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土壤真菌群落结构对辣椒长期连作的响应特征

环境科学 2024年第1期45卷 543-554页

作者：陈芬余高王谢丰李廷亮孙约兵铜仁学院贵州省梵净山地区生物多样性保护与利用重点实验室铜仁554300 山西农业大学资源环境学院晋中030801 农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191

通过研究辣椒长期连作对土壤真菌群落结构特征的影响,揭示连作障碍机制,以期为辣椒产地生态安全和产业可持续发展提供理论依据.以铜仁市某蔬菜大棚种植基地辣椒连作土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序方法分析了农田土壤真菌... 详细信息

通过研究辣椒长期连作对土壤真菌群落结构特征的影响,揭示连作障碍机制,以期为辣椒产地生态安全和产业可持续发展提供理论依据.以铜仁市某蔬菜大棚种植基地辣椒连作土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序方法分析了农田土壤真菌多样性和群落结构,探讨了土壤理化性质和真菌群落特征对长期辣椒连作的响应,采用典范对应分析(CCA)和相关性网络分析了土壤真菌群落结构与环境因子的互作关系.结果表明,土壤pH和有机质(OM)含量随着连作年限的延长而降低,全磷(TP)和有效磷(AP)含量随着连作年限的增加而增加,水解氮(AN)和速效钾(AK)含量呈先降低后上升的趋势,全氮(TN)和全钾(TK)含量变化则不明显.长期连作先降低后提高Chao1指数和Observed species指数,降低了Shannon指数和Simpson指数.在门水平上被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度随着连作年限的延长而降低,子囊菌门(Ascomycota)呈先增加后降低的趋势,担子菌门(Basidiomycota)则呈先降低后增加的趋势.在属水平上植物病原菌镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度随着连作年限的延长而增加,有益菌被孢霉属(Mortierella)和青霉属(Penicillium)则呈逐渐降低趋势.此外,长期连作还使土壤真菌共生网络变得简单.CCA结果表明,pH、OM、TN、AN、AP和AK是连作土壤真菌群落结构组成的主要环境因子,相关性网络分析结果显示,pH、OM、TN、TP、TK、AN、AP和AK是Fusarium、瓶毛壳属(Lophotrichus)、Penicillium、Mortierella、毛葡孢属(Botryotrichum)、圆孢霉属(Staphylotrichum)、小不整球壳属(Plectosphaerella)和顶孢霉属(Acremonium)等真菌群落结构的主要环境因子.综上所述,连作改变了土壤的理化性质,影响了土壤真菌群落的多样性和群落结构,改变了微生物间的互作关系,破坏了土壤的微生态平衡,可能是导致辣椒连作障碍的主要原因.

关键词：辣椒连作真菌群落结构环境因子典范对应分析(CCA) 相关性网络分析

不同钝化剂对土壤镉有效性与生物可给性的对比影响研究

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农业环境科学学报 2024年

作者：许华强王林孙约兵戴子纯邓凯王童玉梁学峰农业农村部环境保护科研监测所公共实验室农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室农业农村部环境保护科研监测所

为探究不同钝化剂对土壤镉（Cd）有效性和生物可给性的影响，本文开展土培实验，研究施用巯基坡缕石（MP）、羟基磷灰石（HAP）、铁改性生物炭（FeBC）对酸性（湘潭）和弱碱性（济源）土壤Cd有效性、化学形态及生物可给性的影响，并通... 详细信息

为探究不同钝化剂对土壤镉（Cd）有效性和生物可给性的影响，本文开展土培实验，研究施用巯基坡缕石（MP）、羟基磷灰石（HAP）、铁改性生物炭（FeBC）对酸性（湘潭）和弱碱性（济源）土壤Cd有效性、化学形态及生物可给性的影响，并通过体外消化与连续提取的联合实验及冗余分析揭示其作用机制。结果表明：添加MP和HAP显著降低供试土壤的Cd有效性，最大降低率分别为82.27%和47.88%；FeBC显著提高Cd有效性。施用MP显著降低济源和湘潭土壤肠阶段的Cd生物可给性，最大降幅分别为97.97%和51.11%；施用HAP显著降低湘潭土壤肠阶段的Cd生物可给性，最大降幅为54.13%；施用高剂量FeBC则显著提高两种土壤胃阶段的Cd生物可给性。施用MP和HAP促进土壤Cd由可交换态向铁锰氧化物结合态转化；施用FeBC则促进土壤碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Cd转化为可交换态Cd。联合实验和冗余分析的结果表明，生物可给态Cd主要来源于可交换态Cd，3种钝化剂主要通过调控可交换态Cd的溶出来影响Cd的生物可给性。研究表明，3种钝化剂中MP钝化效果最佳，在降低土壤Cd污染带来的健康风险方面具有较好的应用价值。

关键词：钝化修复镉有效性生物可给性化学形态

赤铁矿与巯基坡缕石复配对砷镉复合污染土壤修复效应研究

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农业环境科学学报 2024年第2期43卷 285-293页

作者：景睿裴楠狄雪荣梁学峰秦旭彭云英徐应明黄青青孙约兵东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030 农业农村部产地环境污染防控重点实验室农业农村部环境保护科研监测所天津300191

为探讨巯基坡缕石(MPAL)和赤铁矿(Fe2O3)对土壤重金属污染钝化阻控效应,以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤,采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、F... 详细信息

为探讨巯基坡缕石(MPAL)和赤铁矿(Fe2O3)对土壤重金属污染钝化阻控效应,以江西某农田Cd-As复合污染水稻土为供试土壤,采用盆栽试验研究了巯基坡缕石、赤铁矿单一以及复配处理下土壤pH值、Cd-As有效态与形态分布及水稻生物量和Cd、As、Fe含量。结果表明:施加不同材料后水稻籽粒生物量较对照显著增加了2.37~2.45倍,土壤中DTPA-Cd含量显著降低16.94%~22.57%(P污染农田修复和安全利用的潜在应用价值。

关键词：巯基坡缕石赤铁矿水稻镉砷复合污染土壤

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西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1260-1270页

作者：孙源辰何文清靳拓严昌荣赵梓君刘勤中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,... 详细信息

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,同时对农田农户背景资料进行问卷调查。结果表明:2020—2022年西北六省区160个农田地膜残留监测点的农田地膜残留量介于0.46~369.29 kg·hm^(-2)之间,平均残膜量70.30 kg·hm^(-2),处于接近国家标准限值75 kg·hm^(-2)的水平。不同省份之间残膜量差异显著(P膜污染较严重的农田主要分布在新疆和内蒙古,陕西、青海、甘肃和宁夏地区残膜污染较轻。农田地膜残留量与覆膜年限呈显著正相关、与地膜厚度呈负相关关系,在不同作物类型及覆膜比例条件下差异显著,受不同回收方式、不同种植户类型及其距村庄的距离、不同土壤类型影响显著。残膜量主要影响因素及其贡献度分别为回收方式30.8%、作物类型15.2%、覆膜比例13.8%、覆膜年限10.8%;种植户类型、地块距村庄距离、土壤类型、地膜标识厚度对农田地膜残留量的贡献度较小,均不足10%。研究表明,西北六省区存在较大的地膜污染隐患,建议因地制宜地加强防治力度、改良防治方案,改进和推广地膜污染防治技术,在充分考虑农民利益的基础上完善地膜防治政策。

关键词：农田地膜残留影响因素贡献比例西北六省区

基于生命周期评价的东北地区覆膜水稻环境影响分析

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农业资源与环境学报 2024年第4期41卷 918-925页

作者：王玉何文清靳拓赵梓君崔吉晓刘勤中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

为探明覆膜水稻生命周期过程的资源消耗和环境影响,本研究基于2021—2022两年的田间试验对东北地区覆膜水稻进行生命周期评价。结果表明:仅考虑资源消耗、气候变化和环境酸化的情况下,覆PE膜旱直播水稻的环境影响潜值更小,对环境更友好... 详细信息

为探明覆膜水稻生命周期过程的资源消耗和环境影响,本研究基于2021—2022两年的田间试验对东北地区覆膜水稻进行生命周期评价。结果表明:仅考虑资源消耗、气候变化和环境酸化的情况下,覆PE膜旱直播水稻的环境影响潜值更小,对环境更友好。东北地区覆PE膜育秧移栽水稻能源消耗、水资源消耗、气候变化、环境酸化、富营养化和生态毒性6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为14046.40 MJ、957082.47 kg、1663.15 kg CO_(2)-eq、8.70 kg SO2-eq、1.84 kg PO3-4-eq和57.05 kg 1,4-DCB-eq;东北地区覆PE膜旱直播水稻这6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为11990.32 MJ、312102.92 kg、1071.41 kg CO_(2)-eq、6.85 kg SO2-eq、1.88 kg PO3-4-eq和73.75 kg 1,4-DCB-eq。造成资源消耗和气候变化的主要原因是氮肥和燃油的生产及使用,另外地膜生产和滴灌设备的生产也对环境造成了较大的影响。研究表明,水稻清洁生产的关键在于农资产品生产技术的优化和氮肥的合理施用。在两种覆膜水稻栽培方式中,覆膜旱直播水稻造成的环境影响更低,更适合我国农业绿色低碳发展。

关键词：东北地区生命周期评价覆膜水稻环境影响

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纳米氧化铜-镉单一与联合胁迫对油菜营养品质的影响

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环境科学学报 2024年第4期44卷 381-389页

作者：王诗琪孙约兵农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 东北农业大学资源与环境学院哈尔滨150030

采用水培实验,探究了纳米氧化铜(CuO NPs)与镉(Cd)联合胁迫对油菜品质的影响.结果表明,单一CuO NPs(10~50 mg·L^(-1))处理对油菜生长和品质有一定抑制作用,油菜鲜重、可溶性糖、抗坏血酸和总酚含量随CuO NPs浓度增加而降低,与未投加相... 详细信息

采用水培实验,探究了纳米氧化铜(CuO NPs)与镉(Cd)联合胁迫对油菜品质的影响.结果表明,单一CuO NPs(10~50 mg·L^(-1))处理对油菜生长和品质有一定抑制作用,油菜鲜重、可溶性糖、抗坏血酸和总酚含量随CuO NPs浓度增加而降低,与未投加相比,分别降低了9.61%~39.26%、6.88%~45.09%、9.20%~29.14%和10.36%~18.47%,硝酸盐含量则显著升高16.44%~72.61%.在1μmol·L^(-1)Cd处理下,施加CuO NPs后油菜鲜重呈先升高后降低趋势.与空白对照相比,油菜叶片Cd含量降低了21.57%~36.14%,可溶性糖、可溶性蛋白和总酚含量最大分别降低了30.9%、39.61%和27.96%,抗坏血酸含量则增加了44.83%~76.21%,硝酸盐含量大幅升高,最大增加了116.18%,黄酮含量增加不明显.CuO NPs促进了油菜叶部Zn、Mg、Al、K和Ca元素的吸收,抑制了Fe元素吸收.研究表明,CuO NPs、Cd单一及联合胁迫整体上对油菜品质产生了负面影响.

关键词：纳米氧化铜镉胁迫油菜营养品质

河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2111-2118页

作者：贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良张天鹏刘宏斌蒋跃林安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室安徽合肥230036 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室农业农村部面源污染控制重点实验室北京100081

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通... 详细信息

为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011~2013年间逐日流量与总氮､总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样､情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92~2.07,总磷的RMSE值范围为0.06~0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92~2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06~0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

关键词： LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

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蚯蚓肠道微生物与污染物的互作效应及机制

生态学杂志 2024年第4期43卷 1170-1182页

作者：符芙蓉孙扬赵丽霞李晓晶翁莉萍李永涛农业农村部环境保护科研监测所农田有机污染生物消减创新团队/农业农村部产地环境污染防控重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室天津300191 华南农业大学资源环境学院广州510642

蚯蚓具有固氮溶磷、促植物生长、指示土壤污染、去除污染物等多种生态功能,其肠道微生物起关键作用。人类日益增强的活动使得土壤环境中存在大量外源重金属、抗生素、农药、微塑料等污染物,这些污染物经蚯蚓摄食后进入肠道与其中的微生... 详细信息

蚯蚓具有固氮溶磷、促植物生长、指示土壤污染、去除污染物等多种生态功能,其肠道微生物起关键作用。人类日益增强的活动使得土壤环境中存在大量外源重金属、抗生素、农药、微塑料等污染物,这些污染物经蚯蚓摄食后进入肠道与其中的微生物发生相互作用。一方面,土壤污染物通过改变土壤及蚯蚓肠道环境影响肠道菌群的组成和状态;另一方面,蚯蚓肠道微生物也能通过微生物降解、生物富集和吸附转化对土壤污染物起到去除作用。本文主要从污染物胁迫下蚯蚓肠道微生物的变化情况和蚯蚓肠道微生物对污染物的去除作用两个方面综述蚯蚓肠道微生物和土壤污染物之间的互作效应及响应机制。此外,本文还探讨了当前多组学分析技术在蚯蚓肠道微生物对环境污染物去除方面的应用情况。以期进一步阐明蚯蚓肠道微生物的生态功能,使蚯蚓在修复与清洁农业生产环境方面发挥更大的作用。

关键词：土壤蚯蚓肠道微生物污染物去除作用胁迫效应

汞污染对土壤有机碳稳定性和固碳功能微生物群落的影响

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环境科学 2024年

作者：张语馨孙约兵张仁甫王超贾宏涛农业农村部环境保护科研监测所农业农村部产地环境污染防控重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室新疆农业大学资源与环境学院新疆土壤与植物生态过程重点实验室

为阐明Hg污染对土壤有机碳稳定性及自养微生物碳同化的影响机制，采用室内培养实验与分子生物学技术，研究了Hg污染29 d前后土壤CO2排放速率、有机碳组分和cbbL、cbbM功能微生物的变化特征.结果表明，不同水平Hg污染对土壤CO2排放速率... 详细信息

为阐明Hg污染对土壤有机碳稳定性及自养微生物碳同化的影响机制，采用室内培养实验与分子生物学技术，研究了Hg污染29 d前后土壤CO2排放速率、有机碳组分和cbbL、cbbM功能微生物的变化特征.结果表明，不同水平Hg污染对土壤CO2排放速率的影响存在差异，高水平Hg(S2、S3和S5)抑制了土壤CO2累计排放量，而低水平Hg(S1、S4和S6)促进了土壤碳排放.Hg污染影响了土壤有机碳组分比例，不同处理间SOC和MBC含量变化规律基本一致，均存在显著差异(P 污染对cbbL和cbbM功能微生物群落的影响存在明显差异，变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是两种功能微生物共有的优势菌门.土壤CO2累计排放量和SOC是影响cbbL群落变化的主要因素，土壤有效Hg是影响cbbM群落变化的主要因素.综上所述，研究结果可为Hg污染区域生态系统的碳循环及积累提供理论依据.

关键词：汞污染 CO 排放特征有机碳组分 cbbL cbbM