随着纳米金属材料的迅猛发展,生活中出现的纳米金属材料也日益增多。纳米CuO除了在催化、传感等工业领域有广泛的应用外,作为农药或营养元素添加剂在农用化学品市场也占有一席之地。其在生产、运输和应用过程中不可避免会释放进入土壤环境,与土壤介质中的各种成分发生复杂的化学、物理和生物反应。使其在环境中发生迁移转化,从而对土壤原有生态体系造成一定影响,对环境中的微生物、植物等产生毒性效应,间接或直接威胁生态环境体系及人类健康。因此分析纳米CuO颗粒的环境行为及毒性机制,合理评估其对环境生态系统和人类健康的危害具有重大意义。本研究通过外源添加纳米CuO颗粒和CuSO₄模拟纳米金属颗粒与传统重金属离子污染土壤,以常见农作物——玉米作为模型植物,将传统重金属离子污染作为比较,探究纳米CuO颗粒在土壤中的形态分布规律及对土壤p H的影响,明确其在农田土壤中的环境行为对植物生长、生理指标及体内重金属分布的影响。采用原位酶谱法探究在纳米CuO颗粒暴露环境下植物根际酶活性的时空分布特征,为纳米CuO颗粒进入土壤后的释放特征及对植物胁迫提供依据。为更加全面深入的了解纳米CuO颗粒对土壤生态体系的影响,进一步以土壤微生物为探究对象,探讨在纳米CuO颗粒胁迫下,土壤不同酶活性及各种微生物指标的变化以及其对微生物群落结构和多样性的影响。具体研究结论总结如下:（1）纳米CuO颗粒在土壤中的形态特征与传统铜离子不同。纳米CuO处理土壤中,铜的主要形态为可还原态Cu,是CuSO₄处理土壤中的1.3倍;其次是可氧化铜态Cu,是CuSO₄处理组的5倍;而可交换态Cu是CuSO₄处理土壤中的五分之一,低可交换态Cu浓度是纳米CuO毒性较低的主要原因。纳米CuO在土壤中逐渐释放Cu离子,其土壤p H与可交换态Cu呈显著负相关关系,故土壤p H逐渐下降。纳米CuO颗粒对植物根际几丁质酶和β-葡萄糖苷酶活性有抑制作用,但是在植物生长后期才有所体现,β-葡萄糖苷酶相较于几丁质酶对纳米CuO的抗性较弱。纳米CuO颗粒对植物根际磷酸酶活性没有影响。（2）纳米CuO土壤呼吸速率和土壤微生物量碳均显著高于CuSO₄控制组,同时两者与DTPA浸提态Cu呈显著负相关关系,表明CuO颗粒的毒性效应小于CuSO₄,对微生物数量与活性影响不明显,且有稳定的有机质积累,以支持微生物生长和繁殖。纳米CuO颗粒土壤中的矿化系数、土壤微生物商高于CuSO₄处理组,说明纳米CuO颗粒对土壤碳元素矿化能力抑制程度弱,对土壤性质、成分结构和物质含量的扰动较小。（3）土壤中几丁质酶活性与DTPA浸提态Cu含量呈极显著正相关关系,铜离子刺激了几丁质酶活性。但土壤中有效态铜浓度超过微生物承受能力极限时,会导致几丁质酶活性下降。β-葡萄糖苷酶对纳米CuO的胁迫没有响应。土壤磷酸酶对一定浓度的Cu离子具有应激抵抗能力,在纳米CuO的缓释作用下,土壤磷酸酶对初始低浓度Cu离子逆境胁迫具有抵抗能力,浓度增高时,磷酸酶活性就会降低。（4）相较于CuSO₄,纳米CuO颗粒对土壤微生物群落结构与多样性扰动较小。总铜浓度相同时,纳米CuO颗粒对植物和微生物的毒性相对于CuSO₄较小。纳米CuO处理土壤中的铜主要积聚在植物根部,而不是地上部分,其向地上转运能力较差,通过接触食物链直接或间接对人体健康产生的危害性较小。在农业中使用纳米CuO颗粒而不是可溶性铜盐作为杀菌剂具有潜在优势。