潍坊市土壤大量营养元素有效量及其影响因素

为研究山东省潍坊市土壤大量营养元素有效量分布规律及其影响因素，通过网格化采样，并进行分析测试，获得了碱解氮、有效磷、速效钾等土壤大量营养元素有效量，及对应元素全量、pH和有机质等数据，进行了丰缺空间绘图、相关性和差异性分析。结果表明：碱解氮、有效磷、速效钾含量均具有较强的空间变异性，尤以有效磷变异系数最高。空间分布上，碱解氮以较缺乏区占比最高，有效磷和速效钾以丰富区占比最高。碱解氮、有效磷、速效钾分别在砂姜黑土、潮土、滨海盐土中含量最高，且均与其他土壤类型差异显著。碱解氮、有效磷、速效钾与土壤理化指标关系密切，3种元素有效量均与有机质呈显著正相关；碱解氮与全氮、有效磷与全磷均呈显著正相关；碱解氮、有效磷与土壤pH均呈显著负相关；速效钾与土壤pH呈显著正相关。本研究揭示了大量营养元素有效量在土壤中的本底差异及影响因素，可为土壤肥力的空间调控提供科学依据，助力提升农业生产力水平。     

谷田土壤中细菌群落对铬胁迫的响应特征

为探究谷田土壤中细菌群落对铬（Cr）胁迫的响应特征，以种植‘晋谷21号’谷子（Setaria italica）的土壤为试验材料，通过Illumina MiSeq高通量测序技术，分析Cr（1 mmol·L^-1 Cr⁶⁺）胁迫前（CK组）及胁迫后6 h（Cr_6h）与6 d（Cr_6d）的谷田土壤中细菌群落的组成及多样性、群落构建机制及KEGG代谢通路活性的变化。结果表明： Cr胁迫后不同时间节点，谷田土壤中细菌群落在门水平和属水平的优势菌比例差异显著； α多样性呈阶段性变化特征，其中Shannon指数在Cr_6h下降，在Cr_6d上升（CK为6.07、Cr_6h为5.92、Cr_6d为6.04），Simpson指数变化趋势则相反（CK为0.006 8、Cr_6h为0.007 8、Cr_6d为0.006 8）。Cr胁迫后细菌群落的beta NTI值持续降低（CK、Cr_6h、Cr_6d分别为-2.68、-2.11、-1.91），群落构建在CK和Cr_6h阶段由确定过程驱动（|beta NTI|>2），而在Cr_6d阶段主要由随机过程驱动（|beta NTI|<2）；边数量和平均度显著下降，平均路径长度持续显著上升，同一模块中的细菌群落以正相关为主。研究表明，Cr胁迫显著影响了谷田土壤中的细菌群落。随着Cr胁迫时间的延长，细菌群落构建由确定过程驱动逐渐转变为由随机过程驱动；细菌的共生网络规模变小，菌群间响应速度变慢，且以共生关系为主导。     

人工湿地基质对磺胺甲恶唑和六价铬复合污染的吸附性能

为探明能够协同吸附磺胺甲恶唑（Sulfamethoxazole，SMZ）和六价铬[Cr（Ⅵ）]的人工湿地基质种类，以蛭石、沸石、河砂、泥炭、水稻土、高炉渣、硅藻土、火山岩、钾长石和砾石10种基质作为吸附剂，采用批次吸附试验，研究SMZ和Cr （Ⅵ）单吸附和共吸附的吸附动力学、吸附等温线和pH响应变化。结果表明：准二级动力学模型能更好地描述SMZ和Cr （Ⅵ）在基质上的吸附过程（R²≥0.993），同时伴随体积扩散、大孔扩散和微孔扩散三个阶段（C_i>0），SMZ和Cr（Ⅵ）互相削弱了彼此的体积扩散和大孔扩散（P>0.05），降低Cr（Ⅵ）吸附量从0.51~0.97 mg·g^-1至0.48~0.49 mg·g^-1，但增加SMZ吸附量从0.35~0.54 mg·g^-1至0.45~0.51 mg·g^-1，SMZ和Cr （Ⅵ）以水稻土和火山岩动力学聚类变化较大。Freundlich模型能更好地描述SMZ和Cr （Ⅵ）（R²≥0.839）在各基质上的吸附行为，Cr （Ⅵ）对SMZ吸附以促进作用为主，SMZ对Cr （Ⅵ）吸附的影响因基质不同而存在差异，其中SMZ和Cr （Ⅵ）互相促进彼此在钾长石、高炉渣、火山岩、砾石的吸附容量，分别提升10%、10%、21%、25%和166%、71%、104%和658%，吸附等温线聚类变化较大。SMZ和Cr（Ⅵ）在各基质上的吸附量随pH递增而递减，酸性pH下泥炭和火山岩对SMZ和Cr（Ⅵ）的吸附量均高于其他基质，pH响应聚类变化较大。研究表明，钾长石、高炉渣、火山岩、砾石和泥炭有利于SMZ和Cr（Ⅵ）的协同吸附，是人工湿地控制SMZ和Cr （Ⅵ）复合污染的潜在基质。     

污泥堆肥部分替代化肥对铬污染耕地玉米生长的影响

为探索污泥堆肥在铬污染耕地上的资源化合理利用,本研究通过田间试验,设置了空白对照、常规施肥、单施污泥堆肥以及不同比例污泥堆肥替代化肥配施处理,并将其与有机肥替代化肥进行效果对比,从玉米生物量、铬吸收、土壤铬含量及其有效性等方面探讨污泥堆肥施用对作物生长和土壤铬累积的影响。结果表明:相比于对照,不同用量污泥堆肥均能促进玉米生长,显著提高玉米产量,增产范围为15.24%~36.65%,其中污泥堆肥替代20%化肥配施对玉米的增产效果最好,相较于常规施肥增产了7.16%。各替代化肥处理下玉米籽粒中重金属铬含量均低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2022)中的限值,其中污泥堆肥30%替代化肥处理玉米籽粒降铬效果最好。污泥堆肥施用量在750~1 500 kg·hm^-2时玉米地上部分对铬的携出量大于污泥铬的携入量。当季施用污泥堆肥对土壤总铬含量无显著影响,且各替代化肥处理下土壤有效态铬含量相较对照降幅为5.59%~12.68%。施用污泥堆肥不会对作物产生盐害并且能够缓解土壤酸化、提高土壤有机质、全氮以及速效氮磷钾含量。综合来看,在铬污染耕地,污泥堆肥替代化肥施用不仅有利于提高玉米产量,还能显著降低籽粒铬含量,并且施用量为1 500 kg·hm^-2时即能保障玉米安全、高产,且不会对土壤造成富集铬的风险,并能有效提高土壤各养分指标。     

电感耦合等离子质谱法测定蟹黄中4种重金属含量的不确定度评定

采用电感耦合等离子质谱(inductively couple plasma mass spectrometer,ICP-MS)法测定蟹黄中4种重金属并评估该方法的不确定度。根据相关规定,建立了数学模型,分析不确定的来源,合成各不确定度分量。结果显示,铅、砷、镉和铬的扩展不确定度分别为0.040、0.010、0.048、0.064 mg/kg(包含因子k=2)；不确定的来源主要为标准溶液配制、样品前处理和标准曲线拟合。本文方法简单客观,能对ICP-MS法测定蟹黄中4种重金属含量的不确定度来源和影响因素进行分析,对提高检测的准确度和减少不确定引入的影响具有一定的效果。     

小麦对土壤铬富集和转运的品种差异性研究

为了筛选铬(Cr)的低累积小麦品种从而为农产品安全生产提供依据,本文通过生物试验研究了小麦对土壤Cr富集和转运的品种差异性。设置0(CK)、5.6 mg·kg^-1(T1)和10.0 mg·kg^-1(T2)3个浓度的Cr(Ⅵ)处理,采用温室盆栽试验研究山东潮土和江西红壤中12个品种的小麦对土壤Cr的富集和转运规律。结果表明:在Cr(Ⅵ)处理浓度相同的情况下,同一品种小麦秸秆和籽粒Cr含量在两种土壤之间存在显著差异(P<0.05),山东潮土中的小麦籽粒Cr含量是江西红壤中的1.07~2.50倍。山东潮土中,不同品种小麦秸秆Cr含量在T1和T2处理下均无显著差异,籽粒Cr含量在T2处理下除轮选988和百农AK58外,其他品种间均有显著差异(P<0.05);江西红壤中,小麦秸秆Cr含量仅在扬麦20和轮选988中有显著差异(P<0.05),籽粒Cr含量在不同品种间无显著差异。T1和T2处理下,山东潮土和江西红壤中12个品种小麦的生物富集系数(小麦Cr含量与土壤有效态Cr浓度的比值)分别为0.19~1.38和0.18~2.08,Cr从秸秆到籽粒的转运系数(TF)分别为0.14~0.61和0.04~0.49。研究发现,小麦籽粒Cr含量和TF值呈显著正相关(P<0.05),土壤性质对小麦籽粒Cr含量影响的贡献率最大(P<0.001),山东潮土中有效态Cr浓度更高,对小麦的生物有效性更大。研究结果表明,山农17是Cr的低累积小麦品种,百农AK58是Cr的高累积小麦品种。     

土壤水分及磷水平对草甘膦农药降解动力学的影响

近年来，草甘膦及其降解产物氨甲基磷酸 (AMPA)在土壤中的持久性及其环境风险日益受到关注。然而，草甘膦与磷酸盐结构相似且带电荷，可能与磷酸盐在土壤颗粒表面产生吸附竞争，进而影响其在土壤中的环境行为及土壤 磷的生物有效性。本研究通过室内控制试验，对不同磷肥施用水平(0，50 mg.kg-1，100 mg.kg-1)及水分条件下 (20%田间持水量 (20FC)，60%田间持水量 (60FC))，黄土中草甘膦农药降解动力学、土壤速效磷及土壤酶活性变化特征进行研究。结果表明：1) 不同磷肥施用及水分条件下，草甘膦农药在喷施初期降解速率较快，后期逐渐减缓；不同磷肥施用水平对草甘膦降解影响不显著，但不同水分梯度对其影响差异显著。其降解产物AMPA的含量随着草甘膦农药的降解而增加，不同磷肥施用水平处理AMPA的含量差异不显著，但不同水分条件下其峰值及变化特征差异显著，即：20FC 条件下到喷施后第14 d达到峰值，而60FC条件下在喷施后第7d 就达到峰值。通过拟合发现，草甘膦残留数量特征符合污染物一级动力学衰减模型，其半衰期分别为 69.3~77.0 d (20FC)和10.5~12.8 d (60FC)。2) 草甘膦农药喷施后，土壤中速效磷含量随草甘膦农药的降解呈现先减小后增大的变化特征，土壤水分对其影响差异显著。此外，草甘膦农药喷施后，磷酸酶活性受到明显抑制，N-乙酰胺基-β-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、亮氨酸酶活性波动较大。不同磷肥施用水平对以上四种土壤酶活性的影响差异不显著，但不同水分梯度对其影响较大。由此表明：黄土中磷水平对草甘膦农药降解特征的影响不显著，但土壤水分状况显著影响草甘膦农药的衰减速率及其降解产物的残留水平；同时，草甘膦农药喷施，对黄土中速效磷及磷酸酶活性的影响较大，可能对土壤P循环及植物利用产生影响。因此，后续研究还应考虑草甘膦与土壤磷组分及相关酶活性的互馈效应，特别是在干旱条件下草甘膦及其降解产物的持久性与土壤健康的关系研究，以期为黄土区草甘膦农药的安全喷施提供科学依据。     

长江中下游甘薯氮磷钾肥施用效果与区域土壤养分丰缺指标研究

根据2009—2014年在长江中下游薯区实施的68个氮、磷、钾肥料用量田间试验结果，建立了基于养分丰缺指标法——肥料效应函数的甘薯氮、磷、钾施肥指标体系。结果表明：施用氮肥、磷肥、钾肥均对甘薯具有极显著的增产效果(P<0.01)；植薯土壤水解性氮含量的“高”、“低”指标分别为170 mg/kg和100 mg/kg，有效磷含量的临界指标为17 mg/kg，土壤速效钾含量“高”、“低”的指标分别为110 mg/kg和30 mg/kg；高产田块甘薯的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 125 kg/hm²、P₂O₅160 kg/hm²和K₂O 182 kg/hm²，中低产田块的氮、磷、钾肥最佳经济推荐施用量分别为N 155 kg/hm²、P₂O₅120 kg/hm²和K₂O 220 kg/hm²。     

基于LDHs-DGT的环境中活性态Cr原位提取检测方法研究

为原位监测土壤Cr的形态变化，本研究开发了一种以纳米Mg/Al双层氢氧化物（Mg/Al-LDHs）作为结合膜的梯度扩散薄膜（LDHs-DGT）装置，并通过ICP-MS和超痕量六价铬分析仪联用，实现对环境中活性态Cr含量及Cr （Ⅲ）、Cr （Ⅵ）的原位提取、测定。实验结果表明，该装置中LDHs结合膜对Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）均有较快的吸附速率，其最大吸附量分别是181.27 μg·cm^-2和176.29 μg·cm^-2，该装置可在pH为5~8、离子强度小于50 mmol·L^-1的环境中对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）实现准确提取，能够有效避免干扰离子对装置的影响，空白背景值为4.9 ng，方法检出限为0.22 ng·mL^-1，Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）在扩散膜中的扩散系数分别为（3.58±0.02）×10^-6 cm²·s^-1和（7.03±0.09）×10^-6 cm²·s^-1。LDHs-DGT可以高效侦测土壤活性态Cr的时空变化态势，并能对Cr （Ⅲ）和Cr （Ⅵ）的价态变化进行动态监测。     

铬在水平潜流和垂直流人工湿地中的形态转化和迁移

本研究以薏苡为湿地植物，构建了小型垂直流人工湿地（VC）和水平潜流人工湿地（HC），研究了不同水分管理对处理Cr⁶⁺废水时铬的迁移转化的影响。结果表明： Cr⁶⁺处理下，两种湿地的薏苡生长均受到了抑制，水平潜流人工湿地薏苡生长受抑制程度低于垂直流人工湿地。水平潜流人工湿地铬含量较高，而垂直流人工湿地易吸收的可交换态和碳酸盐提取态铬含量较高。基质的pH和Eh均随Cr⁶⁺浓度的增加而呈现减小趋势。垂直流人工湿地pH及Eh值均大于水平潜流人工湿地。与潜流人工湿地相关的酶活性相比，垂直流人工湿地可以增加基质中蔗糖酶活性，但Cr⁶⁺处理下脲酶活性却低于水平潜流人工湿地。高通量分析表明，不同处理下的两种人工湿地基质微生物群落存在显著差异，水平潜流人工湿地微生物更有利于将铬转化为难以利用的铬形态。水平潜流人工湿地对废水中的Cr⁶⁺有更好的去除能力。研究表明，水平潜流人工湿地有利于促进Cr⁶⁺转化为难以利用的铬形态，提高了人工湿地对污水中Cr⁶⁺的去除能力。