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土壤施用钝化剂与复合微生物肥对冬小麦镉积累的影响

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中国农业科学 2024年第1期57卷 126-141页

作者：王宇宋一凡张荣牟海萌孙丽芳付凯霞武紫君黄青青徐应明李鸽子王永华郭天财河南农业大学农学院/国家小麦工程技术研究中心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河南粮食作物协同创新中心

【目的】研究土壤施用钝化剂与复合微生物肥对豫北轻度镉污染弱碱性农田土壤中镉活性的钝化效果，及其对冬小麦品种不同器官间镉积累转运和产量的影响特征，旨在筛选出高效修复镉污染土壤、降低冬小麦籽粒镉含量的修复材料及低镉积累小... 详细信息

【目的】研究土壤施用钝化剂与复合微生物肥对豫北轻度镉污染弱碱性农田土壤中镉活性的钝化效果，及其对冬小麦品种不同器官间镉积累转运和产量的影响特征，旨在筛选出高效修复镉污染土壤、降低冬小麦籽粒镉含量的修复材料及低镉积累小麦品种，为豫北镉轻度污染弱碱性农田的小麦安全高效生产提供技术支撑。【方法】于2020—2022年连续两个冬小麦生长季，在豫北镉污染弱碱性农田设置不同土壤修复材料(CK：不进行土壤修复处理，CMF：复合微生物肥单施处理，GP：土壤钝化剂单施处理，CMF+GP：复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理)和6个冬小麦品种(鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023、鑫麦296、郑麦136、郑麦7698)的两因素裂区田间大区对比试验，研究土壤有效态镉、冬小麦地上部各器官镉含量、富集系数(BCF)、转运系数(TF)及其相关性、冬小麦产量及其构成因素的变化。【结果】(1)在连续两年冬小麦生长季，与CK相比，钝化剂和复合微生物肥的单施和等量配施均可降低土壤有效态镉含量，CMF+GP处理的效果最好，可使6个供试品种的根系表层土壤有效态镉含量显著降低17.6%—22.4%。土壤有效态镉含量降低与冬小麦地上部各器官镉含量的变化具有相关性，且不同品种的同一器官间也存在一定差异。(2)土壤钝化剂和复合微生物肥单施和等量配施可使鑫华麦818、漯麦163、郑麦9023降低TF茎鞘—叶、TF茎鞘—籽粒，增大TF(茎鞘—(穗轴+颖壳))、TF(叶—(穗轴+颖壳))，使BCF茎鞘、BCF叶降低、使小麦体内镉含量向穗轴+颖壳转移，以减小BCF籽粒，与之不同的是，未能有效降低鑫麦296的TF茎鞘—叶、BCF茎鞘，增大了郑麦136、郑麦7698的BCF茎鞘。(3)土壤施用钝化剂和复合微生物肥可综合调控冬小麦穗数、穗粒数、千粒重，提高冬小麦产量，但土壤修复处理与品种的方差分析结果表明两者的交互作用主要是通过调控穗数实现增产。CMF+GP处理中郑麦136连续两个冬小麦生长季的产量均为当季所有处理最高值，分别为7 317.17和10 485.32 kg·hm-2。【结论】施用复合微生物肥和土壤钝化剂可降低豫北弱碱性轻度镉污染麦田冬小麦根际土壤有效态镉含量，调控冬小麦各器官对土壤镉的富集系数及各器官转运系数。复合微生物肥和土壤钝化剂等量配施处理优于单施处理，可最大程度降低冬小麦籽粒镉含量，并显著提高参试冬小麦品种产量，且与本试验筛选出的低镉积累高产品种郑麦136搭配种植模式，可实现豫北弱碱性镉污染农田冬小麦的高产栽培与安全生产。

关键词：冬小麦土壤镉污染土壤镉钝化剂复合微生物肥镉富集系数镉转运系数石灰性潮土

干旱及半干旱地区油气开采废物道路利用的风险与管控限值区域差异

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干旱区资源与环境 2024年第11期 148-158页

作者：敬文杰朱宏飞李淑向锐刘玉强徐亚高富中国环境科学研究院国家环境保护危险废物鉴别与风险控制重点实验室辽宁工程技术大学环境科学与工程学院生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心

将脱油残渣(OCDRs)充当道路填充材料，是油气开采废物再利用的重要途径。但是现有的资源化风险评估及管控限值均采用全国统一参数模型，未考虑不同区域气象及地理环境的差异，这极大地限制了资源化利用，尤其是对受降雨量相对较少导致... 详细信息

将脱油残渣(OCDRs)充当道路填充材料，是油气开采废物再利用的重要途径。但是现有的资源化风险评估及管控限值均采用全国统一参数模型，未考虑不同区域气象及地理环境的差异，这极大地限制了资源化利用，尤其是对受降雨量相对较少导致污染物释放风险相对较小的干旱及半干旱地区。文中采用淋溶与浸出实验、指数衰减源强模型、污染物瞬态迁移扩散模型，并结合Monte Carlo方法，对干旱及半干旱区域内OCDRs用作路基填料的环境潜在风险、管控限值以及地区差异进行了深入分析。结果表明：三种浸出实验得出的数据与淋溶实验相比非常不稳定。采用淋溶方法预测OCDRs在干旱及半干旱地区14省道路利用条件下暴露点浓度超标概率为0,风险可接受，但是采用传统方法预测风险过高，其中Pb的暴露浓度为三类地下水限值的3.1倍。14省份之间暴露风险以及管控限值差异较大，8种重金属暴露浓度的离散系数在0.53～1.2之间，管控限值的离散系数在1.3～2.7之间，离散程度都较高，且管控限值与降雨量呈现较强的负相关性，这与暴露浓度的规律基本一致。研究表明：传统浸出和风险评估方法体系模型参数均一，不能准确的评估不同地区OCDRs中污染物的潜在风险。亟待加快建立固废资源化风险评估方法标准，针对干旱及半干旱地区不同区域对应风险与管控限值的巨大差异，应根据各地区具体情况对有害物质实施差异化的管控，推进形成固废资源化风险分区分类分级管控体系。

关键词：脱油废物干旱及半干旱地区资源化不确定性分析风险管控

稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1350-1359页

作者：褚向乾吕卫光樊海丹白娜玲郑宪清李双喜张娟琴张海韵张月张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式... 详细信息

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

关键词：稻鳝种养氨氧化微生物高通量测序土壤理化性质微生物群落

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土壤中纳米塑料与砷共存诱发的生菜毒性效应及其代谢机制

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农业环境科学学报 2024年

作者：范维新邱春生穆莉翁靓娴高子惟天津城建大学环境与市政工程学院农业农村部环境保护科研监测所农业农村部农产品质量安全环境因子控制重点实验室天津市农业环境与农产品安全重点实验室

为探究土壤中纳米塑料与砷共存诱发的生菜毒性效应及其代谢机制。首先，研究探讨了纳米塑料引入受砷污染土壤中后对其pH、含水量及砷含量变化的影响；其次，探讨了土壤中纳米塑料与砷协同作用对生菜生长发育、营养品质及抗氧化应激系统... 详细信息

为探究土壤中纳米塑料与砷共存诱发的生菜毒性效应及其代谢机制。首先，研究探讨了纳米塑料引入受砷污染土壤中后对其pH、含水量及砷含量变化的影响；其次，探讨了土壤中纳米塑料与砷协同作用对生菜生长发育、营养品质及抗氧化应激系统的影响；最后，研究通过代谢组学分析技术揭示了两者协同作用诱发的生菜毒性效应机制。结果表明：含砷土壤中纳米塑料的存在，导致土壤中pH上升，持水能力及砷含量下降。植物成熟期时，未添加纳米塑料的土壤总砷含量下降了6.85%、添加了10 mg·kg-1和100 mg·kg-1纳米塑料的土壤总砷含量分别下降了9.87%和20.33%。同时，纳米塑料的存在加剧了植物对无机砷的吸收，尤其是幼苗期，在分别添加10 mg·kg-1和100 mg·kg-1纳米塑料的处理组中，生菜主要以三价砷为主，分别上升了30.25%、39.10%。此外，在15 d时，相较于未添加纳米塑料组，10 mg·kg-1组的叶鲜质量，上升了20.00%，而100 mg/kg组下降了4.00%，低浓度纳米塑料的存在反而促进了植物的生长。而30 d时两个处理组分别下降了6.15%和10.77%，45d时分别下降了6.33%、12.66%，存在低促高抑的现象。此外，生菜的根长、根质量、茎长和叶绿素等指标的生长趋势同样存在低促高抑的现象。含纳米塑料处理组中生菜的纤维素、蛋白质和维生素C含量小幅上升，且SOD、MDA呈现同步上升趋势，增强了生菜的抗氧化胁迫。代谢分析表明，含砷土壤中纳米塑料的添加导致半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、肌醇磷酸代谢途径的上调，硫氮代谢、三羧酸循环、酪氨酸代谢和丙酮酸代谢途径的下调，对植物生长造成不利。

关键词：土壤砷纳米塑料生菜毒性效应代谢机制

以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统分析与展望

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农业工程学报 2024年第12期40卷 1-12页

作者：徐永洞刘志丹中国农业大学水利与土木工程学院农业农村部设施农业工程重点实验室环境增值能源实验室北京100083

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的... 详细信息

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提升畜禽粪污的无害化资源化水平和消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化和高效种养结合系统研究提供理论参考。

关键词：畜禽粪污水热炭生物炭水热转化生物原油种养结合系统农作物病害防控

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粉煤灰在环境修复中应用的研究进展:基于Web of Science的文献计量分析

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应用化工 2024年第4期53卷 888-893,899页

作者：李中浤吕旭波刘新妹李晓光中国环境科学研究院国家环境保护河口与海岸带环境重点实验室北京100012 北京建筑大学环境与能源工程学院北京102627

为深入了解粉煤灰在环境修复领域应用的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家(地区)、机构和个人在该领域的科学贡献和影响。本文采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^(TM)核心合集数据库,数据可视化分析软件Citesp... 详细信息

为深入了解粉煤灰在环境修复领域应用的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家(地区)、机构和个人在该领域的科学贡献和影响。本文采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^(TM)核心合集数据库,数据可视化分析软件Citespace和HistCite Pro,对1990~2022年该库收录的相关文献进行了计量分析,从发文量TOP10的国家(地区)、高产作者、来源期刊、重要研究机构和研究方向热点等方面对1990年以来粉煤灰在环境修复领域的应用和研究现状进行了分析,对了解粉煤灰在环境修复领域的研究方向、发展趋势和研究热点具有指导意义。

关键词：粉煤灰环境修复文献计量 HistCite Pro Citespace 研究热点

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水铁矿富集功能微生物强化土壤微生物电化学降解石油烃

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农业环境科学学报 2024年

作者：于鑫杨思德陈永刚杨玥玮孙嘉璐张云李晓晶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理工大学环境科学与安全工程学院东北大学资源与环境学院东北农业大学资源与环境学院

为探究土壤微生物电化学系统（Microbial Electrochemical System， MES）中土著微生物在增强石油烃降解过程中对外源水铁矿的响应。设置了无电极、开路、闭路三种土壤MES反应装置，即在无生物电场、局部生物电场和有效生物电场下，在第... 详细信息

为探究土壤微生物电化学系统（Microbial Electrochemical System， MES）中土著微生物在增强石油烃降解过程中对外源水铁矿的响应。设置了无电极、开路、闭路三种土壤MES反应装置，即在无生物电场、局部生物电场和有效生物电场下，在第0、202、368天考察石油烃降解和土壤微生物群落变化。结果表明：水铁矿依次在无电极、开路和闭路处理中的转化增加，这伴随着更高的石油烃降解（较无水铁矿添加组提升22%）。水铁矿添加后，土壤微生物群落多样性增强，受确定性过程影响增大。此外，群落共生网络关系得到加强，强化了种间的协助互作。虽然长时间的运行使得系统优势门（Desulfobacterota、Firmicutes、Proteobacteria）丰度降低50% 和优势属（SBR1031、SEEP-SRB1、KCM-B-112）丰度降低16%，但水铁矿能够选择富集功能微生物，包括铁还原菌（Geoalkalibacter、Limnobacter）、石油烃降解菌（Desulfosarcinaceae、Salinimicrobium、Immundisolibacter）、产电菌（Geoalkalibacter、Mycobacterium），丰度最高提升至对照的4.7倍，以支撑土壤MES的强化石油烃降解和产电功能，这在功能预测中也得以证实。

关键词：石油烃污染土壤MES 水铁矿功能微生物

污染水稻土淹水-落干过程土壤铁形态转化及元素生物有效性的原位监测

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土壤学报 2024年

作者：赵万通王雨枫刘哲黄巧云易层冯雄汉王小明华中农业大学资源与环境学院农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室土壤环境与污染修复湖北省重点实验室国家环境保护部土壤健康诊断与绿色修复重点实验室

针对我国水稻土重金属污染问题，以广东韶关大宝山矿区污染水稻土为研究对象，通过淹水-落干培养实验，结合化学提取、薄膜扩散梯度技术（DGT）和相关分析，探究了磷酸盐（P）或腐殖酸（HA）添加对土壤铁（Fe）形态及相关元素生物有效... 详细信息

针对我国水稻土重金属污染问题，以广东韶关大宝山矿区污染水稻土为研究对象，通过淹水-落干培养实验，结合化学提取、薄膜扩散梯度技术（DGT）和相关分析，探究了磷酸盐（P）或腐殖酸（HA）添加对土壤铁（Fe）形态及相关元素生物有效性的影响。结果表明：淹水2d至42 d，酸溶性Fe2+、无定形Fe（Feox）和Fe活化度分别由1.5 g·kg-1升至4.8g·kg-1、6.6g·kg-1升至10.1 g·kg-1、21%升至29%，添加P或HA处理中无定形Fe含量均降低。土壤落干后，Feox和Fe活化度分别快速下降至7.4 g·kg-1和21.6%。对于CaCl2提取态重金属，土壤淹水14 d后降至最低，而落干后砷（As）、镉（Cd）、铜（Cu）和锌（Zn）分别快速增至0.1、0.4、0.3和7.0 mg·kg-1；在淹水初期P处理和HA处理的As含量较对照分别提升了80%和35%，但降低了Cu、Zn和Cd含量，添加HA造成CaCl2提取态Cu、Zn、Cd减少率均大于67%。淹水过程中，DGT提取态P、Fe含量先增加后减小，Zn含量逐渐降低；土壤有效态P、As含量主要受有效态Fe控制；添加P或HA处理均降低了淹水前期有效Zn含量。上述结果为重金属污染土壤修复和农业安全利用提供了重要的科学依据。

关键词：水稻土铁氧化物重金属磷薄膜扩散梯度技术生物有效性

Cd和Zn胁迫对青海湖裸鲤抗氧化系统和非特异性免疫机能的影响

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农业生物技术学报 2024年

作者：王蓉李长忠赵静马淑兄贾春艳勾化宇李兰英陈艳霞祁洪芳金文杰青海大学生态环境工程学院青海湖裸鲤救护中心青海省青海湖裸鲤繁育与保护重点实验室农业农村部高原冷水鱼养殖与生态环境保护重点实验室(部省共建)

青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)是一类特有的耐低温耐盐碱性高原裂腹鱼类，重金属胁迫是限制其溯河洄游产卵繁育的主要非生物胁迫之一。为探讨Cd2+和Zn2+胁迫对青海湖裸鲤的急性毒性作用、抗氧化能力及非特异性免疫机能的影响，... 详细信息

青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)是一类特有的耐低温耐盐碱性高原裂腹鱼类，重金属胁迫是限制其溯河洄游产卵繁育的主要非生物胁迫之一。为探讨Cd2+和Zn2+胁迫对青海湖裸鲤的急性毒性作用、抗氧化能力及非特异性免疫机能的影响，本研究采用静水生物测定法确定不同浓度Cd2+和Zn2+胁迫青海湖裸鲤24、48、72和96 h的半致死浓度(lethal concentration for 50%, LC50)及安全浓度(safe concentration, SC)；通过酶标仪测定Cd2+和Zn2+胁迫后其鳃、肾脏和肝脏组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(Catalase, CAT)、酸性磷酸酶(acid phosphatase, ACP)和碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, AKP)的活性，并用qPCR检测NF-κB相关免疫基因转化生长因子β激活激酶1(transforming growth factor β-activatrd kinase 1, TAK1),IκB抑制因子激酶α (inhibitory nuclear factor kinase-κB α, IKKα)，核因子κB抑制因子α (inhibitor nuclear factor-κB α, IκBα)，核转录因子κB (nuclear transcription factor-κB, NF-κB)，白细胞介素8 (interleukin 8, IL-8)，锌指蛋白A20 (A20)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α, TNF-α)的相对表达量。结果显示，Cd2+胁迫青海湖裸鲤幼鱼24、48、72和96 h的LC50分别为1.455、1.022、0.579和0.428 mg/L;Zn2+胁迫青海湖裸鲤幼鱼24、48、72和96 h的LC50分别为4.634、2.797、1.843和1.157 mg/L;Cd2+和Zn2+的SC分别为0.004 3和0.115 7 mg/L，毒性大小为Cd2+>Zn2+。青海湖裸鲤的肾脏和肝脏中SOD和CAT活性对Cd2+和Zn2+胁迫有不同程度的响应，但较高浓度Cd2+胁迫24 h时鳃组织中SOD和CAT的活性较高；胁迫后的鳃和肾脏中ACP活性显著降低(P环境。本研究可为深入探讨重金属胁迫下青海湖裸鲤的生理响应分子机制和青海湖裸鲤的人工增殖放流工作提供依据。

关键词：青海湖裸鲤重金属胁迫急性毒性抗氧化能力免疫机能