农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2025年第11期

• 基于集成学习预测稻米镉的可解释性分析

  董泽馨,安毅,董琪,张晨晨,孙思佳

  本研究针对我国南方稻米主产省，采集涵盖土壤-稻米系统的303组配对样本，为解决传统方法在大尺度异质数据中的泛化瓶颈，提出“多尺度特征工程-混合评估策略-可解释性验证”的创新框架：首先基于方差过滤与递归特征消除（RFE）筛选出8项核心指标，然后采用极端梯度提升（XGB）算法，并对比随机森林（RF）、支持向量机（SVM）等模型的分类性能，最终引入SHAP（Shapley additive explanations）解析模型决策机制，揭示特征交互效应与非线性阈值规律。结果显示，模型最终的准确率达到了84.1%，在召回率和精确率的综合考量下，该模型获得了85.3%的F1得分。研究表明，集成学习可以为稻米镉含量的精准预测提供科学依据和技术支持。

• 基于机器学习和PLS-SEM的农田土壤重金属污染驱动机制——以湖南省湘潭县为例

  朱海鹏,刘元元,杨超,焦乐,刘胜,冯峻林

  为了定量化评估自然因素和社会经济因素对稻田土壤重金属空间分布的影响，本研究以湖南省湘潭县为研究区，通过整合随机森林（RF）、地理加权回归模型（GWR）和偏最小二乘法结构方程模型（PLS-SEM），构建了重金属分布驱动机制耦合分析框架。结果表明：研究区稻田土壤重金属污染风险主要来自镉（Cd）。进一步对除镍（Ni）外含量超出背景值的7种重金属进行驱动机制分析，RF结果发现灌溉水用量对Cd含量的特征重要性值最高，而降水和PM10对汞（Hg）、砷（As）、铅（Pb）和锌（Zn）的特征重要性值最高。GWR模拟结果发现各因素对稻田土壤7种重金属分布的影响存在显著空间异质性。基于PLS-SEM的路径分析显示气候因素对土壤重金属Cd、Pb和Zn产生直接的积极作用（β=0.50~0.74），而土壤性质对Hg、As、Cr和Cu产生直接负面影响（β=-0.59~-0.47）。间接效应分析结果显示，土壤性质介导下社会经济因素对土壤Cd、Pb和Zn含量具有显著的正向效应（β=0.33~0.49），而地形和水文条件则对Hg、As、Cr和Cu产生显著的正向间接效应（β>0.30）。水文条件的中介作用缓解了气候因素对土壤属性的正向直接效应和地形对土壤的负向直接效应。本研究揭示了自然因素和社会经济因素在稻田土壤重金属分布中的复杂交互作用，为深入理解重金属分布驱动机制和制定有效治理策略提供了科学依据。

• 机器学习耦合多源变量预测农田重金属分布与生态风险

  邓辉婷,赵婉妤,李应裕庭,胡甜,李文彦,王进进

  为识别重金属的空间变异特征及其潜在生态风险，本研究在广东省台山市采集了1 166个农田土壤样本，测定其中铬（Cr）、铅（Pb）、砷（As）、汞（Hg）和镉（Cd）的含量，并获取了17个协同因子，通过特征递归消除（RFE）方法筛选出10个重要因子，分别与随机森林（RF）、支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）相结合，选出最佳预测模型及因子子集，再用地累积指数法评估污染风险程度并绘制分布图。结果表明：RF模型的R2值在训练集上均高于0.940，在测试集上除Cr外，介于0.583~0.766之间。与其他模型相比，RF表现最佳。SHAP分析揭示了降水、夜晚灯光强度、已开采矿藏距离和企业距离是主要驱动因子。地累积指数结果表明，Cd和Hg中度污染及以上的面积分别占5.6%和35.5%。研究表明，台山市的土壤重金属污染受到了自然和人为因素的共同影响，其中Cd和Hg是主要的污染物，风险高值区主要分布在台山市的西南部和北部，这些区域需要重点关注。

• 基于XRF光谱特征筛选与机器学习的土壤砷检测与风险评估

  吕陈,张乃驰,裴晨浩,申捷,喻恺,刘存,胡文友,王小治,吴同亮,王玉军

  便携式X射线荧光光谱（XRF）可应用于快速、经济的土壤重金属分析，但受限于基体效应和谱线干扰，仍存在检测限偏高、准确度不足等瓶颈问题。本研究提出一种基于特征波长建模的XRF光谱技术，以土壤As为研究对象，通过融合XRF光谱解析技术与机器学习算法，构建高精度As浓度反演模型，并评估其在区域土壤快速健康风险评价中的适用性。基于35份国家标准土壤样本，采用Savitzky-Golay（SG）滤波与自适应迭代惩罚最小二乘法（airPLS）相结合，可将XRF对As的最低检测限（LOD）降低至1.7 mg·kg-1。进一步结合相关能谱选择（CSS）与竞争性自适应重加权采样（CARS）进行特征波长筛选，并分别构建偏最小二乘回归（PLSR）、随机森林（RF）和极端梯度提升（XGBoost）3种机器学习反演模型。模型对比结果表明：基于特征筛选的PLSR模型（SG-CSS-CARS-PLSR）表现最优，在测试集上R2=0.914，RMSE=14.743；在浙江绍兴某典型矿区土壤As浓度的外部验证中亦展现出优异性能（R2=0.925，RMSE=5.984），显著优于XRF仪器内置的基本参数法，整体预测精度提升达36.8%。将最优模型预测的结果应用于该矿区土壤健康风险评价分析，发现研究区域内As对成年人和儿童的健康风险指数平均值分别为9.76×10-2和2.28×10-1，致癌风险平均值分别为4.43×10-4和1.03×10-3，与常规的基于三酸消解-AFS法的评价结果一致（P>0.05），且分析周期缩短约65%，检测成本降低约60%，证实该方法可以用于区域土壤重金属的快速检测与健康风险评估。

• 面向氮淋溶风险防控的畜禽粪便菜地承载力估算

  楚天舒,任一哲,杨宇辰,戴子扬,洪世腾,陈晨晨,贺雪妮,张学健,石佳奇,范婷婷

  为协同实现区域种养平衡和氮淋溶防控，选取华北地区47个地级市菜地为研究对象，采用支持向量机算法建立菜地氮淋溶模型，提出了面向氮淋溶风险防控的畜禽粪便菜地承载力估算方法，并运用情景分析法探究不同氮淋溶阈值情况下，各市菜地可承载的畜禽养殖量。结果表明：菜地氮淋溶模型的决定系数（R2）为0.72。菜地氮淋溶量随着粪肥和无机肥施用量的增加而增加，其中22个市的主导因素为无机肥，2个市为粪肥，23个市为无机肥和粪肥共同主导。在11.3 kg·hm-2氮淋溶阈值情景下，华北47个市的畜禽粪便菜地承载力范围为0~234.5头·hm-2（以猪当量计），其中41个市的承载力低于基于蔬菜氮养分需求的承载力，氮淋溶将限制华北地区粪肥施用与畜禽养殖业发展潜力。

• 机器学习支持下的京津冀地区农田生态系统服务交互作用及时空演变分析

  杜佩昱,唐秀美,淮贺举,郜允兵,葛荣凤,刘雯

  为揭示农田生态系统服务之间的交互关系及其时空演变特征，支持区域耕地资源管理与生态系统可持续性提升，本研究以京津冀地区2000、2015年和2023年农田生态系统为研究对象，基于InVEST模型和粮食产量估算模型评估了粮食供给、碳储存、土壤保持、产水服务4种农田生态系统服务功能，采用Spearman相关性和地理加权回归模型量化其权衡/协同关系，并在自组织映射算法的支持下识别了农田生态系统服务簇。结果显示：2000—2023年，京津冀地区农田生态系统服务发生了明显的时空变化，其中产水服务和粮食供给能力逐步增强，尤其在南部和沿海地区，土壤保持和碳储存呈波动变化。产水服务与土壤保持、粮食供给服务协同增强，碳储存与其他服务之间则在协同与权衡之间反复变化。农田生态系统服务簇表现出显著变化，粮食主导型和产水-粮食复合型簇扩大，土壤-粮食复合型和碳储主导型簇缩小。本研究构建了融合农田生态系统服务交互关系识别与空间聚类分析的评估框架，结果表明该框架能够有效识别服务之间的权衡/协同关系及其空间演变特征。

• 基于Kolmogorov-Arnold网络的日光温室温湿度预测及最小建模数据量

  张疏桐,张传颂,冯雄,冯克鹏

  针对日光温室在不同时间步长下温湿度预测精度低，不同温度条件下最小建模数据量不明确的问题，本研究引入Kolmogorov-Arnold（KAN）网络，与随机森林（RF）、循环神经网络（RNN）和长短期记忆网络（LSTM）3种机器学习算法比较，以确定不同时间步长下温湿度预测性能最优模型，然后通过对比不同建模数据量模型预测效果确定不同温度条件下的最小建模数据量，最后利用SHapley Additive exPlanations（SHAP）分析解释了各特征对4种模型预测结果的影响。结果表明：RF、LSTM和KAN模型均在15 min~1 h时间步长的温度预测中表现较好，R2均大于0.9，KAN模型在15 min~1 h时间步长的湿度预测中表现优秀，15min时的R2为0.82，均方根误差（RMSE）为0.14 kPa；1~3 d时间步长下RF、LSTM和KAN模型温度预测性能良好，R2均大于0.8，KAN模型在1 d时间步长下湿度预测效果良好，R2为0.62，7 d时间步长下各模型均无法准确预测温室温湿度。不同训练数据量的结果表明，仅需10 d数据即可构建精准的温度预测模型，湿度预测模型则至少需要20 d的数据。SHAP分析结果揭示，室外空气温度（ATO）是温度预测最重要的特征，室外空气湿度（VPO）则为湿度预测最重要的特征。研究表明，KAN网络在温室环境预测领域有广泛应用前景，尤其适用于湿度预测，在建模时仅需要10 d数据即可构建温室温度预测模型，20 d数据即可构建湿度预测模型，ATO和VPO分别对温室温度和湿度预测影响最大。

• 未来气候情景下中国2030年土壤阳离子交换量预测——基于机器学习模型

  徐祥明,张心怡,覃灵华,纪玲玲,李瑞

  为了精准预测未来气候情景下的土壤阳离子交换量（CEC），本研究基于多源环境协变量数据集，系统比较了5种机器学习模型在我国全域土壤CEC预测中的表现，并定量揭示了在SSP2-4.5和SSP3-7.0未来气候情景下，2030年我国土壤CEC含量的空间分异特征及其预测结果的空间不确定性。研究结果表明，XGBoost模型在各项指标预测中均表现最优。土壤有机碳（贡献率为18.41%）和黏粒含量（贡献率为18.03%）是CEC的主要驱动因子，其次是温度、海拔及pH（贡献率均>10%）。其中，土壤有机碳、黏粒、总氮、降雨、坡度和人为活动指数对CEC具有正向影响，其余因子则呈抑制作用。未来气候情景预测表明，在SSP2-4.5情景下，2030年我国土壤CEC含量总体保持稳定；而在SSP3-7.0情景下，CEC含量将增至17.48 cmol·kg-1。从空间分布来看，东北地区CEC含量最高，其次为华南、西南、华中和华北地区，西北地区最低。两种情景下的预测不确定性总体相近，但存在区域差异：SSP2-4.5情景下，华东和华南地区不确定性最大，华北最小；SSP3-7.0情景下，华中地区置信区间最宽。由此可见，XGBoost模型是未来气候情景下土壤CEC预测的最优模型，2030年我国土壤CEC含量的空间分布及不确定性分析具有区域差异。

• 基于特征筛选与随机森林的土壤有机质空间预测

  焦扬庆,张世文,颜芳,王胜涛,赵宝玉

  针对冗余特征变量对随机森林模型存在负面影响的问题，本研究选取不同类型环境变量进行组合并优化，探究不同环境变量对随机森林模型预测土壤有机质空间分布的影响。选择地形因素、气候因素、植被因素、土壤属性和人为因素进行排列组合，构建不同环境变量组合的土壤有机质随机森林预测模型。利用Spearman相关性分析与重要性分析方法遴选最优环境变量集合。结果表明：以土壤属性和人为因素作为输入变量的随机森林预测模型结果较优，其均方根误差和决定系数分别为4.387 g·kg-1和0.802；以气候因素作为单独输入时，预测精度最低，决定系数为0.747；经特征筛选后去掉冗余变量，随机森林预测模型效果达到最优，均方根误差和决定系数分别为2.785 g·kg-1和0.911；相关性和重要性分析结果表明，地形是研究区土壤有机质的主要影响因素。研究表明，随机森林模型预测精度优于传统的普通克里格、回归克里格和地理加权回归克里格模型。特征筛选后的环境变量能够有效提高随机森林预测模型精度，在变量减少的情况下，仅用高程、坡度、成土母质和年平均降水量进行研究区土壤有机质含量空间预测的预测精度达0.8以上。

• “双碳”背景下气候智慧型农业研究进展与展望

  刘东阳,陈宝雄,马凤飞,宋易真,赵欣,朱联东,薛颖昊

  本文通过Web of Science数据库检索并借助VOSviewer可视化分析工具，对与碳排放和农业相关的文献进行系统计量与分析。结果表明，全球对相关研究的发文量从2010年的142篇显著提升至2024年的910篇。中国与西方发达国家为该领域的引领者，其他发展中国家在此方面的研究产出则相对较低。本文进一步剖析了气候智慧型农业的创新与应用技术，涵盖再生农业模式、智能化技术、生物技术、政策驱动与市场化机制及社会参与等多个维度，深入探讨了这些技术在促进农业低碳转型、提高资源利用效率及增强农业系统韧性方面的可行性。本文深入分析了气候智慧型农业发展面临的多重挑战，包括由生产方式难以转变、气候变化复杂性和不确定性对粮食产量造成的不可预测性以及社会经济因素等。最后，对未来气候智慧型农业发展进行了技术创新、法规与市场机制完善以及加强人才培养与公众参与等方面的展望，旨在推动我国农业向更加绿色、低碳、高效的现代化转型，为全球农业可持续发展贡献中国智慧与力量。

• 微塑料与镉对白菜生长及生理特性的影响

  肖建勇,刘月仙

  为探究微塑料与镉（Cd）单一及复合作用对植物生长的影响，本实验以土壤中广泛分布的聚乙烯微塑料（PE-MPs）和日常典型蔬菜——白菜（Brassica campestris L.）为研究对象，通过室内盆栽实验，研究了不同浓度梯度PE-MPs（0.5%、2%、4%）与Cd（1mg·kg-1）单一及复合处理下白菜生长、生理指标及Cd吸收的差异。结果表明：PE-MPs与Cd处理均显著抑制了白菜的生长，单一Cd处理的毒性效应强于单一PE-MPs处理，PE-MPs仅在4%的高浓度处理下使白菜生物量显著降低，白菜叶绿素含量的变化也表现出类似的趋势，尤其是在高浓度（4%）时。低浓度（0.5%）PE-MPs在一定程度上缓解了Cd对白菜的氧化胁迫，但随着PE-MPs浓度的增加，这种缓解作用减弱，甚至加剧氧化损伤。中高浓度（2%与4%）PE-MPs与Cd复合处理组的丙二醛含量分别较对应的单一PE-MPs处理提高了60.53%和141.47%。此外，PE-MPs的添加显著降低了土壤有效态Cd含量，但未显著改变白菜对Cd的吸收。偏最小二乘路径模型模拟结果表明在单一PE-MPs处理的情况下，白菜品质主要受到PE-MPs添加的直接负向影响，而PE-MPs与Cd复合处理可以通过影响白菜Cd含量间接影响白菜品质。

• 空气污染对粮食生产韧性的影响效应

  覃朝晖,胡成尧,范亚莉,丁志国

  基于2013—2022年我国31个省级面板数据，在测度粮食生产韧性的基础上，利用双重固定效应、Tobit等模型探讨空气污染对粮食生产韧性的影响效应及作用机制。结果表明：我国粮食生产韧性平均值由2013年的0.200上升到2022年的0.260，总体呈上升趋势；粮食生产韧性在粮食主产区均值始终高于全国均值，粮食主销区、粮食产销平衡区则低于全国均值。Mann-Kendall趋势检验显示，在2013年至2022年期间，除黑龙江、辽宁、新疆外的省级行政单位粮食生产韧性都显著上升。空气污染会显著抑制粮食生产韧性，分维度看，空气污染削弱了粮食生产韧性的抵抗能力与变革能力。数字经济在空气污染对粮食生产韧性的影响中发挥负向调节作用，表现为数字经济削弱了空气污染对粮食生产韧性的负向影响。门槛分析发现，空气污染对粮食生产韧性的负面影响随着粮食生产韧性的提高而降低，存在非线性特征。异质性分析显示，空气污染对粮食主产区与温带季风气候区的粮食生产韧性负面影响更强。因此，可以进一步加强空气污染监测，分地区、分行业采取针对性的空气污染治理措施；发展农村数字经济，推进粮食生产的数字化转型；因地制宜地加强基础设施建设，优化生产条件，提升粮食主产区的粮食生产韧性，降低对空气污染的敏感性，保障国家粮食安全与农业强国战略的实施。

• 大气沉降对冶炼厂周边土壤-构树铜镉富集的影响

  崔红标,王晓龙,张威,周俊,周静

  为了解大气沉降对冶炼厂周边土壤和构树重金属富集的影响，通过监测铜冶炼厂周围8个距离相近点位大气中铜（Cu）和镉（Cd）的沉降情况，研究构树叶是否对大气沉降重金属具有生物指示作用。结果表明：冶炼厂周边Cu和Cd的沉降通量分别为103.85~1 450.60 mg·m-2·a-1和3.32~13.68 mg·m-2·a-1。风向对Cu和Cd的大气沉降有显著影响，其中冶炼厂主导下风向九牛岗（JN）位点的Cu和Cd沉降通量最高，长塘周家（CZ）位点最低。与GB15618—2018中Cu和Cd的风险筛选值相比，冶炼厂周边土壤Cu和Cd的点位超标率分别为87.5%和100%。JN位点土壤总Cu含量（636.48 mg·kg-1）和总Cd含量（1.1 mg·kg-1）最高，分别是GB 15618—2018风险筛选值的12.73倍和3.67倍。构树新叶和老叶中的Cu含量分别为9.24~45.60 mg·kg-1和15.40~100.64 mg·kg-1，Cd含量分别为0.02~0.27 mg·kg-1和0.07~0.32 mg·kg-1。大气沉降Cu显著影响土壤全Cu和离子交换态Cu，但是冶炼厂周边土壤全Cd和离子交换态Cd与大气沉降Cd相关性不显著，且构树叶片中Cu和Cd的含量与大气沉降Cu和Cd较土壤离子交换态Cu和Cd相关性更加显著。研究表明，构树新叶和老叶中Cu和Cd的吸收主要受大气沉降Cu和Cd的影响，构树叶对冶炼厂附近大气重金属沉降具有一定的生物指示作用。

• 山东省典型金矿区土壤重金属定量源解析及空间预测

  赵炜,张丽霞,王集宁,孔祥意,吕建树

  为探究金矿区土壤重金属来源及其空间分布规律，本研究以山东省莱州市和招远市的金矿密集地带为研究区域，系统开展表层土壤样品采集及重金属分析测试，利用正定矩阵因子分解和最大似然主成分分析-多元曲线分辨-交替最小二乘法定量解析土壤重金属的来源，并计算两种受体模型的平均源贡献率，应用随机森林实现土壤重金属的空间分布预测。结果显示：As、Cr、Ni和Zn主要为自然源，平均源贡献率分别为64.29%、72.31%、79.86%和48.41%，受成土母质控制；Cd和Cu主要为农业源，平均源贡献率分别为76.95%和60.48%，Zn也受到农业源的影响（34.32%）；交通源对Pb的平均源贡献率为44.77%；Hg的来源为大气沉降源，平均源贡献率为80.18%，与黄金冶炼和煤炭燃烧有关。研究表明：As的高值区主要分布在研究区的西部，与潟湖相沉积物和河流冲积物的分布具有一致性；Cr、Ni和Zn的高值区分布在研究区的中部和东部，与花岗岩母质的分布相一致；Cd、Cu、Hg和Pb主要分布在研究区的中部，位于工农业活动密集区域。

• PBAT基地膜在土壤中的降解特征及其对微生物群落结构的影响

  谢昌洪,王悦,刘琪,汤秋香,崔吉晓,白润昊,何文清

  为探究生物降解地膜在土壤环境中的降解特性与微生物作用机制，本研究开展了为期300 d的土壤降解试验，结合光腔衰荡光谱、核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱和扫描电子显微镜等技术，分析比较了聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）、PBAT/聚乳酸（PLA）和PBAT/聚碳酸酯（PPC）3种地膜的降解特征及其对土壤微生物群落结构的影响。结果表明：PBAT地膜的降解速率显著高于PBAT/PLA和PBAT/PPC地膜，300 d时PBAT地膜的矿化率达到30.7%，而PBAT/PLA和PBAT/PPC地膜的矿化率仅分别为15.3%和12.4%；PLA和PPC的引入显著减缓了地膜的降解速率。核磁共振氢谱分析显示，PBAT地膜中脂肪族结构单元的降解速率高于芳香族结构单元；在PBAT/PLA和PBAT/PPC地膜中，PLA和PPC组分的降解速率高于PBAT组分。不同地膜处理对土壤微生物群落结构产生显著影响，特定类群如Paludisphaera、Sporosarcina在降解过程中显著富集。相关性分析进一步揭示，Sporosarcina、Limnoglobus、Skermanella等微生物与地膜降解速率密切相关。中性群落模型分析进一步揭示了微生物群落构建机制随降解阶段动态变化，初期和后期以随机过程为主，中期则以确定性因素（如地膜类型和降解产物）为主。研究表明，PLA、PPC通过微纤维的形成调控PBAT的降解速率，微生物群落动态与材料组分降解紧密关联。

• 不同粒径棉秆生物炭对聚乙烯微塑料污染土壤水分与溶质运移特性的影响

  吉恒莹,杨明瑶,李磐

  为探究生物炭对微塑料污染土壤的修复效果，采用土柱实验，探讨了不同粒径（<0.15 mm和0.15~1 mm）的棉秆生物炭对聚乙烯（PE）微塑料污染土壤的水分入渗和溶质运移特性的影响。通过扫描电镜和比表面积测定仪分析，表征了不同处理组的形貌特征和孔隙结构；采用Philip模型和对流弥散方程分析了水分入渗和溶质运移规律。结果表明：PE污染导致土壤初始入渗速率降低32.98%（至0.65 cm·min-1），饱和导水率增加114.3%（至0.45 cm·h-1），显著改变了土壤水文特性。添加生物炭后，0.15~1 mm粒级组分形成了更稳定的孔隙结构，其微孔体积（0.001 814 cm3·g-1）高于<0.15 mm生物炭处理（0.000 957 cm3·g-1）。在PE污染土壤中，0.15~1 mm生物炭处理使初始入渗速率降至1.15 cm·min-1，饱和导水率降至0.06 cm·h-1，溶质穿透初始时间延长至580 min。研究表明，0.15~1 mm生物炭通过形成稳定的孔隙结构改善了PE污染土壤的水分运移和溶质运移特性。

• 分层施肥对花生田间氮素损失及吸收利用的影响

  钱麟君,曹议丹,张彩军,司彤,于晓娜,张晓军,邹晓霞

  为研究不同分层施肥管理下花生田间氮素损失和吸收利用情况，于2019—2020年在青岛农业大学莱阳试验站开展田间试验，以“青花7号”花生品种为供试材料，以常规旋耕施肥为对照，研究了2层和3层施肥处理下不减肥、减肥10%和减肥20% 3个施肥量对田间氨挥发、土壤剖面氮素分布、植株氮素积累及氮肥利用效率的影响。结果表明：在相同施肥量下，2层施肥和3层施肥的累积氨挥发量无显著差异，但分层不减肥、减肥10%和减肥20%较常规旋耕施肥的累积氨挥发量分别平均降低15.21%、20.66%和23.62%；各处理土壤氮素均主要以硝态氮的形式向深层迁移，分层施肥较常规旋耕施肥存在更高的氮素损失风险，且相同施肥量下2层施肥氮素损失风险高于3层施肥；分层施肥显著提高了花生植株氮素积累量，其中以不减肥处理效果最显著，分别在2019年和2020年较常规旋耕施肥提高23.57%~29.95%和34.59%~35.40%；分层施肥可明显提高花生产量，其中，在2019年和2020年，2层不减肥、2层减肥10%、3层不减肥花生产量较常规旋耕施肥分别提升20.12%、18.34%、23.08%和26.23%、22.07%、25.00%，但相同施肥量下2层和3层施肥处理无显著差异；分层施肥处理下肥料偏生产力、肥料农学效率、肥料贡献率和肥料利用效率均高于常规旋耕施肥，在2019年分别提升20.07%~42.73%、79.27%~104.92%、8.23~14.59个百分点和5.53~18.16个百分点，在2020年分别提升25.00%~35.66%、52.08%~114.58%、3.69~15.85个百分点和3.73~17.67个百分点。研究表明，分层施肥在缓解农田氨挥发和花生增产方面作用显著，但存在一定的氮素损失风险，最底层的施肥深度可适当调减；结合农机作业能耗成本，生产上推荐采用2层不减肥或减肥10%的施肥方式。

• 黄河流域宁夏段典型干沟入黄断面污染物时空变化特征及影响因素

  张卫红,徐宇宙,刘晓彤,孙源,马英,周瑞娟,赵营,刘欢,张学军,张天鹏,雷秋良

  为探究“十四五”综合治理期间黄河流域宁夏段干沟入黄断面污染物时空特征及影响因素，以2019—2023年3条典型入黄干沟监测断面为研究对象，分析其总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、总磷（TP）等10个指标的时空变化特征及相关性，并根据主成分分析对监测断面进行综合评价。结果表明：时间尺度上，3条入黄干沟TN和NH3-N变化趋势相同，在灌溉期分别有低峰0.67 mg·L-1和0.02 mg·L-1，在非灌溉期分别有高峰9.70 mg·L-1和4.71 mg·L-1；TP、高锰酸盐指数（CODMn）、化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）的高峰出现在灌溉期，分别为0.428、12.2、44.3 mg·L-1和5.9 mg·L-1。空间尺度上，与2019年相比，2023年3条入黄干沟的TN和NH3-N浓度平均降低了35.79%和60.24%，TP浓度平均降低了53.79%，COD、BOD和CODMn浓度平均降低了35.90%、31.75%和31.06%，中干沟各污染物平均降幅最大，为58.78%，罗家河平均降幅最小，为22.87%，而第五排水沟平均降幅为42.61%。自然因素上，3条入黄干沟都表现出TN与水温呈显著负相关（P<0.05），与溶解氧（DO）呈显著正相关（P<0.05），即水温和DO分别促进和抑制了TN的去除。人为因素上，3条入黄干沟水质主要受种植业化肥、养殖废水和生活污水影响。主成分分析结果显示，2023年3条入黄干沟的NH3-N和BOD降为非主要影响因子，即3条入黄干沟的氮素及可生物降解有机物浓度降低。研究表明，“十四五”期间3条入黄干沟水质明显改善，水质由2019年的Ⅳ类或劣Ⅴ类改善至2023年的Ⅱ类至Ⅲ类。

• 苹果酸改性生物炭对水体中莠去津的吸附性能

  马迪,高熙韧,孟真,王燊,于飞,李春杰,滕春红

  为探究苹果酸改性生物炭的结构特征和吸附性能，深入理解其吸附机制，为吸附水体环境中残留的莠去津提供可行的方法，本研究以铁观音茶叶梗为原料，在400、500、600℃和700℃下分别制备出TBC-400、TBC-500、TBC-600和TBC-700 4种茶叶梗生物炭，并筛选出吸附性能最佳的TBC-700，同时通过苹果酸梯度改性获得改性生物炭MTBC-1、MTBC-2和MTBC-3。采用扫描电镜、比表面积分析、傅里叶红外光谱等手段对原始及苹果酸改性生物炭进行结构表征分析，结合批量吸附实验探究其对水体中莠去津的吸附特性。结果表明：改性后生物炭的比表面积显著提升（MTBC-1比TBC-700提高了1.17倍），灰分降低57.97%~72.75%，微孔比例增加，表面极性官能团增多。吸附过程符合Langmuir等温模型，为放热反应。且动力学模型符合伪一级动力学模型和伪二级动力学模型，MTBC-1对莠去津的最大吸附量达24.95 mg·g-1，较未改性生物炭提高95.84%，且经5次再生后仍保持初始吸附率的95.54%。苹果酸改性降低了生物炭表面的芳香性，与原始生物炭相比极性增大。比表面积增大、孔结构发育更加完全、生物炭表面的极性官能团增多，使改性生物炭能够吸附更多的莠去津。吸附机制主要包括氢键作用、π-π电子供体-受体作用及静电吸引等多种机制。

• CaO2调控潜育化稻田CH4排放的动态特征及机制

  王佳宁,徐祥玉,李梦涛,岳璐璐,李佳莹,赵书军,童莉莎,赵竹青

  潜育化稻田因长期渍水导致土壤缺氧、还原性物质大量积累，加剧了甲烷（CH4）排放。为改善潜育化稻田的强还原性环境，本研究选用圆盘造粒法制备的过氧化钙（CaO2）颗粒（粒径2~3 mm），利用其遇水释放氧气的特性，探究持续淹水条件下CaO2对潜育化稻田CH4排放的影响及作用机制。试验设置空白对照（CK）及低（LC，0.15 g·kg-1）、中（MC，0.30 g·kg-1）、高（HC，0.60 g·kg-1）3个CaO2施用量（以鲜土计），通过盆栽试验系统分析其对土壤理化因子、还原性物质、微生物功能基因丰度及CH4排放的影响。结果表明：水稻移栽43 d后，LC、MC、HC处理均抑制了CH4排放，但至水稻生育期结束，3个处理均促进了CH4排放，其中MC处理的累积排放量较CK显著增加88.2%，而较LC和HC处理分别降低29.2%和10.4%。与CK相比，LC处理使土壤还原性物质总量、活性还原性物质、亚铁（Fe2+）、亚锰（Mn2+）含量分别减少0.1%、0.6%、3.0%和8.2%，其对土壤还原性物质的消减效果优于MC和HC处理。与CK相比，LC、MC、HC处理的产CH4菌基因（mcrA）丰度均增加，基因丰度依次为LC>HC>MC，而CH4氧化菌基因（pmoA）丰度在LC和MC处理中降低，HC处理中则增加。与CK相比，CaO2处理均提升了土壤pH，增加了可溶性有机碳（DOC）含量，但降低了铵态氮（NH4+-N）和硝态氮（NO3--N）含量。研究表明，在持续淹水情况下，CaO2能够在短期内（施用43 d内）减少潜育化稻田土壤CH4排放，但长期影响则呈现出一定的差异性和复杂性。

• 三种杀菌剂对海南冬季蔬菜地土壤N2O排放的影响

  刘芯蕊,覃小凤,赵华,刘超奇,张艳霞,朱启林,但小倩,汤水荣,张金波,伍延正,孟磊

  为研究杀菌剂对海南冬季蔬菜土壤N2O排放的影响，本实验采用室内培养方法，设置无杀菌剂（CK）、多菌灵（CAR）、苯醚甲环唑（DIF）和嘧菌酯（AZO）4种处理。结果表明：与CK处理相比，CAR、DIF和AZO处理的N2O累积排放量分别显著增加23.38%、27.27%和27.28%。DIF处理的反硝化势较CK处理增加了9.57%，且显著增加了土壤酶活性（β-葡萄糖苷酶、乙氨基葡糖酶和酸性磷酸酶）；CAR和AZO处理降低了反硝化势，其可能减弱N2O向N2转化的过程，导致N2O排放量增加。此外，CAR、DIF和AZO处理的真菌反硝化相对贡献率较CK处理分别显著增加了52.17%、53.15%和46.42%。杀菌剂降低了土壤pH值，有利于真菌活性，增加了真菌反硝化过程，使N2O排放从细菌主导转变为真菌主导，进而增加了N2O排放。研究表明，杀菌剂可能通过影响土壤微生物群落和氮素转化过程，间接增加海南冬季蔬菜地土壤的N2O排放。

• 内蒙古自治区农业碳排放时序特征与碳达峰路径分析

  范鹏,申保收,邱子健,郭忠明,马源,张东伟,初少华,张丹,周培,温冲,陈芳娟,申卫收

  本研究旨在探讨内蒙古自治区农业碳排放的时序特征及碳达峰路径，提出支持低碳农业发展的政策建议。采用排放因子法计算2000—2022年农业碳排放数据，并利用STIRPAT模型预测2000—2022年碳排放趋势，同时通过情景分析法构建基准与低碳两种发展模式。结果表明：2000—2022年内蒙古自治区农业碳排放总量呈波动上升趋势，碳排放强度显著下降；种植业碳排放主要来源于化肥施用，畜牧业则以动物肠道发酵为主。预测显示，基准情景下2030年碳排放量将持续增加到5 161.06万t，而在低碳情景下碳排放量在2025年达峰（4 863.12万t）并逐年下降，到2030年较基准情景下降5.9%。本研究建议通过优化生产模式、推广有机肥使用以及加强政策支持等手段推动内蒙古自治区农牧业实现低碳化发展。研究表明，在技术创新与政策调整的双重驱动下，内蒙古自治区农牧业具备显著的碳减排潜力，实现低碳农业转型。