雌二醇在土壤/沉积物中的吸附特征及猪粪DOM对吸附的影响

天然类固醇雌激素如17β-雌二醇(E2)在极低质量浓度下(ng.L-1)即可干扰水生生物的生殖功能.为准确预测E2向水体迁移,通过摇床实验研究了E2在中国北方3种不同土壤/沉积物表面的吸附特征,同时探讨了猪粪及其堆肥可溶态有机质(DOM)对E2吸附的影响.结果发现,E2在土壤/沉积物表面吸附符合Freundlich等温吸附方程(R2>0.76),E2在河流沉积物、潮土、黑土皆表现为非线性,其中黑土吸附的非线性最强(n=0.74);吸附系数Kf介于26.2～57.5,并与有机质含量呈显著正相关(P<0.05).猪粪及其堆肥DOM显著抑制E2在土壤/沉积物表面的吸附,其中堆肥DOM的影响尤为显著.研究认为,有机质是土壤/沉积物中吸附E2的主要组分,共存猪粪DOM在较低浓度下可提高E2迁移性,增加E2向地表和地下水的迁移风险.     

周年轮作休耕对土壤AMF群落和团聚体稳定性的影响

为探究轮作休耕对丛枝菌根真菌（AMF）群落组成及土壤团聚体稳定性的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序和湿筛法分别测定AMF群落组成和团聚体,研究了苕子轮作玉米（V-C）、豌豆轮作玉米（P-C）、冬闲-玉米（F-C）和周年休耕（F-F）这4个处理下AMF群落组成及其与土壤养分和团聚体稳定性之间的关系.结果表明,F-F、V-C和P-C处理的>2 mm团聚体含量、R_0.25及MWD均显著高于F-C （P<0.05）,<0.25 mm团聚体含量均显著低于F-C （P<0.05）;F-F处理的ACE、Chao1和Shannon指数较F-C分别显著提高29.56%、35.78%和45.55%;球囊霉属（Glomus）为各处理AMF群落的优势属,盾巨孢囊霉属（Scutellospora）在各处理间差异显著（P<0.05）;PCoA分析发现,PC1和PC2分别累计解释了AMF群落组成差异的29.99%和22.40%;相关性分析表明,盾巨孢囊霉属与碱解氮（AN）和有机质（SOM）呈显著负相关（P<0.05）,与速效钾（AK）呈显著正相关（P<0.05）,球囊霉属与碱解氮呈显著正相关（P<0.05）;RDA分析表明,AMF多样性（Shannon指数）和盾巨孢囊霉属分别与>2 mm和2~1 mm团聚体含量显著正相关（P<0.05）.因此,周年休耕和苕子轮作玉米有利于提高土壤团聚体稳定性和改变AMF群落组成,研究结果为我国南方周年轮作系统提高土壤质量和推行合理轮作休耕模式提供理论依据和参考.     

不同肥源条件下Zn对农田土壤N2O排放的影响及其机制

为探究锌（Zn）污染对农田土壤氧化亚氮（N₂O）排放的影响,分别以猪粪和尿素为肥源进行室内培养实验,对比分析不同含量Zn （0、50、500、1500和5000mg/kg）对N₂O排放的影响及其机制,并在培养第52d向所有处理再次添加尿素以探究其长期效应,共培养80d.结果表明：第1次添加肥料阶段,在尿素为肥源处理中不同含量Zn均表现为显著抑制作用（P<0.05）,而猪粪为肥源处理中除50mg/kg无显著影响外（P>0.05）,其它含量处理均显著促进N₂O排放（P<0.05）.第2次添加肥料阶段,不同肥源条件下Zn的作用规律一致,即50mg/kg无显著影响（P>0.05）,500和1500mg/kg显著提高N₂O排放而5000mg/kg处理与之相反（P<0.05）.此阶段500、1500和5000mg/kg处理以猪粪和尿素为肥源时其N₂O累积排放量与同肥源对照的比值分别为3.49、3.13、0.01和2.53、2.74、0.04,可见同等含量Zn在猪粪为肥源条件下作用更强,500和1500mg/kg Zn的促进机制为Zn提高了土壤中NH₄⁺-N、NO₃^--N含量以及控制反硝化过程N₂O产生和还原功能基因相对丰度的比值（nirS/nosZ）,而5000mg/kg Zn抑制了土壤中NH₄⁺-N进一步转化为NO₃^--N,从而降低了N₂O排放.     

化肥和有机肥配施生物炭对根际土壤反硝化势和反硝化细菌群落的影响

为明确化肥和有机肥配施生物炭对根际土壤反硝化细菌和反硝化势的影响,以柠檬根际土为研究对象,设置不施肥(CK)、化肥(CF)、有机肥(M)、化肥配施生物炭(CFBC)和有机肥配施生物炭(MBC)等5个处理,通过测定根际nirS型、nirK型和nosZ型反硝化菌群落特征、反硝化势和土壤环境因子,明确化肥和有机肥配施生物炭对根际反硝化作用的影响.结果表明,与CK相比,CF处理显著降低根际土壤反硝化势47.7%,M和MBC处理分别显著增加反硝化势的2 192.7%和1 989.9%; M和MBC处理显著增加nirS型和nosZ型反硝化菌的基因拷贝数,CF和CFBC处理显著降低nirS型和nosZ型反硝化菌基因拷贝数,而4个施肥处理均显著增加nirK型反硝化菌基因拷贝数.逐步回归分析结果表明：pH是nirS型反硝化菌丰度的主要影响因子,有机质(SOM)和铵态氮(NH⁺₄-N)是nirK型反硝化菌的主要影响因子,pH、硝态氮(NO^-₃-N)和氮磷比(N/P)则是nosZ型反硝化菌的主要影响因子.偏最小二乘法分析...     

基于多指标融合的福建省农用地畜禽粪便环境污染风险评价

基于福建省各县市区畜禽养殖统计数据,融合目前主要的7种农用地畜禽粪便环境污染风险评价方法,开展了基于多指标融合的福建省农用地畜禽粪便环境污染风险评价研究.结果表明:7种风险评价方法的结果在超限量值的县市区分布范围和数量都存在较大的差异.其中以农用地畜禽粪便猪粪当量负荷警报值(磷)为指标的评价结果的超限量值县市区数量最多,共有26个县市区,占总县市区的38.81%;其次是以畜禽养殖密度为指标的评价结果,共有20个县市区超限量值,占总县市区的29.85%;最少的是以农用地畜禽粪便猪粪当量负荷(氮)为指标的评价结果,只有1个县市区超限量值,仅占总县市区的1.49%.宁德市拓荣县是7种风险评价方法中风险最小的县市区,南平市光泽县是6种风险评价方法中风险最大的县市区,漳州市市辖区是1种风险评价方法中风险最大的县市区.基于多指标融合评价方法的结果中超限量值的县市区数为6个,占总县市区的8.96%,其中,风险评价最大值和最小值所在县市区分别为南平市光泽县和宁德市拓荣县.综合上述结果,表明该方法基本反映了7种风险评价方法中的共性问题,能避免采用不同指标所带来的农用地畜禽粪便环境污染风险结果的片面性.研究结果可为农业非点源污染防治、养殖业产业布局规划等提供科学依据.     

磺胺抗性消长与堆肥进程的交互特征

基于添加和不添加磺胺药[m(磺胺二甲嘧啶SM2)∶m(磺胺-6-甲氧嘧啶SMM)=1∶1]的好氧堆肥试验,分析堆肥过程中鸡粪理化性质、微生物群落代谢特征、磺胺抗生素以及5种抗性基因变化,探明磺胺抗性消长与堆肥过程的交互特征.结果表明,磺胺药添加抑制了堆肥基础呼吸,延长了堆体达到高温的时间,减缓了养分转化速度,显著影响堆肥中期微生物群落结构特征.鸡粪中SMM和SM2在堆肥14 d内即可完全降解,且SMM降解速率高于SM2.随堆肥进行,sul1和sul2呈先下降后轻微回升的趋势,磺胺药添加对sul1和Int I1丰度无明显提高作用,但可促进sul2扩散.堆肥过程中,tet Q和tet W变化与磺胺抗性基因不同,但磺胺药添加亦增加tet Q和tet W相对丰度.冗余分析结果显示,温度与sul1、sul2和Int I1明显负相关,与tet Q和tet W无明显相关性;5种抗性基因相对丰度均与碳氮比和硝态氮含量负相关,与p H、含水率和铵态氮含量正相关.     

鸡粪热裂解对重金属Mn、Cu、Zn和Cr生物有效性的影响

畜禽粪便直接农用引起的重金属污染是社会普遍关注的问题,探索如何有效降低畜禽粪便重金属生物有效性的技术是急需解决的难题.本文通过分析鸡粪(CM)裂解前后Mn、Cu、Zn和Cr等4种重金属形态分布变化,并采用林地大型盆栽试验研究添加CM和鸡粪炭(CMB)处理对湿地松地上部分重金属吸收状况的影响.结果表明,与CM直接还田相比,添加CMB(400℃)处理降低Mn、Cu和Zn在湿地松地上部分的吸收量和富集系数,而处理之间植株Cr元素的吸收量和富集系数差异不显著. Tessier连续提取结果表明, Mn、Cu和Zn的交换态含量分别由CM的94.8、10.0和34.9 mg·kg~(-1)显著降为CMB的16.6 mg·kg~(-1)、未检测出和1.8 mg·kg~(-1). CM裂解成CMB后, Cr元素残渣态含量显著提高.从元素质量守恒来看, CM制成CMB后Mn、Cu、Zn和Cr损失率分别为29.3%、35.6%、33.5%和3.3%.裂解油中Mn、Cu、Zn和Cr的金属总量分别占CM金属损失量的51.7%、53.0%、32.9%和13.1%. CM裂解成CMB后,91.7%的交换态Mn、几乎100%交换态Cu和97.5%的交换态Zn会随裂解转化为铁锰氧化态、有机结合态和残渣态形式或挥发而降低有效性. 1年盆栽试验结果表明,在CMB处理中,土壤Mn、Cu和Zn交换态含量显著低于CM处理.相关性分析发现,植物体内重金属吸收量与土壤金属有效态含量显著相关,而与总量相关性不明显.由此可见,将鸡粪制成鸡粪炭是一种有效降低Mn、Cu和Zn生物有效性的途径.     

我国畜禽粪便污染的区域差异与发展趋势分析

随着我国畜禽养殖业的快速发展,畜禽生产所导致的粪便污染问题日趋严重,甚至威胁到农业可持续发展.本研究结合宏观统计数据和实地调研数据,对我国总体和各省2010年畜禽粪便排放和污染情况进行了分析,并通过中国农业可持续发展决策支持系统(CHINAGRO)对2020年我国总体和各省畜禽粪便排放和污染的发展趋势进行了预测分析.结果表明,2010年我国畜禽粪便排放总量为19.00亿t,形成污染的畜禽粪便量为2.27亿t,平均每公顷耕地的畜禽粪便污染量为1.86 t,我国东南地区的广东、福建等省是畜禽粪便污染较重的区域.模型预测结果表明,如果不进行政策干预,全国畜禽粪便总污染量将大幅增至2020年的2.98亿t.东部地区畜禽粪便污染将更为严重,中部和西部地区污染程度相对较低且增幅低于东部地区.建议通过税收和补贴等政策措施控制畜禽粪便的污染排放,鼓励畜牧业生产向中西部地区转移.     

丁酸钠对肉鸭生长及粪便中污染物减排效果的影响

在樱桃谷肉鸭的基础日粮中添加丁酸钠,研究了丁酸钠对肉鸭生产性能及粪便中污染物含量和排放量的影响.结果表明,添加350、700和1 050 mg·kg-1丁酸钠处理(试验组2、3、4)料重比较对照(试验组1)均显著降低,分别降低4.95%、6.71%和4.59%(P＜0.05),0～3周试验组3和4肉鸭日增质量较对照提高9.16%和9.47%(P＜0.05);添加丁酸钠可显著降低鸭粪中TN、TP、氨氮、有机质、Cu和Zn含量(P＜0.05),试验组3对TN、TP、氨氮和Zn的降低效果最好,分别较对照组减少6.15%、17.36%、59.98%和18.96%;不同水平丁酸钠处理鸭粪中污染物排放量均较对照显著降低(P＜0.05),试验组3对污染物TN、TP、氨氮、有机质和Zn的减排效果最好,而试验组4对Cu的减排效果最佳.在肉鸭饲料中添加700 mg·kg-1丁酸钠可获得最佳的生产性能和减排效果.     

Effects of 5-year application of municipal solid waste compost on the distribution and mobility of heavy metals in a Tunisian calcareous soil

It is obvious that the application of solid waste compost improves the soil fertility. These wastes, however, may also have some negative effects on the agricultural environment due to their metal content. This research aimed at evaluating the influence of Tunisian municipal solid waste compost and farmyard manure on some chemical properties and the distribution of heavy metals in a calcareous Tunisian soil (clayey–loamy soil). A field plot experiment, without vegetation, was installed since 1999 at the experimental farm of the Agronomic National Institute of Tunis (INAT) in the region of Mornag (20 km south of Tunis, Tunisia). During 5 years, the field received yearly the following treatments: 0, 40, 80 and 120 t/ha of municipal solid waste compost and 0, 40 and 120 t/ha of manure. The fractionation of heavy metals in the soil was evaluated after 5 years using a sequential extraction procedure. The application of the two amendments was found to increase the content of organic matter, the total nitrogen content and the electrical conductivity, whereas it slightly decreased the soil pH. The addition of manure did not have a significant effect on the accumulation of heavy metals in the soil, whereas compost application increased the total concentration of heavy metals in the soil. The distribution of heavy metals between the different fractions in untreated and treated soils showed the residual fraction to be dominant, followed by the fraction bound to Fe and Mn oxides. The amount of Cu bound to the organic fraction increased with the application rate, which is probably caused by the formation of organic complexes. For the other metals, the increase of the association with organic matter is very limited. The application of compost moreover increases the amount of Zn associated with Fe and Mn oxides. The “Mobility Factor (MF)” was quite low and did not change after the 5-year application of the two organic amendments. It always remained lower than 10%, although for Cd it amounted to 17%.