2022, 43(1):1-12. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202108050
摘要:全球性化石资源的过度消耗及环境污染问题的日益加剧,严重制约了石油基合成高分子材料产业的发展。以可再生植物油为原料,结合绿色高效的紫外光固化技术,构建植物油基紫外光固化材料“双绿色”应用体系,可望有效替代石油基合成高分子材料,推动植物油在光固化领域的高值化发展。本文综述了近年来植物油基紫外光固化材料的研究进展,介绍了植物油结构与紫外光固化技术之间的联系,重点论述了大豆油、桐油、蓖麻油和亚麻油等典型植物油基紫外光固化材料的研究现状,分析了影响植物油基紫外光固化材料进一步发展的制约因素,并提出了该类材料未来的应用前景。
2022, 43(1):13-19. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202105036
摘要:目的 提高实木制品在油水共存环境下的尺寸稳定性,探索实木材料在公共餐饮服务区家具、食品与调料包装、厨卫家具和客餐厅木质用品等领域的应用潜力。方法 将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与盐酸按体积比 4︰1混合,在冰浴中进行超声水解后对思茅松Pinus kesiya var. langbianensis木材进行浸渍改性处理,对比研究MTMS不同预水解反应时间(0、30、60、120、180 和240 min)对思茅松木材表面憎水憎油特性的影响,通过扫描电镜、接触角分析仪、红外光谱、X射线光电子能谱和热失重分析仪对改性前后木材结构组成和特性变化进行表征。结果 经MTMS改性处理后,思茅松木材表面键合了Si—CH3、Si—O—Si、Si—OH等低表面能的基团,改性思茅松从对照样表面对水和油完全浸润转变为具有憎水憎油的双憎功能型木材,MTMS改性后思茅松木材表面水接触角的变化明显大于油接触角的。随着预水解时间从0延长至240 min,水接触角从73.60°升高至88.31°,而油接触角仅在50.50°附近有微小波动。MTMS改性处理后,木材热稳定性提升,质量残余率升高,最大热降解温度升高了6 ℃,整体吸水、吸油率明显降低,终吸水、吸油率分别降低了58.83%和83.90%。当MTMS预水解时间为30~60 min时,MTMS对木材表面双憎功能效果及浸渍有效性最佳。结论 简便易行的MTMS改性为憎水憎油功能型木材的开发与利用奠定了理论基础,提供了技术支撑。
2022, 43(1):20-27. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202010019
摘要:目的 探究3种壳类生物质炭对南方红壤理化性质的动态影响,以期为南方红壤改良奠定理论基础。方法 利用慢速热解法制备3种壳类生物质炭并对其进行表征,通过室内试验,研究添加3种壳类生物质炭对土壤有机质含量、容重、pH以及速效钾含量的动态影响。结果 在1~90 d处理期内,松子壳炭、稻壳炭和油茶壳炭的施加均显著提高了土壤有机质和速效钾含量。在30~90 d内,施加5%(w)松子壳炭使有机质含量较对照(CK)组上升了258.94%~284.92%,施加5%(w)稻壳炭使速效钾含量较CK组上升了429.98%~716.58%;1~90 d处理期内,施加5%(w)稻壳炭降低了土壤容重,在30~90 d内,施加5%(w)稻壳炭使土壤容重较CK组下降了9.72%~15.38%;在1~90 d处理期内,施加油茶壳炭显著提高了土壤pH,在30~90 d内,施加5%(w)油茶壳炭使土壤pH较CK组增加了16.91%~29.53%。另外,不同施加量的松子壳炭对土壤理化性质影响的研究结果表明,在1~90 d处理期内,施加8%(w)松子壳炭能较稳定地提高土壤的有机质含量、pH和速效钾含量,降低土壤容重。结论 不同壳类生物质炭能改良红壤特性、提高红壤有机质含量和速效钾含量,施加松子壳炭对提高红壤有机质的效果更显著,施加稻壳炭对降低红壤容重和提高速效钾含量的效果更显著,施加油茶壳炭对提高红壤pH的效果更显著。
2022, 43(1):28-36. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202105001
摘要:目的 探究栽培人参Panax ginseng C. A. Mey.后土壤细菌群落多样性与功能变化,以及增施生物质炭对土壤细菌群落多样性与功能的影响。方法 对人参连作土壤进行不同生物质炭改良的田间试验,结合高通量测序技术,分析土壤细菌群落多样性与功能变化。结果 植参土壤(前茬作物为三年生人参)中Spartobacteria_genera_incertae_sedis、Sphingomonas、Gemmatimonas、 Afipia 、Gp1、Gp2、Gp3、Gp6、Rummeliibacillus 9个属细菌数量显著降低,表明栽培人参或人参根系分泌物可能抑制上述细菌的生长。另外,植参土壤Gaiella属细菌数量显著增加,添加生物质炭后该属优势度进一步增加;说明栽培人参或人参根系分泌物以及施用生物质炭均可促进该细菌的生长。相较于新林土,植参土壤细菌数量、群落多样性、细菌分类组成及优势属占比均不同程度地下降,单优势种群比例上升。生物质炭处理对上述劣变趋势具有一定的正向调节作用,细菌分类组成及数量变化趋势趋向于新林土,并协助提升细菌染色质结构和动力学,转录,复制、重组和修复,信号转导机制与细胞防御功能。结论 增施生物质炭能够提升植参土壤细菌多样性,调节细菌群落结构以及细菌功能,使老参地土壤朝良好的方向发展。研究结果为连作人参土壤的修复及人参栽培提供了理论参考。
2022, 43(1):37-43. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202106012
摘要:目的 探讨生物基聚乳酸复合材料用于3D打印直接构建含微孔支架的可行性。方法 采用热重分析仪和差示扫描量热仪探究聚乳酸复合材料的热性能,扫描电镜表征支架的微观形貌,活/死细胞染色检测支架的细胞黏附情况。结果 所制备的0.6%ADC-PHAP和40%NaCl-PHAP复合材料具有良好的热稳定性和加工性,适用于熔融沉积3D打印。当压缩应变为80%时,0.6%ADC-PHAP和40%NaCl-PHAP支架相应的压缩应力分别为45.27和52.11 MPa;0.6%ADC-PHAP复合材料的初始分解温度比40%NaCl-PHAP复合材料低19.5 ℃;0.6%ADC-PHAP支架的孔隙率达到63.33%,有利于细胞黏附,且细胞相容性比40%NaCl-PHAP支架更好。结论 生物基聚乳酸复合材料可通过熔融沉积型3D打印直接构建含微孔支架,所制备的0.6%ADC-PHAP支架具有一定的应用潜力。
2022, 43(1):44-52. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202105046
摘要:目的 以羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸(PAA)为原料制备气凝胶型钠离子电池隔膜,探究交联温度对其孔结构的影响,实现隔膜的电化学性能超过玻璃纤维。方法 用溶胶凝胶法结合冷冻干燥法制备CMC-PAA的气凝胶薄片,辅以高温交联稳固其孔结构,通过微观测试和力学性能表征探究了温度对其影响,并与玻璃纤维对比其组装在钠离子半电池中的充放电比容量数据。结果 随着交联温度的升高,隔膜中PAA的羧基与CMC的羟基的交联度增加,因此,隔膜的孔径和孔隙率略有减小;隔膜的断裂伸长率出现先增加后减小的现象。CMC︰PAA质量比为1︰1、交联温度为130 ℃条件下制备的气凝胶型隔膜组装后,钠离子电池在25、50、100、250、500、1 000和25 mA/g电流密度的充放电速率下,充电比容量分别表现为345.8、317.3、274.2、136.8、84.8、61.8和341.4 mA·h/g,均优于在相同条件下的玻璃纤维(279.0、233.1、190.5、105.9、69.6、49.4和275.1 mA·h/g)。130 ℃-CMC-PAA因其较小的电解液泄露率,使其以1.877 mS/cm的离子电导率和5.52 Ω的电阻,高于传统商用聚烯烃类隔膜表现出的电化学性能。结论 以CMC和PAA这2种水溶性材料在130 ℃下交联制备的电池隔膜的电化学性能超过玻璃纤维,其在钠离子电池应用中具有良好的前景。
2022, 43(1):53-58. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202101028
摘要:目的 研究全氟辛酸(Perfuorooctanoic aid,PFOA)对小鼠卵母细胞的毒性影响。方法 选用6周龄体质量相近的昆明雌性小鼠160只,分为4组,每组5个重复,每个重复8只小鼠。在适应环境7 d后开始对小鼠灌服不同剂量的PFOA,其中,对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组的每日剂量分别为0、 5、 10和20 mg/kg,连续灌服14 d,然后利用孕马血清促性腺激素(Pregnant mare serum gonadotropin,PMSG)和人绒毛促性腺激素(Human chorionic gonadotropin,hCG)对各组小鼠进行超数排卵,获取卵母细胞进行检测。结果 与对照组相比,PFOA中、高剂量组小鼠的卵母细胞成熟率分别下降了14.28%、28.17%;卵母细胞内活性氧含量分别升高了135%、177%;而且卵母细胞β-tubulin形态异常,染色体非整齐排列的比例分别升高了65.06%、75.60%。此外,低、中、高剂量组PFOA处理后小鼠的卵母细胞内磷酸化组蛋白H2AX(Phospho-histone H2A.X,P-H2A.X)比例分别比对照组升高了47%、133%和171%。结论 灌服PFOA可诱导小鼠卵母细胞内活性氧升高,DNA双链断裂和细胞骨架损伤,降低卵母细胞成熟率。
郭木娟,林妙金,潘广,庾家琪,吕晶,郭威,张亚锋,杨春晓,邱宝利,Xuguo ZHOU,潘慧鹏
2022, 43(1):59-66. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202101008
摘要:目的 茄二十八星瓢虫Henosepilachna vigintioctopunctata和马铃薯瓢虫Henosepilachna vigintioctomaculata 都是茄科作物上的重要害虫,对茄科作物造成极大的经济损失。这2种瓢虫由于外形非常相似,无法通过体表特征区分,因此很有必要开发一种准确且快速的区分方法。方法 基于这2种瓢虫线粒体细胞色素氧化酶I(Mitochondrial cytochrome oxidase I, mtCOI)的物种特异性,利用种特异性(Species-specific,SS) PCR引物建立了一种分子鉴定技术,即以茄二十八星瓢虫和马铃薯瓢虫之间的mtCOI基因序列变异为基础,设计了2对SS-mtCOI引物Hvp和Hvm。结果 用这2对引物进行PCR扩增,均出现物种特异性扩增现象。在不同的DNA质量浓度下对该SS-mtCOI引物进行敏感性检测,结果表明,Hvp引物在茄二十八星瓢虫DNA质量浓度为3.13 mg/L时仍可检测到扩增条带,Hvm引物在马铃薯瓢虫DNA浓度为2.43 mg/L时仍能检测到扩增条带。此外,Hvp和Hvm引物也能准确鉴定马铃薯瓢虫和茄二十八星瓢虫的卵和1龄幼虫,从6个不同省份采集的田间种群也能通过Hvp引物准确鉴定。结论 这2对SS-mtCOI引物能快速、准确、灵敏地鉴别茄二十八星瓢虫和马铃薯瓢虫。
2022, 43(1):67-76. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202101041
摘要:目的 分离鉴定赣南地区番茄青枯病菌,明确菌系分化,为当地番茄抗青枯病育种和病害防治奠定基础。方法 从江西省赣南地区采集番茄青枯病病株,经选择性平板分离、纯化和分子鉴定,获得不同地理来源的青枯菌Ralstonia solanacearum菌株。通过生理生化测定和接种番茄试验,鉴定青枯菌的生化变种和致病类型。PCR扩增内切葡聚糖酶基因egl序列,明确青枯菌的演化型和序列变种。双层平板培养法测定其对8个不同噬菌体的敏感性。结果 获得了来自赣南地区9个市(县)的番茄青枯菌菌株44个,其中,41个菌株为生化变种Ⅲ,3个菌株为生化变种Ⅳ;致病力测定结果聚为I、II和III类,其致病力分别为强、中和弱,其中,强致病力菌株占65.9%。所有菌株属于亚洲分支演化型(Ⅰ),并进一步划分为Sequevar13、14、15、17、18、34、44和48等8个序列变种。大部分菌株对供试的8个噬菌体敏感。结论 赣南地区番茄青枯菌以生化变种III和强致病力菌株为主,对噬菌体较敏感,存在8个序列变种,具有明显的菌系分化现象和遗传多样性。
2022, 43(1):77-84. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202102006
摘要:目的 为提高导向药物筛选通量,加快导向农药分子设计、合成、筛选等研发速度,构建基于拟南芥氨基酸转运蛋白AtLHT1的荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)探针作为导向农药筛选平台。方法 构建CFP-LHT1-YFP的三明治探针,分别在大肠埃希菌Escherichia coli BL21(DE3)原核细胞和BY4741酵母细胞中进行表达、鉴定和纯化。采用荧光酶标仪和激光共聚焦检测FRET效率的变化。结果 CFP-AtLHT1-YFP融合蛋白探针纯化后,分别与供试氨基酸和草甘膦混合,供试氨基酸和草甘膦的加入导致探针蛋白的FRET比率发生明显变化,草甘膦处理使D535 nm/D480 nm升高7%~12%,其变化趋势与阳性配体甘氨酸和谷氨酸接近,而加入阴性配体精氨酸则没有明显变化。同时,FRET比率呈现底物浓度依赖。样品中分别加入1、5和30 mmol/L的草甘膦溶液,20 min后检测到D535 nm/D480 nm分别升高3%、1%和13%,阳性配体也存在FRET比率随着底物浓度上升而升高的趋势,而阴性配体变化不规则。利用光漂白法检测到氨基酸或草甘膦处理后单个酵母细胞的FRET效率发生明显变化。加入阳性对照的甘氨酸和谷氨酸后,FRET效率变化明显,其中,甘氨酸和谷氨酸的FRET效率分别达到30%和26%;加入草甘膦处理的FRET效率与谷氨酸接近,达26%;含PBS的空白对照组没有明显的FRET效率变化。结论 AtLHT1-FRET探针可以与中性氨基酸甘氨酸和酸性氨基酸谷氨酸结合,但不结合碱性氨基酸精氨酸;FRET效率因不同底物有所差异,且具有一定的底物浓度依赖性;同时,证明了草甘膦能够被氨基酸转运蛋白AtLHT1转运。
2022, 43(1):85-93. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202104002
摘要:目的 以纳米载体作为农药载体,提高农药利用率。方法 采用自模板合成法,在合成实心介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporous silica nanoparticles, MSNs)的基础上,以水为刻蚀剂制备中空介孔二氧化硅纳米粒子(Hollow mesoporous silica nanoparticles, HMSNs)。通过溶剂挥发法将植物源农药鱼藤酮(Rot)负载到HMSNs的孔道中,制备得到Rot@HMSNs。测定Rot@HMSNs的缓释性能和杀虫活性。HPLC检测Rot@HMSNs中鱼藤酮在黄瓜植株中的系统分布。结果 所制备的HMSNs粒径约250 nm,比表面积达999.4 m2/g。Rot@HMSNs粒径均一,载药率达46.7%,具有良好的释放特性,释放模型符合Ritger-Peppas释放模型。HMSNs显著提高了鱼藤酮在黄瓜植株中的吸收和传导能力。结论 通过纳米载体HMSNs可以提高鱼藤酮的利用率,此研究对于减少农药使用量、降低环境污染具有重要意义。
2022, 43(1):94-101. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202104010
摘要:目的 明确筛选分离得到的敌草隆降解菌株SL-6生物学分类地位,并优化其降解条件,为降解敌草隆提供新的途径。方法 采用富集培养法从棉田中分离敌草隆降解菌SL-6,并通过16S rDNA及nrdA基因序列分析结合形态学、生理生化特征对其进行鉴定;运用HPLC法检测SL-6菌株对敌草隆的降解效果,研究该菌株在不同敌草隆初始质量浓度、接菌量、蔗糖含量、pH及温度条件下的降解能力并优化降解条件。结果 从棉田土壤中分离得到7株菌株,其中,无色杆菌属Achromobacter菌株SL-6、SL-7和SL-9对敌草隆的降解效果好且消解动态符合消解动力学方程;木糖氧化无色杆菌A. Xylosoxidans SL-6降解效果最佳,第15天的降解率为94.6%。在敌草隆初始质量浓度为200 mg/L、接菌量为15%(φ)、不外加碳源、pH为8.0以及温度为30 ℃时,处理5 d后降解率达93.1%。结论 SL-6菌株能够高效降解敌草隆,可作为新的菌株资源,为进一步研究微生物降解敌草隆奠定基础。
2022, 43(1):102-109. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202103033
摘要:目的 紫外-可见吸收光谱法检测自然水体中有机磷农药浓度时,检测精度容易受水体中固体悬浮物引起的浊度干扰,在检测前需要对含有有机磷农药的自然水体进行预处理(过滤),本文研究不同过滤条件对自然水体中有机磷农药吸收光谱与浓度预测模型的影响。方法 选用甲基对硫磷为研究对象,以池塘水、农田水和河涌水为稀释剂,配制不同浓度梯度的试验样本,分别使用400目(40 μm孔径)纱布、5 μm滤膜、0.45 μm滤膜过滤3种自然水体-甲基对硫磷溶液。使用浊度仪检测自然水体过滤前后的浊度;用搭建的紫外-可见光谱检测系统获取过滤前后的试验样本光谱数据,结合化学计量学方法,构建甲基对硫磷农药的定量预测模型。结果 使用5 μm和0.45 μm滤膜过滤,3种自然水体浊度明显下降。不同过滤条件过滤前后,无论质量浓度高低甲基对硫磷在3种自然水体中均只有2个特征峰,位于225 和275 nm左右。整体上看,过滤增强了甲基对硫磷溶液浓度与光密度间的线性关系,过滤后的自然水体-甲基对硫磷溶液光谱模型均有较高的预测精度,可用于定量分析。本文采用的3种过滤条件中5 μm滤膜过滤效果最佳,能够去除浊度干扰,同时有机磷农药光谱模型具有较高的预测精度。结论 过滤后的甲基对硫磷农药模型中浊度干扰更少,更适合实际应用检测。本研究为紫外-可见吸收光谱法现场快速检测自然水体中有机磷农药浓度的预处理方法提供了理论依据。
2022, 43(1):110-119. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202104023
摘要:目的 为了提高鹅种蛋孵化性能,针对现有鹅孵化机孵化过程自动化程度低、温度波动大、鲁棒性差,现场操作复杂等不足,设计了一种基于可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)和云平台的鹅孵化机监控系统。方法 根据鹅种蛋孵化工艺要求和鹅孵化机工作原理,采用PLC作为主控制器设计了系统的硬件电路和软件程序,实现孵化机温度、湿度、翻蛋和喷水晾蛋的自动控制,利用触摸屏和组态软件设计了孵化机现场监控的人机交互界面,并利用通用分组无线业务(General packet radio service,GPRS)智能网关、云平台服务器和移动端设计了远程监控系统。系统工作时,GPRS智能网关读取PLC中的存储数据,通过4G/5G网将数据上传至云平台服务器,移动端通过微信公众号、APP或网页可以直接访问和下载云平台服务器中的数据,并以图表形式显示出来。结果 该监控系统运行稳定、状态良好;孵化过程中的温度采样数据鲁棒性高,100%达到控制要求;自动控制有助于提高鹅孵化机自动化水平;孵化生产试验结果表明,狮头鹅受精蛋平均孵化率为87.84%,比现有记载最高纪录高1.44%。结论 该系统能够满足鹅种蛋孵化要求,且控制精度高,实现了鹅孵化机的自动控制、现场监控和远程监控,具有良好的人机交互界面,对促进农业装备自动化和信息化发展具有指导意义。
2022, 43(1):120-132. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202104007
摘要:目的 为提高三七Panax notoginseng育苗机械化播种精确性,针对三七小行株距的特点,研究一种新型导种管。方法 分别建立有、无导种管情况下种子运动的力学模型。在土槽上开展了以投种高度、播种机前进速度、投种角度为试验因素,以理论播种点与实际播种点距离偏差的标准差和弹跳率为试验指标的三因素五水平二次回归正交旋转组合试验;借助Design-Expert 10.0.3软件建立了试验因素与指标间的回归方程及多目标优化数学模型,获取最佳投种参数组合;在最优参数组合下,使用高速摄像技术获取种子运动轨迹,结合运用图像处理技术和曲线拟合法进行种子运动轨迹曲线方程研究;借助EDEM软件进行导种管截面尺寸仿真分析,确定截面尺寸;用3D打印技术试制导种管并开展播种验证试验。结果 在有、无导种管情况下,影响种子离开排种器后运动的共同因素为排种器的周围速度、投种高度和投种角度。通过正交旋转组合试验得出最优投种参数组合为投种高度20 cm、播种机前进速度7.8 m/min、投种角度42°。在未安装导种管条件下,理论播种点与实际播种点距离偏差的标准差、弹跳率分别为51.66 mm和72.31%。研制的新型导种管出口和入口截面尺寸分别为26 mm×30 mm和26 mm×60 mm;安装新型导种管后验证试验结果显示,理论播种点与实际播种点距离偏差标准差为26.90,弹跳率为45.20%。结论 新型导种管满足了三七育苗机械化播种要求,播种精确性明显提高,研究结果可为三七育苗播种机导种管设计与田间播种应用提供了参考依据。
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