农业资源与环境学报杂志

农业资源与环境学报杂志2019年第1期

• 土壤pH对汞迁移转化的影响研究进展

  窦韦强,安毅,秦莉,林大松,曾庆楠,夏晴

  近年来土壤重金属污染已经成为全球性的环境问题。而汞作为五大毒性重金属元素之一，其在土壤中的迁移转化不仅会影响作物的正常生长，还会对农产品质量和安全造成严重威胁。土壤pH是影响汞迁移转化的重要因素之一，对其作用机理的不断探索已经成为近年来的研究热点。本文在前人的研究基础上，概述了土壤中汞的来源、危害及存在形态，并从汞的生物有效性及迁移转化过程两个方面详细阐述了土壤pH对汞迁移转化的影响机制。研究表明，酸性条件可能会使土壤中有效态汞的含量增加，进而导致其生物有效性提高，迁移能力增强；土壤pH对汞迁移转化过程中吸附-解吸的影响较大；土壤pH对汞迁移转化过程中络合-螯合、氧化-还原及甲基化反应的影响机理分别体现在离子竞争吸附、价态变化及甲基化促使因子的合成等方面。最后对今后的研究方向作出展望，旨在为汞污染土壤的修复与治理及汞污染扩散模型的建立提供参考依据。

• 超微细活化磷肥对小白菜生长及磷利用的影响

  王桂伟,陈宝成,王国鹏,李晗灏,梁海,周华敏,陈剑秋

  为减少磷肥在土壤中的固定损失，提高其有效性，增加作物产量，通过小白菜盆栽试验，研究不同超微细活化磷肥对小白菜产量、品质、土壤养分以及肥料利用率的影响。本试验以不施肥和常规施肥为对照，设置磷肥与钾肥、腐植酸、沸石粉、硅藻土不同搭配并进行超微细化处理。结果表明：超微细活化磷肥处理均显著提高了小白菜的产量，增产率达0.44%~12.82%；与氮磷钾常规施肥处理相比，超微细磷钾-腐植酸-硅藻土-沸石粉活化处理小白菜的Vc含量增加了5.37%，硝酸盐含量降低了18.23%，可溶性糖含量降低了53.13%，土壤有效磷含量提高了17.20%~24.87%，磷肥利用率提高了3.28~8.47个百分点。在本试验条件下，推荐在肥料生产和施用中选择超微细磷钾-腐植酸-沸石粉活化处理的肥料。

• 基于“3414”的三七氮磷钾施肥量研究

  宋希梅,朱永全,卢迎春,陈军文,张广辉,龙光强,杨生超

  通过研究氮磷钾肥对三七[Panax notoginseng（Burk）F.H.Chen]产量及主要有效成分产量的影响，为三七种植生产推荐合理的施肥量，试验采用"3414"随机区组设计，进行连续2年的田间小区试验，测定三七植株农艺性状、产量、总皂苷产量等指标，通过肥料效应函数方程拟合氮磷钾施肥量。结果表明，施肥不同程度促进了三七株高、茎粗、叶长、叶宽等农艺性状，且以适当施氮和磷的效果为最佳；二年七（二年生三七）对钾的依赖性较氮磷强，而三年七（三年生三七）对氮的依赖性最强；施氮能显著提高三七单位面积总皂苷产量，在低氮水平即可获得最高总皂苷产量，而磷、钾肥对皂苷含量及总皂苷产量的影响不明显；氮磷钾对三七产量的影响有互作效应，低磷、中钾水平利于氮肥肥效发挥，低氮、中钾水平利于磷肥肥效发挥，而低氮、中磷水平利于钾肥肥效发挥。根据三七总皂苷产量的三元二次回归方程，最大化三七总皂苷产量的施肥量：二年七为N 157~164 kg·hm-2、P2O5 179~187 kg·hm-2、K2O 337~356 kg·hm-2；三年七为N 192~200 kg·hm-2，P2O5 179~187 kg·hm-2，K2O 412~435 kg·hm-2。因此，分别针对二年七和三年七，适当控制施氮量和施钾量，增加施磷量，将三者进行合理配比，对提高单位面积三七总皂苷产量有重要意义。

• 钱塘江附近农田土壤磷的积累及其流失的潜在风险

  应金耀,阮弋飞,邬奇峰,谢国雄,章明奎

  为探讨钱塘江周边农田土壤磷流失风险，采集了181个代表性农田土壤，分析了土壤藻类可利用磷、植物有效磷（Olsen P）、水溶性磷和磷零吸附时的磷平衡浓度（EPC0）。结果表明，土壤藻类可利用磷在5.89~932.65 mg·kg-1之间，平均为105.30 mg·kg-1；植物有效磷在1.00~444.76 mg·kg-1之间，平均为30.57 mg·kg-1，达到较高水平；蔬菜地土壤磷素积累明显高于一般农田。土壤水溶性磷含量和EPC0值随土壤中植物有效磷积累而增加，当土壤中植物有效磷超过60 mg·kg-1时，土壤水溶性磷含量迅速增加；土壤中植物有效磷>60 mg·kg-1的样品比例达11.60%。土壤EPC0可作为评价土壤磷素向水体释放磷的强度指标，根据土壤EPC0值与植物有效磷之间的线性关系，估算得到的径流中磷达到Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类地表水环境质量标准上限值相应的土壤植物有效磷临界值分别为7.9、13.7、20.9、28.2 mg·kg-1和35.4 mg·kg-1，研究区大约有35.9%的农田磷积累可能产生的地表径流磷含量在Ⅳ~劣Ⅴ类的范围。研究认为，钱塘江近江地段部分农田土壤中磷素已有明显积累，存在较高的流失风险。建议把植物有效磷为30 mg·kg-1和60 mg·kg-1分别作为这一区域农田磷肥限量施用和禁止施用的参考值。

• 不同养分管理措施下常年菜地磷、钾养分径流流失特征

  李盟军,艾绍英,宁建凤,王荣辉,姚建武,余丹妮

  为研究不同养分管理措施下菜地磷、钾养分径流流失特征，采用田间小区试验方法，设置对照（CK）和有机肥配施不同用量化肥处理（N0，化肥氮空白；CON，习惯施肥；OPT，优化施肥；OPT+N，优化增氮；OPT+P，优化增磷；OPT+NPK，优化增氮磷钾）。结果表明，不同处理下可溶性总磷、颗粒态磷和总磷径流浓度分别为0.015~0.500、0.004~0.623 mg·L-1和0.093~0.876 mg·L-1，施磷明显增加径流水可溶性磷浓度，对总磷和颗粒态磷浓度影响较小。不同处理径流水总磷浓度均不同程度超地表水Ⅴ类标准（GB3838-2002），且施磷量最高的OPT+NPK处理总磷超标率高达56%。总磷年流失负荷为4.37~4.93 kg·hm-2，施肥处理磷流失负荷均低于对照，不同处理间总磷流失负荷无明显差异。不同处理的钾径流浓度为4.7~83.0 mg·L-1，年流失负荷为176.9~331.7 kg·hm-2，流失系数为4.5%~15.7%。施钾显著增加菜地钾的流失负荷，施钾量最高的OPT+NPK处理钾流失负荷最高，肥料N/K2O比例最高的OPT+N处理钾流失负荷最低。研究表明，不同养分管理措施下菜地磷径流损失无明显变化，而OPT+N处理钾流失负荷及流失系数均最低，蔬菜实际生产中氮、钾合理配施有利于降低钾的流失。

• 氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累Cd的影响

  张琦,杨洋,涂鹏飞,谭可夫,罗艳丽,曾清如

  以三种不同程度Cd污染土壤为材料，通过盆栽试验研究NH4Cl和（NH4）2SO4两种氮肥对土壤Cd有效性及油菜吸收、转运Cd的影响，评价油菜对Cd的生物累积量，以期为油菜修复Cd污染土壤的优化施肥措施提供理论支撑。结果表明：施加NH4Cl和（NH4）2SO4均显著降低了土壤的pH，（NH4）2SO4处理土壤pH低于施加NH4Cl处理的土壤，施肥处理下生长期非根际土pH低于根际土，成熟期非根际土pH高于根际土。施加（NH4）2SO4和NH4Cl均使土壤中有效态Cd含量增加。（NH4）2SO4处理有效态Cd的浓度高于NH4Cl处理。油菜成熟期土壤中有效态Cd的浓度低于生长期，生长期和成熟期整体表现出根际土中Cd的总量高于非根际土。施加（NH4）2SO4和NH4Cl均增加油菜各部位Cd的含量，提高油菜的富集系数和转运系数，油菜从根到叶对Cd的转运系数最高。研究表明油菜作为Cd污染土壤的修复植物有一定安全保障。

• 安徽省某市农田土壤与农产品重金属污染评价

  岳蛟,叶明亮,杨梦丽,崔俊义,马友华

  为评价安徽省某市农田土壤与农产品重金属污染水平，在研究区内共布设1933个点位，采集土壤样品并在污染农田中采集43个农产品样品，对其与土壤进行一对一检测，分析研究Cr、Pb、Cd、As和Hg 5种重金属含量，对研究区农田土壤重金属含量水平、空间分布特征以及农产品重金属含量与土壤性质的关系进行分析。结果表明：研究区农田土壤中Cr、Pb、Cd、As和Hg的平均含量分别为62.5、32.6、0.209、8.85、0.080 mg·kg-1，点位超标率分别为0.05%、0、14.59%、0.67%和1.97%。根据单因子污染指数法评价研究区农田土壤污染情况，5种元素污染程度Cd > Hg > As > Pb > Cr，从内梅罗综合污染指数来看，所有点位中清洁的占78.58%，综合生态风险指数法评价结果显示研究区基本处于轻微生态危害水平。农产品中Cr、Pb、Cd和As 4种重金属元素都是在偏酸性的土壤上富集系数较大，而Hg在偏碱性土壤上富集能力较强。

• 异质Cd胁迫对蚕豆和富集植物续断菊根系生长的影响

  李博,袁兴超,湛方栋,尹晓青,蒋明,秦丽,祖艳群,李元

  为了研究蚕豆和续断菊根系对异质Cd胁迫的生态学响应，探讨间作体系影响Cd累积的根系可塑性机理，以蚕豆和Cd富集植物续断菊为试验材料，设置异质Cd胁迫根箱模拟试验，将根箱平均分为左、右两室，分别填充Cd处理（50 mg·kg-1）土壤和无Cd土壤，分别测定蚕豆和续断菊的根长、根表面积、根体积等形态指标，比较异质Cd胁迫对蚕豆和续断菊根系生长影响的差异。结果表明，异质Cd胁迫下，蚕豆的根长、根表面积、根体积表现为无Cd右室大于Cd胁迫左室，续断菊表现为Cd胁迫左室大于无Cd右室。蚕豆根系直径为0~0.5 mm、土壤深度为15~20 cm时，无Cd右室根长、根表面积和根体积是Cd胁迫左室的4.63、3.14倍和2.39倍；根系直径为0.5~1 mm和大于1 mm、土壤深度为30~35 cm时，无Cd右室根长分别是Cd胁迫左室的1.69倍和5.04倍，根表面积分别是Cd胁迫左室的1.78倍和5.05倍，根体积分别是Cd胁迫左室的1.85倍和33.00倍。续断菊根系直径为0~0.5 mm、土壤深度为0~5 cm时，Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的1.66、1.36倍和1.57倍；根系直径为0.5~1 mm、土壤深度为35~40 cm时，Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的2.86、2.16倍和2.81倍；根系直径大于1 mm、土壤深度为15~20 cm时，Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的26.94、52.26倍和139.33倍。综上结果表明Cd胁迫抑制了蚕豆根系的生长，促进了续断菊根系的生长，这可能是蚕豆和续断菊间作模式修复Cd污染土壤的机理之一。

• 土壤中水分和镉浓度对油菜生长发育的影响

  史新杰,李卓,庄文化,刘超

  为探求不同土壤水分和镉浓度对油菜生长生理特性及产量的影响，设置3个土壤水分处理组（相对含水量70%~80%、60%~70%和50%~60%），每个水分处理下分别设置6个镉处理浓度（0、5、10、15、20、30 mg·kg-1），共18个处理。测定不同水分及镉处理对油菜生长、生物量、光合参数及产量的影响。结果表明：土壤水分的增加，对油菜株高、生物量、光合作用和产量有明显的促进作用；在供试镉浓度处理下，油菜生长生理及产量指标并无显著性差异，表明油菜对镉具有较好的耐受性。

• 几种有机肥对紫色土Pb有效性和形态的调控效应

  李顺奇,刘洁,陈杰,王璐瑶,柏宏成,魏世强

  采用完全组合试验设计，比较了果壳有机肥（NM）、猪粪有机肥（PM）、污泥有机肥（SM）、腐殖土有机肥（HM）和蚯蚓土有机肥（EM）在不同用量下对不同污染程度土壤[外源添加（CH3COOH）2Pb溶液]中有效Pb的影响，并探讨了土壤有效Pb变化与Pb形态转化的联系。结果表明，施用有机肥能降低轻度、中度和重度污染土壤中有效Pb的含量，且随着有机肥用量增加降幅增大，其中在中度和重度污染程度土壤中尤为显著。各有机肥中以SM、PM处理的效果最为突出，其土壤有效Pb含量较对照分别降低24.22%~36.10%和19.33%~35.48%。5种有机肥处理土壤有效Pb含量都随时间呈现先上升后下降的变化趋势，在培养至10 d达到峰值，此后逐步降低并在60 d后趋于稳定，其变化动态与Pb各形态转化动态具有一致性。经有机肥处理后，轻度污染土壤中，碳酸盐结合态铅（Carb-Pb）含量降低5.36%~12.91%，有机结合态铅（OM-Pb）含量稍有上升，残渣态铅（Res-Pb）含量增加18.92%~45.47%；在中度污染土壤中，Carb-Pb含量稍有下降，Res-Pb含量显著增加24.30%~38.04%；在重度污染土壤中，Carb-Pb含量无显著变化，OMPb和Res-Pb含量都有大幅增加，其增幅分别为14.46%~41.06%和29.02%~56.29%。土壤中Carb-Pb对有效Pb具有显著正向贡献，而OM-Pb和Res-Pb表现为显著的负向贡献。研究表明，有机肥主要通过降低Carb-Pb含量而大幅增加OM-Pb和Res-Pb含量，使得土壤Pb的有效性显著降低。

• 赣南某原地浸析稀土尾矿复垦前后土壤质量变化

  周彩云,张嵚,赵小敏,万广越,程晓迪,郭熙

  为探究土地复垦对原地浸析稀土尾矿0~20 cm土层土壤质量的影响，以赣州市龙南县某原地浸析离子型稀土尾矿为研究对象，从浸矿剂残留、土壤酸碱性、土壤养分和重金属污染等4个方面对比复垦前后土壤质量变化，探讨稀土尾矿土地复垦的效果与潜在问题。结果表明：复垦后土壤的浸矿剂NH+4含量从89.00 mg·kg-1降低至8.70 mg·kg-1，土壤pH由4.15增加至5.16，而土壤肥力综合指数则由0.44降低至0.31。内梅罗综合指数评价结果显示，复垦前后土壤5种非稀土重金属的污染水平均为清洁水平；而地累积指数评价结果显示，复垦前后土壤稀土元素总量的污染水平分别为无污染-中度污染水平和无污染水平。研究表明，土地复垦可显著改善该矿区土壤的浸矿剂残留、土壤酸化和重金属污染问题，但土壤肥力衰退问题没有明显改善。

• 黄土高原东部潇河流域农田土壤有机质时空变异及影响因素

  解文艳,周怀平,杨振兴,冯悦晨,白雪,杜艳玲

  为揭示土壤有机质时空变化规律及其影响因素，通过收集黄土高原东部潇河流域1982年第二次土壤普查数据和2017年不同时期耕层土壤有机质含量的实测资料，应用地统计学方法对其进行分析。结果表明：从1982年至2017年，耕层土壤有机质均值由11.06 g·kg-1升高至15.69 g·kg-1，增幅为41.86%；近35年潇河流域农田耕层土壤有机质含量均呈增加趋势，空间分布呈现由中部向四周逐渐升高的趋势。从第二次土壤普查时期到2017年，耕层土壤有机质含量表现为从低级向高级逐渐累积的规律。其中，土壤有机质含量>20 g·kg-1和15~20 g·kg-1的土地面积从无增加到分别占流域总面积的0.74%和43.72%，10~15 g·kg-1土地面积减少幅度最大，为29.93%，6~10 g·kg-1土地面积从13.82%减少到1.57%，<6 g·kg-1土地从有到无。成土母质、地形变化、种植结构、施肥是影响土壤有机质时空分异的主要因素，人类对土壤养分干预作用表现出增强的趋势，应注意土壤培肥，实行分区管理，以保证整个农业流域的可持续发展。

• 粤东海产经济贝类重金属含量与暴露风险评价

  郑清梅,刘兴隆,郭江山,钟艳梅,韩春艳

  为了解粤东地区海水经济贝类重金属的污染现状及摄入健康风险，本研究采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）分别测定了10种海产经济贝类肌肉和内脏团中6种重金属（Zn、Cd、Pb、Cr、Cu及Mn）的质量分数，并采用单因子污染指数（Pi）、目标危险系数（THQ）及总目标危险系数（TTHQ）分别评价其污染程度和食用健康风险。结果表明，该10种贝类肌肉中重金属质量分数的平均值由高至低为Zn > Mn > Cu > Cr > Cd > Pb，内脏团中为Zn > Mn > Cu > Pb > Cr > Cd。除Cr外，贝类内脏团中其他5种金属质量分数的平均值均高于其相应的肌肉组织。Pi结果表明，除Cu外，贝类肌肉和内脏团均受Zn、Cd、Pb、Cr不同程度的污染，其中Cd的Pi最高，其次为Zn、Pb，而Cr指数相对较低；且大多数贝类内脏团中Cd、Zn及Pb的Pi值指示为重污染水平（即超标）。THQ评价结果显示，除了栉江瑶内脏团中的Cd外，该10种贝类中5种重金属暴露对儿童或成人没有明显的健康风险；但TTHQ结果表明，约有50%贝类的内脏团重金属TTHQ值大于1，表明暴露人群若长期食用这些贝类的内脏团将对健康产生负面影响。总之，粤东地区10种海水经济贝类分别受到Cd、Zn、Pb和Cr不同程度的污染，表明该地区海洋生态环境或贝类生产已存在重金属污染的安全隐患，建议加强该地区贝类产品重金属残留的质量监控及重金属污染的防控。

• 餐厨垃圾生物质炭制备及其吸附水中亚甲基蓝性能

  张新旺,李保鹏,沈建国,臧志林,马小涵,辛言君

  以餐厨垃圾为原材料，通过高温热解法和共沉淀法制备了餐厨垃圾生物质炭（Natural kitchen waste biochar，NKB）和磁性餐厨垃圾生物质炭（Magnetic kitchen waste biochar，MKB），研究了热解温度、热解时间、吸附剂量、吸附时间和溶液pH值等条件对生物质炭吸附水中亚甲基蓝（MB）性能的影响。结果发现，在热解温度450℃、热解时间1 h条件下制备的NKB对MB吸附性能最好；在生物质炭投加量1.0 g·L-1、吸附时间20 min、pH值为9的条件下，MKB对MB的去除率和吸附量分别为97.94%和9.2 mg·g-1，分别比NKB提高18.54个百分点和1.6 mg·g-1；经过多次再生后，MKB对MB的吸附去除率仍在90%以上；吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。研究表明，餐厨垃圾生物质炭经过赋磁可提高对亚甲基蓝的吸附性能，碱性条件下吸附性能较好，且能多次循环再生。

• 藻菌共培养体系优势菌株筛选及沼液处理

  王书亚,李志,高仪璠,孙利芹,李丹,孙中亮,姜玫如

  本研究从小球藻处理沼液废水的体系中分离细菌，探究小球藻与细菌之间相互作用关系及藻菌体系对废水处理的效果。经多次平板划线从体系中共分离出5种菌株经16S rDNA基因测序，5种菌株分别与细菌Pseudomonas alcaliphila、Exiguobacterium、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis和Bacillus tequilensis高度相似。通过测定小球藻的叶绿素a的变化发现5种细菌均可促进小球藻生长，其中细菌Exiguobacterium对小球藻的促生效果最为明显。将几株单菌株分别和小球藻共同培养，考察共培养体系对沼液的净化效果，结果发现细菌Pseudomonas alcaliphila与小球藻共培养体系中沼液总磷（TP）下降到0.391 mg·L-1，去除率最高，达85%；细菌Exiguobacterium与小球藻共培养体系中沼液总氮（TN）和化学需氧量（COD）去除率分别为64.4%和72.3%，效果最优；小球藻纯培养体系和细菌纯培养体系对沼液中COD、TN、TP的去除率，均远低于细菌Pseudomonas alcaliphila和Exiguobacterium与小球藻构建的藻菌共培养体系。综合比较，藻菌共培养体系对污水处理效果优于各自的纯培养体系，在污水处理中具有很好的应用前景。