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河南省氮素农业面源污染风险评价与关键管控区识别

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农业机械学报 2024年第3期55卷 311-320页

作者：高林林吴用杨书涵刘雪珂李玲李栋浩河南农业大学资源与环境学院郑州450002

农业面源污染是我国水环境保护面临的重要问题,风险评价对于农业面源污染防治具有重要意义。本研究以河南省为研究区域,采用层次分析法的分级赋值方法,基于熵值法和专家打分确定各影响因子权重,构建河南省氮素农业面源污染风险多因子综... 详细信息

农业面源污染是我国水环境保护面临的重要问题,风险评价对于农业面源污染防治具有重要意义。本研究以河南省为研究区域,采用层次分析法的分级赋值方法,基于熵值法和专家打分确定各影响因子权重,构建河南省氮素农业面源污染风险多因子综合评价模型,计算河南省氮素农业面源污染风险指数并在流域尺度上进行验证,划分氮素农业面源污染的风险等级并识别关键管控区。结果表明:种植源、养殖源和生活源分别贡献河南省31.52%、38.47%和30.01%的氮素流失负荷,流失负荷呈现为西低,中、东部高的特点。河南省有39 429 km^(2)的区域存在中风险,约占河南省总面积的23.61%,有17 318 km^(2)的区域存在高风险,约占总面积的10.37%;划定距河流2 km以内的中、高风险区为一般管控区和重点管控区,面积分别为10 982 km^(2)和9 285 km^(2)。通过与同期水质自动监测数据进行相关分析,决定系数为0.82,表明模型模拟结果具有较高的精准度。综合结果表明,建立的多因子综合评价模型具有科学性和准确性,可用于氮素农业面源污染风险的识别。

关键词：氮素农业面源污染多因子综合评价风险识别管控区河南省

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有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 79-87页

作者：焦金铖安晓虎徐晨曦李廷亮孟会生张杰郝鲜俊山西农业大学资源环境学院太谷030801

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定... 详细信息

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定位培肥试验,共设置7个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥配施荧光假单胞菌(CFB)、单施有机肥(M)、有机肥配施荧光假单胞菌(MB)、化肥配施有机肥(MCF)、化肥有机肥配施荧光假单胞菌(MCFB)。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明:1)在整个试验周期(2021—2022年),与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.40倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.50倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2)与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3)结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。

关键词：复垦土壤磷玉米产量有机肥土壤磷酸酶活性

连续周年轮作休耕对土壤团聚体稳定性及有机碳的影响

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环境科学 2024年第3期45卷 1644-1654页

作者：鲁泽让李永梅杨春怀夏梓泰程伟威王自林赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P... 详细信息

为探究连续周年轮作休耕对红壤团聚体稳定性及有机碳含量的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用湿筛法和重铬酸钾-浓硫酸外加热法分别测定水稳性团聚体和有机碳含量,分析了2020~2022年玉米-苕子-玉米轮作(M-V-M)、玉米-豌豆-玉米轮作(M-P-M)、玉米-冬闲-玉米(M-F-M)和周年休耕(F-F-F)这4个处理下土壤团聚体稳定性及有机碳含量变化特征以及两者间的相互关系.结果表明,在2021年和2022年中,F-F-F、M-V-M和M-P-M处理的>2 mm团聚体含量较M-F-M分别显著提高了67.01%~100.92%、29.71%~33.67%和29.68%~38.07%;2021年和2022年中F-F-F、M-V-M的团聚体稳定性参数显著高于M-F-M(P2 mm团聚体含量、GMD(几何平均直径)和MWD(平均重量直径)及F-F-F处理的R_(0.25)(>0.25mm团聚体含量)、MWD和>2 mm团聚体含量随着轮作休耕年限的延长而增加,而F-F-F处理下1~2 mm和<0.25 mm团聚体含量随着休耕年限的增加而降低.绿肥轮作和休耕处理均能够提高SOC含量,且F-F-F和M-V-M处理的SOC含量随年限的延长而增加.相关性分析表明,所有处理下SOC含量与R_(0.25)呈极显著正相关,与GMD呈显著正相关;F-F-F处理下的R_(0.25)和GMD及M-V-M处理下的GMD和MWD均与SOC含量显著正相关.结果表明,连续周年轮作休耕有利于提高土壤大团聚体含量、团聚体稳定性和SOC含量,可为我国南方坡耕地红壤区推行合理的连续周年轮作休耕模式和水土流失防治提供理论依据.

关键词：绿肥轮作休耕团聚体稳定性土壤有机碳

连续7年施肥提升复垦土壤肥力提高玉米产量的驱动因子

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农业工程学报 2024年第1期40卷 142-152页

作者：谢钧宇张慧芳罗云琪孟会生张杰洪坚平徐明岗山西农业大学资源环境学院太谷030801

研究长期施肥对玉米连作体系下采煤塌陷区复垦土壤肥力变化和玉米产量的影响,明确玉米产量提高的驱动因素和最佳施肥处理,可为该区域培肥土壤和耕地质量提升提供理论依据。该研究依托7 a(2014—2020年)复垦定位肥料试验基地,设置不施肥... 详细信息

研究长期施肥对玉米连作体系下采煤塌陷区复垦土壤肥力变化和玉米产量的影响,明确玉米产量提高的驱动因素和最佳施肥处理,可为该区域培肥土壤和耕地质量提升提供理论依据。该研究依托7 a(2014—2020年)复垦定位肥料试验基地,设置不施肥对照(CK)、氮磷钾平衡施肥(NPK)、单施有机肥(M)和有机肥配施无机肥(MNPK)4个处理,采集0~20 cm土层土壤样品,研究不同施肥处理对作物产量、土壤化学指标(包括有机质、全氮、有效磷、速效钾、有效铁锰铜锌含量)、土壤物理指标,即团聚体分布比例及其碳氮含量以及土壤生物指标,即与碳循环相关的土壤酶活性的影响。结果表明,施化肥及有机肥较CK均显著提高了玉米籽粒产量,且以M处理的增幅最大。M处理显著提高了土壤有机质、全氮、速效钾及有效锰含量,增幅分别为21.50%、12.50%、98.37%及20.19%;MNPK处理改善了土壤的基本性质,显著提高了大粒径团聚体(>2 mm)中有机碳和全氮含量,增幅分别达68.68%和471.43%,但是显著降低了土壤有效铜和有效锌含量,降幅分别为16.67%和16.46%。而且施加有机肥后,加速了大团聚体(0.25~2 mm)的破碎,伴随着粉黏粒组分(<0.053 mm)数量的增加。此外,NPK处理显著提高了β-葡萄糖苷酶活性,增幅为29.17%,但是显著降低了脲酶活性,降幅为29.79%,施有机肥(M和MNPK)显著提高了蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,增幅分别为45.87%~73.39%、54.98%~60.73%、43.09%~80.32%和51.52%~54.97%。进一步通过主成分分析以及土壤肥力综合指数评价,表明单施有机肥是该复垦区域耕地质量提升和维持土地生产力较好的农田管理措施。结合冗余分析结果可知,β-葡萄糖苷酶是评价土壤肥力的敏感性指标,它对玉米籽粒产量和土壤有机质含量的贡献率高达72.40%。因此,在现有的农田管理条件下,单施有机肥主要通过增强β-葡萄糖苷酶活性进而促进复垦土壤肥力的形成,最终提高了作物产量,是维持该复垦区作物高产稳产和培育耕地质量的有效措施。

关键词：土壤有机肥复垦产量微量元素 β-葡萄糖苷酶

微塑料对土壤N_(2)O排放及氮素转化的影响研究进展

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环境科学 2024年第5期45卷 3059-3068页

作者：刘一戈杨安琪陈舒欣牛英奕卢瑛李博华南农业大学资源环境学院广州510642

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都... 详细信息

微塑料(MPs)在土壤环境中的作用和影响逐渐受到关注,但其对土壤氮素循环及其影响机制并不明确.氧化亚氮(N2O)是农田土壤氮素循环中重要的温室气体之一,其主要来源于微生物参与的氮转化过程.微塑料对土壤氮转化过程及相关功能酶和基因都能够产生影响,其在土壤中不断富集可能造成土壤N_(2)O排放规律的改变.由于微塑料自身的复杂性以及不同试验在时空上的变异,导致微塑料对土壤氮素转化和N_(2)O排放产生不同了影响,增大了对土壤N_(2)O排放和土壤氮素转化的评估难度.目前,微塑料在土壤N_(2)O排放、氮素含量、相关功能酶活性和功能基因丰度的研究上未得出统一的结论,缺少在更广的尺度(如盆栽尺度)、更多元的角度(如反硝化过程、DNRA过程等)和更先进的手段上(如同位素技术)探究其影响机制的研究.因此,通过归纳微塑料对土壤氮循环影响的不同观点,能更全面地认识微塑料对土壤氮循环存在的影响,可为气候变化条件下土壤微塑料富集对土壤氮素循环过程以及N_(2)O排放规律的影响提供一定的理论基础.

关键词：微塑料(MPs) 氧化亚氮(N_(2)O) 氮素转化速率功能基因酶活性

冬绿肥覆盖对土壤团聚体及有机碳和AMF多样性的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2363-2372页

作者：鲁泽让陈佳钰李智贤李永梅罗志章杨锐田明洋赵吉霞范茂攀云南农业大学资源与环境学院昆明650201

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖... 详细信息

为探究冬绿肥覆盖对土壤AMF(丛枝菌根真菌)群落和团聚体及其有机碳含量的影响.以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序、湿筛法和重铬酸钾外加热法分别测定AMF群落组成、团聚体和有机碳含量.研究了苕子覆盖(VC)、豌豆覆盖(PC)和冬季休耕(WF)这3个处理下AMF群落组成及多样性和有机碳含量与团聚体稳定性的关系.结果表明,VC和PC处理的>2 mm团聚体含量和团聚体稳定性显著高于WF,0.25~1 mm和2 mm团聚体含量、R0.25、MWD和GMD与多样性(Chao1、ACE、Shannon)指数、Glomus、Gigaspora(巨孢囊霉属)及Scutellospora(盾巨孢囊霉属)相对丰度呈正相关关系,AMF群落丰富度(ACE和Chao1指数)和Gigaspora是冬绿肥覆盖下促进土壤团聚体稳定的主要影响因子(P<0.05);SEM分析发现,AMF群落丰富度通过改变SOC含量来影响土壤团聚体的形成与稳定.结果表明,在休耕期进行冬绿肥覆盖,可通过提高土壤AMF群落丰富度和团聚体有机碳含量,从而进一步提高团聚体稳定性.研究结果可为我国南方红壤坡耕地休耕期推行冬绿肥覆盖模式和农田土壤侵蚀的防治提供理论依据.

关键词：冬绿肥覆盖 AMF群落多样性团聚体有机碳团聚体稳定性结构方程模型丛枝菌根真菌(AMF)

PFOS及其三种替代品对蚯蚓的毒性效应及比较

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中国环境科学 2024年第3期44卷 1630-1637页

作者：李登昙卢成波王晓乐杜仲坤李冰王金花王军张静文朱鲁生山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS... 详细信息

本研究从氧化应激、生殖毒性和发育毒性3个方面研究了PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS以相同浓度(0.2mg/kg)暴露28d后对赤子爱胜蚓的毒性效应.结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHx S和PFBS均诱导ROS含量上升,并导致脂质过氧化和DNA损伤.此外,PFOS及其3种替代品还诱导与氧化应激、生殖和生长发育相关的基因异常表达,从而在基因水平上诱导氧化应激并引发生殖毒性和发育毒性.综合生物标志物响应(IBR)指数结果表明,PFOS、6:2FTSA、PFHxS和PFBS的IBR数值分别为36.4, 22.2, 34.1, 24.3.4种物质对蚯蚓的综合毒性大小依次为:PFOS>PFHxS>PFBS>6:2FTSA,表明3种替代品的综合毒性低于PFOS.本研究结果为6:2FTSA、PFHxS和PFBS作为PFOS替代品的安全性评价提供了依据.

关键词： PFOS替代品赤子爱胜蚓氧化应激发育毒性毒性比较

大兴安岭南段北大山岩体的年代学和地球化学:对岩石成因及成矿潜力的指示

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岩石学报 2024年第3期40卷 961-986页

作者：贾力吴昌志焦建刚钱壮志雷如雄长安大学地球科学与资源学院成矿作用及其动力学实验室西安710054 新疆自然资源与生态环境研究中心乌鲁木齐830000

大兴安岭南段发育包括维拉斯托、黄岗、安乐、大井、毛登和边家大院等锡多金属矿床,是我国北方最重要的锡多金属成矿带。北大山岩体是该锡多金属成矿带规模最大,出露最完全的花岗质侵入体,其北部主要为石英二长斑岩,南部为黑云母花岗岩... 详细信息

大兴安岭南段发育包括维拉斯托、黄岗、安乐、大井、毛登和边家大院等锡多金属矿床,是我国北方最重要的锡多金属成矿带。北大山岩体是该锡多金属成矿带规模最大,出露最完全的花岗质侵入体,其北部主要为石英二长斑岩,南部为黑云母花岗岩,且南部岩相中常见电气石和绿柱石,被认为是区内锡多金属矿床的成矿母岩。然而,目前对该岩体岩石成因及其稀有金属成矿潜力的认识却存在较大争议。本文在对北大山岩体开展岩相学观察和锆石U-Pb定年的基础上,通过全岩地球化学和锆石Hf同位素分析,结合MELTS热力学模拟计算,试图阐明该岩体的成因类型、源区特征和演化过程,并讨论其成矿潜力。锆石U-Pb定年结果显示,北大山岩体北部的石英二长斑岩形成于143.4±1.3Ma,南部黑云母花岗岩形成于142.6±1.3Ma,与大兴安岭南段早白垩世锡多金属成矿年龄峰值相一致。北大山岩体中含自形富水矿物角闪石及黑云母、富碱(K_(2)O+Na_(2)O=8.58%~9.34%)、ACNK/CNK值介于0.97~1.02,P_(2)O_(5)含量低(<0.14%)且与SiO_(2)含量呈负相关,指示该岩体为高钾钙碱性I型花岗岩。岩体的锆石Hf同位素组成较为亏损(ε_(Hf)(t)值平均6.81,n=20),且全岩锆饱和温度较高(平均值为813℃),指示其为新生地壳物质高温熔融的产物。主量元素变化关系和MELTS模拟结果表明,北大山岩体为高钾钙碱性岩浆体系不同程度分离结晶的产物,其中北部石英二长斑岩样品之间结晶分异程度较低,而南部黑云母花岗岩的结晶分异程度较高。北大山岩体的形成时代、源区特征和氧化还原条件(△FMQ-2.5)与大兴安岭南段稀有金属花岗岩类似,具有一定的锡多金属成矿潜力,但其初融温度、挥发分组成(相对富B贫F)、分异演化程度(结晶分异和熔体-流体相互作用程度相对较低)明显不同于维拉斯托矿床成矿碱长花岗斑岩,不会是该矿床的成矿母岩。

关键词：锆石U-Pb定年锆石Hf同位素地球化学北大山锡多金属成矿带大兴安岭南段

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内蒙古维拉斯托矿床隐爆角砾岩型锂铷矿体的成矿流体特征与成矿过程

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地球科学 2024年

作者：王雨婷杜静国雷如雄邓小华吴昌志长安大学地球科学与资源学院新疆自然资源与生态环境研究中心

维拉斯托矿床同时发育碱长花岗岩型锡铷矿体、隐爆角砾岩型锂铷矿体和石脉型锡矿体，其中隐爆角砾岩型矿体位于另外两类矿体之间，是理解该矿床成矿过程和成因的关键。本文以隐爆角砾型矿体中石英晶体及其中的流体包裹体为主要研究对象... 详细信息

维拉斯托矿床同时发育碱长花岗岩型锡铷矿体、隐爆角砾岩型锂铷矿体和石脉型锡矿体，其中隐爆角砾岩型矿体位于另外两类矿体之间，是理解该矿床成矿过程和成因的关键。本文以隐爆角砾型矿体中石英晶体及其中的流体包裹体为主要研究对象，通过石英阴极发光、流体包裹体显微测温、激光拉曼和原位氧同位素等测试手段，探索流体演化与锂铷矿化的关系。研究结果表明，隐爆角砾岩中的石英晶体生长经历了三个阶段(Q1、Q2和Q3)。从Q1到Q2，包裹体盐度相似、均一温度降低、石英氧同位素变轻，指示大气降水加入增多。综合前人与本次研究成果，本文认为维拉斯托隐爆角砾岩矿石是岩体顶部隐爆作用的产物，减压的岩浆热液在上升过程中与大气降水发生了不同程度的混合，造成了其中富锂云母的沉淀和锂铷的矿化。

关键词：流体包裹体石英氧同位素隐爆角砾岩锂矿维拉斯托