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秸秆腐解产物阻控红壤复酸化促进玉米生长

植物营养与肥料学报 2023年第5期29卷 826-839页

作者：许映慧杜建军范如芹杨贤霆何文彬周良卓潘晓莹仲恺农业工程学院资源与环境学院广东广州510225 广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广东广州510225

【目的】秸秆腐解产物具有改善土壤酸度、提高土壤抗酸化能力等作用。研究不同秸秆腐解产物对红壤复酸化的阻控效果及对作物生长的促进作用,为有效阻控酸性土壤复酸化提供新思路。【方法】供试土壤为花岗岩和玄武岩发育的赤红壤(pH 4.75... 详细信息

【目的】秸秆腐解产物具有改善土壤酸度、提高土壤抗酸化能力等作用。研究不同秸秆腐解产物对红壤复酸化的阻控效果及对作物生长的促进作用,为有效阻控酸性土壤复酸化提供新思路。【方法】供试土壤为花岗岩和玄武岩发育的赤红壤(pH 4.75)和砖红壤(pH 5.02),处理土壤样品为分别添加2%的水稻和豌豆秸秆腐解产物(RSD、PSD),对照为两类型土壤中添加Ca(OH)_2至pH分别与RSD和PSD相同(RCK、PCK),共8个样品。在黑暗处培养30天,用于盆栽试验处理。盆栽试验作物为玉米,在玉米收获后,分析土壤酸度、阳离子交换量、有机质、有效养分含量、微生物多样性,以及玉米植株地上部、根系生长和养分吸收量。【结果】赤红壤上RSD、RCK、PSD、PCK处理玉米收获后土壤的pH较播种前分别下降了0.11、0.60、0.92、1.04个单位,RCK、PSD、PCK处理的降幅达到显著水平;砖红壤上RSD处理玉米收获后的土壤pH较播种前升高了0.22个单位,而RCK、PSD、PCK处理分别下降了0.13、0.16、0.36个单位,PSD、PCK处理的降幅达到显著水平。在赤红壤上,4个处理间土壤交换性H+含量差异不显著,交换性Al~(3+)含量有所差异;在砖红壤上,RSD处理的交换性Al~(3+)含量显著高于RCK,PSD处理的交换性Al~(3+)含量则显著低于PCK。赤红壤上RSD和PSD处理的土壤阳离子交换量(CEC)分别比其石灰对照增加了27.11%和17.69%,砖红壤上则分别增加了10.10%和6.40%。秸秆腐解产物处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均较石灰处理提升。施用秸秆腐解产物提升了厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)的物种丰度,增加了玉米地上部和根部的生长及养分吸收。赤红壤上豌豆秸秆腐解产物处理的玉米株高、生物量、总根长、根表面积和根体积分别较其石灰对照增加了59.51%、738.43%、280.00%、392.87%、404.31%,砖红壤上分别增加了29.82%、72.04%、23.43%、11.05%、5.79%。【结论】与石灰相比,水稻和豌豆秸秆腐解产物能够有效阻控土壤复酸化,提升土壤肥力,改善土壤微生物群落多样性,促进玉米生长,且豌豆秸秆腐解产物的提升效果更佳。

关键词：红壤复酸化秸秆腐解产物抗酸化微生物多样性玉米生长

木本植物净化不同盐度海水养殖污水的效果研究

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广东农业科学 2023年第5期50卷 83-93页

作者：潘桂娟刘雯刘爽雷泽湘仲恺农业工程学院资源与环境学院/广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广东广州510225

【目的】研究不同木本植物对养殖污水中污染物的去除效果,为植物净化海水养殖污水提供参考。【方法】选择小叶榄仁和黄杨两种木本植物进行水培盆栽试验,研究不同盐度(0‰、2.5‰、5‰、7.5‰、10‰、15‰、20‰)对小叶榄仁和黄杨净化海... 详细信息

【目的】研究不同木本植物对养殖污水中污染物的去除效果,为植物净化海水养殖污水提供参考。【方法】选择小叶榄仁和黄杨两种木本植物进行水培盆栽试验,研究不同盐度(0‰、2.5‰、5‰、7.5‰、10‰、15‰、20‰)对小叶榄仁和黄杨净化海水养殖污水的影响。【结果】(1)小叶榄仁和黄杨对总氮(TN)和总磷(TP)的去除率随盐度增加而降低,对化学需氧量(COD)的去除率随盐度的增加呈现波动变化,小叶榄仁对TN和TP的去除效果比黄杨好。(2)在不同盐度条件下,两种植物对氮磷的吸收和去除效果不同,对氮的积累量均表现为地下部>地上部。小叶榄仁对磷的积累量在低盐度时表现为地下部>地上部,而黄杨对磷的积累量随盐度增加呈波动变化。小叶榄仁对氮磷的积累量高于黄杨,当盐度为0‰、2.5‰、5‰、7.5‰、10‰、15‰、20‰时,小叶榄仁吸收的氮磷量分别为1.83、2.01、1.78、1.91、1.95、1.35、1.68 mg/g;随着盐度增加,小叶榄仁和黄杨对K^(+)的积累波动较大,而对Na^(+)的积累量呈现出递增趋势,当盐度>2.5‰时,其对Na^(+)的积累均表现出地上部>地下部的规律,而Na^(+)积累量增多,可降低小叶榄仁和黄杨对氮磷的去除能力。(3)pH、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)等环境因子在一定程度上对植物去除污水中污染物和吸收氮磷、K^(+)、Na^(+)有影响。【结论】两种植物对海水养殖污水的污染物有一定的去除效果,且净化效果均优于对照,小叶榄仁对海水养殖污水的净化效果优于黄杨,可作为处理海水养殖污水的优先选择。

关键词：木本植物海水养殖污水去除率盐度氮磷净化效果

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热带亚热带人工湿地处理垃圾渗滤液研究综述

环境污染与防治 2021年第8期43卷 1046-1053页

作者：阿丹萧嘉欣杨保怡邓杨扬邹梦遥陶雪琴杜建军刘雯仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广东广州510225

人工湿地技术被广泛用于热带亚热带地区的垃圾渗滤液处理,但现有研究缺乏对大区域多尺度状况的整体了解,且缺少对渗滤液差异的认识及人工湿地设计的优化。在大量文献调研的基础上,考察了热带亚热带地区垃圾渗滤液的成分变化规律及其影... 详细信息

人工湿地技术被广泛用于热带亚热带地区的垃圾渗滤液处理,但现有研究缺乏对大区域多尺度状况的整体了解,且缺少对渗滤液差异的认识及人工湿地设计的优化。在大量文献调研的基础上,考察了热带亚热带地区垃圾渗滤液的成分变化规律及其影响因素,并评价了人工湿地处理垃圾渗滤液的关键参数及其净化能力。所得结果可被用于热带亚热带地区垃圾渗滤液和人工湿地的数据库建立,渗滤液的成分界定和动态模拟,以及人工湿地的性能评价和参数优化。

关键词：热带亚热带人工湿地垃圾渗滤液成分变化参数设计净化能力

保水剂在尿素和阳离子溶液中的吸水性能及养分吸附特征

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植物营养与肥料学报 2019年第12期25卷 2061-2068页

作者：阚玉景黄帮裕王新爱李永胜张盛楚杨杰文杜建军仲恺农业工程学院新型肥料研究中心/广东省农业产地环境污染防控工程技术研究中心

【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型... 详细信息

【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型保水剂(PAA)。以分析纯盐酸盐和尿素分别配置了浓度1~256 mmol/L的尿素、NH4^+、Na^+、K^+、Mg^2+、Ca^2+、Fe^3+、Al^3+溶液。称取保水剂0.3000 g于75μm尼龙袋中,分别置于以上各系列溶液和去离子水300 mL中,静置12 h。取出保水剂袋,沥水30 min,以差减法测定保水剂吸水倍率和对溶质的吸附量。【结果】在溶质浓度从1 mmol/L增加到256 mmol/L时,尿素溶液中保水剂的吸水倍率没有显著下降,而各阳离子溶液中保水剂的吸水倍率显著下降,保水剂的相对吸水倍率与尿素、各种离子浓度之间呈显著幂函数的减函数关系,最终下降幅度由小到大依次为尿素、一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子。保水剂对溶液中尿素和各种阳离子的吸附量随溶液浓度的增加而增加,P(AA-AM)的最大吸附量:尿素64.66 mmol/g、Na^+45.24 mmol/g、K^+34.26 mmol/g、NH4^+32.63 mmol/g、Mg^2+30.09 mmol/g、Ca^2+23.96 mmol/g、Fe^3+8.07 mmol/g、Al^3+12.74 mmol/g。保水剂对尿素和一、二价阳离子的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型表征,对三价阳离子的吸附特征可用Langmuir等温吸附模型表征。尿素和二、三价阳离子对P(AA-AM)吸水倍率的影响均小于其对PAA的影响(P0.05)。P(AA-AM)吸附尿素和阳离子的能力要大于PAA(P<0.05)。【结论】保水剂对尿素的吸附量远高于阳离子,而尿素浓度基本不影响保水剂的保水性能。三价、二价和一价阳离子可显著降低保水剂的吸水倍率,阳离子浓度与保水剂的吸水倍率之间呈幂函数关系。保水剂对一价阳离子的最大吸附量大于对二价阳离子的吸附量,也远大于对三价阳离子的吸附量。聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]对溶质的吸附性能大于聚丙烯酸盐型保水剂(PAA)。因此,把保水剂作为缓释包膜材料包裹尿素比较适宜,但不适宜包裹盐类肥料。

关键词：尿素阳离子保水剂吸水倍率吸附性能

基于RUSLE模型的土壤侵蚀时空变化及其影响因子—以粤港澳大湾区为例

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：程露黎丽莉毛智慧仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省农业产地环境污染防控工程技术研究中心

深入了解区域的土壤侵蚀时空演变特征，可以为该地区水土保持的开展提供参考。使用修正的通用土壤流失方程模型，估算粤港澳大湾区2010和2020年的土壤侵蚀模数，探讨土壤侵蚀的时空变化特征及其影响因素。结果表明：1)粤港澳大湾区2010... 详细信息

深入了解区域的土壤侵蚀时空演变特征，可以为该地区水土保持的开展提供参考。使用修正的通用土壤流失方程模型，估算粤港澳大湾区2010和2020年的土壤侵蚀模数，探讨土壤侵蚀的时空变化特征及其影响因素。结果表明：1)粤港澳大湾区2010和2020年土壤侵蚀模数分别为13.24和8.74 t/(hm2·a)，10 a间土壤侵蚀模数减少34%，土壤侵蚀呈好转趋势。2)大湾区的土壤侵蚀呈现中部侵蚀强度低、周围地区侵蚀剧烈的空间特征。2010-2020年大湾区土壤侵蚀强度等级较为稳定，88.2%的地区未出现侵蚀强度等级变化，土壤侵蚀加剧的区域主要集中在大湾区北部、西南部及东部沿海区域。3)土壤侵蚀模数随海拔的增加先降低再升高，海拔>1000 m的地区侵蚀模数最大；坡度越陡，侵蚀强度越大；草地和耕地是土壤侵蚀严重的区域，侵蚀模数分别为13.96和13.43 t/(hm2·a)。研究表明，大湾区的土壤侵蚀治理措施较为有效，未来需要进一步关注陡坡、高海拔、草地及耕地等区域的土壤侵蚀防治。

关键词：土壤侵蚀 RUSLE模型时空特征影响因素粤港澳大湾区

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共代谢作用下芦苇根际细菌多样性与群落组成

中国环境科学 2022年第4期42卷 1812-1818页

作者：洪志锋张旎晨阿丹仇荣亮林庆祺倪卓彪晁元卿中山大学环境科学与工程学院广东广州510006 仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广东广州510225 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广东广州510642 华南农业大学资源环境学院广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室广东广州510642 中山大学环境科学与工程学院广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广东广州510006

以对羟基苯甲酸(PHA)、对香豆酸(PCA)、咖啡酸(CA)和阿魏酸(FA)为代表性酚类根系分泌物(PREs),以对叔丁基苯酚(PTBP)作为典型烷基酚、以常见湿地植物芦苇为受试植物,结合高通量测序和生物信息学分析,研究PREs-PTBP交互作用下芦苇根际细... 详细信息

以对羟基苯甲酸(PHA)、对香豆酸(PCA)、咖啡酸(CA)和阿魏酸(FA)为代表性酚类根系分泌物(PREs),以对叔丁基苯酚(PTBP)作为典型烷基酚、以常见湿地植物芦苇为受试植物,结合高通量测序和生物信息学分析,研究PREs-PTBP交互作用下芦苇根际细菌多样性与群落组成的变化规律.结果表明,所有PREs均能有效提高根际细菌活性和有机碳降解,但只有单酚PREs(PHA、PCA、FA)可以促进PTBP的生物降解,而多酚PREs(CA)则不能.一方面,PREs作为碳源可以决定根际优势菌门,如变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等碳源利用能力较强的菌种在PREs组种丰度升高,平均占比分别增加了15.34%和4.73%;而放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)等解毒能力或耐受性较强的菌种在空白组丰度升高,平均占比分别增加了15.92%和9.99%.另一方面,PREs功能结构还可以决定根际功能菌属,如单酚PREs(PHA、PCA、FA)可以富集PTBP等单酚降解相关的假单胞菌属(Pseudomonas),占比可达1.45%~4.02%;而多酚PREs(CA)能够富集多酚降解相关的新鞘氨醇菌(Novosphingobium),占比可达3.71%.此外,PREs的结构越简单越有利于扩增序列变体(ASVs)的富集,PREs间的结构越相近则ASVs的种类越相似.不同处理组植物根际细菌群落的存在不是随机发生的,而是植物根系通过释放分泌物对根际微生物组的定向选择.

关键词：酚类根系分泌物对叔丁基苯酚芦苇根际细菌多样性群落组成

农田离子型新兴有机污染物的作物吸收、分布和转化机制研究进展

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生态与农村环境学报 2024年第3期40卷 293-302页

作者：姜彦岐黄健石傲傲徐凯然任俊明倪卓彪阿丹林庆祺仇荣亮华南农业大学资源环境学院广州广东510642 广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室广州广东510642 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州广东510642 仲恺农业工程学院资源与环境学院/广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广州广东510225 中山大学环境科学与工程学院广州广东510006

农田新兴有机污染物可通过作物吸收进入食物链从而威胁人体健康,其中,离子型新兴有机污染物(ionic emerging organic pollutants,IEOPs)因挥发性较弱、极性强而具有更为复杂的环境行为,因此,了解作物对IEOPs的吸收转化过程及机制,对明确... 详细信息

农田新兴有机污染物可通过作物吸收进入食物链从而威胁人体健康,其中,离子型新兴有机污染物(ionic emerging organic pollutants,IEOPs)因挥发性较弱、极性强而具有更为复杂的环境行为,因此,了解作物对IEOPs的吸收转化过程及机制,对明确IEOPs在农田系统中的归趋具有重要意义。该文综述了作物对IEOPs的吸收转运过程,重点介绍了IEOPs自身理化性质与作物组成、转运蛋白、调控基因等因素对该吸收转运过程的影响;从器官、组织和亚细胞等不同水平分析了IEOPs在作物中的累积分布规律;介绍了IEOPs在作物体内的酶促转化机理;最后,从加强IEOPs吸收机理研究、完善预测模型和关注作物体内转化机制等方面对该研究领域进行展望。

关键词：新兴有机污染物农田作物吸收分布体内转化

根系分泌物-烷基酚共代谢作用下芦苇根际细菌与真菌的群落结构变化及环境限定因子

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环境科学学报 2023年第11期43卷 362-371页

作者：阿丹姜钰洪志锋张旎晨杨杰文林庆祺倪卓彪晁元卿仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广州510225 中山大学环境科学与工程学院广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广州510006 岭南现代农业科学与技术广东省实验室广州510642 华南农业大学资源环境学院广东省农业农村污染治理与环境安全实验室广州510642

已知芳香族根系有机酸可通过共代谢作用有效促进烷基酚等有机污染物在湿地植物根际的生物降解,为进一步探明其共代谢机理与微生物响应间的映射关系,分别选取对香豆酸为代表性芳香族根系有机酸(特异性共代谢底物)、草酸为代表性小分子根... 详细信息

已知芳香族根系有机酸可通过共代谢作用有效促进烷基酚等有机污染物在湿地植物根际的生物降解,为进一步探明其共代谢机理与微生物响应间的映射关系,分别选取对香豆酸为代表性芳香族根系有机酸(特异性共代谢底物)、草酸为代表性小分子根系有机酸(非特异性共代谢底物),以对叔丁基苯酚(PTBP)为典型烷基酚,以常见湿地植物芦苇(Phragmites australis)为受试植物展开土培实验,结合高通量测序和生物信息学分析,探究共代谢作用下芦苇根际细菌和真菌的群落结构变化规律及环境限定因子.结果表明,PTBP在不同处理下的去除率达到88%~98%,虽然不同根系有机酸参与下PTBP的去除效果相差不大,但其去除途径各不相同.一方面,草酸的添加有利于通过释放生长激素促进根系发育的茎点霉属(Phoma)富集,从而提高植物的生物增长量及其PTBP的植物吸收量,尽管草酸能够促进土著微生物生长,但不能特异性富集PTBP降解菌.另一方面,虽然对香豆酸的化感作用抑制了PTBP的植物吸收,但其存在促进了鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)和镰刀菌属(Fusarium)等具有PTBP降解潜能的菌群富集,从而强化了PTBP的共代谢降解.可见,芳香族根系有机酸和小分子有机酸分别通过强化功能菌活性和促进植物生长影响PTBP的生物降解和植物吸收途径.所选环境限定因子对细菌和真菌群落的总解释量达到60%~62%,特别是pH同时对细菌群落和真菌群落均具有极显著的相关性.对香豆酸、草酸等根系有机酸可以迅速降低土壤pH,而土壤pH的改变可以通过调节微生物群落装配过程直接对微生物群落结构产生影响,也可以通过改变土壤因子有效态间接影响微生物群落组成.

关键词：根系有机酸烷基酚共代谢作用微生物群落结构环境限定因子

芦苇根际对有色溶解性有机质的脱色机理及环境行为

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土木与环境工程学报（中英文） 2022年第3期44卷 119-125页

作者：阿丹潘袁黄汉杰陶雪琴卢桂宁杜建军邹梦遥仲恺农业工程学院资源与环境学院广东省普通高校农业产地污染综合防治工程技术研究中心广州510225 华南理工大学环境与能源学院工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室广州510006

有色溶解性有机质(CDOM)是水体中天然有机质的重要组成成分,它的过量输入会造成湖泊、水库等水体的富营养化,甚至直接污染饮用水。植物修复技术具有经济有效、绿色环保等特点,适用于环境中CDOM面源污染的控制与治理以及污水处理厂尾水中... 详细信息

有色溶解性有机质(CDOM)是水体中天然有机质的重要组成成分,它的过量输入会造成湖泊、水库等水体的富营养化,甚至直接污染饮用水。植物修复技术具有经济有效、绿色环保等特点,适用于环境中CDOM面源污染的控制与治理以及污水处理厂尾水中CDOM的深度净化。研究植物净化过程中CDOM的脱色原理及环境行为,对水环境保护和饮用水安全具有十分重要的意义。通过CDOM在植物根际中的脱色、分布和组成分析,探究植物对CDOM的脱色性能以及CDOM在根际环境的分布特征和组成成分;结合植物根系分泌物和酶提取液的脱色实验,考察根系分泌物和植物酶对CDOM脱色反应的影响机制。结果表明:CDOM难以自然水解,其有效脱色依赖于植物的存在;植物对CDOM的作用方式以根系吸收为主、根表吸附为辅,形成了大部分CDOM以低分子形态累积在植物体内(92.2%)、少部分CDOM以高分子形态附着在植物表面(7.7%)的分布特征;植物根系分泌物虽然不能直接影响CDOM的脱色过程,但可以通过改善根际微环境、促进微生物生长、富集相关降解菌种、改变CDOM生物可利用性等方式来强化根际微生物对根表附着的高分子CDOM的碳源利用能力;经生物降解生成的低分子CDOM通过根系吸收进入植物体内,并在植物酶的作用下进一步代谢分解,从而达到植物净化CDOM的目的。

关键词：有色溶解性有机物植物修复根际效应根系分泌物酶提取液

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