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极端嗜热菌联合高温预处理促进猪粪堆肥腐熟效果研究

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生态与农村环境学报 2025年

作者：张晶黄红英曹云靳红梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室

为探究极端嗜热菌联合高温预处理对促进畜禽粪便堆肥腐熟、提高堆肥品质的效果，以期为进一步优化高温快速堆肥技术提供理论与实践依据。本研究以现有的10株地芽孢杆菌和栖热菌为资源，通过测定高温降解酶活力和高温预处理条件下（85℃... 详细信息

为探究极端嗜热菌联合高温预处理对促进畜禽粪便堆肥腐熟、提高堆肥品质的效果，以期为进一步优化高温快速堆肥技术提供理论与实践依据。本研究以现有的10株地芽孢杆菌和栖热菌为资源，通过测定高温降解酶活力和高温预处理条件下（85℃，4 h）的存活能力，筛选极端嗜热菌用于超高温预处理堆肥接种；以猪粪和水稻秸秆为原料，设置常规堆肥（CK）、超高温预处理堆肥（HPC）和超高温预处理接种极端嗜热菌堆肥（IHPC）3个处理，进行为期42 d的控温模拟堆肥试验。结果表明：菌株E、NN-37、80-39、NN-68和80-61在高温预处理条件下存活率分别为98.0%、64.3%、60.8%、58.8%和55.0%。菌株NN-37和NN-68能检测出高温蛋白酶、淀粉酶、木聚糖酶和脂肪酶活力，菌株80-39和80-61能检测出高温蛋白酶、淀粉酶和木聚糖酶活力，菌株E能检测出高温蛋白酶和木聚糖酶活力。堆肥结束时，IHPC的总有机碳（total organic carbon，TOC）含量(312.65 g·kg-1)比CK和HPC(331.74、317.06 g·kg-1)低；总氮（total nitrogen，TN）含量(18.91 g·kg-1)较CK、HPC分别高出15.16%和4.30%；胡敏酸（humic acid，HA）含量(62.62 g·kg-1)相比CK、HPC增加了27.72%和6.95%；种子发芽指数（germination index，GI）(79.04%)相比CK、HPC提高了25.90%和16.42%；胡富比（H/F）(2.13)和HP指数（0.68）相比CK、HPC分别提升了52.14%、22.41%和17.24%、7.94%。TOC与堆肥腐熟相关性最大，其与HA、H/F、HP和GI均呈显著负相关，与富里酸（fulvic acid，FA）呈显著正相关。隶属函数分析表明IHPC堆肥的综合效果最好。在畜禽粪便堆肥中，采用极端嗜热菌联合高温预处理的方式可显著加速堆肥腐熟，增强堆肥腐殖化程度，具有良好应用潜力。

关键词：极端嗜热菌高温预处理堆肥腐熟畜禽粪便

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全秸秆纤维育苗穴盘的制备及其性能分析

农业工程学报 2025年第2期41卷 233-241页

作者：赵伟黄红英蒋建雄孙恩惠靳红梅陈玲江苏大学环境与安全工程学院镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 农业农村部种养结合重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095

为探讨吸滤法制备全秸秆纤维育苗穴盘及其性能,该研究以小麦秸秆为原料,采用不同预处理方法获取秸秆纤维,研究了不同预处理条件下得到的秸秆纤维特性及其对负压吸滤所制备育苗穴盘性能的影响。结果显示,通过生物发酵耦合机械盘磨(CS)及... 详细信息

为探讨吸滤法制备全秸秆纤维育苗穴盘及其性能,该研究以小麦秸秆为原料,采用不同预处理方法获取秸秆纤维,研究了不同预处理条件下得到的秸秆纤维特性及其对负压吸滤所制备育苗穴盘性能的影响。结果显示,通过生物发酵耦合机械盘磨(CS)及生物发酵基础上加入MnO_(2)(0.05%,CSM)、KOH(1%,CSK)和二者联合(CSMK)处理,所得解离纤维平均长度分别为2.20、1.95、1.70、1.55 mm,平均宽度96、94、94、86μm。制得的育苗穴盘干、湿拉伸强度、压缩强度、耐水性均随加入MnO_(2)或/和KOH有明显提升。选择CSMK秸秆纤维穴盘进行育苗试验,所育黄瓜、小番茄、羊角酥和朝天椒苗壮苗指数分别比塑料穴盘对照高46.67%、61.54%、76.92%、171.43%,叶片SPAD值和根系活力均高于对照组10%、36%以上。试验表明,通过吸滤法可以将生物发酵耦合机械盘磨获得的大尺寸麦秸纤维制成用于蔬菜育苗的穴盘,且秸秆物料在生物发酵基础上添加MnO_(2)或/和KOH可显著促进纤维束解聚,纤维尺寸分布更均匀,更有利于增强育苗穴盘机械性能和耐水性能。该研究为秸秆纤维育苗容器开发提供理论依据。

关键词：大尺寸纤维预处理纤维形态负压吸滤穴盘

水热炭基纳米硒对猪粪中温和中高温产甲烷及砷去除的影响

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农业工程学报 2025年第1期41卷 258-267页

作者：朱燕云靳红梅龙玉娇朱宁王欣冯彦房曹云张晶江苏省农业科学院资源与环境研究所南京210014 南京农业大学资源与环境学院南京210095 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 农业农村部种养结合重点实验室南京210014

在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此... 详细信息

在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此,以含砷(以As计,4.43 mg/kg)猪粪废水为研究对象,开展批次厌氧消化试验,探究中温(37℃)和中高温(44℃)两种工艺条件下SeHC对猪粪厌氧消化产甲烷性能及发酵物中砷去除的影响。结果表明:SeHC相对未负载纳米硒的水热炭HC比表面积显著(P化厌氧产甲烷效果最佳,SeHC处理组的P’(甲烷生产潜力)和R_(m)(最大产甲烷速率)分别较CK组显著提升72.20%和75.54%,提升率远高于中温条件下;添加SeHC对厌氧消化体系中的砷含量削减效果也最佳,中温下SeHC处理组的砷去除率为5.3%,是CK组的1.86倍,中高温下SeHC处理组的砷去除率为10.7%,是同等温度条件下CK组的3.2倍。综上所述,水热炭基纳米硒SeHC耦合中高温厌氧消化工艺,在同步提高厌氧消化性能和有害物质砷去除方面更具优势,研究结果将为今后水热炭基纳米硒材料功能开发及其在环境和能源领域的应用提供理论参考。

关键词：水热炭纳米硒厌氧消化金属去除率

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堆肥腐植酸吸附铵态氮和氨气的性能与机理

农业环境科学学报 2025年第2期44卷 499-508页

作者：陈豹曹云孙恩惠曲萍徐跃定黄红英靳红梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 农业农村部种养结合重点实验室南京210014

为探讨堆肥腐植酸对NH+4与NH3的吸附效果及机理,提取并纯化农业废弃物堆肥胡敏酸(C-HA)和富里酸(C-FA),并与+商品胡敏酸(B-HA)、富里酸(B-FA)吸附NH4与NH3效果相比较,借助元素分析仪、扫描电镜、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR... 详细信息

为探讨堆肥腐植酸对NH+4与NH3的吸附效果及机理,提取并纯化农业废弃物堆肥胡敏酸(C-HA)和富里酸(C-FA),并与+商品胡敏酸(B-HA)、富里酸(B-FA)吸附NH4与NH3效果相比较,借助元素分析仪、扫描电镜、比表面积分析(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR)等对腐植酸理化性质进行表征,进行了动力学吸附试验和等温吸附试验。结果表明:商品腐植酸和堆肥腐植酸的比表+面积和总孔容均较小,孔隙结构不发达。C-HA的总酸性基团和酚羟基含量分别比B-HA高出27.1%、14.1%。吸附NH4或NH3以+后,羟基对应的峰强明显变小。C-HA、B-HA对NH4的最大吸附量分别为5.347、5.099 mg·g^(-1),吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,表明此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。C-HA、B-HA、C-FA、B-FA对NH3的吸附容量分别+为38.98、23.17、57.07、66.96 mg·g^(-1)。C-HA对NH4、NH3的吸附容量高于B-HA,这主要与其较高的酚羟基、羧基等含氧酸性官能团+的含量有关。研究表明,堆肥腐植酸具有作为NH4和NH3的吸附材料的潜力。

关键词：胡敏酸富里酸氨气铵态氮堆肥

基于深度学习的拉曼光谱及其在微塑料检测中的应用研究进展

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分析化学 2025年第2期53卷 153-163页

作者：韩永辉时春波梁旺张晓月崔建升姚波河北科技大学环境科学与工程学院河北省固体废弃物资源化技术创新中心

微塑料广泛存在于水体、陆地和大气等不同环境中，通过食物链传递和累积，破坏生态环境，危害人体健康。现有的微塑料检测技术存在样品前处理复杂、大批量样品检测效率低和难以应对复杂样品检测等问题。因此，开发适用于环境检测领域的... 详细信息

微塑料广泛存在于水体、陆地和大气等不同环境中，通过食物链传递和累积，破坏生态环境，危害人体健康。现有的微塑料检测技术存在样品前处理复杂、大批量样品检测效率低和难以应对复杂样品检测等问题。因此，开发适用于环境检测领域的复杂微塑料样本快速高效检测技术极为重要。拉曼光谱技术具有快速、准确、灵敏度高、无损和非接触等优点，在微塑料检测中表现出巨大的应用潜力。深度学习作为一种具有大规模数据处理、非线性建模和自动特征提取等能力的人工智能方法，在拉曼光谱信号分析中的应用受到越来越多的关注。基于深度学习的拉曼光谱技术，其检测效率和准确率等性能指标均显著提升。本文介绍了拉曼信号增强技术的发展现状，总结了用于拉曼光谱信号分析的深度学习方法，综述了近年来基于深度学习的拉曼光谱技术在微塑料检测中的研究和应用进展，最后讨论了基于深度学习的拉曼光谱技术应用于微塑料检测所面临的挑战及其发展前景。

关键词：微塑料拉曼光谱深度学习环境监测评述

超大孔海绵体生物炭灭活大肠杆菌(Escherichia coli)研究

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生态与农村环境学报 2025年第3期41卷 430-436页

作者：龙玉娇靳红梅张晶江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095 江苏省农业废弃物资源化工程技术研究中心江苏南京210014

发展高效杀菌技术对农产品产地环境微生物污染控制具有重要意义。传统杀菌技术存在稳定性和持续性不高、易产生消毒副产物、成本较高等难题。该研究开发了一种基于超大孔海绵体生物炭的新型杀菌方法,并研究了其消毒特性与机理。结果表明... 详细信息

发展高效杀菌技术对农产品产地环境微生物污染控制具有重要意义。传统杀菌技术存在稳定性和持续性不高、易产生消毒副产物、成本较高等难题。该研究开发了一种基于超大孔海绵体生物炭的新型杀菌方法,并研究了其消毒特性与机理。结果表明,体系条件对消毒效果有显著影响,超大孔海绵体柚子皮生物炭投加量和硫酸盐浓度提高,细菌灭活效率随之提高。当柚子皮生物炭投加量为4 g·L^(-1)、硫酸盐浓度为50 mmol·L^(-1)时即可实现细菌的快速灭活(1 h灭活99.81%,2 h灭活99.97%)。通过对比研究柚子皮生物炭体系与柚子皮体系、椰壳生物炭体系的杀菌效果及孔径分布,发现此方法中柚子皮生物炭的超大孔结构与细菌尺寸相适配,能较好地捕集细菌或将捕集的细菌接触式灭活。柚子皮生物炭体系与无硫酸盐体系、氯盐体系及滤液体系杀菌效果的对比研究结果表明,柚子皮生物炭和硫酸盐溶液混合后可能会溶出具有杀菌作用的芳香性酚类或酮类化合物等化学物质,进一步提高杀菌效果。研究可为土壤等产地环境生物污染高效消毒技术创新提供参考方法。

关键词：生物污染超大孔海绵体生物炭柚子皮消毒

秸秆基质块育秧过程中酚酸释放规律及自毒作用消减

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中国农业大学学报 2025年第3期30卷 85-94页

作者：张晶曲萍赵奕然孙恩惠雍宬曹云孙倩靳红梅黄红英江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部种养结合重点实验室南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

为解析秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合物释放规律及其对水稻的生物毒性,探明锰氧化物用于消减酚酸,提升育秧质量的可行性。以秸秆基质块和“南粳46”水稻为研究对象,进行育秧试验,通过液质联用方法测定秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合... 详细信息

为解析秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合物释放规律及其对水稻的生物毒性,探明锰氧化物用于消减酚酸,提升育秧质量的可行性。以秸秆基质块和“南粳46”水稻为研究对象,进行育秧试验,通过液质联用方法测定秸秆基质块育秧过程中酚酸类化合物的动态变化,确定育秧过程释放的主要酚酸及含量,并采用发芽试验检测主要酚酸的生物毒性;同时,选择二氧化锰作为添加剂,检测其对酚酸的去除效果及对秸秆基质块育秧质量的提升。结果表明:1)15 d育秧周期内,秸秆基质块产生的总酚酸质量浓度随着育秧天数的增加呈先升高后降低的趋势,第10天总酚酸质量浓度最高,可达328 mg/L,出苗期(0~3 d)对香豆酸含量最高,阿魏酸次之,二者在主要酚酸中合计所占比例约95%;2)对香豆酸质量浓度达到200 mg/L,阿魏酸质量浓度达到350 mg/L时,水稻种子发芽指数均会显著降低;3)二氧化锰降解对香豆酸和阿魏酸的效果与底物浓度呈负相关,100 mg/L对香豆酸和阿魏酸降解率分别为49.9%和69.9%,浓度为300 mg/L时,二者降解率分别为25.8%和32.2%;4)秸秆基质块中添加二氧化锰能有效提升水稻育秧质量,株高、茎粗、地上部和地下部干重均显著增加,当添加量为0.025%时育秧质量即可达到商品基质水平。综上,秸秆基质块育苗前期释放的最主要酚酸为对香豆酸和阿魏酸,二氧化锰对二者有良好的降解效果,秸秆基质块中添加二氧化锰可显著提升水稻育秧质量。

关键词：秸秆基质块育秧酚酸自毒作用二氧化锰

叶面喷施硒肥对生菜中抗生素及抗性基因的消减效果研究

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生态与农村环境学报 2025年第3期41卷 420-429页

作者：洪畅靳红梅朱燕云朱宁江苏大学环境与安全工程学院江苏镇江212013 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095 农业农村部长江下游农业环境重点实验室江苏南京210014

为阻控抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)在根际土壤和蔬菜中传播与扩散,以自主研发的生物纳米硒和常用的亚硒酸钠为供试硒肥,通过室内盆栽试验,研究叶面喷施硒肥对生菜中抗生素及ARGs的消减效果。结果表明,叶面喷施硒肥可有效减少生菜和根... 详细信息

为阻控抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)在根际土壤和蔬菜中传播与扩散,以自主研发的生物纳米硒和常用的亚硒酸钠为供试硒肥,通过室内盆栽试验,研究叶面喷施硒肥对生菜中抗生素及ARGs的消减效果。结果表明,叶面喷施硒肥可有效减少生菜和根际土壤中四环素、土霉素、磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶、诺氟沙星和恩诺沙星含量,其在生菜叶片、根和根际土壤中降幅分别为38.1%~100%、13.4%~100%和3.8%~71.0%;叶面喷施硒肥还降低生菜叶片、根和根际土壤中ARGs绝对丰度,降幅分别为11.8%~87.0%、5.9%~100%和1.5%~78.3%。叶面喷施硒肥显著降低可移动遗传元件(MGEs)丰度(P<0.05),这是土壤-生菜系统ARGs水平转移受到抑制的主要原因。总体来看,叶面喷施生物纳米硒对生菜中抗生素及ARGs的消减效果更好。

关键词：硒肥叶面喷施抗生素抗生素抗性基因消减效果

土壤调理剂对酸性土壤的改良及夏玉米增产效果

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中国土壤与肥料 2025年第1期 170-177页

作者：李丹曹云汪吉东张晶孙倩龙玉娇黄红英徐跃定靳红梅江苏省农业科学院农业资源与环境研究所江苏南京210014 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心江苏南京210095 农业农村部种养结合重点实验室江苏南京210014

为探究不同调理剂对江苏丘陵地区酸性土壤的改良效果及其对夏玉米产量和养分吸收的影响,采用盆栽试验,将腐熟堆肥、秸秆灰渣、风化煤分别以8∶1∶1(T1)、9∶0.5∶0.5(T2)、7∶2∶1(T3)、10∶0∶0(T4)的干质量比例配置成4种不同土壤调理... 详细信息

为探究不同调理剂对江苏丘陵地区酸性土壤的改良效果及其对夏玉米产量和养分吸收的影响,采用盆栽试验,将腐熟堆肥、秸秆灰渣、风化煤分别以8∶1∶1(T1)、9∶0.5∶0.5(T2)、7∶2∶1(T3)、10∶0∶0(T4)的干质量比例配置成4种不同土壤调理剂,以不添加调理剂的全无机肥处理为对照(CK),研究在等氮条件下,调理剂与无机肥配施对酸性土壤性质、玉米产量及养分吸收量的影响。结果表明,施用土壤调理剂配施无机肥的所有处理显著提高了土壤pH值和交换性盐基离子总量,同时也显著降低了土壤中交换性铝的含量。T4处理pH值提高了0.33,土壤交换性氢和交换性铝含量分别比CK降低了48.73%、29.17%,交换性盐基离子总量提升了20.00%。所有调理剂处理的土壤有机质、有效磷均有所提升,其中以T3效果最好,与CK相比有机质和有效磷含量分别高出23.78%和42.71%。所有调理剂处理均提高了玉米根、茎叶和籽粒磷吸收量,并促进氮素从根系向地上部的转移。所有调理剂处理玉米籽粒产量均显著高于CK,平均增产率为23.2%。熵值法对土壤改良效果综合分析结果表明,本试验条件下以堆肥∶风化煤∶秸秆灰渣以7∶2∶1的比例混合或全部以堆肥为原料的调理剂对酸性土壤的改良以及玉米增产效果最好,可作为江苏丘陵地区酸性土壤改良的调理剂。

关键词：土壤调理剂玉米养分有机质土壤交换性盐基离子