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改性纳米零价铁修复砷镉复合污染研究进展

农业环境科学学报 2024年

作者：梅哈古丽·艾尼瓦尔杨再磊罗艳丽周建勤朱新萍贾宏涛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北京农学院生物与资源环境学院

砷、镉复合污染已成为主要环境问题而受到广泛关注。改性纳米零价铁（nZVI）在砷镉复合污染修复中具有巨大的潜力。本文综述了nZVI的主要改性方式，阐述了改性nZVI材料修复砷镉复合污染的研究进展及其相关吸附机制，针对今后改性nZVI修... 详细信息

砷、镉复合污染已成为主要环境问题而受到广泛关注。改性纳米零价铁（nZVI）在砷镉复合污染修复中具有巨大的潜力。本文综述了nZVI的主要改性方式，阐述了改性nZVI材料修复砷镉复合污染的研究进展及其相关吸附机制，针对今后改性nZVI修复砷镉复合污染研究进行了展望。

关键词：纳米零价铁改性方法砷镉复合污染固化机制

基于地表水目标水质的畜禽粪便水环境承载力估算

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中国农业大学学报 2024年第1期29卷 146-156页

作者：楚天舒赖世宣杨行赵智强郭青霞中国农业大学资源与环境学院北京100193 农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所/农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室北京100125 中国农业大学工学院北京100083 山西农业大学资源环境学院山西太谷030801

针对南方水网地区畜禽养殖业发展受限问题,以浙江省江山港流域为研究对象,实地调研核定流域水污染物来源途径与入河污染负荷量;基于QUAL2K模型,建立地表水水质响应模型,评估江山港流域在达到目标水质时的畜禽粪便水环境承载力;运用情景... 详细信息

针对南方水网地区畜禽养殖业发展受限问题,以浙江省江山港流域为研究对象,实地调研核定流域水污染物来源途径与入河污染负荷量;基于QUAL2K模型,建立地表水水质响应模型,评估江山港流域在达到目标水质时的畜禽粪便水环境承载力;运用情景分析法探究畜禽养殖与地表水水质响应关系。结果表明:1)2020年江山港流域入河负荷量为190.564 t(以氨氮计),土壤流失、污水处理厂、化肥施用、有机肥施用和水产养殖分别占总负荷的70.0%、14.8%、11.0%、2.8%和1.4%。2)当水质目标设定为达到Ⅰ类和优于Ⅱ类时,江山港流域能承载畜禽最大养殖量分别为133.5万和1622.1万头猪当量,当前养殖规模未超载。3)江山港流域地表水水质对畜禽养殖量的响应关系弱,畜禽养殖不是流域水环境保护的制约因素。建议江山港流域加强生态沟渠的建设与管理,协同实现畜禽养殖业发展与水环境保护。

关键词：畜禽粪便水环境承载力地表水水质 QUAL2K模型污染负荷

施加生物质炭对风沙土土壤线虫群落结构的影响

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农业资源与环境学报 2024年第1期41卷 138-146页

作者：贾远彬陈康怡丛孟菲胡洋唐光木徐万里朱新萍贾宏涛新疆农业大学资源与环境学院乌鲁木齐830052 新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所乌鲁木齐830091 北京农学院生物与资源环境学院/农业农村部华北都市农业重点实验室北京102206 新疆土壤与植物生态过程重点实验室乌鲁木齐830052

生物质炭科学施加量以及施加时间是改良和维持土壤健康的研究热点。本研究设计两组玉米盆栽试验(A组和C组),其中A组为一次性施加生物质炭7年处理,C组为一次性施加生物质炭1年处理,各组施加量分别为0、15.75、31.50、63.00 t·hm^(-2)和1... 详细信息

生物质炭科学施加量以及施加时间是改良和维持土壤健康的研究热点。本研究设计两组玉米盆栽试验(A组和C组),其中A组为一次性施加生物质炭7年处理,C组为一次性施加生物质炭1年处理,各组施加量分别为0、15.75、31.50、63.00 t·hm^(-2)和126.00 t·hm^(-2),探究不同生物质炭施加量以及施加时间对风沙土土壤线虫群落结构特征的影响。结果表明:施加生物质炭1年后可增加土壤pH以及养分含量,生物质炭随老化时间的延长对土壤养分的提升效应会降低,土壤养分与土壤线虫群落结构有密切的相关性。土壤线虫以拟丽突属为优势属,食细菌类和捕食/杂食类为主要营养类群,土壤有机质的分解以细菌分解为主。施加生物质炭1年后,施加量的增加改变了土壤线虫群落结构、营养类群分布和丰度,生物质炭施加量的增加会显著抑制土壤线虫数量,但施加生物质炭7年后土壤线虫数量会恢复。随施加年限的增加,生物质炭会导致土壤食细菌类线虫丰度降低,捕食/杂食类线虫丰度增加,植物寄生类线虫丰度增加,但对线虫多样性指数(H)和丰富度指数(SR)影响不大。一次性施加126.00 t·hm^(-2)生物质炭7年后显著降低了土壤线虫数量,而施加生物质炭15.75 t·hm^(-2)对土壤线虫数量和群落结构的维持具有积极作用。

关键词：生物质炭土壤线虫风沙土生态指数

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抗生素耐药性的微生物调控:原生生物对细菌抗生素耐药性的影响

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科学通报 2024年第6期69卷 746-758页

作者：栗利娟郝秀丽安新丽李汶菁林晨烁朱永官中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 华中农业大学农业微生物国家重点实验室武汉430070 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085

抗生素耐药性在环境中的存在、进化和传播对人类健康构成了全球性的威胁.随着抗生素的使用,我们对人类影响的生态系统中抗生素耐药性的了解正在迅速加深.然而,在人类干扰有限的自然生态系统中,微生物的相互作用作为抗生素耐药性进化的... 详细信息

抗生素耐药性在环境中的存在、进化和传播对人类健康构成了全球性的威胁.随着抗生素的使用,我们对人类影响的生态系统中抗生素耐药性的了解正在迅速加深.然而,在人类干扰有限的自然生态系统中,微生物的相互作用作为抗生素耐药性进化的主要驱动因素在很大程度上仍被忽视.本文首先综述了抗生素耐药性的起源、进化和传播,指出前抗生素时代细菌耐药性进化的主要动力是微生物之间对资源的竞争,而抗生素时代人类活动向环境中施加的高浓度的抗生素则成为细菌耐药性进化的主要动力.然后在个体水平分别梳理了自养型原生生物和吞噬型原生生物在调控细菌耐药性方面的重要作用.并且指出由于方法上的局限性,目前在群落水平的研究相对缓慢,了解原生生物在微生物食物网中的地位和影响原生生物群落分布的因素则有利于我们解析其中的机制.最后对利用原生生物遏制抗生素耐药性带来的危害进行了展望,以期为缓解抗生素耐药性并控制其在环境中的传播提供科学依据.

关键词：抗生素抗性基因原生生物个体水平群落水平微生物相互作用水平基因转移

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纳米铁氧化物强化牛粪厌氧发酵产甲烷

农业环境科学学报 2024年第5期43卷 1163-1170页

作者：李煜叶青青瞿云山刘子墨任玉莹于莉民李欣中国农业大学工学院农业部可再生能源清洁化利用技术重点实验室北京100083

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响,提升牛粪厌氧发酵效率,本研究以纳米铁氧化物(Iron oxide nanoparticle,INP)为典型金属添加剂,比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半... 详细信息

为探究金属添加剂对牛粪厌氧发酵产甲烷过程的影响,提升牛粪厌氧发酵效率,本研究以纳米铁氧化物(Iron oxide nanoparticle,INP)为典型金属添加剂,比较了添加INP的反应器和从未添加INP的对照反应器中日产甲烷量、总挥发性酸、纤维素和半纤维素等的变化,并进一步探究INP添加对微生物群落和关键酶活性的影响。结果显示,INP添加促进纤维素水解并有利于挥发性脂肪酸的降解,从而促进产甲烷过程。连续反应器每日添加625 mg∙L^(-1)INP时日甲烷产量达到173.4 mL∙g^(-1)∙d^(-1),比对照组提高了38.3%;即使反应器停止添加INP,与对照组相比日产甲烷量依然显著提高(P性,尤其提高了甲烷合成关键酶-甲基辅酶M还原酶(EC 2.***.4.1)的活性(P<0.05),这是产甲烷效能提升的主要原因。综上,INP添加剂的施用有利于牛粪厌氧发酵产甲烷,从而提升畜禽粪污能源化利用效率。

关键词：厌氧发酵牛粪纳米铁氧化物挥发性脂肪酸宏基因组学

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河北低平原适水粮饲模式构建及综合效益评价

中国农业大学学报 2024年第7期29卷 181-192页

作者：杨晓琳王语萌石恒煜李庆祥王显国杜太生中国农业大学水利与土木工程学院/农业水资源高效利用全国重点实验室北京100083 中国农业大学草业科学与技术学院北京100193

为推进“粮改饲”进程与发展节水农业,构建适水型种植制度,本研究以水资源短缺的河北沧州为研究对象,聚焦饲草作物和粮食作物,首先利用作物需水模型SIMETAW系统量化1961—2020年沧州地区6种主要饲草作物(夏播高粱、青贮玉米、饲用燕麦... 详细信息

为推进“粮改饲”进程与发展节水农业,构建适水型种植制度,本研究以水资源短缺的河北沧州为研究对象,聚焦饲草作物和粮食作物,首先利用作物需水模型SIMETAW系统量化1961—2020年沧州地区6种主要饲草作物(夏播高粱、青贮玉米、饲用燕麦、饲用谷子、粮食作物冬小麦和夏玉米)的需水量及灌溉需水量,对比分析各作物需水量的时间变化规律及作物间差异,评估作物需水量的主要气象影响因素;后采用ROTAT模型建立了5种多样化粮-饲及饲-饲轮作制度,基于Entropy-TOPSIS对不同轮作模式的等价产量、生物量、经济效益、蛋白产出、生育期及周年需水量与降水耦合度进行综合评价。结果表明:1)这6种作物的年均生育期需水量表现为冬小麦(463.5 mm)>夏玉米(366.2 mm)>夏播高粱(354.6 mm)>饲用燕麦(351.7 mm)>青贮玉米(341.8 mm)>饲用谷子(322.4 mm)。2)各作物年均生育期灌溉量表现为冬小麦>饲用燕麦>谷子、夏玉米、夏播高粱。青贮玉米生育期灌溉需水量最低为106.7 mm。3)近60年来各作物需水量呈下降趋势,主要由太阳辐射、风速的下降导致。4)相比传统麦玉模式,饲用燕麦基的一年两熟模式生育期需水量降低14.9%~18.8%、灌溉需水量降低15.1%~19.2%。5)饲用燕麦基的饲草模式(饲用燕麦-青贮玉米(0.73)、饲用燕麦-饲用谷子(0.63)、饲用燕麦-夏播高粱(0.54))的综合评价指数均明显高于冬小麦-夏玉米(0.32)和冬小麦-夏播高粱(0.37)模式。因此,本研究建议在兼顾粮食生产的同时,适当发展饲-饲模式,对当地水资源的可持续利用及产能有重要意义。

关键词：饲草作物需水量灌溉需水量节水粮饲模式节水种植结构

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山西省红芸豆根瘤菌的筛选及其促生效果研究

中国土壤与肥料 2024年

作者：李钰李朦王若迪郭志奋武文丽杨治平张家星闫敏 1.山西农业大学资源环境学院 2.土壤环境与养分资源山西省重点实验室山西农业大学资源环境学院土壤环境与养分资源山西省重点实验室

红芸豆作为山西省重要的小杂粮作物，普遍存在结瘤率、产量和品质低等问题，接种根瘤菌是解决这些难题的有效途径。本研究以“英国红”红芸豆为供试材料，利用从红芸豆根系中分离出的10株根瘤菌进行接种试验，共11个处理。结果表明，从... 详细信息

红芸豆作为山西省重要的小杂粮作物，普遍存在结瘤率、产量和品质低等问题，接种根瘤菌是解决这些难题的有效途径。本研究以“英国红”红芸豆为供试材料，利用从红芸豆根系中分离出的10株根瘤菌进行接种试验，共11个处理。结果表明，从山西省忻州市红芸豆主栽区红芸豆根瘤中分离的根瘤菌分属Rhizobium indicum和Rhizobium etli，其中R. indicum的RH64菌株固氮酶活性和胞外多糖含量最高，分别达到253.22 U·L-1和415.43 mg·L-1；RH130菌株分泌IAA能力最强，为40.12 mg·L-1，RH102菌株溶解有机磷和无机磷能力最强，分别为166.84和4.12 mg·L-1。盆栽回接试验结果表明，接种根瘤菌后显著促进了红芸豆的生长及结瘤能力，与对照相比，回接根瘤菌红芸豆株高、植株地上部鲜重、结瘤数分别显著增加了2.22%～20.23%，34.92%～138.00%，26～173个（P性分析表明，根瘤菌固氮酶和胞外多糖含量与红芸豆结瘤存在着极显著的相关性，而根瘤菌IAA和溶磷作用则能够显著促进红芸豆植株生长与根部发育。从山西省忻州市筛选的10株根瘤菌中，RH64具有较强的结瘤和促生能力，且与主栽红芸豆品种高效匹配，适用于山西省忻州地区的红芸豆生产。

关键词：红芸豆根瘤菌结瘤促生相关性分析

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农田土壤健康评价体系构建的若干思考

土壤学报 2024年第4期61卷 879-891页

作者：张江周王光州李奕赞张文菊张俊伶张福锁福建农林大学资源与环境学院/国际镁营养研究所福州350002 中国农业大学资源与环境学院/国家农业绿色发展研究院/植物-土壤相互作用教育部重点实验室北京100193 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室北京100081

健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点,国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结,然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖... 详细信息

健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点,国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结,然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现,提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性,明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素,建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究;基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点,构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统;结合相关政策和区域环境的约束性,形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动,推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。

关键词：土壤健康差基础性指标制约性指标制宜性政策

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中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农业工程学报 2024年第2期40卷 332-343页

作者：郑博福刘海燕吴汉卿吴之见刘忠朱锦奇万炜南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 南昌大学江西生态文明研究院南昌330031 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 中国农业大学土地科学与技术学院北京100193

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀... 详细信息

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一,识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子,土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子,结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区;在此基础上,利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子,并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明:1)2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2)中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为:淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3)影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数,其重要性特征值分别为129.53和65.12,土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4)磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关,选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62,其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19(P 中国农田磷流失风险评估提供科学参考,对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。

关键词：农田面源污染磷指数模型磷流失风险评价关键因子随机森林结构方程模型