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三种碱性材料修复云南旱地土壤镉污染的化学机制

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农业环境科学学报 2025年

作者：蔡成梁婷周国朋常单娜马正波高嵩涓付利波曹卫东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安徽农业大学资源与环境学院安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室南京农业大学资源与环境科学学院云南省农业科学院农业环境资源研究所

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地... 详细信息

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地上部镉含量和镉转运系数最低，相比对照降幅达38.8%和30.4%。3种材料处理的土壤有效镉含量相比对照分别降低11.2%、26.7%和17.9%，可交换态镉分别降低15.5%、14.9%和28.1%，残渣态镉分别提高21.0%、33.1%和24.2%；土壤pH值相比对照分别显著提高0.53、0.74个和0.36个单位。此外，3种材料处理土壤可溶性有机质含量、类胡敏酸组分、类富里酸组分高于对照，而类色氨酸物质组分显著降低。相关性分析和聚合增强树分析表明土壤pH与土壤可溶性有机质含量显著负相关，土壤可溶性有机质含量和类胡敏酸组分、类富里酸组分是影响油麦菜地上部镉含量最关键的3个因子。综上，供试材料是通过提高土壤pH值影响土壤可溶性有机质含量并改变其光谱特征，促进土壤活性态镉向非活性镉形态转化、降低土壤镉有效性，从而降低油麦菜对镉的吸收转运。本试验条件下，3种碱性材料均对云南旱地土壤镉污染有明显的修复效果，其中硅钙矿粉的综合作用较为突出。

关键词：碱性材料硅钙矿粉云南旱地可溶性有机质镉污染修复

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珠三角赤红壤常年连作菜地土壤磷库特征

草业学报 2025年第2期 133-148页

作者：宁建凤陈勇姚建武梁紫薇曾瑞锟王荣辉李彤广东省农业科学院农业资源与环境研究所农业部南方植物营养与肥料重点实验室广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东省农业面源污染监测评估与防控工程技术研究中心

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子，研究集约化菜地土壤磷库特征，为有针对性地制定菜地磷养分管理措施，降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区（广州、江门、肇庆、惠州等地）赤红壤常年菜地系统为研究对象，共... 详细信息

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子，研究集约化菜地土壤磷库特征，为有针对性地制定菜地磷养分管理措施，降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区（广州、江门、肇庆、惠州等地）赤红壤常年菜地系统为研究对象，共采集89份城郊菜地土壤样品，采用修正的Hedley磷库分级法分析土壤磷组分，探明土壤性质与磷库相关性。赤红壤菜地土壤磷库以无机磷（Pi）为主要赋存形态，无机磷在磷库占比达88%，有机磷（Po）、残余磷在磷库占比均较低，分别为8.1%、3.9%。菜地土壤无机磷含量为1176.78 mg·kg-1，远高于有机磷(109.03 mg·kg-1)和残余磷含量(52.19 mg·kg-1)。无机磷库中，H2O-Pi、Na HCO3-Pi、Na OH-Pi、稀HCl-Pi、浓HCl-Pi含量分别为46.35 mg·kg-1、264.64 mg·kg-1、427.45 mg·kg-1、274.82 mg·kg-1、163.52 mg·kg-1，在总磷中相应占比分别为3.32%、20.74%、31.29%、16.32%、14.13%。有机磷库中，Na HCO3-Po、Na OH-Po、浓HCl-Po含量分别为27.24mg·kg-1、62.35 mg·kg-1、19.44 mg·kg-1，占总磷比例依次为2.33%、5.70%、1.56%。Na OH提取磷（Na OH-P）在菜地无机磷库、有机磷库中均占主导地位。从土壤磷活性角度分析，活性磷、中等活性磷、稳定性磷含量分别为338.23 mg·kg-1、764.62 mg·kg-1、235.15 mg·kg-1，在总磷中相应占比分别为25.3%、57.1%、17.6%。几乎全部89个样点土壤活性磷与中等活性磷之和在总磷库占比均超过50%。土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、阳离子交换量（CEC）均与活性磷、中等活性磷含量呈显著正相关，且存在浓度效应。赤红壤菜地土壤总体上磷含量丰富、有效性高。施肥、耕作管理等人为活动及赤红壤特性共同影响土壤磷库形成。考虑到赤红壤区的强降水气候特征，常年菜地磷素面源污染风险大，应注意通过合理施肥降低磷的污染风险。

关键词：赤红壤菜地 Hedley磷库分级法无机磷组分有机磷组分磷有效性

不同供氧方式对液体粪污贮存过程中氮养分变化的影响

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环境工程学报 2025年

作者：曹体智徐鹏翔丁京涛王妍玮周海宾侯善策张朋月刘悦沈玉君农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所黑龙江八一农垦大学工程学院农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室

近年来，随着中国畜牧业的快速发展，畜禽粪污的处理和利用越来越受到人们的重视。规模化养殖场中，液体粪污的产生量占粪污产生总量的近60%，是近年来畜禽粪污处理的研究难点和热点。为探索不同通风方式对液体粪污贮存过程中氮养分变... 详细信息

近年来，随着中国畜牧业的快速发展，畜禽粪污的处理和利用越来越受到人们的重视。规模化养殖场中，液体粪污的产生量占粪污产生总量的近60%，是近年来畜禽粪污处理的研究难点和热点。为探索不同通风方式对液体粪污贮存过程中氮养分变化的影响，本研究以猪场全量收集的液体粪污为研究对象，进行了为期180 d的贮存发酵试验。试验设置了自然贮存、机械搅拌和强制曝气3个处理，分析了液体粪污贮存过程中NH3、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、Organic-N等指标变化规律。研究结果表明：与自然贮存相比，机械搅拌处理与强制曝气处理对于氮养分固持与NH3减排方面具有较好的效果，强制曝气处理相较于机械搅拌处理TN含量提高了9.89%,Organic-N含量提高了13.46%,NO2--N含量降低了37.62%,NO3--N含量降低了16.78%,NH4+-N含量降低了3.11%,NH3排放量减少了60.73%。各处理中TN含量随贮存时间的增加而逐渐下降，其损失率变化为自然贮存>机械搅拌>强制曝气。各处理中NH3随贮存时间的增加而逐渐增加，强制曝气处理的NH3减排率远高于自然贮存与机械搅拌。整体来看，液体粪污贮存过程中强制曝气处理可显著减少NH3的排放量，有利于氮养分的留存。

关键词：供氧方式液体粪污贮存氮养分变化

有机物料还田对稻田土壤细菌群落和水稻产量的影响

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环境科学 2025年第1期46卷 543-550页

作者：卞清孙波李大明谢祖彬王晓玥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中国科学院大学江西省红壤及种质资源研究所

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响，依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验，选择不施肥（CK）、施化肥（NPK）、施化肥+紫云英（NG）、施化肥+紫云英+猪粪（NGM）和施化肥+紫云英+稻草（NGS）这... 详细信息

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响，依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验，选择不施肥（CK）、施化肥（NPK）、施化肥+紫云英（NG）、施化肥+紫云英+猪粪（NGM）和施化肥+紫云英+稻草（NGS）这5个处理，开展相关研究.结果表明，有机物料还田显著提高了土壤SOC、TN和TP等养分含量和水稻产量，其中NGM处理影响最大.并且有机物料还田显著改变了微生物群落组成，主要表现为：变形菌门，特别是α-变形菌，以及放线菌门的相对丰度增加，而硝化螺旋菌门的相对丰度减少. PICRUSt2功能预测分析结果表明，有机物料还田增加了编码淀粉（amyA）、纤维素（bglX、bglB、endoglucanase）和半纤维素（xylA、xynA）等与易分解碳降解相关的功能基因的丰度，同时也增加了编码脲酶（ureA、ureB和ureC）、谷氨酸脱氢酶（gdhA）和谷氨酰胺酶（aspQ）等与有机氮矿化相关的功能基因的丰度.基于随机森林模型分析，影响水稻产量的理化和生物因子包括：TP、SOC、pH、TN、DON、细菌群落组成以及有机碳降解功能基因和有机氮矿化功能基因的相对丰度. PLS-PM结果进一步表明，有机物料还田下，SOC和TP含量的增加通过改变细菌群落结构，特别是增加了α-变形菌和放线菌等富营养型细菌的相对丰度，增加了土壤有机碳、氮分解相关功能基因的相对丰度，促进养分循环，从而提高水稻产量.

关键词：红壤性水稻土有机物料还田细菌群落结构功能基因水稻产量

微咸水灌溉与施肥方式对盐碱地水稻生理特性、产量及品质的互作效应

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节水灌溉 2025年

作者：王璐侯红燕胡鑫慧郭洪海贾曦山东省农业科学院山东省农业科学院黄河三角洲现代农业研究院农业农村部盐碱地生物资源与评价利用重点实验室东营黄河三角洲现代农业研究中心

探索黄河三角洲滨海滩涂微咸水与淡水联合灌溉对水稻生理生长特性及品质的影响。以圣香1826为试验材料，设置主区为淡水灌溉（FI，全生育期均灌溉淡水）、微咸水-淡水联合灌溉（BFI，插秧后至分蘖前灌溉淡水，分蘖期至成熟期补灌微咸水... 详细信息

探索黄河三角洲滨海滩涂微咸水与淡水联合灌溉对水稻生理生长特性及品质的影响。以圣香1826为试验材料，设置主区为淡水灌溉（FI，全生育期均灌溉淡水）、微咸水-淡水联合灌溉（BFI，插秧后至分蘖前灌溉淡水，分蘖期至成熟期补灌微咸水）2种灌溉制度；裂区为5种施肥方式T1(常规施肥，当地习惯施肥N 300 kg/hm2)、T2(减N20%，N240 kg/hm2)、T3(减N20%，穗肥增施K，N240 kg/hm2+K36 kg/hm2)、T4(减N20%，蘖肥增施Ca，N240 kg/hm2+Ca18 kg/hm2)、T5(减N20%增施K和Ca，N240 kg/hm2+K36 kg ·hm-2+Ca 18 kg/hm2)。结果表明，BFIT5处理可以显著的延长水稻的营养生长期与生殖生长期，Ca肥补施，使水稻植株Na+含量降低24.35%（P 资源的利用效率，具有重要的实践意义。

关键词：微咸水灌溉水稻水肥耦合生理特性水肥互作

湿地表层底泥溶解性有机质荧光组分特征及与真菌群落相关性

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 191-196页

作者：史传奇李艳孟令波胡钰金梁哈尔滨学院黑龙江省寒区湿地生态与环境研究重点实验室黑龙江哈尔滨150086 北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150038

溶解性有机质(DOM)和微生物群落间具有紧密联系,DOM为微生物提供营养,微生物代谢可转化DOM,两者间相互作用共同影响着生态系统的物质循环与能量流动。采集北方寒区天然湿地(河流湿地,HL;湖泊湿地,HP)和人工湿地(水田,ST;鱼塘,YT)表层(0~... 详细信息

溶解性有机质(DOM)和微生物群落间具有紧密联系,DOM为微生物提供营养,微生物代谢可转化DOM,两者间相互作用共同影响着生态系统的物质循环与能量流动。采集北方寒区天然湿地(河流湿地,HL;湖泊湿地,HP)和人工湿地(水田,ST;鱼塘,YT)表层(0~15 cm)底泥样品,采用三维荧光光谱法和高通量测序技术,揭示不同类型湿地表层底泥DOM荧光光谱及真菌群落特征,并进一步分析其相关性。结果表明:表层底泥DOM荧光光谱共识别出4种荧光组分,包括类富里酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类蛋白质(类色氨酸C3和类酪氨酸C4)。C1和C2成显著正相关,而与类蛋白质间相关性不显著。C1的相对浓度高于C2,C3和C4的相对浓度接近。YT中DOM浓度相对高于其余样品,HL和HP中C2和类蛋白质相对浓度具有显著差异,ST和YT中C1、C2和C3的相对浓度均具有显著差异。湿地表层底泥真菌群落优势门(除未分类类群)为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、罗兹菌门(Rozellomycota)。YT中真菌群落Chao1丰富度指数、Shannon多样性指数显著较低,而Simpson优势度指数显著较高,HP中Shannon多样性指数显著高于其余样品。C1、C2与真菌群落多样性显著相关,C2与真菌群落组成显著相关,而类蛋白质与真菌群落无显著相关性。C1、C2与子囊菌门均成显著正相关,C1与壶菌门(Chytridiomycota)和单毛壶菌门(Monoblepharomycota)成显著负相关,C2与担子菌门、罗兹菌门、壶菌门、单毛壶菌门均成显著负相关。因此,真菌群落对DOM相对大分子量荧光组分的相对浓度具有显著影响。针对北方寒区典型湿地表层底泥DOM荧光光谱特征及与真菌群落相关性进行分析,为湿地环境监测与评价提供基础数据,并为湿地合理利用提供理论参考。

关键词：三维荧光光谱溶解性有机质荧光组分真菌

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塔里木盆地农业光热资源特征及开发潜力分析

干旱区研究 2025年

作者：文迪吕爱锋李涛辉张文翔云南师范大学地理学部云南省高原地理过程与环境变化重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室云南大学云南省大湄公河次区域气象灾害与气候资源重点实验室

农业光热资源是塔里木盆地西部大开发国家战略中核心的优势资源。然而，目前鲜见对塔里木盆地农业光热资源开发潜力进行综合定量评估。在对塔里木盆地农业光热资源时空演变特征分析的基础上，构建了综合的评价指标体系，采用熵权-TOPSI... 详细信息

农业光热资源是塔里木盆地西部大开发国家战略中核心的优势资源。然而，目前鲜见对塔里木盆地农业光热资源开发潜力进行综合定量评估。在对塔里木盆地农业光热资源时空演变特征分析的基础上，构建了综合的评价指标体系，采用熵权-TOPSIS法和Mann-Kendall检验等方法对塔里木盆地农业光热资源的开发潜力进行量化评估。结果表明：（1）1990—2020年塔里木盆地的农业光热资源中年日照时数、年太阳辐射总量、≥10℃活动积温和年平均气温都呈现上升趋势，而≥3h有效日照天数和年蒸发量则呈现下降趋势；（2）塔里木盆地的农业光热资源存在显著的空间不均衡性，不同指标呈现不同的空间分异特征，形成了显著的高农业光热资源和低农业光热资源聚集分布的空间特征；（3）塔里木盆地农业光热资源开发潜力存在显著空间差异，开发潜力评分均值为0.199，最高的策勒县（0.578）是最低的柯坪县（0.094）的6倍多，形成“多核心”的分布态势。研究结果可为塔里木盆地的农业光热资源开发利用提供参考，助力提升当地资源利用率。

关键词：塔里木盆地农业光热资源时空格局开发潜力熵权-TOPSIS法

基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测

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地球信息科学学报 2025年

作者：刘杰张彤王培晓韩士元冷亮肖艳姣济南大学信息科学与工程学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室山东女子学院人工智能学院中国气象局武汉暴雨研究所中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻... 详细信息

【目的】精确的暴雨临近预测在防灾减灾、工农业生产和交通运输等多方面起着重要作用，对于保障社会经济发展与人民财产安全具有十分重要的意义。然而现有暴雨智能预测方法没有充分考虑暴雨过程、观测以及建模等环节的不确定性问题，阻碍了预测准确性和稳定性的提升。【方法】本文提出基于卡尔曼“估计-校正”循环网络的暴雨临近预测方法，在个别变化理论约束下估计气象状态，并在卡尔曼滤波的指导下依据估计误差进行气象状态校正，以实现准确和可靠的暴雨预测。所提“估计-校正”网络包括个别变化约束的深度状态估计和估计误差指导的气象状态校正2个核心单元；前者根据历史气象状态估计下一时间步的气象状态及误差；后者根据估计误差和观测误差进行气象状态的校正；二者共同提升暴雨预测精度和稳定性。【结果】在ERA5和NCEP数据集上的实验证明，所提方法的暴雨预测准确性指标CSI比所对比的基线方法提升了5%，并以稳定性指标SPREAD≈0.5的成绩取得了良好稳定性。【结论】验证了在深度学习中融合滤波理论缓解不确定性问题的可行性。

关键词：暴雨预测卡尔曼滤波“ 估计-校正”循环网络个别变化物理信息神经网络

基于机器学习的海河流域河流氮素变化趋势及关键因子识别

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中国环境科学 2025年

作者：汪昊高凯璐尹高飞孙学莹刘一航张旭琳王凤翟梦瑜王佳宝李昭慧文宏达李文超河北农业大学资源与环境科学学院省部共建华北作物改良与调控国家重点实验室河北省农田生态环境重点实验室天津大学电气自动化与信息工程学院北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京工业大学循环经济研究院

总氮（TN）是我国河流水质的主要限制因子。准确识别其时空变化规律及关键影响因素，并预测其浓度变化，有助于提前识别污染趋势和规避水质恶化风险，为水质监测与污染防治提供科学依据。目前的研究主要面临动态实时监测不足、时空变... 详细信息

总氮（TN）是我国河流水质的主要限制因子。准确识别其时空变化规律及关键影响因素，并预测其浓度变化，有助于提前识别污染趋势和规避水质恶化风险，为水质监测与污染防治提供科学依据。目前的研究主要面临动态实时监测不足、时空变化建模能力有限、以及多源数据整合和特征选择困难等局限性。因此，本研究基于2021年 — 2024年海河流域69个水质监测站的监测数据，通过耦合随机森林模型（RF）和长短时记忆神经网络（LSTM）构建了TN浓度预测的RF - LSTM数据驱动模型，分析了TN浓度的时空变化规律及主要影响因素。结果表明：（1） 2021年TN浓度较高，2022年TN浓度较低，年均值变化在4.97 mg/L ～ 5.22 mg/L；（2）五个子流域TN浓度年内呈‘U’形的季节变化特征，TN浓度最高值出现在1月和2月，最低值出现在8月；（3）水温和溶解氧浓度是影响海河流域水体TN浓度的关键因子，水温与TN浓度呈极显著负相关，溶解氧浓度与TN浓度呈极显著正相关；（4） RF - LSTM 数据驱动模型的预测效果 (R2: 0.830 ～ 0.939) 优于传统单一LSTM (R2: 0.818 ～ 0.931) 模型，且RF - LSTM 数据驱动模型具有更强的泛化性能。

关键词：海河流域时空变化规律影响因子机器学习