农业环境科学学报杂志

农业环境科学学报杂志2025年第7期

• 全球主要国家农田温室气体排放现状、减排措施及未来展望

  欧阳威,石常卿,逯颖,郝新,王磊,王谦

  近30 a来，全球农业温室气体排放量持续增加，中国等主要农业国的减排至关重要。本研究基于统计与文献资料，分析了全球主要农业国家农田温室气体排放现状、影响因素及减排措施。结果表明：我国农田甲烷（CH4）排放量约2 065.68万t，其中水稻种植贡献41.9%；氧化亚氮（N2O）排放量为120.62万t，施肥贡献为43.6%。受温度、水量、土壤结构及作物品种影响，CH4排放主要集中于长江中下游地区，排放量约占全国的38.4%；N2O排放量则在中部地区相对较高，约占全国的32.6%。全球范围内，印度农业的CH4排放量最高（2 588.63万t），中国和巴西的二氧化碳（CO2）排放较为显著。实施减氮管理、使用硝化抑制剂、施用生物炭、节水灌溉和轮作等措施可不同程度降低温室气体排放量。基于上述分析，本文提出作物品种优化、生产要素全过程评价等精准管理策略，并建议加强农田环境因素研究，探索微生物机制和新技术在农田碳减排中的应用，为实现农田碳减排提供理论参考。

• 肠杆菌（Enterobacter sp. M5）-生物炭复合材料对水稻镉、砷积累的影响

  李南,刘玉玲,张朴心,姚俊帆,尹雪斐,铁柏清

  为探究肠杆菌M5-生物炭复合材料对水稻镉（Cd）、砷（As）积累的影响，采用盆栽试验方法，以肠杆菌M5、生物炭及肠杆菌M5-生物炭复合材料作为试验材料设置6个处理，分别为对照（CK）、肠杆菌M5（M5）、椰壳炭（B）、磁性椰壳炭（MB）、肠杆菌M5-椰壳炭复合材料（BM5）和肠杆菌M5-磁性椰壳炭复合材料（MBM5）。结果表明：肠杆菌M5、生物炭单独施用和复合施用均能降低籽粒中Cd、As含量，其中M5、MB、BM5和MBM5处理的籽粒Cd、无机砷（IAs）含量符合食品安全国家标准。相较于单一施用菌株和生物炭的处理，肠杆菌M5-生物炭复合处理对于降低水稻籽粒、壳与植株各部位中Cd、As含量的效果更好，其中MBM5处理降低籽粒中Cd、As含量的效果最佳，使早、晚稻籽粒Cd含量分别降低了25.49%、74.00%，As含量分别降低了39.83%、30.95%。BM5、MBM5处理显著提高了水稻根表铁膜中Cd、As、S和Fe的含量，其中MBM5处理的根表铁膜Cd、As、S和Fe的含量分别增加了171.82%、139.94%、72.52%和140.20%。B、MB、BM5和MBM5处理均显著降低了根际土、非根际土有效态Cd、As含量。肠杆菌M5-生物炭复合处理可提高微生物群落丰度和多样性，BM5和MBM5处理使Enterobacter属的相对丰度分别提高了9.99倍和17.26倍。研究表明，施用MBM5是同时降低水稻吸收积累Cd、As的有效方法。

• 福建连城县潜在富硒土壤典型种植区花生-土壤系统金属元素含量特征及健康风险评价

  黄彪,鲁菲菲,李巍,林永辉,吴建衍

  为了探究福建连城县潜在富硒土壤典型种植区花生-土壤系统金属元素含量特征及进行健康风险评价，本研究采集福建省龙岩市连城县主要种植点土壤和花生样品各32份，使用原子荧光光谱仪（AFS）和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）检测Se及Ca、Cd、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Pb、Zn等11种金属元素含量，采用单项污染指数法、内梅罗指数法分析种植地土壤的污染情况，运用相关性分析研究花生对土壤中元素富集特征，并采用国际常用风险评估模型靶标危害系数（THQ）和综合危害指数（TTHQ）评价其健康风险。结果表明：研究区土壤Se含量为0.14~0.63 mg·kg?1，平均含量为0.25 mg·kg?1；花生中Se含量范围为0.006~0.079 mg·kg?1，平均含量为0.012 mg·kg?1。各元素在土壤中含量平均值大小为K>Fe>Na>Ca>Mg>Mn>Cr>Zn>Pb>Cu>Se>Cd，在花生中含量平均值大小则为Mg>K>Ca>Mn>Zn>Fe>Na>Cr>Cu>Pb>Cd>Se。区域土壤内梅罗指数的平均值为0.61，说明研究区土壤整体处于清洁的水平，但Cd单项污染在警戒限水平的占56.3%。花生对不同元素富集系数差异明显，富集系数值大小顺序为Mg>Zn>Mn>Cd>K>Ca>Se>Cu>Cr>Pb>Na>Fe。花生对Mg、Zn富集系数均超过1，分别为2.838和1.009。花生样品中重金属元素以Cr含量为最高（0.18~0.81 mg·kg?1），但所有重金属元素含量均在国家安全标准范围内；样品中人体必需元素以Mg、K含量较高，其平均值分别为5.51、4.31 mg·kg?1。相关性分析表明，花生中Cd、Cu、Na、Zn 4种元素与Se元素存在正相关，但不存在显著性；Pb元素含量与Se元素含量显著负相关（PCd>Pb>Cu，Cr是对研究区花生健康风险贡献率最大的因子；但研究区花生中Pb、Cd、Cr、Cu的THQ和TTHQ值均小于1，对人体健康无明显危害。

• 三种碱性材料修复云南旱地土壤镉污染的化学机制

  蔡成,梁婷,周国朋,常单娜,马正波,高嵩涓,付利波,曹卫东

  为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置添加熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加（对照）4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及其化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地上部镉含量和镉转运系数最低，相比对照降幅达38.8%和30.4%。熟石灰、钙镁磷肥和硅钙矿粉3种材料处理的土壤有效镉含量相比对照分别降低11.2%、26.7%和17.9%，可交换态镉含量分别降低15.5%、14.9%和28.1%，残渣态镉含量分别提高21.0%、33.1%和24.2%；土壤pH值相比对照分别显著提高0.53、0.74个和0.36个单位。此外，3种材料处理土壤可溶性有机质含量、类胡敏酸组分、类富里酸组分高于对照，而类色氨酸物质组分显著低于对照。相关性分析和聚合增强树分析表明土壤pH与土壤可溶性有机质含量显著负相关，土壤可溶性有机质含量和类胡敏酸组分、类富里酸组分是影响油麦菜地上部镉含量最关键的3个因子。综上，供试材料是通过提高土壤pH值影响土壤可溶性有机质含量并改变其光谱特征，促进土壤活性镉向非活性镉形态转化、降低土壤镉有效性，从而降低油麦菜对镉的吸收转运。本试验条件下，3种碱性材料均对云南旱地土壤镉污染有明显的修复效果，其中硅钙矿粉的综合作用较为突出。

• 云南某矿区周边耕地土壤重金属污染特征及来源解析

  徐璐,周洪印,赵炫越,张乃明,包立

  为探究云南某矿区周边耕地土壤重金属污染状况、来源及空间分布，本研究共采集研究区75个土壤样品，测定8种重金属As、Cr、Cu、Cd、Ni、Pb、Hg和Zn的含量。运用内梅罗综合污染、潜在生态风险和地累积指数对土壤重金属污染状况进行评价；使用ArcGIS反距离权重插值法绘制土壤污染空间分布图；并利用主成分分析和PMF模型探究重金属来源。结果表明：研究区8种重金属的平均含量均超过云南省土壤背景值，是背景值的1.07~9.83倍；重金属空间分布不均，Zn、As、Hg、Cd和Pb在空间分布上有所相似；内梅罗综合指数平均值为5.51，整体处于重度污染水平，地累积指数由大到小为Cd>Pb>Cu>Hg>Zn>Cr>Ni>As，重金属Cd属于重度污染，在土壤中积累明显。生态风险整体处于高生态风险水平，且Cd和Hg是主要贡献因子，贡献率分别高达60.50%和23.09%。源解析结果表明，As和Cd主要来自工业源（24.17%）；Cr、Cu和Ni主要为母质源（35.26%）；Hg和Zn主要来自农业源（25.48%）；而Pb主要来自大气交通混合源（15.09%）。

• 蚯蚓生物标志物对Cd胁迫应激响应及影响因素的Meta分析

  冉沁瑶,宋理洪,何冠谛,李春燕,刘鸿雁,芦艳珍,杨三维

  为系统总结蚯蚓生物标志物对Cd胁迫的应激响应及影响因素，本文使用Meta分析方法，提取国内外权威数据库中符合筛选标准的58篇文献的618例样本，量化Cd胁迫下蚯蚓生物标志物活性的效应值，分析Cd胁迫对蚯蚓生物标志物活性的毒害效应。分析表明：土壤Cd胁迫显著促进蚯蚓体内乙酰胆碱酯酶（AChE）、丙二醛（MDA）、金属硫蛋白（MT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性（P<0.01），同时抑制纤维素酶活性。蚯蚓生物标志物对Cd胁迫的影响受多重因素调控，包括Cd含量、土壤pH值、土壤有机质含量、蚯蚓种类、蚯蚓体质量、试验方法以及暴露时间。具体而言：Cd含量与过氧化氢酶（CAT）和纤维素酶效应值显著负相关（P<0.05），与MT效应值显著正相关（P<0.01）；土壤pH值与蚯蚓体内AChE、SOD和谷胱甘肽转移酶（GST）的效应值间存在显著负相关（P<0.05）；土壤有机质含量与SOD效应值呈极显著正相关（P<0.01），与CAT、过氧化物酶（POD）和MT效应值呈显著负相关（P<0.05）；在蚯蚓种类方面，赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）因其敏感性而被认定为评估土壤Cd毒性的理想受体；蚯蚓体质量的增加促进了CAT、SOD及POD活性的提升（P<0.05）；蚯蚓体内多项生物标志物对Cd胁迫的复杂响应与试验方法和暴露时长紧密关联。研究表明，AChE、GST、MDA、MT、SOD及纤维素酶等生物标志物在土壤Cd污染环境中与氧化应激紧密相关，它们作为评估土壤Cd污染风险的关键指标具有显著的应用价值，采用这些生物标志物进行土壤Cd污染监测既高效快捷，又能有效降低成本和复杂性。

• 棉田残膜量对土壤线虫群落结构的影响

  马嘉昱,谷林珠,武程程,蒋梦珂,李彦,朱新萍,杨志莹,王西和,贾宏涛

  为探明不同残膜累积量对棉田土壤线虫群落结构的影响，并确定适宜棉花种植的残膜量范围，本研究在同一标准化种植条件和管理模式下，采用随机区组试验设计，设置6个残膜添加量处理，分别为CK（不加地膜）、T1（250 kg·hm-2）、T2（500 kg·hm-2）、T3（1 000 kg·hm-2）、T4（1 500 kg·hm-2）和T5（2 000 kg·hm-2）。于棉花吐絮期采集耕作层0~20 cm土壤样品，分析地膜残留对棉田土壤基本属性和土壤线虫的影响。结果发现：随着残膜量的增加，土壤有机质含量、pH值以及含水率均呈现降低的态势；拟丽突属是各处理的优势属，丰度在12.57%~16.59%；线虫的主要营养类群为食细菌类和植食类，食细菌类线虫的相对丰度随残膜量增加而降低。线虫瓦斯乐斯卡指数（WI）随残膜增加呈现显著下降的趋势；土壤线虫个体密度与土壤碱解氮之间存在极显著的正相关关系（P<0.01），与土壤速效磷、速效钾呈极显著负相关关系（P<0.01），与电导率呈显著负相关关系（P<0.05）；土壤中的有机质含量和速效养分是调控土壤线虫群落结构动态变化的主要环境因素。研究表明，残膜添加会降低土壤pH值、减少有机质含量、加剧养分流失，同时对土壤线虫群落产生负面影响，减少线虫数量和多样性，增加有害线虫丰度。当残膜量超过500 kg·hm-2时，土壤健康状况显著恶化，因此建议将新疆棉田的残膜量控制在该阈值以下，以有效维护土壤健康。

• 秸秆配施蚯蚓对设施次生盐渍化土壤改良效果

  马志梅,张月,裴亚楠,吕卫光,张娟琴,白娜玲,张海韵,李双喜,张翰林

  为了综合评价秸秆配施蚯蚓对设施次生盐渍土的改良效果，采用室内土柱不同深度（0~10、10~30 cm和30~50 cm）原位土壤模拟实验，设置不同秸秆添加量及有无配施蚯蚓，从土壤养分、盐分离子含量方面阐述其对次生盐渍化温室土壤的改良效果，并给出研究区域最适宜的改良方法。结果表明，土壤Mg2+、SO42-、Cl-、Ca2+和Na+是供试土壤主要可溶性盐离子，土壤盐分和养分含量主要集中在0~10 cm土层。蚯蚓的添加可以促进秸秆降低0~10 cm土壤电导率（EC），但是盐分会汇聚到土壤深层。对比其他实验组，S2E（秸秆5 kg·m-2+蚯蚓50条·m-2）处理使0~10 cm土壤EC显著降低了56.04%。S2E处理主要通过降低0~10 cm土壤SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+含量和提升HCO-3含量来改变土壤主要盐分离子组成。蚯蚓可以促进秸秆提升0~10 cm和10~30 cm土壤的速效磷（AP）含量。低剂量秸秆配施蚯蚓有助于提升10~30 cm和30~50 cm土壤碱解氮（AN）含量。高剂量秸秆配施蚯蚓是10~30cm和30~50 cm土壤速效钾（AK）含量提升的主要原因。秸秆的添加是10~30 cm土壤有机质（OM）含量升高的主要原因。灰色关联度分析表明：S2E处理对0~10 cm和10~30 cm设施次生盐渍化土壤性质的改善效果最佳。S1E处理（秸秆2.5 kg·m-2+蚯蚓50条·m-2）对30~50 cm设施次生盐渍化土壤性质的改善效果最佳。研究表明，秸秆配施蚯蚓有效降低了次生盐渍化土壤盐分、增加了土壤养分含量，秸秆5 kg·m-2+蚯蚓50条·m-2对设施次生盐渍土（0~10 cm和10~30 cm）性质的改善效果最明显。

• 不同质地黄壤微生物群落特征

  李琼香,朱经伟,王新修,李志宏,张云贵,陈曦,杨荣,刘青丽

  为探讨不同质地黄壤微生物群落特征，以贵州省平坝区不同质地黄壤为研究对象，采用宏基因技术，分析了黏土（N）、黏壤土（NR）、壤土（R）的微生物群落多样性、组成结构、网络互作及代谢功能等的差异。结果表明：黏土的Shannon、Simpson、Invsimpson多样性指数显著高于壤土，分别高出2.03%、1.33%、2.74%。S.chao1、S.ACE、S.obs丰富度指数均呈现出黏土>黏壤土>壤土的规律。不同质地黄壤共有物种4 883个，其中黏土独有物种最高，分别是黏壤土和壤土的3.63倍和5.35倍；黄壤微生物主要由细菌（90.98%）、古菌（2.22%）、真核生物（0.03%）组成。界水平上，与黏壤土和壤土相比，黏土细菌相对丰度显著降低，真核生物相对丰度显著增加，古菌相对丰度在3种质地黄壤间差异不显著。门水平上，不同质地黄壤物种结构组成相同，但相对丰度有所差异，随着土壤质地黏性加重，土壤变形菌门、念珠菌门相对丰度降低，放线菌门、酸杆菌门相对丰度增加；奇古菌门相对丰度降低，广古菌门相对丰度增加；子囊菌门相对丰度降低、毛霉菌门相对丰度增加；不同质地土壤显著富集的物种类群差异显著。在黏土中显著富集的种群主要来自酸杆菌门；在壤土中显著富集的种群主要来自变形菌门、硝化螺旋菌门、奇古菌门；在黏壤土中显著富集的种群主要来自芽单胞菌门；从网络拓扑分析来看，壤土网络节点数和网络边数分别较黏土增加了17.24%和4.69%。黏土负连接比例为32.81%，分别较黏壤土、壤土降低19.29%、30.21%；但黏土微生物网络密度最高，为0.32，壤土和黏壤土网络密度分别较黏土降低12.50%和25.00%。随着土壤黏粒的增加，微生物共现网络的连通性提高、网络稳定性降低，且以共生关系为主；功能预测显示，土壤代谢通路基因丰度整体表现为壤土>黏壤土>黏土，微生物代谢活动在黏土中最低，在壤土中最高。abfA、manA、manB、xylA等降解半纤维素基因丰度均在黏土中最高，与黏粒含量呈正相关，而与pH呈负相关。narH、narB、ureC、nrtC、nrfA等氮功能基因丰度则相反，在不同质地的土壤中表现出壤土>黏壤土>黏土的分布规律，与黏粒含量呈负相关，与pH呈正相关；土壤质地和pH值是影响微生物群落组成和功能基因表达的共同因子。结果表明，3种质地土壤中壤土和黏土微生物群落特征差异最大，土壤质地和pH是作用于微生物特征的关键因子。

• 风蚀区不同土地利用方式下土壤腐殖质分布及其光谱特征

  白雪燕,谷思玉,王紫颖,车延静,冯景翊,张伟健

  为探究风蚀区不同土地利用方式下土壤腐殖质分布及其光谱特征，以黑龙江省齐齐哈尔市重度风蚀区草地、林地和坡耕地农田土壤（自下而上每100 m分别划定下坡段、中坡段和上坡段）为对象，研究风蚀背景下表层（0~15 cm）土壤腐殖质含量、富里酸（FA）和胡敏酸（HA）荧光光谱特征及胡敏素（HM）红外光谱分异特征。结果表明：不同土地利用方式下土壤总腐殖质及各组分碳含量、腐殖化度（PQ）和胡富比（cHA/cFA）均表现为草地>林地>农田下坡段>农田中坡段>农田上坡段；三维荧光光谱显示，各类土壤FA与HA均主要出现4种荧光峰，分别为紫外光区类富里酸A峰、可见光区类富里酸C峰、类腐殖质D峰、类蛋白（类酪氨酸）B峰，且以A峰为主；FA受内外源共同作用，HA仅受外源输入影响，均呈现自生源贡献率少且腐殖化程度弱的特征；相比坡耕地农田，草地和林地自生源特征明显，土壤腐殖化程度强。红外光谱显示，草地、林地和农田土壤HM吸收峰和吸收带相似，官能团类型相同但含量不同，其中，草地和林地二取代苯类和顺式烯烃类物质含量较高，这有利于形成稳定的HM结构。研究表明，可通过增加植被覆盖度和合理规划土地利用等措施，以维持或提升土壤腐殖质含量，进而减缓风蚀对土壤有机质的负面影响。

• 降雨对橘园集水区池塘水体氮负荷的影响

  肖恒斌,周金燕,郑勇,袁征,赵瑶瑶,罗越,胡荣桂,林杉

  为研究降雨对池塘水体N污染及其驱动机制的影响，本研究选取长江中游白鹤湾流域内8个以种植柑橘为主集水区的池塘为研究对象，监测6次降雨事件前后池塘水深和总氮（TN）、硝氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）和颗粒态氮（PN）浓度的变化，并结合集水区面积、坡度和池塘水量变化分析池塘水体N负荷在降雨前后的变化特征及其响应过程。结果表明：降雨后池塘水体N浓度普遍上升，特别是PN，其中池塘O3的PN浓度在降雨后上升幅度最大（上升147%）。池塘水体N负荷随着降雨等级的上升逐渐增加，并且表现出显著差异。中雨、大雨、暴雨和大暴雨情况下，TN负荷均值分别为7.06、10.12、20.22 kg·hm-2和34.62 kg·hm-2。NO3--N是主要的N形式，大雨条件下在TN中占比最高，为71%。NH4+-N在TN中的占比随着降雨等级的增加从8%上升到19%。结构方程模型结果显示降雨量和坡度直接与池塘水体N负荷呈正相关，同时也可以通过改变池塘水量而使N负荷增加。集水区面积与池塘水体N负荷呈显著负相关，表明降雨事件期间较小的集水区流入池塘的N更多。研究表明，降雨后池塘N污染普遍高于降雨前，其中PN浓度在降雨后上升幅度最大。随着降雨等级的上升，池塘水体NH4+-N负荷在降雨后增加最明显。降雨量和坡度都对池塘水体N负荷有促进作用，而集水区面积对N负荷有负向的影响。

• 磺胺类抗生素及植物类型对生态浮床水质净化效果的影响

  蔡敏,崔娜欣,庞思,张旭,陈桂发,周丽,邹国燕

  为深入揭示抗生素与植物对生态浮床净化效果的影响，通过植物物种选择与配置实现对废水中氮、磷及抗生素等污染物的高效同步去除，本研究以无植物浮床为对照，以养殖废水中常见的磺胺类抗生素磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole，SMX）为供试抗生素，选用常用浮床植物旱伞草（Cyperus alternifolius）与新型植物翠芦莉（Ruellia brittoniana Leonard）构建单一及组合植物浮床，研究不同浮床在有无抗生素胁迫下对水体氮、磷等污染物的净化效果。结果表明：处理无抗生素水体时，各浮床对水体总氮（TN）、氨氮（NH4+-N）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的去除率分别为48.1%~66.3%、60.7%~88.2%、49.1%~57.3%和65.4%~72.8%；处理含抗生素水体时，各浮床对水体TN、NH4+-N、TP和COD的去除率分别为42.6%~55.1%、53.7%~68.5%、39.0%~42.3%和61.0%~71.0%。在抗生素胁迫下浮床对水体氮、磷和COD的去除率均下降。双因素方差分析表明，抗生素和植物种类显著影响浮床水体pH值、溶解氧（DO）浓度及TN、NH4+-N和TP的去除率（P<0.05）。不同浮床对水体SMX的去除率为60.4%~92.2%，植物显著提升了浮床对水体中SMX的去除效果（P<0.05）。植物组合较单一植物对氮、磷、COD和SMX的去除具有一定的潜在优势。植物类型和抗生素显著影响水体中氮磷转化基因丰度（P<0.05），植物和抗生素通过调控浮床水体氮磷转化功能基因进而影响净化效果。研究表明，抗生素是影响生态浮床水质净化效果的重要因素，通过植物的选择与配置优化生态浮床结构可有效提升其对水体中氮、磷及抗生素等多污染物组分的同步去除效果。

• 非金属材料对水-沉积物中镉的阻隔机制

  杨岱宗,尹彩流,余辉,李西西,臧龙飞,罗明科

  为探明典型非金属材料高岭土（KL）、活性炭（AC）和生物质炭（BC）对水-沉积物中Cd阻隔作用的差异性，本文研究了3种材料对“上覆水-间隙水-沉积物”系统中理化因子（pH、ORP）、营养物质[总有机碳（TOC）、总磷（TP）、总氮（TN）]及Cd（浓度、形态、生物毒性）的影响。结果表明：3种材料均提高了上覆水的氧化性，降低了水相中TOC和Cd（Ⅱ）的浓度，其中，AC使系统中营养物质沉积释放程度最大；Spearman相关性分析得出材料比表面积及总孔体积与pH、TOC呈负相关，间隙水总磷浓度与Cd生物毒性呈极显著正相关；非金属材料一是改变了泥水界面不同理化因子（如pH、TP），间接降低了Cd（Ⅱ）的迁移性，二是材料直接吸附上覆水中不稳定组分Cd，使其转化为更稳定的氧化态。其中BC因独特的性质，促进还原态Cd与P转换为更稳定的Cd1.25Ca0.75（P2O7）晶体，并使沉积物中Cd的残渣态占比提高了12个百分点，其钝化效果最好。研究表明，从Cd的吸附效果、钝化效果及稳定性综合得出BC>AC>KL，其中，AC对水-沉积物环境的理化性质影响最大。

• 微塑料在紊流中的聚沉行为

  尹福玉,李旺,祖波,陈魏,王梅,张中杰,陈馨,李浩闻

  本研究旨在探究含沙紊流中微塑料的聚集与沉降特性，并揭示其机制。通过自研的各向同性均匀紊流装置和粒子跟踪测速（PTV）方法，研究分析了微塑料的聚集与沉降行为。结果表明：水流剪切强度的增加能够促进微塑料的聚集，但过高的剪切强度可能破坏聚体结构，限制聚团进一步增大。同时，紊流作用下，泥沙的存在能够促进微塑料产生更大的聚团。随着剪切率的增加，水中颗粒整体结构分形维数增大，而表面形态分形维数减小，且这些变化趋势随着剪切率的进一步增加而逐渐减缓。在含沙紊流中，颗粒的两种分形维数均略高于清水紊流中的相应值。在清水紊流中，微塑料颗粒的整体沉降速度随着剪切率增加先增后减，而在含沙紊流中，整体沉降速度随剪切率增加而增加。无论是否含有泥沙，微塑料颗粒的最小沉降速度与粒径成正比，最大沉降速度与粒径成反比，小粒径微塑料颗粒在紊流中的沉降稳定性较差，受到紊流的影响更加明显。研究表明，紊流对微塑料聚集的影响具有双重性，并能引起聚团结构及表面形态发生变化，微塑料的沉降行为与粒径密切相关，泥沙的存在不仅能促进微塑料聚集，还能影响微塑料的沉降行为。

• 施氏矿物对磷的吸附特性

  都达古拉,宋文杰,谢志磊,李浩,李智超,何江

  为探究施氏矿物（Schwertmannite，SCH）对PO43-的吸附机理及其作为PO43-吸附剂的可能性，本研究以SCH对PO43-的吸附性能为研究主线，以全过程SCH的连续表征为手段，开展了SCH对PO43-的吸附动力学研究，讨论了pH及As（Ⅲ）和Cr （Ⅵ）等共存离子竞争吸附对SCH吸附PO43-的影响，揭示了SCH对PO43-的吸附机理及机制。研究表明：SCH对PO43-的吸附符合准二级动力学及3段式颗粒内扩散模型，以化学吸附为主且属于非均相扩散过程，24 h内的平衡吸附量可达17.38mg·g-1。PO43-可通过配体交换作用和离子交换作用与SCH结合，且PO43-优先与SCH表面的OH发生配体交换，而后再与SCH中的SO42-发生离子交换，两种吸附机制均可增强SCH的稳定性。连续表征结果表明，SCH吸附PO43-的过程中伴随有水铁矿次生矿物的生成。As（Ⅲ）通过与PO43-竞争吸附位点抑制了SCH对PO43-的吸附，而Cr （Ⅵ）则通过为PO43-开拓吸附位点的方式促进了SCH对PO43-的吸附，且碱性条件更有利于SCH对PO43-的吸附。

• 铁基水热炭活化过硫酸盐催化降解三氯生机制

  牛梦瑶,郭晨楠,郑治,苏涵,王美艳,孙斌斌,王菲

  基于生物炭自身催化降解活性有限的特点，本研究将富铁污泥通过一步水热技术制备为铁基水热生物炭，利用其丰富的化学官能团及铁可变的氧化还原特性促进过硫酸盐（PS）活化，探究污泥铁基水热炭活化PS催化降解三氯生（TCS）的性能及机制。结果表明，污泥原料中铁碳质量比为2.34∶1时，水热炭具有最高的比表面积、最丰富的孔隙结构以及最强的Fe O/Si O Fe峰强度。铁基水热炭铁碳质量比为2.34∶1、用量为0.6 g·L-1、过一硫酸盐（PMS）浓度为1.5 mmol·L-1以及pH=3.8时，PMS氧化体系有最佳的TCS处理效果，TCS降解率达到91%，降解速率常数（Kobs）达到（0.022 5±0.001 6）min-1。铁基污泥水热炭在4次重复利用性实验后TCS的Kobs仍能达到（0.017 7±0.001 7）min-1，在实际/模拟水体环境中性能表现良好。研究表明，铁基污泥水热炭的降解机制主要以自由基降解途径为主，表面的铁和碳对TCS降解具有协同作用。

• 模拟水产养殖水体地西泮残留的微生物降解

  刘崇万,朱晓华,杨洪生,王明华,徐志华,任娣,孟勇

  水体地西泮（DZP）残留会对人类健康及环境生态造成威胁。本研究在前期工作基础上，通过模拟水产养殖水体，进一步研究复合微生物（包括枯草芽孢杆菌、酵母菌、芽枝状枝孢菌、米曲霉及黑曲霉）对DZP残留的最佳降解条件及降解动力学，并在中试条件下进行验证，同时分析对水体、沉积物的理化特性以及对鳊、鲫的应激和存活率的影响。综合单因素试验、PlackettBurman试验及最陡爬坡试验和Box-Behnken设计，结果表明：水体溶解氧、环境温度、复合菌悬液投入量为影响降解DZP的主要因素，进一步确定3个因素的拟合值为：水体溶解氧8.5 mg·L-1，环境温度25℃，复合菌悬液投入量1.0%，该拟合值条件下预测绝对降解率最大为91.2%；中试条件下绝对降解率为90.5%，与模型预测的最大值相接近，较未优化前提高了15.59%。复合微生物对水体及沉积物的pH有显著影响，对其他环境参数及鳊、鲫应激和存活率均无显著影响。降解动力学分析发现，当DZP浓度为150 ng·L-1时，比降解率最大高达59.62 ng·L-1·h-1。通过优化降解条件，本研究复合微生物降解DZP能力显著提升，且不对水产养殖环境及水产动物造成负面影响，可有效应用于水产养殖水体DZP残留的治理。

• 工厂化循环水养鳗系统中悬浮颗粒物的特征及去除

  张铭栋,张瑞瑞,钟传明,吴锡辉,袁奥成,钟国龙,叶翚,穆景利

  为了掌握工厂化循环水养殖模式下鳗鲡（Anguilla rostrata）养殖水体中悬浮颗粒物的基本特征，并定量研究以平流沉淀池为预处理单位、以纤维过滤为核心工艺的尾水回用系统对悬浮颗粒物的去除效果，本研究对福建省福清市某工厂化循环水养鳗系统中悬浮颗粒物的粒径和浓度在1 d中的变化进行分析。结果表明，1 d中水中悬浮固体的粒径分布、浓度及水体浊度波动较小，但受养殖鳗鲡规格的影响较为显著，平均粒径（D50）介于69~113 μm，平均悬浮固体浓度介于70~181 mg·L-1，平均浊度介于45~76 NTU。可见，循环水养鳗水体是一种固含量较高的水体。悬浮颗粒物中挥发分占比达66.39%，氮、磷和有机质含量也高至35.12、14.01 mg·g-1和242.26 mg·g-1，滞留在水中会不断向水体释放氮、磷和有机物，3 h时水中总氮、总磷和高锰酸盐指数分别达到23.63、8.29 mg·L-1和33.70 mg·L-1，形成内源污染，增加水体污染负荷。养殖水经过回用系统处理后，水中悬浮颗粒物的粒径总体变小，回用系统对水中悬浮颗粒物去除效果优异，在5：00和13：00时对悬浮颗粒物的去除率可分别达96.36%和97.48%。

• 秸秆源人工腐植酸的结构特征及其对玉米种子萌发的影响

  刘增,朱飘,潘文涛,石磊,骆艳娜,景建元,陈晓辉,熊启中,叶新新

  为了探究秸秆源人工腐植酸是否具有刺激植物生长的生物活性，并基于腐植酸结构特征分析其内在机制，本研究以水稻秸秆为原料，利用水热反应合成了人工腐植酸（A-HA），并以风化煤腐植酸（M-HA）作为对照，分析了两种腐植酸的元素组成、官能团类型，以及分子量分布等的差异，研究了不同浓度的M-HA和A-HA溶液浸种对玉米种子萌发及幼苗生长的影响及其机制。结果表明：与M-HA相比，A-HA的腐殖化程度低，酸性官能团少，其总酸度、羧基和酚羟基含量分别比M-HA显著降低了50.8%、41.7%和76.5%（P<0.05）；与M-HA相比，A-HA含有更多的小分子组分。与M-HA相同，A-HA也具有双亲性，但A-HA的疏水性碳主要来源于烷基碳（0~45 ppm）和芳香碳（110~160 ppm），而M-HA的疏水性碳主要为芳香碳。使用1 mg·L-1（以碳计）的M-HA与10 mg·L-1（以碳计）的A-HA溶液浸泡玉米种子，均使玉米种子的发芽率（GR）达到了100%，且与不添加腐植酸的对照处理相比，玉米种子的发芽指数（GI）、发芽势（GP）、侧根数（NLR），以及侧根长（LRL）分别显著提高了51.7%与29.5%、42.2%与34.3%、48.1%与33.3%，以及58.2%与39.0%（P<0.05）。研究表明，尽管A-HA在结构与组成上与M-HA存在差异，但其展现出与M-HA相似的生物活性，能够有效刺激种子萌发与幼苗生长，具有开发为植物生长刺激剂的潜能。

• 生物炭/过硫酸盐对沼液碳氮组分变化的影响

  李世旗,刘鑫,孔凡靖,杨志敏,陈玉成

  为探究生物炭/过硫酸盐对沼液中不同分子量范围有机物的矿化效果和对种子发芽指数的影响，本文采用不同配比的生物炭/过硫酸盐进行沼液氧化试验。结果表明，与原始沼液处理相比，1.8 g·L-1过硫酸钾和2.0 g·L-1生物炭的添加能够维持沼液总氮浓度，显著增加82.20%的溶解性有机氮浓度（187.43 mg·L-1），降低59.11%的颗粒性有机物浓度（35.77 mg·L-1），提高46.17%的种子发芽指数。重要性分析表明，氧化时间和分子量小于10 kDa的溶解性有机物是沼液生物利用性的主要影响因素，其相对重要性大小分别为0.29和0.18。研究表明1.8 g·L-1过硫酸钾和2.0 g·L-1生物炭可以高效矿化难降解有机物、提升种子发芽指数和减少沼液稳定时间。

• 耐高温秸秆降解菌筛选鉴定及降解特性研究

  殷丽雯,莫迎平,耿天治,张娜,刘翠英,樊建凌

  本试验旨在筛选耐高温木质纤维素降解菌，构建具有高效降解木质纤维素能力的复合菌群，以提高秸秆堆肥化发酵效率。通过富集培养和刚果红染色/苯胺蓝褪色初筛得到11株木质纤维素降解菌，测定降解菌纤维素、半纤维素和木质素酶活性对降解菌进行复筛，菌株鉴定后构建复合菌群对其降解特性进行研究。结果表明：菌株K6的β-D葡萄糖苷酶活性最高（716 U·mL-1），K1的纤维素酶活性最高（393 U·mL-1），K4的半纤维素酶活性最高（439 U·mL-1）；菌株R3的木质素过氧化物酶活性最高（6.213 U·mL-1），R1的锰过氧化物酶活性最高（3.989 U·mL-1），K5的漆酶活性最高（2.593 U·mL-1）；综合透明圈试验，纤维素、半纤维素和木质素酶活性等试验结果，将筛选得到的6株降解菌R2、R3、R4、K2、K5、K6进行分子生物学鉴定，其中R2与巨大普里斯特氏菌（Priestia megaterium）亲缘关系近，R3与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）亲缘关系近，R4与地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）亲缘关系近，K2与阿氏普里斯特氏菌（Priestia aryabhattai）亲缘关系近，K5与贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）亲缘关系近，K6与贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）亲缘关系近。利用单菌落组合构建了3个复合菌群，通过滤纸条崩解试验及秸秆降解率研究，发现复合菌群C（R4+K6）降解效果最好，滤纸条在第2天就开始崩解，在第5天已经崩解成纸絮；15 d后，复合菌群C对秸秆的降解率较未接种降解菌的对照高出23.69%。筛选得到的6株木质纤维素降解菌构建的复合菌群的降解效果整体优于单一菌株。

• 苏南蟹虾养殖塘氨和温室气体排放的昼夜变化特征

  赵飞,田玉华,尹斌,赵旭

  本研究以苏南地区典型集约化蟹虾混养池塘（C-SP）和虾单养池塘（SP）为研究对象，用浮箱-气相色谱法和密闭抽气法在5月喂养期对养殖塘水-气界面温室气体（N2O、CH4）和NH3通量进行昼夜监测，并同步记录测定了气象及表层水体理化指标。结果显示C-SP和SP均表现为N2O、CH4和NH3的释放源。C-SP和SP的N2O日平均通量分别为0.10 mg·m-2·h-1和0.11 mg·m-2·h-1；CH4日平均通量分别为0.18 mg·m-2·h-1和0.24 mg·m-2·h-1；NH3日平均通量分别为0.23 mg·m-2·h-1和0.12 mg·m-2·h-1。C-SP和SP的NH3排放均表现出明显昼夜变化特征，日变异系数分别为54.23%和92.80%。与SP相比，C-SP的CH4排放通量显著降低了25.00%（n=7，P<0.05），而NH3排放通量升高了91.67%。

• 长江三角洲典型小型养殖塘N2O通量时空变化特征及其影响因素

  何洋,张弥,石婕,王娇,谢燕红,贾磊,肖薇,曹畅

  本研究于2017年5月—2021年5月基于薄边界层法对长三角地区一处典型小型养殖塘水-气界面N2O通量进行观测，并对其时空变化特征以及影响因素进行分析。结果表明：养殖塘水-气界面N2O通量的日变化在4个季节均在午间或午后达到最高值，在四季的变化范围分别为11.20~117.28、30.96~150.30、3.77~22.77、4.73~21.74 μmol·m-2·d-1。养殖塘N2O通量表现出夏季高、冬季低的季节变化，变化范围为-0.97～217.83 μmol·m-2·d-1，年平均N2O通量为34.86 μmol·m-2·d-1。N2O通量的日变化会受风速、气压、pH和氧化还原电位（ORP）的影响。在春季日变化的主控因子为气压，二者呈线性负相关；夏、秋和冬季日变化的主控因子为风速，二者呈线性正相关。N2O通量的季节变化主要受水温、气温、气压、溶解氧（DO）、pH和ORP的影响，主控因子为水温，N2O通量随水温呈指数增加，温度敏感性（Q10）为2.36。饲料和鸡粪的投放以及排水措施均会显著提高N2O的排放水平，其中投入鸡粪区域的N2O通量约为饲料投放区域N2O通量的1.5倍，排水期间排水塘N2O通量约为未排水塘N2O通量的4倍。

• 尿素配施硝化抑制剂DMPP对菜地土壤氮转化及N2O排放的影响

  岩双,闫辉,王炽,蒋存征,李文明,陈安强,张丹

  在高肥力菜地土壤上确定合理的硝化抑制剂添加量，对提高氮肥利用效率，减少氮流失和温室气体排放具有重要意义。本文以洱海周边长期种植蔬菜的土壤为对象，添加常规施氮量（300 kg·hm-2）0.5%、1%、3%、5%和10%的硝化抑制剂3，4-二甲基吡唑磷酸盐（DMPP），通过室内培养试验，研究培养过程中不同形态氮浓度变化和N2O排放。结果表明：与对照处理（CK）相比，添加DMPP使得铵态氮（NH4+-N）在菜地土壤中滞留时间延长至10~15 d，降低了10.87%~16.21%的硝态氮（NO3--N）和42.13%~52.99%的亚硝态氮（NO2--N）含量，但不同添加量DMPP处理间差异不显著。添加DMPP降低了菜地土壤净氮矿化速率、净氮硝化速率和净氨化速率，但对净同化速率无显著影响。添加DMPP降低了菜地土壤N2O排放通量和N2O累积排放量，二者分别下降了40.77%~45.32%和49.06%~56.96%，但不同添加量DMPP处理的土壤N2O排放量差异不显著。添加DMPP显著降低了土壤AOB和Comammox基因丰度，二者分别下降了48.43%~67.90%和21.82%~47.27%，随着DMPP浓度的增加其抑制效果呈现出先减弱后增强的变化趋势。添加DMPP促进了土壤AOA基因丰度，其增幅为55.61%~163.16%，随DMPP浓度的增加其促进作用更加显著。因此，添加DMPP有效抑制了NH4+-N向NO3--N和NO2--N的转化，降低了土壤氮转化速率，但对土壤氮净同化速率无显著影响。同时，添加DMPP显著降低了土壤AOB基因丰度，促使N2O排放量减少，因此是N2O减排的有效措施。基于培养期间的抑制效果，高肥力菜地土壤中添加施氮量为1%的DMPP是经济可行的措施。