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三种生物质热解醋液矿物质和有机质组成及其辣椒叶面喷施效应

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农业资源与环境学报 2024年

作者：景俊丽陈硕桐王燕赵正刘成刘志伟夏少攀卞荣军刘晓雨程琨张旭辉李恋卿郑聚锋 DROSOS Marios JOSEPH Stephen 潘根兴江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京农业大学农业资源与生态环境研究所新南威尔士大学材料科学与工程学院巴斯利卡塔大学农业·森林·食物及环境科学学院

为了解生物质热解醋液的无机与有机组成特点及其叶面喷施对蔬菜生长和品质的影响，探讨其组成及作物效应变化与不同原料和热解工艺的可能联系。本研究选择苹果枝条、玉米秸秆和稻壳等三种农业废弃物炭化工程的热解醋液，分析其基本物质... 详细信息

为了解生物质热解醋液的无机与有机组成特点及其叶面喷施对蔬菜生长和品质的影响，探讨其组成及作物效应变化与不同原料和热解工艺的可能联系。本研究选择苹果枝条、玉米秸秆和稻壳等三种农业废弃物炭化工程的热解醋液，分析其基本物质组成性质及可溶性有机质（DOM）含量，并采用提取-浓缩- GC-MS分析法研究供试醋液主要有机分子组成，继而以其为载体分别配制叶面液体肥料，进行辣椒田间试验。设置对照（清水，CK）、市售常规液体肥料（WSF）、稻壳醋液炭基液体肥料（RF）、玉米秸秆醋液炭基液体肥料（CF）和苹果枝条醋液炭基液体肥料（AF）等5个喷施处理，采集成熟辣椒测定植物生长和品质指标。结果表明：三种热解醋液的水溶性有机质均以有机酸、酚类物质为主，同时含有少量酮类、醛类和酯类等物质。其中，苹果醋液含有机酸量最大，稻壳醋液含酚类最多。不同液体肥料喷施处理均能促进辣椒生长和改善辣椒品质。与CK相比，炭基液体肥喷施辣椒平均增产达35%以上。其中AF处理效果最优，其次是CF、RF和WSF处理。AF显著提高了辣椒坐果数、叶面积和SPAD值，增幅分别为55%、27%和20%；各处理下辣椒果长、果径均显著增加，AF处理下增幅均在20%以上。不同液体肥料喷施均显著增加了（平均增幅约20%）辣椒可溶性糖和辣椒素含量，并提高了可溶性蛋白含量（增幅约5%）；AF处理下各品质指标提升幅度在6%～30%之间，辣椒增产达62%。热解醋液液体肥对辣椒的增产提质效应与热解醋液中微量矿质元素有关，也与小分子有机酸和抗氧化酚类物质含量有关，其分子过程和分子机理仍需要进一步研究。

关键词：热解醋液分子组成辣椒蔬菜生产叶面肥产量与品质

大气CO浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响

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南京农业大学学报 2022年

作者：李婕周泽源刘成刘晓雨李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所

[目的]本文旨在研究大气CO浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响。[方法]在田间开放条件下模拟大气CO浓度增加和升温，设置CT(对照，CO浓度和温度与正常大气环境保持一致)、C+T(大气CO浓度增加200 μmol·mol)、CT+(冠层温度升高... 详细信息

[目的]本文旨在研究大气CO浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响。[方法]在田间开放条件下模拟大气CO浓度增加和升温，设置CT(对照，CO浓度和温度与正常大气环境保持一致)、C+T(大气CO浓度增加200 μmol·mol)、CT+(冠层温度升高2℃)和C+T+(大气CO浓度和温度同时升高)4个处理。每个处理种植“扬稻6号”和“常优5号”2个品种，连续开展两年(2020、2021年)田间试验。在水稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集地上部和根系样品，分析大气CO浓度增加、升温及其交互作用对地上部干重、根干重、根冠比和根系形态(根长、根直径、根表面积、根体积和根尖数)的影响。[结果]大气CO浓度增加显著提高了不同生育期“扬稻6号”和“常优5号”地上部干重、根干重和根冠比，其中“常优5号”的增长幅度大于“扬稻6号”。大气CO浓度增加显著提高了不同生育期“扬稻6号”根长、根直径、根体积、根表面积和根尖数，分别提高了20.5%～25.8%、9.0%～12.3%、20.1%～47.3%、47.1%和23.0%～40.2%。“常优5号”根长、根体积、根表面积和根尖数分别提高了18.1%～22.7%、19.2%～68.1%、12.6%～65.2%和13.5%～44.3%。升温抑制了不同生育期“扬稻6号”和“常优5号”地上部干重、根干重和根冠比。升温显著降低了不同生育期“扬稻6号”根长、根体积、根表面积和根尖数，分别降低了9.7%～20.1%、15.8%～28.2%、22.0%～27.3%和13.8%～28.7%。“常优5号”根长、根直径、根表面积和根尖数分别下降了31.4%～32.0%、8.6%、19.6%、18.0%～19.7%。大气CO浓度增加和升温对“扬稻6号”和“常优5号”在不同生育期根系形态和水稻生长存在显著的交互作用。[结论]大气CO浓度增加促进水稻生长和根系形态发育，升温抑制水稻生长和根系形态发育。大气CO浓度增加和升温交互作用抑制水稻生长和根系形态。

关键词： CO 浓度增加升温水稻生物量根系形态

大气CO_(2)浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响

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南京农业大学学报 2023年第1期46卷 71-82页

作者：李婕周泽源刘成刘晓雨李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所江苏南京210095

[目的]本文旨在研究大气CO_(2)浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响。[方法]在田间开放条件下模拟大气CO_(2)浓度增加和升温,设置CT(对照,CO_(2)浓度和温度与正常大气环境保持一致)、C+T(大气CO_(2)浓度增加200μmol·mol-1)、C... 详细信息

[目的]本文旨在研究大气CO_(2)浓度增加和升温对不同品种水稻根系形态的影响。[方法]在田间开放条件下模拟大气CO_(2)浓度增加和升温,设置CT(对照,CO_(2)浓度和温度与正常大气环境保持一致)、C+T(大气CO_(2)浓度增加200μmol·mol-1)、CT+(冠层温度升高2℃)和C+T+(大气CO_(2)浓度和温度同时升高)4个处理。每个处理种植‘扬稻6号’和‘常优5号’2个品种,连续开展2年(2020、2021年)田间试验。在水稻分蘖期、灌浆期和成熟期采集地上部和根系样品,分析大气CO_(2)浓度增加、升温及其交互作用对地上部干重、根干重、根冠比和根系形态(根长、根直径、根表面积、根体积和根尖数)的影响。[结果]大气CO_(2)浓度增加显著提高不同生育期‘扬稻6号’和‘常优5号’地上部干重、根干重和根冠比,其中‘常优5号’的增加幅度大于‘扬稻6号’。大气CO_(2)浓度增加显著提高不同生育期‘扬稻6号’根长、根直径、根体积、根表面积和根尖数,分别提高了20.5%~25.8%、9.0%~12.3%、20.1%~47.3%、47.1%和23.0%~40.2%。‘常优5号’根长、根体积、根表面积和根尖数分别提高18.1%~22.7%、19.2%~68.1%、12.6%~65.2%和13.5%~44.3%。升温抑制了不同生育期‘扬稻6号’和‘常优5号’地上部干重、根干重和根冠比。升温显著降低不同生育期‘扬稻6号’根长、根体积、根表面积和根尖数,分别降低了9.7%~20.1%、15.8%~28.2%、22.0%~27.3%和13.8%~28.7%。‘常优5号’根长、根直径、根表面积和根尖数分别下降了31.4%~32.0%、8.6%、19.6%、18.0%~19.7%。大气CO_(2)浓度增加和升温对‘扬稻6号’和‘常优5号’不同生育期的根系形态和水稻生长存在显著的交互作用。[结论]大气CO_(2)浓度增加促进水稻生长和根系形态发育,升温抑制水稻生长和根系形态发育。大气CO_(2)浓度增加和升温交互作用抑制水稻生长和根系形态。

关键词： CO_(2)浓度增加升温水稻生物量根系形态

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO_2浓度和温度升高的响应

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环境科学 2017年第3期38卷 1245-1252页

作者：刘远王光利李恋卿潘根兴淮北师范大学生命科学学院淮北235000 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微... 详细信息

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.

关键词： CO2浓度升高温度升高冬小麦氨氧化细菌氨氧化古菌

南方典型产地大米Cd、Zn、Se含量变异及其健康风险探讨

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环境科学 2009年第9期30卷 2792-2797页

作者：张良运李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

在我国南方江西、湖南、安徽和广东等典型水稻产区部分市场和污染地区农户随机采取大米样品共70份,分别测定样品中Cd、Zn、Se的含量,并分析不同产地大米的含量差异及其与产地土壤因素的关系,探讨了农民就地消费的食物安全性.结果表明,70... 详细信息

在我国南方江西、湖南、安徽和广东等典型水稻产区部分市场和污染地区农户随机采取大米样品共70份,分别测定样品中Cd、Zn、Se的含量,并分析不同产地大米的含量差异及其与产地土壤因素的关系,探讨了农民就地消费的食物安全性.结果表明,70%以上的供试样品Cd含量超出国家食品卫生标准值(0.2 mg.kg-1),且Cd/Zn(质量比)超出美国学者建议的0.015临界值.所分析的3个元素的样本间变异以Cd为最大,Zn最小.不同产地大米样本间所分析元素的含量及Cd/Zn均呈重金属污染水稻土产地>酸性水稻土产地>中性水稻土产地,且以Cd、Se含量的差异幅度较大,Zn较小.说明土壤Cd化学有效性是影响供试大米Cd含量的主要因素,土壤-水稻系统中Cd迁移与籽粒积累取决于人为污染和土壤的化学性质.分别参照WHO和USEPA推荐的成人RfD(Cd)值和我国居民平均食物消费结构,分析表明所有供试产地的大米样本对于农民就地消费来说均存在不同程度的潜在Cd暴露风险,以污染土壤产地和酸性红壤性水稻土产地为严重.另外,供试大米样品的Zn、Se含量普遍偏低,尚不能满足正常的膳食摄取需要.因此,南方水稻生产中必须考虑稻米Cd污染对就地消费农民的食物安全风险,控制水稻Cd吸收及高产低Cd育种对于南方水稻生产的可持续发展十分迫切.

关键词：大米重金属暴露风险产地水稻土

杂交水稻对Cd的吸收与籽粒积累:土壤和品种的交互影响

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环境科学 2006年第8期27卷 1647-1653页

作者：龚伟群李恋卿潘根兴南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

土壤-作物-食物是人类摄取Cd的主要途径,而水稻是籽粒Cd积累最强的粮食作物.选择2种杂交水稻(普通杂交稻“汕优63”和超级稻“Ⅱ优明86”)与乌栅土和红沙泥田2种水稻土为材料,采用添加Cd(2.5 mg/kg)和不添加Cd处理进行盆栽试验,研究了... 详细信息

土壤-作物-食物是人类摄取Cd的主要途径,而水稻是籽粒Cd积累最强的粮食作物.选择2种杂交水稻(普通杂交稻“汕优63”和超级稻“Ⅱ优明86”)与乌栅土和红沙泥田2种水稻土为材料,采用添加Cd(2.5 mg/kg)和不添加Cd处理进行盆栽试验,研究了水稻在成熟期对土壤中Cd的吸收及籽粒积累特点.结果表明,杂交水稻对Cd的吸收及籽粒积累依土壤、品种及两者的交互作用而变化.杂交稻对土壤中原有Cd的吸收与积累,基因型影响高于土壤类型的影响,但对外源Cd的吸收与籽粒积累,土壤类型的影响强于品种基因型,而土壤与品种间的正交互作用(Cd吸收强的超级稻种植于土壤Cd化学有效性高的红沙泥田)可使水稻籽粒Cd积累成倍提高.说明在未污染条件下,杂交稻对Cd的吸收与籽粒积累主要受品种的吸收能力控制,而在污染条件下,土壤化学性质对Cd有效性的影响成为土壤-水稻系统Cd迁移的主要控制因素.本实验显示,在酸性土壤或污染条件下,超级稻对Cd的吸收与籽粒积累十分强烈,就地消费人群的籽粒Cd暴露风险水平达到数倍于临界摄入剂量水平.加Cd处理下,汕优63中Cd滞留于根部,而Ⅱ优明86有较强的将Cd向上运输的能力,Ⅱ优明86籽粒Cd积累的不利效应远远超过其产量的增加效应.因此,在高产水稻育种中必须考虑水稻对Cd吸收的基因型差异与籽粒Cd的暴露风险,推广高产杂交水稻根据其Cd的吸收特性考虑土壤-品种的合理布局.

关键词： Cd 土壤籽粒健康风险基因型差异 Cd污染

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不同原料生物质炭DOM组分成分特性

环境科学学报 2022年第9期42卷 281-290页

作者：施暖暖李婉秋 Marios Drosos 罗红梅李恋卿潘根兴南京农业大学资源与环境科学学院农业资源与生态环境研究所江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 米易县农业农村局米易617213

不同原料的生物质炭DOM含量和组分存在差异,选取水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)、大豆秸秆(SS)、油菜秸秆(YS)、花生壳(PH)、松木屑(PW)和竹粉(BS)7种生物质原料在450℃下制备的生物质炭,采用紫外-可见光光谱(UV-vis)、荧光光谱(EEM)结合... 详细信息

不同原料的生物质炭DOM含量和组分存在差异,选取水稻秸秆(RS)、小麦秸秆(WS)、大豆秸秆(SS)、油菜秸秆(YS)、花生壳(PH)、松木屑(PW)和竹粉(BS)7种生物质原料在450℃下制备的生物质炭,采用紫外-可见光光谱(UV-vis)、荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)技术对生物质炭中DOM的光谱特征和荧光组分进行表征.结果表明:木本类生物质炭的DOM含量较秸秆类生物质炭低,分子量较高.从生物质炭DOM中鉴定分离可见区类富里酸组分(C1)、较短波长类腐殖酸组分(C2)、较长波长类腐殖酸组分(C3)和类蛋白质组分(C4)等4种组分.不同原料生物质炭DOM各组分的最大荧光强度(F_(max))值表现为C1>C2>C3、C4,秸秆类炭DOM各组分的F_(max)值显著高于木本类.生物质炭DOM中以C1组分占主导地位,占比达48.87%~79.97%.C2、C3组分在YSB、SSB-DOM中占比最高,分别达32.71%和23.25%,仅在YSB和PHB-DOM中发现少量C4组分.木本类原料的有机和无机矿物含量远低于秸秆类,原料中纤维素含量与生物质炭DOM总量及其C3组分呈显著的正相关关系,Ca含量与生物质炭的DOM含量及其F_(max)值和C3组分呈显著正相关,说明不同生物质原料的组成对生物质炭DOM组成特性具有显著的影响,研究结果为全面评估不同原料生物质炭DOM的环境效应提供重要的科学理论依据.

关键词：生物质原料生物质炭可溶性有机质组分荧光光谱平行因子分析

不同形态秸秆还田下乌栅土耕层土壤有机质含量与组成变化

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中国农业科学 2023年第13期56卷 2518-2529页

作者：陈硕桐夏鑫丁元君冯潇刘晓雨 Marios Drosos 李恋卿潘根兴扬州大学环境科学与工程学院南京农业大学农业资源与生态环境研究所

【目的】基于田间试验，探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化，为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田，选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处... 详细信息

【目的】基于田间试验，探讨不同形态秸秆还于稻田后耕层土壤有机质含量及其分子组成的动态变化，为秸秆资源化利用和稻田土壤固碳提供依据。【方法】选择江苏省常熟市某村的乌栅土稻田，选用新鲜未处理（CS）、过腹处理（CM）和炭化处理（CB）的玉米秸秆，于2015年6月以等碳量（10 t C·hm-2）一次性还田，并以未还田处理作为对照（CK），分别于2015、2017和2019年水稻收获时采集耕层（0—15 cm）土样测定有机碳含量，并采用13C同位素丰度和生物标志物提取-GC/MS鉴定探析有机质组成变化。【结果】与CK相比，还田当年和2年后所有还田处理都显著提高了耕层土壤有机碳含量（8%—36%），但还田4年后，仅CB处理有机碳含量显著增加（24%），且增加的碳来源于施入的生物质炭。还田2年后，CS和CM处理土壤有机质中木质素酚丰度达到峰值，分别比CK增加了115%和66%；还田4年后，所有还田处理的植物源脂类的丰度均显著提高，相应地，植物源与微生物源脂类的丰度比（PL/ML）和生物标志物组分的多样性指数（H’）也显著提升。【结论】分子组成的变化可以用来判明不同形式秸秆还田下土壤有机质质量的变化；秸秆炭化还田比直接还田和过腹还田有利于稻田土壤固碳，且增强了植物源有机组分在土壤中的持留，提升了土壤有机质的分子多样性。

关键词：稻田土壤秸秆还田土壤有机质生物标志物分子组成太湖地区

太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应

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环境科学 2003年第1期24卷 46-51页

作者：周运超潘根兴李恋卿张旭辉张平究南京农业大学农业资源与生态环境研究所南京210095

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题 .本研究选择了 3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤 ,分别进行 2 0℃和 2 5℃的室内恒温培养 ,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态 ,试图了解... 详细信息

全球变暖下土壤有机碳储存的变化是土壤与全球变化研究的热点问题 .本研究选择了 3种太湖地区代表性水稻土的表层土壤 ,分别进行 2 0℃和 2 5℃的室内恒温培养 ,监测培养过程中总有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳的变化动态 ,试图了解这些土壤的有机碳分解过程对全球变暖的响应特点 .结果表明 ,这些土壤培养中总有机碳变化可以用一级衰变动力学方程或对数衰减方程描述 ,但动力学特征依培养温度的不同而异 .升温大大促进了铁渗水耕人为土和潜育水耕人为土中有机碳的分解与呼吸损失 ,而铁聚水耕人为土没有显著变化 .供试土壤总有机碳损失的Q10 系数分别为 :潜育水耕人为土 (1 1 1～ 1 4 1 ) >铁渗水耕人为土 (4 4～ 6 4 ) >铁聚水耕人为土 (0 63～ 0 73 ) .这一方面说明温度敏感性在同一地带的不同土壤间的差异超过文献上报道的不同气候带的差异 ,但另一方面揭示了水稻土可能是一类对全球升温敏感响应的人为土 .溶解性有机碳和微生物量的碳的变化还提示不同温度培养下水稻土微生物群落结构可能改变 ,因而影响到土壤有机碳库的生物有效性在温度条件下的变化 .可以认为 ,土壤升温下有机碳的变化不但与土壤有机碳的性质有关 ,而且与土壤性质控制下的生物条件的改变有关 .

关键词：太湖地区水稻土有机磷库土壤升温全球变化升温敏感响应土壤碳库