农业资源与环境学报杂志

农业资源与环境学报杂志2022年第1期

• 农业可持续发展研究热点与趋势——基于文献计量的可视化分析

  胡斯威,米长虹,师荣光,杨琰瑛

  农业直接关系到粮食安全和农户收入，既高度依赖于资源环境又反作用于资源环境。农业可持续发展是实现可持续发展目标的关键。通过CiteSpace对Web of Science和中国知网在2000—2019年发表的关于农业可持续发展评价的1 174篇英文和1 043篇中文文章进行文献计量分析，总结出农业可持续发展的研究前沿、热点和趋势，以期为农业可持续发展研究和决策管理提供参考。结果表明：农业可持续发展的研究前沿聚焦在食物系统弹性与粮食安全、农业生态集约化与可持续集约化、都市农业与农业多功能性、农业生态系统服务权衡与协同4个方面。研究热点主要关注气候变化对农业系统的影响及其适应性管理、农业生态系统服务管理、农业活动的环境影响和农业系统可持续性综合评价。建议在今后的研究中进一步解析“气候-土地-水-能源- 粮食”耦合机制，系统开展农业生态系统的“影响因素-作用机理-调控方法”研究。

• 生态系统服务权衡与协同研究：发展历程与研究特征

  冯漪,曹银贵,李胜鹏,王舒菲,刘施含,白中科

  生态系统服务与人类福祉密切相关，生态系统服务之间的权衡协同关系是当前的研究重点，分析其概念内涵与研究特征，能够更好地认识区域生态系统服务之间的关系，从而面向各方需求实现总体效益最大化，为区域发展提供决策依据。本文采用文献分析法和比较分析法统计了国内外1996—2020年生态系统服务权衡与协同研究的文献数量特征，梳理了国内外自发展起始至当前不同时段的研究主题，归纳了生态系统服务权衡与协同的概念内涵和研究特征，指出了目前研究存在的不足以及未来的研究方向。研究表明：国内外文献数量均处于持续增长的趋势，并且国外增长速度高于国内；生态系统服务权衡与协同具有很强的时空尺度依赖性，时空尺度的差异共同驱动权衡协同关系的动态变化，但是目前该领域相关研究仍有很大的探索空间，未来需加强时空变化的框架模型、定量分析、驱动机制、内在机理、阈值效应、供给与需求等方面的研究，从而更好地认识生态系统服务权衡与协同的时空变化机理，实现区域生态环境与社会经济发展的双赢。

• 尼山水库小流域典型面源污染来源及特征分析

  王立萍,娄山崇,孙秀玲,尹儿琴,孙甲玉

  为了研究面源污染对尼山水库水环境的影响，在掌握水库和主要入库河流水质现状的基础上，取样分析了不同土地利用类型（玉米地、花生地、红薯地、核桃林地和村庄地面）面源污染的特点，并通过划定径流小区研究不同土地利用类型（村庄和玉米地）在降雨过程中污染物的流失规律。结果表明：2016—2019年的48个月中，尼山水库富营养化率高达89.58%，3条主要入库河流中，张马河和母庄河总氮（TN）超标严重；玉米地和花生地氮、磷污染严重，其中TN分别超Ⅴ类标准2.05倍和0.93倍，总磷（TP）分别超标1.38倍和3.08倍，红薯地和核桃林地污染相对较轻，村庄地面以有机物污染为主，其化学需氧量（CODCr）在5种不同土地利用类型中最高（32.0 mg·L-1）；在降雨过程中，村庄和玉米地径流小区的CODCr、TN、氨氮（NH3-N）和TP流失均呈先上升后下降的趋势，村庄的CODCr流失浓度为9.0~43.0 mg·L-1，玉米地TN的流失浓度为1.38~3.40 mg·L-1，TP的流失浓度为0.28~1.25 mg·L-1，污染物最高浓度集中在降雨初期。研究表明，土地利用类型对面源污染影响较大，尼山水库小流域面源污染应重点关注小麦-玉米地的氮磷流失和初期雨水的防控。

• 2010—2015年中国地级市地膜使用量的时空动态变化特征

  王彦智,冯兆忠

  地膜具有良好的增墒保温与除草作用，在农业生产过程中发挥重要的作用，但地膜过量使用也带来了农业面源污染和土壤微塑料污染。为在全国尺度上更好地分析我国地膜使用的时空变化，本研究基于2010—2015年全国地级市地膜使用量数据，结合相关农业作物的产量数据，采用空间相关性分析、冷热点区域分析、核密度分析和标准差椭圆分析等方法，分析了全国地级市2010—2015年地膜使用量在全国尺度上的空间与时间变化。结果表明：我国地膜使用量由2010年的118万t持续增加到2015年的145万t，但年增幅逐渐放缓；全局空间相关性分析表明，我国地膜使用一直处于较高的聚集状态，总体呈上升趋势，全局莫兰指数在2015年达到最高值0.627 9。从空间分布来看，2010—2015年我国地膜使用热点主要集中在东部沿海地区和新疆部分地区；而地膜使用量最大的区域主要集中在中西部地区。我国2010—2015年地膜使用量重心向西移动约147 km，揭示我国西部地区地膜使用量逐渐增加。本研究表明，相关部门需着重关注地膜使用量呈现聚集、高密度使用的黄淮海平原、浙东丘陵、珠江三角洲、四川盆地和新疆地区，在这些地区要重点推行地膜回收复用等技术以降低地膜引起的土壤污染风险。

• 连作对云南典型烟区植烟土壤细菌群落多样性的影响

  敖金成,李博,阎凯,李永梅

  为阐明连作对植烟土壤细菌群落的影响，采用MiSeq高通量测序技术对云南省曲靖市、红河州、文山州3个典型烟区连作0、2、4、8年及以上的烟田土壤细菌进行16S rDNA V3~V4区域测序，并结合土壤化学指标分析连作对烟田土壤细菌群落结构的影响。结果表明：随连作年限的延长，土壤特有细菌数、细菌群落丰度和多样性在曲靖烟区整体呈递增趋势，红河烟区呈递减趋势，文山烟区特有细菌数呈先下降后上升趋势，细菌群落丰度及多样性则呈递增趋势。在门水平上，3个生态产区连作土壤所获得的有效序列涵盖了94.32%~99.31% 的细菌类群，放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Protecobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、浮霉菌门（Planctomycetes）是主要的优势类群（相对丰度>4.0%），随连作年限的延长，不同生态区优势菌门相对丰度和多样性存在时间和空间异质性。连作植烟土壤pH值、速效钾、有机质、有效磷含量与细菌群落分布显著相关。研究表明，随着连作年限的延长，土壤细菌群落发生不同程度的结构性变化，在连作烟田土壤改良时加强土壤pH值和有效磷含量调控是关键。研究结果为云南典型烟区通过构建差异化的土壤微生物区系和理化环境以消减连作障碍提供了理论依据。

• 放牧强度对干旱区高寒草地土壤线虫群落结构的影响

  杨贝贝,朱新萍,赵一,申志博,买迪努尔·阿不来孜,胡洋,贾宏涛

  为了解不同放牧强度对巴音布鲁克高寒草地土壤线虫群落结构的影响，以巴音布鲁克高寒草地不同放牧强度（以羊数量计）下的土壤为研究对象，研究了轻度放牧（0.65只·hm-2）、中度放牧（2.09只·hm-2）和重度放牧（4.15只·hm-2）对土壤线虫群落结构的影响。结果表明：三种放牧强度样地共获得土壤线虫1 698条，分属于32科38属，中度放牧强度下土壤线虫数量最多，达22属1 427条，重度放牧强度下土壤线虫的种类最多，达到26属191条。轻度放牧和中度放牧的共同优势属为绕线属（Plectus）和前矛线属（Prodorylamus），重度放牧强度下土壤线虫的优势属为丽突属（Acrobeles）和微矛线属（Microdorylaimus）。土壤线虫数量主要分布在0~5 cm土层，并随土层深度的增加而逐渐减少；中度放牧强度下食细菌类（Bacterivores）、食真菌类（Fungivores）、植物寄生类（Plant-parasites）和捕食/杂食类（Predators/Omnivores）线虫的数量显著高于轻度放牧和重度放牧。不同放牧强度下，土壤含水量、养分和pH影响土壤线虫数量、群落多样性和功能结构。研究表明，中度放牧强度下土壤线虫个体密度最高，土壤生态系统食物网相对稳定，有利于高寒草地生态系统的维持。

• 澳大利亚生物多样性保护经验及其对我国的启示

  黄波,李天娇,李烨,丁姣龙,张落桐,周莉

  澳大利亚独特的地理位置和动植物的特殊进化过程使其生物多样性极其丰富，但在过去的200多年里，人类活动所带来的入侵物种增多、森林砍伐和过度开垦等，使澳大利亚成为全球生物多样性减少最严重的7个国家之一，仅次于印度尼西亚，位列第二。为防止情况进一步恶化，澳大利亚政府近些年持续增强生物多样性保护力度，制定了完善的法律制度框架和保护机制。本文重点从法律法规、保护区建设、市场机制以及保护技术研究等方面阐述和分析了澳大利亚生物多样性保护的措施及方法，并结合我国生物多样性保护现状，提出了相关意见和建议，旨在为我国生物多样性保护提供有益参考和借鉴。

• 不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳的吸附特征

  梁远宇,王小利,徐明岗,蔡岸冬,孙楠,吕艳超

  为分析不同施肥处理下我国典型农田土壤对可溶性有机碳（DOC）的吸附特征及其影响因素，选取黑土、灰漠土、潮土、红壤4种典型农田土壤，在不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施氮磷肥（NP）、施化学氮磷钾肥（NPK）、有机肥配施化学氮磷钾肥（NPKM）5种施肥处理下，运用平衡吸附法测定DOC的吸附量。结果表明，不同土壤类型在同一平衡浓度下对DOC的吸附量有较大差异，整体表现为灰漠土、红壤>黑土>潮土。最大吸附量（Qmax）在各类土壤中表现为红壤>灰漠土>黑土>潮土。其中，各土壤类型的吸附特征在不同施肥处理下具有较大差异：灰漠土和潮土Qmax总体表现为NPKM>NPK>NP>N>CK；红壤Qmax总体表现为NPKM>N>NPK> NP>CK；黑土表现为NPKM、NPK处理大于其他处理，其中NPKM处理的Qmax比CK增加15.2%。4种土壤的吸附亲和力常数（K）在不同施肥处理下均表现为CK处理大于其他处理。4种土壤的解吸势（b）随着初始有机质含量的增加而增加，其中黑土的解吸势远大于其他3类土壤。通过冗余分析发现，土壤性质能解释DOC吸附特征参数全部变异的90.61%。第一冗余因子解释了DOC吸附特征参数全部变异的82.79%，主要与粉粒含量、黏粒含量、pH等有关；第二冗余因子解释了全部变异的7.82%，主要与土壤有机质含量有关。研究表明，不同类型土壤中，黏粉粒含量较高的土壤对DOC的吸附量更大，同一土壤类型下，有机质含量较高的土壤对DOC的吸附量更大。

• 长期施用不同肥料对橘园土壤生物群落结构的影响

  胡岚,梁波,陈云峰,李钰飞,张玉峰,郑春燕,伍玉鹏

  为探讨长期施用不同肥料对橘园土壤生物群落结构的影响，于2019年7月采集连续单施化肥、厩肥+化肥和单施生物有机肥10~12年的橘园土壤，并对土壤中的微生物、线虫、螨和蚯蚓的群落结构进行分析。结果表明：与单施化肥（F）处理相比，厩肥+化肥（M）和单施生物有机肥（O）处理均提高了土壤微生物生物量碳，并提高了细菌/真菌比例，表明肥料碳主要通过快速的细菌通道在生物群落内进行周转；共鉴定得到土壤线虫664条，F、M和O处理的线虫密度分别为每100 g干土188、163条和293条。与F相比，M和O处理显著提高了食细菌线虫的数量（P < 0.05），另外，O处理显著提高了植物寄生线虫的数量（P < 0.05）；共捕获土壤螨46 523只，F、M和O处理中螨的密度分别为19 548、19 195只·m-2和7 483只·m-2。与F处理相比，M和O处理的螨总数下降，但捕食性螨数量上升，表明土壤生物活性提高；共分离得到蚯蚓80条，F、M和O处理中的蚯蚓密度分别为11、37条·m-2和33条·m-2。M和O处理中的蚯蚓数量及群落多样性显著高于F处理（P < 0.05），蚯蚓数量和多样性的提高有利于促进物质分解和维持生态系统的稳定。研究表明，与单施化肥相比，长期施用有机肥改变了橘园土壤生物群落结构，总体上促使土壤生物群落结构向有利于土壤养分循环和生态系统稳定的方向发展。

• 氮肥施用对四川紫色土矿质态氮淋失特征及春玉米产量的影响

  刘明鹏,徐开未,肖华,陈晓辉,彭丹丹,卢俊宇,陈远学

  为探究不同施氮量下春玉米季土壤矿质态氮淋失特征及产量变化，以春玉米为研究对象，设置不同施氮量（0、90、180、270、360 kg·hm-2，分别用N0、N90、N180、N270、N360表示），采用地下淋溶原位监测的方法，测定了玉米生育期间的土壤氮素淋失动态、玉米产量及氮肥利用率。结果表明：硝态氮（NO3--N）是春玉米季旱地土壤矿质态氮淋失的主要形态，占总淋失量的90%~91%；施用基肥和苗期追肥后1~3周出现氮素淋失高峰，是防控氮素淋失的关键时期；随施氮量增加，矿质态氮淋失量呈指数上升趋势，表现为N360（70.46 kg·hm-2）>N270（39.65 kg·hm-2）>N180（26.33 kg·hm-2）>N90（18.55 kg·hm-2）>N0（6.54 kg·hm-2），各处理间差异达显著水平（P < 0.05）。氮肥表观淋失率随施氮量增加呈先降后升趋势，在N180处理下，淋失率最低，为10.99%，较N270、N360处理分别降低1.27、6.76个百分点；玉米籽粒产量先随施氮量增加而显著提高（P < 0.05），施氮超过180 kg·hm-2后进入平台期，N180处理下氮肥表观利用率达到最高，较其他处理增加14.50~27.75个百分点。总体来看，该研究区域春玉米的最佳施氮量为180 kg·hm-2，既能稳产也能保肥，同时土壤的氮素淋失率最低。

• 不同氮肥与矿化度水平微咸水喷灌对冬小麦光合特征及产量的影响

  王罕博,张栓堂,焦艳平,陈文彬,李洁

  为寻求合理的微咸水利用方式，揭示微咸水喷灌下作物生理生长响应机理，在河北低平原地区开展了冬小麦微咸水喷灌试验，研究了225 kg·hm-2施氮量条件下不同矿化度（2、3 g·L-1）微咸水灌溉和不同施氮量条件（高氮275 kg·hm-2，中氮225 kg· hm-2，低氮175 kg·hm-2）下2 g·L-1矿化度微咸水喷灌对冬小麦光合特性、生长和产量的影响。结果表明，与淡水喷灌相比，采用矿化度3 g·L-1微咸水喷灌会导致冬小麦叶片蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和净光合速率（Pn）显著下降，但叶片水分利用效率提高了37.0%~106.8%；2 g·L-1微咸水喷灌高氮和中氮处理的Gs、Pn与淡水喷灌无显著差异，且拔节期高氮处理的叶片Pn略高于淡水喷灌处理5.0%。2 g·L-1微咸水喷灌对冬小麦的叶面积指数和株高影响不显著，3 g·L-1矿化度微咸水喷灌对冬小麦的叶面积指数和群体密度造成不利影响。2 g·L-1微咸水喷灌3个处理冬小麦产量与淡水喷灌处理均无显著差异，但3 g·L-1矿化度处理冬小麦平均产量比淡水喷灌处理显著降低了25.9%。综上所述，矿化度不大于2 g·L-1的咸淡混合水喷灌适用于河北低平原地区冬小麦田间灌溉，添加适量氮肥会促进作物产量的增加。

• 养分专家系统推荐施肥对夏玉米生理特性及产量的影响

  王丹丹,李岚涛,韩本高,张倩,盛开,王宜伦

  为探究养分专家系统推荐施肥对夏玉米生理特性的影响，于2019年6月—10月在河南省鹤壁市、新乡市两地同步开展肥效田间试验，设置农户施肥（FP）、经验施肥（ST）、养分专家推荐施肥（NE）、在NE基础上施用缓控释肥（RNE，50%包膜氮肥，施肥量同NE）、在NE基础上不施氮肥（NE-N）、在NE基础上不施磷肥（NE-P）、在NE基础上不施钾肥（NE-K）共7个处理。以夏玉米浚单22为试验品种，于关键生育时期测试叶片叶绿素、冠层光合有效辐射、光合速率和叶片解剖结构，并于成熟期测定产量，分析计算肥料利用特征，研究不同施肥措施对夏玉米产量和光合生理特性的影响。结果表明：基于养分专家系统的推荐施肥（NE、RNE）处理较肥料减施状态下（NE-N、NE-P、NE-K）处理分别增产28.69%、23.23%、22.89%，较FP平均增产16.62%、11.40%。氮、磷、钾合理施用有效降低叶片胞间CO2浓度、提高净光合速率，并且对叶片解剖结构和叶绿素含量具有积极影响，光合有效辐射分量在夏玉米整个生育期内对产量的影响较大。进一步研究表明，NE处理氮、磷、钾肥料利用率平均为29.63%、15.23%、40.55%，肥料农学效率分别是11.95、22.59、24.49 kg·kg-1。综上可知，氮磷钾合理施肥显著改善夏玉米生育期叶片的光合性能，提升肥料利用率，促进干物质的合成，提高了夏玉米产量。

• 有机肥添加对不同磷肥用量新疆棉田磷素状况及棉花产量的影响

  袁芳,张凯,马超,张楠,盛建东,张文太

  为探究有机肥添加对不同磷肥用量新疆棉田土壤磷素有效性、植株磷吸收和分配、产量构成和棉田磷平衡的影响，采用大田试验的方法，在不同磷肥用量（0、50、100、150 kg·hm-2，以P2O5计）基础上，设置未施有机肥对照处理和添加有机肥处理（有机肥4 500 kg·hm-2），测定棉花不同生育时期土壤有效磷含量、植株吸磷量和磷分配比例、籽棉产量，计算了棉田磷肥利用率和磷素平衡状况。结果表明：棉田土壤有效磷表现出随施磷量增加而增加的趋势，添加有机肥的处理土壤有效磷含量整体高于未添加有机肥处理。植株累积吸磷量呈现出随施磷量增加而增加的趋势，在施磷水平为150 kg·hm-2时，植株累积吸磷量整体较高。籽棉产量随施磷量增加表现出先增加后略有降低的趋势，添加有机肥处理的产量总体高于未添加有机肥处理，且在施磷量100 kg·hm-2时最高，为5 642 kg·hm-2。磷肥利用率在施磷量100 kg·hm-2并配施有机肥时达到最优，为37.24%；随施磷量的增加，棉田土壤磷素盈余量呈增加的趋势，在施磷量100 kg·hm-2并配施有机肥时，棉田磷素收支开始出现盈余，盈余量为16.82 kg·hm-2。综上，在磷肥减施条件下有机肥添加可通过提高土壤磷素有效性、调节棉花磷素吸收和分配来影响棉籽产量；在综合考虑土壤磷素有效性、棉花磷素吸收和产量、磷肥利用率和棉田磷素收支平衡的基础上，建议新疆棉田磷肥施用量为100 kg·hm-2，并配施有机肥。

• 稻田有机肥配施的土壤环境效应评价指标体系构建

  刘丽媛,郑向群,张春雪,杨波,陈昢圳,徐艳

  为构建稻田有机肥配施的土壤环境效应评价指标体系，采用整合分析筛选了稻田有机肥配施的土壤环境敏感因子，进一步通过变异分析、相关分析、主成分分析以及随机森林模型的耦合分析构建了稻田有机肥配施的土壤环境效应评价指标体系。整合分析从43个土壤环境指标中筛选出了26个有机肥配施的土壤环境敏感因子，包括稻田土壤容重（BD）、非毛管孔隙度、团聚体（>5、2~5、1~2、0.5~1、0.25~0.5 mm）、 < 0.25 mm微团聚体、pH、电导率（EC）、交换性钾离子、有机碳（SOC）、总氮（TN）、总磷（TP）、总钾（TK）、速效氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）、土壤微生物量碳（MBC）、土壤微生物量氮（MBN）、土壤脲酶（SUE）活性、土壤转化酶（SSC）活性、土壤脱氢酶（SDH）活性、锌（Zn）、铜（Cu）、镉（Cd）。对环境敏感因子进行变异分析，筛选出累计贡献率大于85%的环境敏感因子，进一步对筛选到的环境敏感因子进行相关性分析得出因子之间的相关性，通过主成分分析对因子进行分组，通过随机森林分析得出因子重要性，最后通过三者的耦合分析构建了包括BD、pH、EC、SOC、TN、AK、AP、MBC、Cd和Cu等10个指标的稻田有机肥配施的土壤环境效应评价指标体系。本研究为稻田有机肥配施的土壤环境效应评价奠定了基础，为我国土壤环境评价指标体系的构建提供了新思路。

• 叶面喷施铁基纳米材料对大豆生长的影响及机制研究

  马扬旸,张辰弛,曹雪松,王震宇

  为探究叶面喷施铁基纳米材料（NMs）对作物生长的影响及其潜在机制，利用水培试验探究了两种铁基NMs（γ-Fe2O3 NMs和Fe3O4 NMs）和Fe-EDTA对大豆生长的影响。先通过叶面喷施不同浓度（0、1、10、50 mg·L-1）的铁基NMs，确定最佳施用浓度（10 mg·L-1），再在最佳施用浓度下，比较两种NMs与Fe-EDTA对大豆生长和蔗糖转运的作用效果及机制。结果表明，叶面喷施不同浓度铁基NMs对大豆地上部和地下部干质量、根长、根尖数、根体积均有促进作用，且效果随着浓度的升高呈现先增加后降低的趋势。10 mg·L-1为铁基NMs促进大豆生长的最佳浓度，且不同处理组的促生效果表现为γ-Fe2O3 NMs>Fe3O4 NMs>螯合铁肥（相同含铁量的Fe-EDTA）。铁基NMs的缓释性及高表面活性使其比Fe-EDTA具有更高的生物可利用性，γ-Fe2O3 NMs处理的大豆根、茎、叶中铁含量是等量Fe-EDTA处理的1.29、1.09、1.24倍；10 mg·L-1 γ-Fe2O3 NMs、Fe3O4 NMs、Fe-EDTA处理下，大豆净光合速率与对照组相比分别增加了62.7%、41.5%、30.7%，铁基NMs对大豆叶片蒸腾速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度的促进效果也明显高于Fe-EDTA；铁基NMs通过调控蔗糖转运相关基因（GmSWEET 15、GmSUT 2）的表达量，促进光合产物向根部的运输，增加大豆根冠比，促进根部养分（S、P、Ca、Mn、Cu）吸收。研究表明，叶面喷施纳米铁肥能够促进作物生长、蔗糖转运及养分吸收，且相对于传统铁肥其促进效果更为显著（P < 0.05），这为铁基纳米肥在农业生产中的应用提供了理论依据。

• 农户粪肥施用的关键驱动和障碍因素——以曲周为例

  黄晓芙,张涛,侯勇

  畜禽粪肥替代部分化肥还田施用可有效降低作物生产成本和环境成本，促进农业绿色发展。然而，在实际农业生产中存在很多社会经济因素阻碍农户施用粪肥。因此，理解粪肥施用的关键驱动和障碍因素，对化肥减量和提高粪肥还田利用率具有十分重要的意义。本研究以计划行为理论为框架进行问卷设计，以河北省曲周县为研究区域，通过农户调研探究农户粪肥施用的认知和意愿。结果表明，粮食种植体系粪肥用户占比仅为25%，蔬菜和果树种植体系粪肥用户则分别高达95% 和87%。粪肥施用的关键障碍因素包括高昂的粪肥施用成本和负面的农学及环境效应。与经济作物（蔬菜和水果）种植户相比，粮食种植户认知到的粪肥施用障碍因素更多。粪肥施用的主要驱动因素包括提高作物产量、提高土壤肥力、增加农业收入。社会参与方对农户粪肥施用具有积极作用。研究表明，为促进农户粪肥施用，需要利益相关者共同参与，政府应提供政策激励措施，并加强指导，以提高农户对粪肥施用的认知水平。

• 生物炭老化对土壤重金属的固定效应研究进展

  黄晓雅,李莲芳,朱昌雄

  生物炭作为一种环境友好、稳定性强的钝化材料，因其巨大的比表面积、丰富的含氧官能团等特点成为目前修复重金属污染土壤的有效材料。然而，生物炭（改性）对重金属的固定能力及效应除受本身特性影响外，还受到材料老化过程及环境条件等因素的影响，导致生物炭（改性）固定土壤重金属的稳定性、持久性发生变化，从而使得生物炭材料的钝化性能受到影响。本文重点综述了当前生物炭（改性）及其老化产物对土壤重金属固定效应的相关进展，分析了生物炭及其老化产物固定重金属的相关机制及影响因素，并对生物炭及其老化过程可能带来的土壤重金属固定长效性影响，以及今后以此为基础的钝化技术的研发趋势进行了展望，以期为利用生物炭钝化修复重金属污染土壤及相关辅助技术研发提供支撑。

• 改性生物质炭对原油污染土壤中苏丹草萌发的影响

  周文君,朱新萍,陈康怡,申志博,谷林珠,刘菲,贾宏涛

  为探究原油胁迫下改性生物质炭对苏丹草种子萌发和幼苗生长的影响，在土壤含油率4% 的原油污染土壤中分别添加硝酸和芬顿试剂改性的棉花秸秆生物质炭，采用土培发芽试验研究两种改性生物质炭不同添加量（炭土质量比为2% 和4%）对苏丹草发芽率、胚芽长、胚根长、生物量和土壤总石油烃降解率的影响。结果表明：施用生物质炭和改性生物质炭均能显著提高土壤有机质含量（P < 0.05），未改性生物质炭添加会提升土壤pH值，硝酸和芬顿试剂改性生物质炭添加会降低土壤pH值。相比于未加生物质炭处理，添加生物质炭可以显著提高苏丹草发芽率、胚芽长和植株生物量，改性生物质炭对种子生长的促进效果更好，4%硝酸改性生物质炭处理的胚芽长和生物量比对照组分别增加了67.83% 和80.26%。生物质炭和改性生物质炭添加均能显著提高土壤中总石油烃降解率，与未加生物质炭处理相比，添加4% 生物质炭和4% 芬顿改性生物质炭处理的总石油烃降解率分别增加了23.86、20.89个百分点。研究表明，在原油胁迫下，添加改性生物质炭有助于减缓原油污染对苏丹草种子萌发的负面效应，生物质炭的改性方法和添加量会影响苏丹草与生物质炭共同作用下土壤中石油烃的短期降解效果。

• 生物炭对青枯病烟株的根际土壤微生物群落结构调控机制分析

  冯慧琳,付兵,任天宝,杜君,徐辰生,曾强,徐茜,刘国顺

  烟草青枯病是一种细菌性病害，对烟株生长危害严重，为探究烟株发病后土壤微生物群落结构变化及其生物学调控机制，采用大田试验方法，设置ZCTR（常规施肥，健康烟株的根际土壤）、ZCSW（施加1.2 t·hm-2生物炭，健康烟株的根际土壤）、QKTR（常规施肥，青枯病烟株的根际土壤）和QKSW（施加1.2 t·hm-2生物炭，青枯病烟株的根际土壤）4个处理，研究细菌群落结构的差异。结果表明，生物炭施用后细菌α多样性升高，但差异不显著，细菌群落丰富度和菌群结构均有所改变。相同施肥条件下，青枯病烟株的根际土壤细菌α多样性和群落丰富度均小于健康烟株根际土壤；未添加生物炭的青枯病烟株根际土壤与健康烟株根际土壤相比，芽单胞菌门、酸杆菌门的丰度增加0.26、1.27个百分点，变形菌门、放线菌门的丰度降低1.08、0.14个百分点。施用生物炭后烟株的株高、叶长、叶宽、茎围分别较未添加生物炭处理增加了11.83%、16.88%、6.70%、10.80%，同时降低了烟株的病害指数，施加生物炭处理青枯病的发病率较未施加生物炭处理低9.1个百分点。研究表明，生物炭的施用会缓解青枯病带来的细菌丰富度下降，减少致病性细菌门类的相对丰度，并驱动功能促生性细菌（芽单胞菌门）相对丰度增加，从而降低青枯病发病率。研究初步明确了生物炭对植烟土壤青枯病微生态调控的作用机制。

• 蔬菜废弃物还田量及配施菌剂对土壤腐殖质组成的影响

  吴文辉,朱为静,朱凤香,洪春来,姚燕来,王旭东,王卫平

  为了促进蔬菜废弃物资源化还田，在室内模拟不同量[全量：每亩（667 m2）1.8 t，半量：每亩0.9 t]番茄秸秆和甘蓝叶残体还田，并设置添加菌剂（秸秆腐熟剂、农用酵素）和未添加菌剂处理，测定还田后7、14、21、28、35 d的土壤温度、pH、电导率、有机碳、养分含量以及腐殖质各组分含量，探究蔬菜废弃物还田量及配施菌剂对土壤理化性质和腐殖质组成的影响。结果表明：各还田处理的土壤pH值呈先降低后增加趋势，其中配施菌剂处理的pH值变化幅度较小。蔬菜废弃物还田后7 d各处理的有机碳含量均迅速增加，增加范围为0.55~1.73 g·kg-1。与未施菌剂还田相比，还田35 d后番茄秸秆添加酵素全量还田处理的土壤全氮、碱解氮和速效钾含量分别增加了14.49%、9.30% 和5.61%，甘蓝叶残体添加酵素全量还田处理的有效磷含量增幅最大，达到34.98%。在还田处理期间，番茄秸秆在第21 d的土壤水溶性物质含量达到最大，而甘蓝叶残体还田处理则是在第7 d上升到最大值，并且甘蓝叶残体各还田处理的土壤水溶性物质含量整体比番茄秸秆还田处理高。蔬菜废弃物配施酵素全量还田能够有效促进土壤腐殖质和胡敏酸含量增加，且两种蔬菜废弃物还田处理的土壤腐殖化程度均在还田第7 d达到最大。综合比较而言，蔬菜废弃物配施酵素全量还田在提高秸秆资源化利用效率、降低还田成本方面效果最佳，更适宜推广应用。

• 油葵对沼液灌溉引起的盐碱胁迫响应

  范佳雪,李永涛,胡传鹤,李杰,张振,李冬琴,李文彦

  为解决养殖业废弃物沼液长期灌溉引起农田盐渍化风险问题，本研究选择油葵作为沼液消纳作物研究其耐盐碱性并进行大田验证。通过室内模拟沼液中盐分主要的胁迫类型，配制不同浓度盐、碱离子进行油葵种子发芽胁迫实验，明确油葵发芽期对沼液中盐、碱胁迫的耐受阈值，同时大田实验设置不同沼液灌溉量灌溉油葵，观测生长状况和农艺性状，综合分析油葵对盐、碱胁迫的响应机制。结果表明，油葵发芽对中性盐耐受阈值在180~240 mmol·L-1之间，对碱性盐离子耐受阈值在60~120 mmol·L-1之间。发芽过程中，碱性盐离子浓度为60 mmol·L-1时，细胞膜相对透性为24%，与中性盐（22%）相近，但相对盐害率为32.36%，显著高于中性盐处理（1.45%），K+/Na+下降91.11%~92.81%，中性盐处理下K+/Na+下降79.90%~87.33%。大田试验利用Na+浓度约为35 mmol·L-1沼液长期灌溉油葵，在低灌溉量（150 m3·hm-2）下，油葵各农艺性状变化不大，且K+/Na+差异不显著，但在高灌溉量（600 m3·hm-2）下，油葵生长各农艺指标受到抑制，各组织K+/Na+下降57%~88%。研究表明，碱性盐产生的高pH危害高于盐离子渗透胁迫，且碱性盐会更大程度破坏油葵离子稳态，影响油葵发芽与生长。利用养殖业废弃物中沼液作为再生水资源灌溉农田，应控制其HCO3-、CO32-的含量，调控废水pH，以降低对农作物的伤害。

• 基于葛渣肥料化利用的蚯蚓转化技术研究

  王馨悦,成艳红,何绍浪,张昆,黄尚书,王斌强,黄欠如

  为探索葛渣资源化利用新途径，通过室内蚯蚓养殖试验，研究了新鲜葛渣、腐熟葛渣及鲜葛渣与牛粪不同配比对赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）生长繁殖的影响，以及蚯蚓堆制处理前后物料肥力属性的变化，并利用种子发芽实验判断蚯蚓堆肥效果。结果表明，纯鲜葛渣和纯腐熟葛渣不利于蚯蚓生长和繁殖。蚯蚓在鲜葛渣和牛粪的复混物料中可以正常生长繁殖，10% 鲜葛渣复混90% 牛粪的物料更有利于蚯蚓繁殖。不同物料经蚯蚓堆肥处理后，总有机质含量显著降低，总养分含量显著升高，种子发芽指数有一定程度的升高，70% 鲜葛渣复混30% 牛粪经蚯蚓堆肥处理后的总养分含量为102.2 g·kg-1，比10% 鲜葛渣复混90% 牛粪高出57.7%。研究表明，蚯蚓生物处理技术可应用于葛渣肥料化利用中，采用70% 鲜葛渣复混30% 牛粪进行蚯蚓堆肥，资源化利用效果最佳。