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期刊信息/Journal information
农业环境科学学报
农业部环境保护科研监测所 中国农业生态环境保护协会
农业环境科学学报

农业部环境保护科研监测所 中国农业生态环境保护协会

李文华

月刊

1672-2043

caep@vip.163.com

022-23674336

300191

天津市南开区复康路31号

农业环境科学学报/Journal Journal of Agro-Environment ScienceCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《农业环境科学学报》是由农业部主管、农业部环境保护科研监测所和中国农业生态环境保护协会主办的国家级学术核心期刊。主要刊登农业生态环境科学领域内具有创新性的研究成果，包括新理论、新技术和新方法。报道领域包括农业污染控制与治理、生态农业、环境修复技术与原理、环境毒理与风险评价、环境监测与评价、废弃物综合利用等。
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    生物炭长期施入对燥红土有机碳及其组分的影响

    万云星牟金霞杨婼妍陈云忠...
    2032-2040页
    查看更多>>摘要：为探究生物炭长期施入对土壤有机碳(SOC)及其活性组分的影响,通过室内培养试验,比较短期(1个月)施用生物炭(BF)和生物炭施入3 a(BA)对SOC及其组分的影响.结果表明:生物炭施入显著提高了SOC、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)和微生物生物量碳(MBC)含量.相比不施生物炭处理(CK),施用生物炭处理土壤的POC、EOC、LFOC和MBC分别增加了97.5%～241.5%、21.8%～59.4%、66.8%～202.7%和83.7%～199.9%.相较于BF,BA的SOC、EOC、POC和MBC含量显著降低,但溶解性有机碳(DOC)含量显著升高.相较于CK,施生物炭土壤的碳库管理指数(CPMI)显著提高,培养1个月的1%生物炭(BF1)和2%生物炭(BF2)及培养3a的1%生物炭(BA1)和2%生物炭(BA2)处理的CPMI值分别提高了48.81%、89.73%、54.66%和157.48%.相关分析显示,MBC、POC、LFOC及EOC含量与SOC含量显著正相关.综上所述,施用生物炭能实现土壤固碳,但随着施用年限延长,CPMI显著降低,从而降低了SOC的稳定性.

    生物炭土壤有机碳活性碳组分土壤碳库

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    小麦秸秆添加对不同类型土壤有机碳矿化的影响

    余洁苗淑杰乔云发李天...
    2041-2049页
    查看更多>>摘要：为探究在相同培养条件下,小麦秸秆添加对不同类型土壤有机碳矿化的影响,本研究采用室内培养法,向黑土、风沙土、紫色土和黄棕壤添加小麦秸秆,以揭示不同类型土壤有机碳矿化对外源碳添加的响应机制差异.结果表明:与未添加秸秆处理相比,添加秸秆处理的4种土壤有机碳矿化速率均表现为前21d显著增加,之后趋于稳定.在培养的前7d,4种土壤CO2累积排放量迅速增加2.41～3.87倍,此后持续稳步增加;培养结束后,未添加秸秆的4种土壤间CO2累积排放量未见显著差异;添加秸秆处理各土壤CO2累积排放量显著增加,较未添加秸秆提升2.52～3.41倍,其中紫色土CO2累积排放量显著低于其他3种类型土壤,为2 760.74 mg·kg-1,黑土增加最显著,为4 168.99 mg·kg-1.相关分析表明,无论是否添加秸秆,土壤有机碳的矿化率均受到全氮的主导作用,且二者具有显著负相关关系.无论是否添加秸秆,土壤CO2累积排放量均主要受到土壤pH的影响,且与pH呈显著负相关;添加秸秆处理中CO2累积排放量还同时受到土壤C/N的正向作用.研究表明,同一种秸秆添加到不同类型土壤中时,土壤本身性质的差异会导致土壤有机碳矿化对其的响应也存在差异,因此在实际秸秆还田时需要依据不同土壤特性制定合理的秸秆还田措施.

    有机碳土壤类型秸秆动态变化理化性质

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    蚯蚓活动下矿物对凋落物分解及腐殖化的影响

    邱柏淞宋鑫谭智诚严秋玲...
    2050-2059页
    查看更多>>摘要：凋落物分解是植物向土壤输入有机碳的主要途径,蚯蚓和矿物的存在会改变凋落物的分解及其腐殖化.为探究培养后蚯蚓和矿物对玉米秸秆的有机元素组成、溶解性有机碳含量以及腐殖化程度的变化,本研究以玉米秸秆(CS0)为原料,分别通过添加蒙脱石和赤铁矿(原料∶矿物=7∶3,m∶m),在蚯蚓活动下进行135 d培养,标记为:玉米秸秆(CS)、玉米秸秆+蒙脱石(CSM)、玉米秸秆+赤铁矿(CSF)、玉米秸秆+蚯蚓(CSE)、玉米秸秆+蒙脱石+蚯蚓(CSME)、玉米秸秆+赤铁矿+蚯蚓(CSFE).研究结果表明,分解后各处理组碳含量均有所减少.其中,与CS相比,CSM和CSF的碳含量平均减少46.01%,表明矿物加快了凋落物的分解.蚯蚓活动没有显著改变矿物对凋落物的分解.同时,凋落物培养后碳同位素比值(δ13C)降低,表明 12C较 13C相对富集保留,尤其矿物添加下更为明显.但蚯蚓活动减弱 13C的损失,在CSME中最明显.这表明矿物和蚯蚓会影响凋落物不同组分的优先分解.从溶解性有机质(DOM)的组成和性质可知,培养后与CS相比,CSM和CSF的DOM的腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)增大,表明矿物提高凋落物的腐殖化程度和生物可利用性.在蚯蚓活动下凋落物的腐殖化会进一步增强.此外,蚯蚓和矿物存在下其SUVA254、SUVA260和SUVA280增大,表明矿物/蚯蚓提高了其芳香化、疏水性和分子量,尤其是CSME最为显著.因此,蒙脱石和蚯蚓的添加更能显著增加DOM的腐殖化程度、疏水性和芳香性,提高土壤有机质的稳定.

    蚯蚓矿物凋落物分解稳定碳同位素溶解性有机质

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    强降水对不同肥期麦田氨挥发损失的影响

    赵素雅刘强杨梖王宁...
    2060-2068页
    查看更多>>摘要：在极端降水事件频发的背景下,为明确强降水对麦田不同肥期氨挥发损失的影响,本研究利用田间模拟降水试验,研究了强降水对麦田氨挥发损失和耕层土壤铵态氮含量及硝化潜势的影响,并结合微域试验分析了氨挥发损失与土壤含水量的关系.田间试验设置施氮处理(CF)与不施氮(CK)对照,以CF处理施肥时间为基准,分别在基肥、越冬肥和穗肥施肥后第7天模拟强降水(90 mm),监测农田氮素径流和渗漏损失,并进行连续10d的氨挥发排放监测.结果表明,施肥显著提高中上层(0～10 cm)土壤的铵态氮含量,增加了降水驱动的生育前期(基肥期,越冬肥期)氮径流和渗漏损失,而穗肥期损失量相当.施肥和降水对基肥期氨挥发排放强度(AVI)无显著影响,但对追肥期(越冬肥期,穗肥期)的AVI影响显著.降水-施肥处理(CF-R)的追肥期AVI(越冬肥期35.02 mg·m-2·d-1;穗肥期12.84 mg·m-2·d-1)显著高于其他处理(越冬肥期15.46～17.29 mg·m-2·d-1;穗肥期7.95～11.23 mg·m-2·d-1).此外,越冬肥期氨挥发损失对平均AVI的差异贡献高于穗肥期和基肥期.相关分析表明,表层(0～5 cm)土壤铵态氮含量与氨挥发损失强度呈显著线性关系(P<0.05).但值得注意的是,非降水条件下CF和CK处理的追肥期AVI均无显著差异,且培养系统的NH3挥发损失量随土壤持水量的增加而降低.而土壤硝化潜势分析表明,施肥对不同土层土壤的硝化潜势均无显著影响,但降水显著降低了中上层土壤的硝化潜势.研究表明,降水对施肥处理的氨挥发驱动效应是施肥后表层土壤氮素含量升高和降水后硝化潜势降低的叠加作用结果.除驱动麦田氮素径流和渗漏损失,强降水对追肥期氨挥发损失的激发效应应予重视,特别是在越冬肥期.

    降水施肥氨挥发土壤铵态氮土壤含水量

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    减氮和控释肥替代对宁夏引黄灌区玉米产量及土壤无机氮的影响

    邓江茹刘文娟马琨贾彪...
    2069-2079页
    查看更多>>摘要：为研究不同施氮模式对宁夏引黄灌区春玉米产量及土壤无机氮变化的影响,以玉米为研究对象,采用完全随机设计,设置不施氮肥处理(CK)、农民常规尿素处理(CF,N 450 kg·hm-2)、等量控释肥替代处理(T1,N 450 kg·hm-2)、常规减氮处理(T2,N 315 kg·hm-2)和减氮控释配施处理(T3,N 315 kg·hm-2)5个处理,分析减氮及控释肥处理下玉米产量及土壤无机氮状况.结果表明:连续两年(2021-2022年)减氮和控释施肥处理中,T3处理年均增产效果最显著,且产量构成因子中年均百粒质量和穗粒质量分别显著提高11.83%和28.94%,年均秃尖长显著降低67.87%.不同减氮和控释施肥处理两年均对0～120 cm土壤中NH+4-N的影响不显著,但对土壤NO-3-N和总无机氮的影响显著.收获期,T3处理的NO-3-N和无机氮的平均累积量最低,分别为210.01 kg·hm-2和298.40 kg·hm-2.连续两年减氮和控释施肥结果显示,T3处理较CF处理氮肥回收利用率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别平均显著提高21.93%、10.42 kg·kg-1和21.89 kg·kg-1.研究表明,总施氮量315 kg·hm-2的减氮控释肥配施(T3)方式,是宁夏引黄灌区春玉米在兼顾生态环境效益和经济效益下的最优施肥模式.

    春玉米控释减氮产量无机氮

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    壳聚糖-生物炭对典型抗生素在单一和复合溶液中的吸附行为与机理

    苏旭王宣茗王思宇葛紫怡...
    2080-2092页
    查看更多>>摘要：本研究选择壳聚糖作为改性剂对水稻秸秆生物炭进行改性,通过批量吸附试验探究了原始生物炭(BC)和壳聚糖-生物炭复合材料(CHBC)对溶液中单一或复合存在的典型抗生素四环素(TC)或磺胺甲噁唑(SMX)的吸附性能,并结合多种表征技术探究其对抗生素的吸附机理.结果表明:壳聚糖增加了生物炭表面氨基(-NH2)、羟基(-OH)和羧基(-COOH)等活性官能团,显著提升了生物炭对抗生素的吸附能力,其中CH1BC(即壳聚糖与生物炭初始质量比为1∶1)展现出最佳的吸附性能,它对TC和SMX的最大吸附量较BC提升了2.63倍和3.74倍.随着溶液pH的增加,生物炭对抗生素的吸附量逐渐下降,这是由于随pH增加,生物炭和抗生素表面负电荷增多,使它们之间的静电排斥作用增大所导致的.此外,随着溶液温度的升高,生物炭对抗生素的吸附量也增加,热力学分析表明CH1BC吸附抗生素的过程是自发吸热易发生的.生物炭对抗生素复合溶液的吸附试验结果表明,BC和CH1BC对复合溶液中TC与SMX的吸附量较单一溶液中有所下降,其中,TC的吸附量下降较少,而SMX的吸附量下降尤为显著,说明TC与SMX在生物炭上的吸附存在竞争关系,且TC的吸附优先级更高,这主要是TC与SMX自身的分子结构、p Ka和溶解性不同造成的.通过对吸附后的生物炭再次表征证明了氢键作用和π-π作用是壳聚糖生物炭吸附抗生素的主要机理.

    生物炭改性抗生素吸附多元溶液废水治理

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    中试膜生物反应器处理奶牛养殖污水的微生物群落结构分析

    宋建超尚斌陶秀萍刘崇涛...
    2093-2103页
    查看更多>>摘要：为了研究中试膜生物反应器在不同运行参数下处理高浓度奶牛养殖污水时膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)内微生物群落结构的演变情况,对不同污泥龄(Sludge retention time,SRT)、水力停留时间(Hydraulic retention time,HRT)和曝气方式(连续曝气、3种间歇曝气)形成的5种工况下MBR微生物组成、多样性以及优势菌群分布进行了表征,同时对比研究了不同工况下污染物去除效果.结果表明,MBR处理高浓度奶牛养殖污水的最佳运行参数:SRT为30 d、HRT为96 h、曝15 min/停10 min,此参数条件下化学需氧量(COD)、NH+4-N、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别为97.0%±0.5%、90.4%±1.3%、85.5%±1.8%和89.6%±5.6%,处理出水中4种水质指标浓度分别为(224±56)、(45±8)、(105±19)mg·L-1和(4±2)mg·L-1,运行期间部分处理出水的COD浓度达到农田灌溉水质标准要求,高效稳定的有机物和氮磷去除效果依赖于MBR微生物的多样性和功能微生物的稳定性.反硝化除磷菌门的Proteobacteria(变形菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)和Bacteroidetes(拟杆菌门)的丰度占总细菌的85.2%,污水高效脱氮除磷效率与反硝化除磷菌的种类、相对丰度密切相关;优势菌纲Gammaproteobacteria(γ-变形菌纲)、Bacteroidia(拟杆菌纲)和Clostridia(梭菌纲)的相对丰度总占比达81.2%,其中功能性除磷菌纲Gammaproteobacteria的丰度最高,达57.3%,保证了处理出水较低的TP浓度;优势反硝化菌属为Ottowia(奥托氏菌属),相对丰度占比达54.8%,可显著提高MBR脱氮效率.MBR处理高浓度奶牛养殖污水可实现良好的污染物去除效果,污染物去除效果与优势菌群密切相关,优势菌群相对丰度越高,越有利于提高污水处理效果和出水水质.

    膜生物反应器污水工况微生物群落相对丰度

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    锯末覆盖对沼液贮存过程温室气体排放的影响

    魏佳欣罗一鸣郭伟刘婉岑...
    2104-2116页
    查看更多>>摘要：为有效控制沼液贮存过程中的温室效应,以锯末为覆盖材料,探究在沼液贮存过程中不同覆盖厚度(2、4 cm和6cm)对氨气(NH3)和温室气体[氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)]排放、微生物群落结构的影响,以综合温室效应为评价指标,筛选出经济有效的降低温室效应的覆盖厚度.结果表明:锯末2、4 cm和6cm覆盖对NH3减排率分别为37.5%、19.4%和24.2%;对N2O减排率分别为-84.7%、41.9%和44.6%;对CH4减排率分别为-18.7%、16.3%和23.7%.从微生物群落结构来看,各覆盖处理均降低了与碳、氮循环相关的微生物丰度,减弱了沼液内部有机质的分解和温室气体的产生.然而,随着覆盖厚度的增加,锯末材料沉降腐解增强,对碳、氮循环功能削弱效果逐渐降低,但是对气体逸出的吸附和阻碍作用仍然随着覆盖厚度的增加而增强,沼液产生的总CO2当量也逐渐减小.综合各种温室效应贡献气体排放情况,不覆盖处理和锯末2、4、6 cm覆盖处理的单位体积沼液35d产生的总CO2当量分别为10.2、13.0、7.9、7.3 g CO2e·L-1,因此,采用4cm厚的锯末覆盖沼液是较为经济有效的覆盖方案.

    锯末沼液覆盖厚度温室效应微生物群落结构

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    低温下冷适应性菌剂与超高温菌剂联用的堆肥效果评价

    王家寅鲁金凤王聆卉李欣玥...
    2117-2125页
    查看更多>>摘要：为了破解低温条件下玉米秸秆堆肥处理时升温难及堆肥成品腐熟度低的难题,本试验在10℃条件下从常年堆积玉米秸秆场所下的土壤与玉米秸秆混合样品中,筛选出3株菌株制成冷适应性菌剂,与已有的超高温菌剂(≥50℃)联合用于低温条件下玉米秸秆的堆肥,探究两类菌剂在堆肥过程中的作用,最终确立一种低温条件下冷适应性菌剂与超高温菌剂联合应用进行堆肥的方法.结果表明:未添加菌剂(CK)、单接种冷适应性菌剂(T1)、单接种超高温菌剂(T2)3组堆肥升温效果不佳,最高仅能达到50℃左右;而在第0天加入冷适应性菌剂,分别在堆肥开始第0天(T3)、第2天(T4)、第4天(T5)加入超高温菌剂的3组,不仅在堆肥初期升温迅速,且能使堆体温度在第5、6、7天时分别达到79.0、80.3、78.6℃,此外T3、T4、T5组的总有机碳降解率、种子发芽率也均高于CK、T1、T2组;与T5组相比,T3组升温更顺利,这与超高温微生物在堆体中的适应过程有关.研究表明,在低温条件下,冷适应性菌剂和超高温菌剂联合应用使堆肥效果提升显著,25 d即可完成堆肥,且在堆肥开始时加入冷适应性菌剂的前提下,超高温菌剂加入时间越早,其在堆体中发挥作用越顺利,堆肥效果越好.

    低温冷适应性菌剂超高温菌剂玉米秸秆好氧堆肥

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    酸碱改性生物炭与膨润土复配提高猪粪堆肥Cu和Zn钝化率

    梁梦月袁宁于锐周嘉...
    2126-2133页
    查看更多>>摘要：为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未改性生物炭+钙基膨润土4%(F6)、钙基膨润土4%(F7)和无添加(CK)8个处理,开展为期40d的好氧堆肥实验,研究酸碱改性生物炭和钙基膨润土对猪粪堆肥腐熟效果及重金属Cu和Zn形态转化的影响.结果表明:堆肥结束时堆体pH值为7.7～8.1,呈碱性,EC值均小于4 mS·cm-1,所有堆肥处理基础理化性质均达到无害化要求.F2、F4重金属钝化效果较好,F2处理Cu和Zn钝化率分别为57.98%和40.94%,F4处理Cu和Zn钝化率分别为50.43%和47.35%.研究表明,堆肥过程中酸碱改性生物炭和钙基膨润土配施对Cu和Zn有较好的钝化效果,可提升堆肥产品质量.

    猪粪堆肥酸碱改性生物炭钙基膨润土重金属形态钝化

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