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不同轮作体系下施用生物有机肥对丛枝菌根真菌群落特征的影响

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应用与环境生物学报 2025年

作者：刘一丹闻君马行聪刘国群颜雯婷杨士杰胡君利秦华浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院柯城区美丽乡村建设中心中国科学院南京土壤研究所

研究不同轮作模式及生物有机肥施用对土壤丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal，AM）真菌的影响，可为耕地保育和提升土壤基础肥力提供理论依据。通过在田间连续3年的轮作试验，探究水稻-油菜（RR）、水稻-紫云英（RM）轮作体系下不施用... 详细信息

研究不同轮作模式及生物有机肥施用对土壤丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizal，AM）真菌的影响，可为耕地保育和提升土壤基础肥力提供理论依据。通过在田间连续3年的轮作试验，探究水稻-油菜（RR）、水稻-紫云英（RM）轮作体系下不施用生物有机肥（NBF）、低量生物有机肥12 t hm-2（LBF）和高量生物有机肥15 t hm-2（HBF）对土壤AM真菌群落的影响。结果表明，与RR轮作处理相比，在RM轮作中，LBF和HBF处理土壤速效钾含量分别提高了40.5%和17.0%，HBF处理土壤碳氮比提高了20.9%；施用生物有机肥在RR轮作中显著提高了全氮、有机碳、速效钾、有效磷含量以及土壤碳氮比，分别为22.2%、64.6%、53.6%、54.1%和33.3%。在RM轮作中AM真菌Shannon和Simpson指数显著高于RR轮作；RM轮作处理显著提高Glomus相对丰度，而施用生物有机肥显著降低Paraglomus相对丰度。轮作制度对AM群落组成无显著影响，而生物有机肥施用量则显著影响了土壤AM真菌群落组成，全氮(R2=0.67)、碱解氮(R2=0.75)和速效钾(R2=0.53)是影响土壤AM真菌群落的主要因子（P＜0.05）。结构方程模型（SEM）结果表明，施肥和轮作通过改变土壤化学性质间接影响AM真菌群落组成，其中土壤有效磷（标准化总效应为0.505和0.131）和有机碳含量（标准化总效应-0.501和0.611）是AM真菌群落组成和多样性的首要影响因素。综上所述，水稻-紫云英（RM）轮作和低量生物有机肥施用有利于土壤AM真菌多样性保护。

关键词：丛枝菌根真菌群落结构水稻-油菜轮作水稻-紫云英轮作生物有机肥

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合成菌群构建与应用：提升土壤健康新策略

土壤学报 2025年

作者：方临川胡紫莹崔庆亮杨阳梁玉婷蔡鹏渠晨晨高春辉焦硕刘玉荣黄巧云谭文峰武汉理工大学资源与环境工程学院中国科学院大学中国科学院地球环境研究所中国科学院南京土壤研究所华中农业大学资源与环境学院西北农林科技大学资源环境学院

土壤健康是确保粮食安全和维持陆地生态系统服务与功能的重要前提。土壤微生物在调节养分循环、增强根际免疫、阻控环境污染等方面发挥着关键作用，合理开发和应用微生物资源是未来保护土壤健康、发挥土壤功能的重要手段。然而，由于土... 详细信息

土壤健康是确保粮食安全和维持陆地生态系统服务与功能的重要前提。土壤微生物在调节养分循环、增强根际免疫、阻控环境污染等方面发挥着关键作用，合理开发和应用微生物资源是未来保护土壤健康、发挥土壤功能的重要手段。然而，由于土壤的空间异质性和组分的复杂性，限制了对微生物功能的识别和利用。目前，合成生物学的发展为利用微生物促进土壤健康提供了新的途径和思路。通过充分挖掘和发挥微生物群落的代谢多样性、功能稳定性和环境适应性优势，合理构建合成菌群，可为环境污染受损或耕地质量退化土壤的生态修复提供技术支撑。本文综述了合成菌群构建的方式、工具和应用场景，探讨其在修复污染土壤、提升土壤肥力和促进植物抵御土传病害和非生物胁迫方面的作用机制，并提出未来的研究方向，包括构建合成菌群资源库的构建、开发合成生物学工具开发、利用人工智能筛选菌群等。这对实现在特定范围内精准构建并定向利用合成菌群提升土壤健康、保障土壤可持续利用有重要意义。

关键词：合成菌群土壤健康微生物互作抗病性耐逆性生态功能

降雨强度及有机无机肥配施对太湖地区典型菜地氮磷动态流失过程的影响

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中国生态农业学报(中英文) 2025年第2期33卷 265-277页

作者：程明琨闵炬张艳颖王雨荷郝雅琼施卫明佛山科学技术学院国际膜生物学与环境研究中心佛山528000 中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 安徽师范大学生命科学学院芜湖241000

以往研究多关注菜地氮磷径流流失系数、流失量的研究,对菜地氮磷径流流失动态过程研究尚缺乏。为此,本文选择在降雨频繁、径流发生量高的太湖地区,开展降雨强度及有机无机肥配施对菜地氮磷流失过程影响的研究,以此为太湖地区菜地氮磷面... 详细信息

以往研究多关注菜地氮磷径流流失系数、流失量的研究,对菜地氮磷径流流失动态过程研究尚缺乏。为此,本文选择在降雨频繁、径流发生量高的太湖地区,开展降雨强度及有机无机肥配施对菜地氮磷流失过程影响的研究,以此为太湖地区菜地氮磷面源污染防控提供科学依据。本试验采用田间模拟降雨的方法,设置55和110 mm·h^(-1)两个降雨强度,不施氮(-N)、不施磷(-P)、施纯化肥(N+P)、有机无机肥配施(1/4MN+1/3MP)和施纯有机肥(MN+MP)5个处理,观测不同降雨强度及施肥处理下径流氮磷各组分浓度随时间的变化特征和对氮磷径流流失量的影响。结果表明:与N+P处理相比,在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,1/4MN+1/3MP处理可使径流初损历时分别延后7.0和5.3 min。在产流0~25 min,各处理径流总氮浓度在5.5~25.1 mg·L^(-1)间波动;产流25~60 min,各处理径流总氮浓度在5.3~14.0 mg·L^(-1)间波动。在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,N+P和MN+MP处理的总氮流失量分别最高,与其相比,1/4MN+1/3MP能减少21.9%~44.7%的总氮流失。产流0~35 min,各处理径流总磷浓度在0.31~3.20 mg·L^(-1)间波动;产流35~60 min,各处理总磷浓度在0.35~1.60 mg·L^(-1)间波动。在55和110 mm·h^(-1)降雨强度下,MN+MP处理总磷流失量最高,与MN+MP处理相比,1/4MN+1/3MP可减少65.4%~69.0%的总磷流失。综上,1/4MN+1/3MP处理可延长初损历时;在产流0~25和0~35 min分别是控制径流氮和磷流失的关键时期,有机无机肥配施可有效减少氮磷流失。

关键词：蔬菜地模拟降雨降雨强度有机无机配施氮磷流失地表径流面源污染

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京津冀地区农牧系统氮素损失风险优化调控

中国生态农业学报(中英文) 2025年第2期33卷 350-360页

作者：杨颂祺张楠楠樊相文柏兆海王选董杰杨晶马林中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/中国科学院农业水资源重点实验室石家庄050022 中国科学院大学北京100049 石家庄市城市水系园林中心石家庄050011 南京大学环境学院南京210023

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速。与此同时,该系统逐渐成为我国氮素环境损失的主要来源,但是区域间由氮素损失造成的环境风险特征却存在较大差异。因此,农牧系统的分区精准优化调控对我国农牧业绿色发展具有重要意义。... 详细信息

为满足人们日益增长的食物需求,农牧系统发展迅速。与此同时,该系统逐渐成为我国氮素环境损失的主要来源,但是区域间由氮素损失造成的环境风险特征却存在较大差异。因此,农牧系统的分区精准优化调控对我国农牧业绿色发展具有重要意义。鉴于此,本文基于京津冀地区农牧系统氮素损失进行了分区分步优化调控。本文分区优化主要根据不同地区损失风险特征选择匹配的减排技术,分步优化则为3个步骤层层叠加(种养一体化→技术消减→空间转移优化)。通过以上方式可以更为精准地调控农牧系统氮素损失风险,并最大限度实现农牧系统氮素管理的可持续发展。本研究结果发现,京津冀地区农牧系统通过分区分步优化调控,可大幅降低系统氮素环境损失风险。对于氨挥发风险来说,第一步种养一体化可使京津冀地区中高风险区行政区面积(下同)占比降低30.81%,第二步优化后中高风险区行政区面积占比共降低55.81%,第三步优化后中高风险区行政区面积占比共降低55.94%~58.42%,三步优化后最终使得京津冀地区低风险及以下区县行政区面积占比提高至87.89%~90.37%;对于硝酸盐损失风险来说,第一步优化后中高风险区行政区面积占比增加7.99%,第二步优化后中高风险区行政区面积占比共降低22.20%,第三步优化后中高风险区行政区面积占比共降低22.19%~26.54%,最终使得京津冀地区低风险及以下区县行政区面积占比提高到79.50%~83.85%。以上结果表明,通过分区分步精准调控,京津冀地区农牧系统氮素管理水平可以在最小化经济投入的情况下得到大幅提升,其大范围的推广和应用,对未来农牧业绿色可持续发展具有重要意义。

关键词：氮素损失有机肥还田种养一体化技术优化空间优化

趋磁细菌Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1对镉的生物吸附初步研究

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生态环境学报 2025年第1期34卷 99-107页

作者：曹振宇涂晨刘颖韩军超邢倩雯骆永明土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044 湖南师范大学地理科学学院湖南长沙410081

趋磁细菌由于其独有的趋磁运动能力,展现出成为新型可回收生物吸附材料的潜力。但有关趋磁细菌对Cd(Ⅱ)的吸附去除应用研究仍非常有限,趋磁细菌对Cd(Ⅱ)的吸附特征与机理尚不明确。选用趋磁细菌模式菌株Magnetospirillum gryphiswaldens... 详细信息

趋磁细菌由于其独有的趋磁运动能力,展现出成为新型可回收生物吸附材料的潜力。但有关趋磁细菌对Cd(Ⅱ)的吸附去除应用研究仍非常有限,趋磁细菌对Cd(Ⅱ)的吸附特征与机理尚不明确。选用趋磁细菌模式菌株Magnetospirillum gryphiswaldense MSR-1,采用扫描电子显微镜(SEM)对MSR-1吸附Cd(Ⅱ)前后的形态进行了表征;通过批吸附实验研究了不同溶液pH值、Cd(Ⅱ)初始浓度、细菌生物量和温度等反应条件对MSR-1吸附Cd(Ⅱ)的影响;利用动力学模型、等温吸附模型模拟了吸附过程;采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、顺序洗脱法等方法初步探究了MSR-1对Cd(Ⅱ)吸附的机理。结果表明,吸附Cd后的MSR-1菌体表面形貌改变并出现破损。MSR-1对Cd(Ⅱ)的吸附效率主要受pH、初始Cd(Ⅱ)浓度和细菌生物量等因素影响。当pH为8.0、Cd(Ⅱ)初始浓度为1mg·L^(-1)、温度为30℃、吸附时间为1h、细菌生物量(湿质量)为3.33g·L^(-1)时,MSR-1对Cd(Ⅱ)的吸附效率可达87.8%。Cd(Ⅱ)浓度在0.5-20mg·L^(-1)时,随着Cd(Ⅱ)浓度的升高,MSR-1对Cd(Ⅱ)的吸附量逐渐增大,最大吸附量达1.20 mg·g^(-1)。MSR-1对Cd(Ⅱ)的吸附过程遵循准二级动力学方程和Langmuir等温模型。羟基、酰胺I基团和羧基等基团参与了MSR-1吸附Cd(Ⅱ)的过程。MSR-1对Cd(Ⅱ)吸附机制可涉及物理吸附、离子交换、络合作用和胞内积累,其中离子交换作用为最主要的吸附机制,贡献占比为74.9%。综上,趋磁细菌MSR-1对Cd(Ⅱ)有较好的吸附去除能力,为未来作为有潜力的可回收生物吸附材料,用于Cd污染水体和土壤的生物修复提供数据支持和理论依据。

关键词：趋磁细菌镉生物吸附作用离子交换影响因子

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热脱附可有效去除污染场地土壤结合残留态PAHs

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环境工程学报 2025年

作者：冯潞宋静郝国辉余海波唐伟晏井春陈星洪欣安徽大学资源与环境工程学院中国科学院南京土壤研究所中国科学院大学南京学院江苏省农产品质量检验测试中心中国建筑第八工程局有限公司

工业污染场地土壤中的多环芳烃（PAHs）经长时间老化后，由于土壤有机质的吸附等作用会形成不可萃取的结合残留态PAHs，其仍可能具有生物有效性。因此，PAHs污染土壤修复时需要考虑对结合残留态PAHs的去除效果。选用安徽某焦化场地长期... 详细信息

工业污染场地土壤中的多环芳烃（PAHs）经长时间老化后，由于土壤有机质的吸附等作用会形成不可萃取的结合残留态PAHs，其仍可能具有生物有效性。因此，PAHs污染土壤修复时需要考虑对结合残留态PAHs的去除效果。选用安徽某焦化场地长期自然老化的PAHs污染土壤，采用烘箱模拟不同脱附温度（150、200、250、300、400、500℃）和停留时间（30、60、90 min），旨在探究热脱附对结合残留态PAHs（尤其是高环PAHs）的去除效果及可能去除机制。研究结果表明：1）热脱附可有效去除污染场地土壤中可提取态和结合残留态PAHs。在300℃、30 min条件下，可提取态和结合残留态PAHs去除率分别为99.6%、99.3%，结合残留态苯并[a]芘未检出。2）热脱附会导致土壤有机质质量分数下降。在250℃，以上时腐殖质组分胡敏素开始被去除并伴随胡敏酸生成，胡敏酸和富里酸在400℃以上时质量分数显著下降，直至未检出。3）综合分析，热脱附去除结合残留态PAHs的机制可能是土壤中胡敏素受热分解破坏了胡敏素对结合残留态PAHs的吸附作用，导致结合残留态PAHs解吸并在高温条件下被去除。该研究结果可为多环芳烃污染土壤热脱附工艺设计和修复后土壤安全性评估提供科学依据。

关键词：多环芳烃污染场地结合残留态热脱附土壤有机质

洪泽湖河湖交汇区不同植被覆盖土壤溶解性有机质光谱特征研究

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土壤学报 2025年

作者：程虎吴玉东郭俨辉闵炬陆海鹰韩建刚张龙江纪荣婷生态环境部南京环境科学研究所南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心江苏洪泽湖湿地生态系统国家定位观测研究站南京市高淳区阳江镇农业技术推广服务中心土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)

为探明河湖交汇区土壤溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）总量、组分与来源特征，强化对湿地生态系统中DOM生物地球化学过程的认识，采用紫外/可见光光谱和荧光光谱技术，研究洪泽湖河湖交汇区湖草滩、芦苇滩、杨树林、柳树... 详细信息

为探明河湖交汇区土壤溶解性有机质（Dissolved organic matter,DOM）总量、组分与来源特征，强化对湿地生态系统中DOM生物地球化学过程的认识，采用紫外/可见光光谱和荧光光谱技术，研究洪泽湖河湖交汇区湖草滩、芦苇滩、杨树林、柳树林土壤DOM的光谱特征。结果表明，不同植被覆盖土壤DOM含量表现为芦苇滩>湖草滩>杨树林>柳树林，其中芦苇滩土壤0～40 cm溶解性有机碳含量可达193.2 mg·kg–1。DOM光谱指数A250/A365、SUVA254、SUVA260和SR值分别介于3.7～4.5、1.3～1.8、0.86～1.8和3.6～4.9，湖草滩土壤DOM分子量、芳香性和疏水性显著高于其他土壤，在垂直结构上，20～40 cm土层DOM分子量、芳香性和疏水性相对较低。通过EEM-PARAFAC解析出4种荧光组分，分别为陆源类腐殖酸、海洋源类腐殖酸、类黄腐酸和类蛋白。各土层腐殖酸类物质含量均占主导，占比达到55.1%～70.1%,20～40cm土层中蛋白类物质含量部分有所上升，特别是芦苇滩土壤。各植被下土壤FI、BIX和HIX指数分别介于1.3～1.5、0.47～0.72和1.7～7.4，表现出陆源主导形成，自生源特性弱，腐殖化程度较高，分子量与结构相对复杂，不同植被覆盖下土壤DOM性质差异显著。综上，研究结果揭示了洪泽湖河湖交汇区不同植被覆盖土壤DOM总量与光谱特征差异，为理解河湖交汇区DOM环境行为、强化关键区域碳封存效率及其生境保护提供了科学依据。

关键词：土壤溶解性有机质光谱特征植被覆盖河湖交汇区洪泽湖

不同水深梯度下沉水植物关键限制因子的差异性研究--以太湖东山湾为例

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湖泊科学 2025年第1期37卷 171-183页

作者：陈思文姜磊马书占吴越詹洪新叶祺常以恒陈开宁中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京211135 中国科学院大学北京100049 苏州科技大学江苏省水处理技术与材料协同创新中心苏州215009 江苏省环境科学研究院生态环境部长江中下游水生态健康重点实验室南京210036 江苏省常州市溧阳生态环境局溧阳213399

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,其分布格局受环境因子,特别是水深的影响;不同水深梯度下,影响沉水植物生长的关键因子也存在差异性,并与水深一起对沉水植物产生协同作用。本研究选取太湖东部典型的草型湖区——东山湾为研... 详细信息

沉水植物是浅水湖泊生态系统的重要组成部分,其分布格局受环境因子,特别是水深的影响;不同水深梯度下,影响沉水植物生长的关键因子也存在差异性,并与水深一起对沉水植物产生协同作用。本研究选取太湖东部典型的草型湖区——东山湾为研究区域,于2020年10月2021年6月对31处不同水深的样点进行了3次野外调查,主要指标包括水体理化因子与沉水植物种类及丰度。采用单因素方差分析、Spearman相关性分析和冗余分析方法对不同水深处沉水植物与环境因子的关系进行分析,确定了不同水深湖区中影响沉水植物群落组成的关键环境因子。结果表明:1)水体的理化指标表现出明显的时空差异。太湖东山湾近岸浅水区水体叶绿素a(Chl.a)浓度和透明度与水深之比(SD/WD)的均值显著高于近湖心较深的水域;春季水体总氮(TN)、硝态氮、总磷(TP)、磷酸盐和悬浮颗粒物浓度明显高于秋季和夏季。2)调查共记录到东山湾12个种类的沉水植物,中间水域的沉水植物频度更高,不同水深区域内的沉水植物群落表现出物种组成差异,竹叶眼子菜(Potamogeton wrightii/Potamogenton malaianus)、苦草(Vallisneria natans)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)在近湖心区表现出更高的频度与丰度。3)影响东山湾沉水植物群落的关键水环境因子包括水深、TN、TP、SD/WD和Chl.a,且不同水深区域的沉水植物群落组成受到不同水环境因子调控。水深较浅的近岸区域影响沉水植物生长的关键环境因子包括水深和Chl.a;中间水域的沉水植物主要受到水体TN和TP的影响;而水深更深的近湖心区域沉水植物则与水深、TN和TP呈显著相关关系。本研究结果为浅水湖泊水位管理以及不同水深条件下的沉水植物恢复提供了重要的理论依据。

关键词：太湖沉水植物群落水深限制因子

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太湖地区不同沟渠植物对径流氮磷吸收的特征

净水技术 2025年第1期44卷 135-143页

作者：韩沛华张艳颖程明琨王霞闵炬施卫明中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院大学北京100049 佛山科学技术学院国际膜生物学与环境研究中心广东佛山528000 江苏省环境监测中心江苏南京210036

【目的】筛选适用于太湖地区菜地横截面积小且旱湿交替频繁的沟渠植物,明确其对径流氮磷的吸收特征,为菜地生态沟渠截留氮磷植物的选择提供科学依据。【方法】采用改进耗竭试验法研究太湖地区广泛分布的鬼针草(Bidens pilosa L.)、千屈... 详细信息

【目的】筛选适用于太湖地区菜地横截面积小且旱湿交替频繁的沟渠植物,明确其对径流氮磷的吸收特征,为菜地生态沟渠截留氮磷植物的选择提供科学依据。【方法】采用改进耗竭试验法研究太湖地区广泛分布的鬼针草(Bidens pilosa L.)、千屈菜(Lythrum salicaria L.)、牛鞭草[Hemarthria sibirica(Gand.)Ohwi]、铜钱草(Hydrocotyle vulgaris L.)和空心菜(Ipomoea aquatica Forsk.)5种生物量适中且喜湿稍耐旱植物对水体硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、氨氮及可溶性总磷(TSP)的吸收动力学特征,评价氮、磷去除潜力,有助于菜地径流生态沟渠拦截效率的提升。【结果】在5种植物中,对NO_(3)^(-)-N和TSP浓度适应范围最广的植物分别为空心菜和牛鞭草;对氨氮浓度适应范围最广的为鬼针草和千屈菜;对空心菜、鬼针草、千屈菜和牛鞭草进行组合培养后,6 h内对氮、磷培养液中NO_(3)^(-)-N、氨氮、TSP去除分别达到了24%、22%和27%,与单一植物对3种指标的吸收相比,表现出较强的综合吸收能力,在同时吸收去除NO_(3)^(-)-N、氨氮和TSP时有较强优势。【结论】空心菜、千屈菜和牛鞭草分别对NO_(3)^(-)-N、氨氮和TSP浓度适应范围更广,鬼针草对氨氮和TSP的吸收潜力及亲和力均较好。建议在太湖地区菜地生态沟渠中宜交替种植牛鞭草、空心菜、鬼针草和千屈菜,以期达到同时最大化去除菜地径流氮、磷的目的。

关键词：径流生态拦截吸收动力学硝酸盐氮氨氮可溶性总磷

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