量增加而增加，且棉花秸秆生物炭粒径变化对植物的影响大于施入量。粒径>1~2 mm，4%添加棉花秸秆生物炭处理是退化高寒草地短期恢复的最优方案。

• 白洋淀流域种植业氮磷投入-盈余-排放时空特征

  魏月莹,杨紫薇,杨见进,尹高飞,焦会青,赵海璇,马文奇,王佳宝,习斌,李文超

  为明晰白洋淀流域种植业氮、磷施用、盈余及流失特征和影响因子，本研究以白洋淀流域36个县区为研究对象，从种植业氮、磷施用、盈余与流失角度，分析白洋淀流域 2015—2020年种植业氮、磷排放的时空特征，量化不同作物的相对贡献。结果表明：2015—2020年，白洋淀流域氮、磷施用强度分别减少30.2%和31.4%，空间上呈现上游低、中下游高的分布特征。在研究周期内，玉米对种植业氮、磷施用量的贡献分别达到 31.0%~41.8%和 32.6%~48.0%；果树氮、磷施用强度最大，分别为 247.0~299.6 kg·hm-2和145.6~199.4 kg·hm-2。从研究期初至期末，白洋淀流域种植业氮、磷盈余强度分别减少37.0%、33.1%，空间上呈现上游低、中下游高的分布特征。流域内各作物氮盈余量大小由蔬菜>玉米>小麦>果树变为玉米>小麦>蔬菜>果树，磷盈余量大小始终为玉米>小麦>蔬菜>果树，果树氮、磷盈余强度最大，分别为 395.8~480.1 kg·hm-2和 148.4~202.3 kg·hm-2。2015—2020年，白洋淀流域氮、磷流失强度分别减少 28.4%、33.3%，空间分布特征与氮、磷施用及盈余相同。玉米对种植业氮、磷流失量贡献最大，分别为33.3%~43.3% 和 31.8%~47.1%；蔬菜氮流失强度最大（4.46~5.60 kg·hm-2），果树磷流失强度最大（0.52~0.72 kg·hm-2）。种植业氮、磷盈余与流失强度极大程度上取决于施肥强度，为减少流失应对氮、磷施用强度大的作物及地区进行针对性管理。

• 高肥力土壤下马铃薯磷肥利用及投入阈值研究

  张孟鸽,李永梅,范茂攀,赵吉霞,鲁泽让,王婷

  为探究农田磷肥投入阈值，保证马铃薯产量的同时减少磷养分进入流域水体的风险，通过田间试验研究了5种施磷处理（以P2O5计）：0、90、135、180、225 kg·hm-2对马铃薯产量、土壤有效磷累积、土壤磷平衡及磷肥利用率的影响。结果表明，施磷能显著提高马铃薯产量，增产幅度为 35.3%~44.7%。马铃薯产量随施磷量的增加呈先增后减趋势，其中以施磷 180 kg·hm-2处理的马铃薯产量最高，为33 020 kg·hm-2。磷肥偏生产力和磷肥农学利用率均随施磷量的增加呈下降趋势，而磷肥表观利用率差异不显著。0~60 cm土层有效磷含量和累积量均随施磷量的增加呈增加趋势；各处理0~40 cm土层有效磷累积量占0~60 cm土层有效磷累积总量的78.6%~88.1%。将磷素盈余与施磷量、马铃薯产量、土壤有效磷含量和累积量、磷肥利用效率分别进行拟合，当磷素盈余为 0 时，施磷量为 137.5 kg·hm-2，马铃薯产量为 32 756 kg·hm-2，0~20、20~40 cm 和 40~60 cm 土层有效磷含量分别为 70.5、49.4mg·kg-1和19.7 mg·kg-1，有效磷累积量分别为150.8、161.9 kg·hm-2和64.8 kg·hm-2，磷肥偏生产力为242.1 kg·kg-1，磷肥农学利用率为72.7 kg·kg-1。研究表明，在洱海流域高肥力水平农用地区域，施磷量131~144 kg·hm-2可作为马铃薯高产且环境友好的磷肥投入阈值。

• 北江韶关段主要支流浮游植物群落结构特征及影响因子

  周铭浩,李彤,叶四化,邓滢,张家卫,林学明

  为研究土地利用类型和水环境因子对浮游植物群落的影响，于2022年1月和7月对北江韶关段主要支流墨江、锦江、武江和南水河的25个采样点进行了浮游植物和环境因子的调查监测。在枯水期，共检测到浮游植物6门69种；在丰水期，共检测到浮游植物 6 门 68 种。无论是在枯水期还是丰水期，硅藻门和绿藻门的物种总数占比均超过 80%。丰水期浮游植物的平均密度（5.65×105 cells·L-1）和生物量（1.20 mg·L-1）均明显高于枯水期（2.89×105 cells·L-1、0.72 mg·L-1）。Shannon-Wiener多样性指数（H′）和Margalef指数（D）表明，枯水期的物种多样性高于丰水期，而Pielou均匀度指数（J）在不同时期的值相近。选择pH、水温（WT）、浊度（TUR）、高锰酸盐指数（CODMn）、总氮（TN）、总磷（TP）作为主要水环境因子进行冗余分析（RDA），结果表明，在枯水期，3 000m缓冲区土地利用类型面积占比与水环境因子对浮游植物的变化具有最大解释能力（56.94%）；在丰水期，1 200 m缓冲区土地利用类型面积占比与水环境因子可最大程度解释浮游植物的变化情况（43.91%）；在枯水期，WT是影响硅藻分布的主要环境因子，绿藻和蓝藻主要受 TP和 CODMn的影响，隐藻主要受林地面积比例和 pH的影响；在丰水期，蓝藻和隐藻主要受 pH、水域和林地面积比例的影响，硅藻主要受TP、CODMn和建筑用地面积比例的影响，绿藻主要受WT和TUR的影响。研究表明，不同水期浮游植物的影响因子存在差异，识别主要影响因子有利于制定合理的水生态修复及保护措施，以保证浮游植物多样性和水生态系统平衡与健康。

• 太湖区小微水体氮素内源释放-沉降动态规律

  张声权,林涵,朱毅,刘雪梅,夏永秋

  为探究小微水体氮素内源释放-沉降的动态规律，本研究于2023年1月至11月期间，在太湖平原水网区选取了5个具有代表性的沟、塘、浜等小微水体进行连续监测。每月定期对上覆水体、沉积物以及沉降颗粒物样品进行采集，并同步测定氮浓度及理化因子。基于孔隙水扩散模型，计算了沉积物-水界面NH4+、NO3-扩散通量，并同步计算了NH4+、NO3-沉降通量和NH4+、NO3-内源释放通量。研究结果表明，太湖平原水网区小微水体的氮素内源释放以NH4+为主，NH4+内源释放总量在 224~9 631 kg·km-2·a-1之间，扩散通量介于50~312 kg·km-2·a-1，对水体氮浓度的贡献率为2.2%~15.1%。相较于河流、湖泊等大型水体，小微水体的内源贡献占比相对较低。进一步分析表明，上覆水与沉积物之间的浓度差以及流速等因素，是影响小微水体内源释放的关键。小微水体氮素内源污染较为严重，为有效降低氮素内源污染，应强化沉积物管理，严格把控外源污染物的输入，积极提升水体的自然净化能力，合理调控水体流速，并构建完善的监测与预警体系。

• 光照强化施氏矿物/过硫酸盐去除水体中砷的效果与机制

  王妍燕,付鹏,刘奋武

  为探究高砷地下水及高砷废水中砷的有效去除方法，本研究考察了自然光与UV-254光照条件下，施氏矿物/过硫酸盐体系中施氏矿物对水体中砷的吸附去除效果。研究表明：施氏矿物单独作用于高砷废水时，当施氏矿物加入量为0.8 g·L-1，砷浓度为1 mg·L-1时，在暗反应条件下反应2 h后，溶液中砷的去除率为47.7%；而在自然光或UV-254光照条件下反应2 h后，溶液中砷的去除率接近 100%。在施氏矿物加入量为 0.8 g·L-1，过硫酸盐浓度为 350 μmol·L-1的施氏矿物/过硫酸盐体系中，在暗反应条件下反应30 min，溶液中砷的去除率可达100%；在自然光照条件下反应10 min后，溶液中砷的去除率为100%；而在UV-254光照条件下反应5 min后，溶液中砷的去除率就可达100%。同时，施氏矿物/过硫酸盐共存体系中存在As（Ⅲ）向As（Ⅴ）转化的现象，且光照可以加速As（Ⅲ）向As（Ⅴ）的转化，进而促进施氏矿物对砷的吸附。研究表明，在光照强化施氏矿物/过硫酸盐体系中，光照及硫酸根自由基（SO4-·）可以促进As（Ⅲ）向As（Ⅴ）转化，从而使得施氏矿物对砷的吸附去除能力增强，且UV-254光照作用效果要优于自然光。

• 发酵饲料对蛋鸡粪便堆肥氨气排放与微生物群落的影响

  蒲俊华,卢建,赵华轩,李尚民,曲亮,王洪志,窦新红

  为探究饲喂发酵饲料对蛋鸡粪便堆肥腐熟、氨气排放及微生物群落组成的影响，以饲喂基础日粮蛋鸡为对照组（T1），试验组蛋鸡分别饲喂基础日粮加2.5%（T2）、5.0%（T3）和10.0%（T4）的发酵饲料，收集各组鸡粪进行好氧堆肥试验。结果表明：随堆肥进行，各组堆肥温度均先升高再降低，pH在高温期快速从7.0左右升至9.1。至堆肥结束，T3组和T4组的种子发芽指数分别为99.4%和87.1%，远高于T1组的57.7%，达到有机肥标准。氨气日排放量在高温期达到峰值，随后逐渐降低；氨气总排放量T3组最低，为14.43 mg·kg-1，较T1组低0.76 mg·kg-1。微生物生物信息学分析显示，添加发酵饲料降低了蛋鸡粪便中细菌的多样性，主要的细菌门为厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteriota）和变形菌门（Proteobacteria），其中T2、T3和T4 组的乳杆菌属相对丰度较 T1 组分别增加 20.61%、6.62% 和 8.13%。随堆肥进行厚壁菌门的丰度降低，其他菌门的丰度增加。研究表明，蛋鸡日粮添加5.0%的发酵饲料可提高蛋鸡粪便中乳杆菌属丰度，促进蛋鸡粪便的堆肥腐熟，并可减少堆肥过程中氨气的总排放量。

• 电化学膜生物反应器处理猪场污水运行效果

  刘壮壮,刘崇涛,吴厚凯,宋建超,李洋洋,陶秀萍,鞠然

  针对目前膜生物反应器（Membrane bioreactor，MBR）处理污水时存在严重的膜污染问题，结合微生物燃料电池（Microbialfuel cell，MFC）处理污水时可产生电能的特点，本研究耦合 MBR 与 MFC，构建新型电化学膜生物反应器（Electrochemistrymembrane bioreactor，EMBR），探讨EMBR处理猪场污水的可行性，并对比评价闭路和开路连接方式的运行效果。结果表明，闭路EMBR可连续稳定运行。产电性能方面，最大功率密度、内阻和库仑效率分别为62.7 mW·m-2、229.1 Ω和15.5%；污染物去除方面，闭路 EMBR 对化学需氧量（COD）、氨氮（NH4+-N）、总氮（TN）和总磷（TP）的去除率分别为 90.4%±0.5%、76.6%±1.8%、62.6%±1.6%和70.5%±3.4%，其中TN的去除率较开路EMBR系统显著提升了3.8%；膜污染减缓方面，闭路EMBR在其自身所产电场作用下可有效减缓膜污染，膜清洗周期较开路EMBR延长了30%。EMBR作为一种新兴污水处理技术，在高效去除猪场污水中污染物的同时可产生电能，并可利用自身所产电能原位减缓膜污染速率。

• 稻秸秆对羊粪好氧堆肥理化特性与氮素转化的影响

  韩大勇,李拥军,刘海霞,周明夏,吴红,张耀

  为评价稻秸秆对羊粪好氧堆肥理化特性和氮素转化的影响，本研究以不同湿质量比的羊粪与稻秸秆为原料，进行好氧堆肥，羊粪与稻秸秆湿质量比分别为 9∶1、8∶2、7∶3、6∶4和 5∶5，研究稻秸秆与羊粪不同湿质量比组合对羊粪堆肥进程、堆肥理化性质、气体排放以及氮损失的影响，对比不同堆肥产品特性，采用主成分分析法综合评价堆肥腐熟度。研究结果表明：添加稻秸秆能够加速羊粪堆肥进程以及有机质分解，使堆肥体3 d内进入高温期，并且高温期维持了13~21 d；羊粪与稻秸秆湿质量比8∶2（C/N 比为 19.75）的堆肥体最高温度可达 73.88 ℃，高温阶段（≥50 ℃）持续时间最长（27 d），30 d 时种子发芽指数达到 80% 以上（81.8%）；堆肥过程中 O2含量与温度呈负相关（R=-0.615，P<0.001）；羊粪与稻秸秆湿质量比 9∶1、8∶2、7∶3、6∶4和 5∶5组合的总氮损失分别为20.54、17.91、17.07、15.28 g和13.26 g，表明堆肥初始C/N比越低，总氮损失率越高；羊粪堆肥时添加稻秸秆可以缩短进入高温发酵期的时间，加快堆肥进程；羊粪添加稻秸秆堆肥时初始 C/N比越高，NH3和 N2O的累计排放量越小，NH4+-N、NO3--N和总凯氏氮（TKN）的损失率越小；主成分分析综合评价结果表明羊粪与稻秸秆按湿质量比 8∶2 混合堆肥最优，堆肥的腐熟速度最快。

• 中药渣蛴螬生物转化潜力

  赵青松,裴鹏刚,崔佳怡,郭子璇,李梅,焦海华

  为探究蛴螬在中药渣生物转化中的应用潜力，本研究通过室内培养蛴螬转化实验（周期20 d），研究了新鲜中药渣、发酵中药渣及其与有机物料（木屑、秸秆）配伍经蛴螬生物转化前后的养分含量、腐熟度指标及生物转化率的响应。结果表明：与生物转化前相比，转化产物总养分含量（N+P2O5+K2O）由1.59%~2.94%显著提升至3.36%~4.27%，有效氮（硝态氮+氨态氮）含量显著增加，碳氮比（C/N）由20.59~57.82下降至12.13~26.10，物料腐熟度显著提升（油菜发芽指数平均增加22.50%）；与新鲜中药渣为底物的生物转化产物（T4处理）相比，发酵中药渣为底物的转化产物（T1处理）总养分含量提高24.49%，达到4.27%，总有效氮含量增加约4倍，虫体转化率和虫粪转化率分别大幅度提高至5.30%和89.49%，且发酵中药渣的转化产物C/N稳定在20以下，转化产物的农业适用性得到改善；相比于新鲜或发酵中药渣为单一底物的蛴螬生物转化产物（T1或 T4处理），有机物料（木屑、秸秆）配伍处理组所得产物（T2和 T3、T5和 T6处理）的全钾（TK）、有机质（OM）含量和 C/N大幅增加，而总养分、有效氮含量、电导率（EC）和油菜种子发芽指数呈下降趋势。研究表明，发酵中药渣的蛴螬生物转化效果优于新鲜中药渣直接生物转化，且与有机物料配伍可提高转化产物的OM和TK含量以及蛴螬的虫粪转化率。

• 秸秆还田和种植制度对长江中游稻田温室气体排放的影响

  李心雨,邓姣,朱杰,李成伟,蒋梦蝶,刘章勇,聂江文,朱波

  为研究长江中游地区不同稻作种植制度下温室气体排放对秸秆还田的响应，本研究通过田间试验，连续监测秸秆还田和不还田条件下，双季稻、再生稻和春玉米-晚稻（玉稻）3种稻作模式甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）排放通量及土壤理化性质和相关环境因子的变化差异。结果表明：双季稻和再生稻周年 CH4累积排放量分别比玉稻模式高 175.5%和 203.4%（秸秆还田）及 109.6%和126.4%（秸秆不还田）；秸秆还田导致双季稻周年CH4累积排放量提高了31.4%，再生稻提高了33.9%，但对玉稻模式周年CH4累积排放没有显著影响。无论是否秸秆还田，玉稻模式周年N2O累积排放量显著高于双季稻和再生稻模式；秸秆还田导致玉稻模式周年 N2O 累积排放量增加 36.3%，双季稻模式增加 43.7%，但对再生稻模式周年 N2O 累积排放量没有显著影响。相关分析显示，CH4排放量与气温及土壤含水量呈显著正相关，与硝态氮呈显著负相关（P<0.05），而N2O排放量与硝态氮、铵态氮呈显著正相关。在 100年尺度 CO2当量下，玉稻模式的周年全球增温潜势（GWP）显著低于双季稻和再生稻模式；相对于秸秆不还田，秸秆还田下双季稻模式的周年 GWP显著增加 31.8%，再生稻模式周年 GWP显著增加 32.8%，玉稻模式的周年 GWP在秸秆还田和不还田下无显著差异。在所有处理中，周年 GWP主要由 CH4排放贡献，N2O排放引起的增温潜势占比较小，表明减少稻作系统 CH4排放对减缓温室效应至关重要。无论秸秆是否还田，玉稻模式周年温室气体排放强度（GHGI）均低于双季稻和再生稻模式，秸秆还田对不同稻作系统的周年 GHGI均无显著影响。综上所述，秸秆还田对温室气体排放的影响程度因稻作模式而异，玉米-晚稻轮作是一种生态环境友好型的稻田种植模式。

• 水位变化下长江下游围垦集约养殖鱼塘消落带温室气体排放影响机制：以南京地区为例

  王寿鑫,刘艺轩,高艺菲,周旭东,于志国

  为了研究水位变化对淡水养殖鱼塘消落带沉积物温室气体（GHGs）排放的影响，结合前期野外观测数据，选取南京市温室气体高排放的养殖鱼塘消落带沉积物为研究对象，通过室内微宇宙培养实验，设置高水位、低水位、先高后低和先低后高4个不同水位的处理组，并结合气相色谱法、紫外-可见光光谱法和三维荧光光谱技术（3D-EEMs）等方法探讨其影响机制。结果表明：静态高水位组的CH4累积排放量是静态低水位组的3.46倍，静态低水位组的CO2累积排放量是静态高水位组的1.21倍，静态低水位组的N2O表现为持续吸收。动态组中，水位上升和下降均促进了CO2、CH4和N2O的排放，其中水位上升组的CO2和CH4累积排放量分别是静态低水位组的1.15倍和2.53倍，水位下降组CO2、CH4和N2O累积排放量分别是静态高水位组的1.25、1.08倍和2.84倍。研究表明：水位变化差异和变化影响下的消落带沉积物溶解性有机质对温室气体的产生和排放起到了关键作用。CO2排放与可溶性有机碳浓度相关性最高。CH4排放与C/N呈显著负相关关系，同时与溶解性有机质定性光谱指数[腐殖化指数（HIX）和SUVA254 （254 nm波长处的紫外吸光度与总有机碳的比例）]有显著相关关系。N2O的排放主要受水位变化引起的硝化与反硝化作用的影响。