近日，江苏省农科院资环所农业生态与面源污染控制研究团队两名硕士研究生以第一作者在农业资源和环境类国际知名刊物发表2篇学术论文。其中，来自河南科技大学的联培硕士生李梦瑶同学以第一作者在环境类国际知名刊物Science of The Total Environment（IF 5.6, 一区Top期刊）发表了题为“Effects of domestic sewage from different sources on greenhouse gas emission and related microorganisms in straw-returning paddy fields”的学术论文，通讯作者为薛利红研究员。来自南京农业大学的专硕花昀同学以第一作者在农业工程类国际一流刊物Biosource Techology（IF 6.6, 一区Top 5%期刊）发表了题为“Microbial aging of hydrochar as a way to increase cadmium ion adsorption capacity: Process and mechanism”的学术论文，通讯作者为冯彦房副研究员。相关研究聚焦养分循环利用和废弃物资源化，具体进展如下。
研究进展1 生活污水尾水灌溉可通过降低产甲烷菌与甲烷氧化菌比值，抑制CH4排放和全球增温潜势，对减轻秸秆还田稻田温室效应有着重要意义。
生活污水作为一种量大、稳定且富含养分的废弃资源，应用于农业灌溉不仅可减轻环境负担，还可提高作物产量，然而污水灌溉对秸秆还田稻田温室气体排放的影响及相关微生物相应情况，目前尚不清楚。本研究选用以铵态氮为主的化粪池污水和以硝态氮为主的生活污水尾水两种水源，探究生活污水灌溉对秸秆还田稻田甲烷（CH4）和氧化亚氮（Ｎ2O）排放及相关土壤微生物的影响。结果显示，秸秆还田显著增加了稻田CH4排放，但对Ｎ2O排放影响较小。无论是否施加氮肥，化粪池污水灌溉和生活污水尾水灌溉均减少了秸秆还田稻田CH4排放，其中生活污水尾水灌溉减排效果更明显。氮素总投入量一致的前提下，两种生活污水灌溉均增加了Ｎ2O排放。最终生活污水尾水灌溉使稻田全球增温潜势（GWP）显著降低了66.7%，而化粪池污水灌溉对GWP无显著影响。CH4排放与产甲烷菌和产甲烷菌与甲烷氧化菌比值间呈显著正相关关系，生活污水尾水灌溉可通过降低产甲烷菌与甲烷氧化菌比值，抑制CH4排放和全球增温潜势，对减轻秸秆还田稻田温室效应有着重要意义。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137407
研究进展2 微生物陈化改良可提升水热炭对镉的吸附能力，并探究了微生物陈化改良水热炭对镉的吸附过程和机制
废弃物水热碳化技术近年得到越来越多关注；但制备的水热炭作为新型的吸附材料用于吸附重金属Cd的研究尚不多见。原始水热炭具有较低的芳烃结构和较低的耐热性，较低的比表面积和发育不足的孔隙，在一定程度上影响了其吸附能力和环境修复应用。本研究创新性的使用生物改良措施，将水热炭进行微生物陈化，以期提高水热炭对重金属Cd2+的吸附能力。结果表明，水热炭陈化后 pH由酸性转变为接近中性；炭表面的负电荷量增多；O/C减少、H/C增加；表面含氧官能团更加丰富，其中C=O，-COOH，C=C和Si-O-Si等官能团增强；水热炭的比表面积随陈化时间的增加明显提升，这些特点可为Cd2+提供更多的吸附位点，因此水热炭对Cd2+的吸附能力明显增加。微生物陈化水热炭对Cd2+的吸附机制主要为单层的静电吸附以及官能团络合作用，此外还伴随有阳离子交换作用、π键与金属离子的配位作用。本研究将为农林废弃物水热碳化在水体重金属污染治理方面提供理论和数据支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122708
以上相关研究主要获得了薛利红研究员主持的国家重点研发计划课题（2016YFD0801101）、水体污染控制与治理科技重大专项子课题(2017ZX07202-004-03)；冯彦房副研究员主持的国家自然科学基金面上项目（41877090）、国家重点研发计划课题（2018YFD0800206）等科研项目的支持。