不同类型保水剂性能及其对玉米生长效应的比较

为了比较各类保水剂在同等条件下的性能和应用效果差异,促进保水剂在抗旱节水中的合理应用。本文对国内聚丙烯酸钠、淀粉接枝丙烯酸钠、凹凸棒（无机）/聚丙烯酸钠（有机）、腐殖酸/聚丙烯酸钾4种主要类型农用保水剂进行性能测定,比较其吸水倍率、吸水速率、抗离子特性、pH值、反复吸水性等性能的差异。结果表明,不同类型保水剂的性能差异较大,单一性保水剂聚丙烯酸盐在吸水倍率、吸水速率和保水性等方面表现最好,但反复吸水时吸水率降低较快;淀粉接枝丙烯酸钠第7次吸水时已丧失吸水性;复合型保水剂凹凸棒/聚丙烯酸钠、腐殖酸/聚丙烯酸钾抗二价（Ca^2＋,Mg^2＋）和三价（Fe^3＋）离子特性明显,反复吸水性能好;盆栽玉米实验证明,复合型保水剂及其与菌根配比使用能显著促进玉米生长。     

利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响

以植物营养需要常见阳离子Fe3+、Al3+、ca2+、Mg2+、K+、Na+,阴离子Cl-、SO42-、CO32-、H2PO4-为试验对象,研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响.结果表明:随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降,二者呈显著负相关.各种阳离子对保水剂DM吸水倍率影响的顺序为:Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+;对保水剂PRKM吸水倍率影响的顺序为:Al3+、Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+.对这两种保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子＞二价阳离子＞一价阳离子.各种阴离子对DM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO32-＞H2PO4-、SO42-;对PRKM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO3＞2-＞SO42-＞H2PO4-.试验结果并没出现高价阴离子比低价阴离子对保水剂吸水倍率影响大的情况.     

一种含氮磷钾新型保水剂的制备及性能研究

采用磷酸酯双淀粉(DSP)为原料,添加适量的KOH和NH3·H2O中和的丙烯酸单体、热引发剂、光引发剂以及交联剂后,在紫外引发条件下引发制备出含有氮磷钾的P(AA/DSP)复合保水剂。采用单因素试验确定了合成保水剂的最优条件。在最优合成条件下,复合保水剂的最大吸水倍率在蒸馏水中为1185.4g/g,在0.9%NaCl溶液中为110.2g/g,并采用红外光谱、热重分析和能谱分析等对产物进行表征。红外光谱分析表明磷酸酯双淀粉与聚丙烯酸实现了共聚反应;热重分析表明P(AA/DSP)复合保水剂具有良好的热稳定性能;能谱分析进一步表明合成保水剂中含有氮磷钾;溶胀动力学研究表明复合保水剂在蒸馏水和生理盐水中的溶胀动力学符合二阶动力学模型。经过360min,保水剂水凝胶在60,80,100℃的保水率分别为67.1%,60.1%,48.1%。同时对复合保水剂施入土壤后的保水性能进行了研究。     

多指标综合分析法在保水剂合成与评价中的应用

为合成更贴近生产实际的超吸水树脂保水剂,及提高其使用效果,该研究以淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,采用过硫酸铵为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂在一定温度和中和度下制备了高吸水性复合材料。合成过程中选取五因素四水平正交试验设计,重复3次。采用Z分综合评价法和综合平衡法对其作为保水剂时的去离子水吸水倍率、土壤中吸水倍率、失水速率及种子发芽率等4个指标进行综合评价。研究得出影响保水剂性能的因素重要程度为温度>中和度>丙烯酰胺>过硫酸铵>MBA。优化筛选出了最佳合成配方及反应条件。即:1g淀粉加入15mL水熟化后,加入5mL丙烯酸,2.0g丙烯酰胺,N,N-甲基双丙烯酰胺1mg,采用KOH溶液使体系中和度为90%,在85℃下反应40min。该研究所采用的试验方法和评价体系简便易行,可用于超吸水树脂保水剂或其他新型材料的合成与评价。     

玉米芯的热解特性及气相产物的释放规律

为了全面掌握不同热解条件下玉米芯的热解特性及热解过程中气相产物随温度变化的释放规律,深刻理解玉米芯的热解行为及反应机理,该文采用热重-质谱联用技术对玉米芯进行了氮气气氛下的热解特性试验研究,对比研究了不同升温速率(5、10、20℃/min)、不同粒度(74、154、280、450μm)、不同气体流速(30、60、90 m L/min)等因素对玉米芯热解行为的影响,发现非等温失重过程可分为4个阶段:失水、预热解过渡、挥发分析出和炭化阶段。通过质谱分析研究了热解过程小分子气相产物(CO、CO2、CH4、O2、H2、H2O)的释放规律,并计算了挥发分释放指数。升温速率升高,热解反应越易进行;在粒度小于450μm范围内,试样热解的总失重率随粒度的增大而增加,而且颗粒越大,挥发分产物开始逸出的温度越低。粒度为154~450μm的试样的热解过程主要受颗粒内部热传递影响,而粒度154μm的试样的热解主要受内在反应动力学速率控制;随着气体流速升高,试样热解的总失重率和初始温度增大,但增幅很小,最大失重速率对应的温度也有向高温段移动的趋势。利用Coats-Redfern方法计算出玉米芯的热解动力学参数,说明玉米芯热解的挥发分析出阶段可用单段一级反应描述。该研究对于优化以玉米芯为原料的热化学转化工艺参数和提高燃料产物的产量与品质等具有重要意义,对于设计和开发高效的生物质能转化设备也可提供参考。     

保水剂在尿素和阳离子溶液中的吸水性能及养分吸附特征

【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。以分析纯盐酸盐和尿素分别配置了浓度1～256 mmol/L的尿素、NH₄+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+溶液。称取保水剂0.3000 g于75 μm尼龙袋中,分别置于以上各系列溶液和去离子水300 mL中,静置12 h。取出保水剂袋,沥水30 min,以差减法测定保水剂吸水倍率和对溶质的吸附量。【结果】在溶质浓度从1 mmol/L增加到256 mmol/L时,尿素溶液中保水剂的吸水倍率没有显著下降,而各阳离子溶液中保水剂的吸水倍率显著下降,保水剂的相对吸水倍率与尿素、各种离子浓度之间呈显著幂函数的减函数关系,最终下降幅度由小到大依次为尿素、一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子。保水剂对溶液中尿素和各种阳离子的吸附量随溶液浓度的增加而增加,P(AA-AM) 的最大吸附量:尿素64.66 mmol/g、Na+ 45.24 mmol/g、K+ 34.26 mmol/g、NH₄+ 32.63 mmol/g、Mg2+ 30.09 mmol/g、Ca2+ 23.96 mmol/g、Fe3+ 8.07 mmol/g、Al3+ 12.74 mmol/g。保水剂对尿素和一、二价阳离子的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型表征,对三价阳离子的吸附特征可用Langmuir等温吸附模型表征。尿素和二、三价阳离子对P (AA-AM) 吸水倍率的影响均小于其对PAA的影响（P < 0.05）,一价阳离子对P (AA-AM) 和PAA影响差异不明显（P > 0.05）。P (AA-AM) 吸附尿素和阳离子的能力要大于 PAA（P＜0.05）。【结论】保水剂对尿素的吸附量远高于阳离子,而尿素浓度基本不影响保水剂的保水性能。三价、二价和一价阳离子可显著降低保水剂的吸水倍率,阳离子浓度与保水剂的吸水倍率之间呈幂函数关系。保水剂对一价阳离子的最大吸附量大于对二价阳离子的吸附量,也远大于对三价阳离子的吸附量。聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]对溶质的吸附性能大于聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。因此,把保水剂作为缓释包膜材料包裹尿素比较适宜,但不适宜包裹盐类肥料。     

淀粉基赋钾保水剂的制备表征与保水释钾性能优化

为优化合成一种兼具吸水和释钾功能的淀粉基赋钾保水材料,该研究通过单因素和正交试验,比较分析了不同反应条件对淀粉基赋钾保水剂吸液释钾性能的影响;并通过红外光谱和扫描电镜表征了原矿白云母、活化白云母和赋钾保水剂的结构和形貌特征。结果表明:反应温度950℃,助熔剂NaCl和白云母质量比2:1,煅烧2h时白云母的活化效果最好,释钾率和释钾量分别达到92%和32.4 mg/g。淀粉、交联剂、引发剂、丙烯酰胺添加量和中和度分别为20%、0.02%、0.4%、25%和80%,活化白云母用量20%时,赋钾保水剂达到最大吸液倍率358 g/g(蒸馏水)和155 g/g(自来水),且重复吸水倍率也明显大于纯淀粉基保水剂;40℃下,25 h后赋钾保水剂仍能维持40%以上的初始水分。该赋钾保水剂吸水溶胀过程符合非Fickian扩散,其由水分子扩散和高分子链段松弛过程共同决定。赋钾保水剂的累积释钾量随活化白云母用量的增加而增大,静水浸提9 d后,钾释放量和释放率分别增加2.59和3.64倍。活化白云母除了部分以物理填充形式存在于淀粉基保水剂中外,还有部分粉末在聚合过程中与有机物发生了反应。赋钾保水剂粗糙的表面有利于其吸水释钾性能的发挥。分析认为,该研究中合成的淀粉基赋钾保水剂兼具保水持水和重复吸水性能,而且对钾素具有缓释和促释作用。     

保水剂粒径与不同质地土壤吸、失水特性的相关关系

通过室内模拟试验,对2种保水剂4个粒径(0.25~0.5mm,0.5~1mm,1~2mm,2~3mm)的吸、失水特性进行测定分析,同时研究2种保水剂4个粒径分别与砂壤土、壤砂土、砂粘壤土混合后吸、失水的变化特性。结果表明:①2种保水剂的4个粒径段中1~2mm粒径的保水剂吸水量和累积蒸发量最大,不同粒径保水剂随着吸水次数的增多吸水量逐渐降低,且粒径越小下降幅度越大;②保水剂与土壤混合后吸水量减小,初次吸水时土壤含水量与保水剂粒径成反比,随着吸水次数的增多3种质地土壤在保水剂作用下土壤含水量大小顺序分别为壤砂土-砂粘壤土-砂壤土(1~2次)、砂粘壤土-壤砂土-砂壤土(3~5次)、砂粘壤土-砂壤土-壤砂土(6~8次);③2种不同粒径保水剂的施用增加了3种质地土壤的累积蒸发量,壤砂土、砂壤土中0.5~1mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,砂粘壤土中1~2mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,0.25~0.5mm粒径保水剂在3种土壤中累积蒸发量最小。     

氮离子注入对同源四倍体水稻IR36萌发的影响

通过分析氮离子注入对同源四倍体水稻种子萌发过程中吸水速率、膜透性、淀粉酶活性的影响来研究离子注入四倍体水稻的生理生化效应。结果显示:低剂量范围内(0~2×1016cm-2)N+注入对IR36(4N)存在刺激效应,发芽率、幼芽淀粉酶活性等与对照相比都有所提高。当注入剂量在2×1016~10×1016cm-2范围内,氮离子注入对IR36(4N)种子萌发起抑制作用,表现为种子存活率显著下降、淀粉酶活性下降、膜透性增大。氮离子注入IR36(4N)的适宜诱变剂量大约在6.0×1016~8.0×1016cm-2。     

干旱条件下保水剂对丸化沙打旺种子萌发及幼苗生长的影响

采用不同含量保水剂对沙打旺种子进行丸化,研究了保水剂对丸化沙打旺种子萌发及幼苗的影响。结果表明,萌发及幼苗生长试验中,与对照相比,保水剂含量在7%和9%时,种子萌发速率分别加快了70%和63.19%;保水剂含量在7%时,幼苗根长、根表面积分别提高了19.36%和45.26%。抗旱试验中,沙打旺幼苗底部两片子叶首先出现枯黄萎蔫现象,随着旱情加剧,顶叶出现萎蔫;与对照相比,间苗后第13天,5%和7%处理幼苗枯黄数量分别减少了15.58%和22.07%,幼苗萎蔫速率变化不明显;沙打旺幼苗叶片内脯氨酸、可溶性糖含量随保水剂浓度的提高逐渐减小,7%和9%处理幼苗叶片脯氨酸含量分别降低了13.1%和13.6%;5%,7%和9%处理较对照幼苗叶片可溶性糖含量分别降低了20.33%,22.85%和19.08%。试验结果表明沙打旺丸化添加保水剂适宜含量为7%~9%。     

甘氨酸-β-环糊精对蒽的增溶、解吸行为研究

为改善β-环糊精的水溶性,将β-环糊精和甘氨酸在碱性条件下用环氧氯丙烷连接起来,得到水溶性极好的甘氨酸-β-环糊精,研究了甘氨酸-β-环糊精对蒽的增溶、解吸行为,考察了pH值、甘氨酸-β-环糊精初始浓度、温度、不同环糊精类型对蒽解吸的影响。结果表明:甘氨酸-β-环糊精对蒽的增溶效果增强显著,其50 g/L时对蒽的增溶倍数可以达到20多倍,甘氨酸-β-环糊精对蒽的解吸随pH值的升高而降低,升高温度和甘氨酸-β-环糊精初始浓度有利于蒽的解吸,甘氨酸-β-环糊精对蒽的解吸要好于α-环糊精和β-环糊精,甘氨酸-β-环糊精对蒽污染土壤的解吸符合准二级动力学模式。该静态解吸研究可以为蒽污染土壤的修复提供基础信息。     

SA-IP-SPS型保水剂及其对土壤物理性能的影响

以未经预处理的工业级丙烯酸、聚乙烯醇为原料，首先通过氯磺酸磺化法在聚乙烯醇分子中引入强亲水性离子基团，然后采用静态水溶液聚合法合成了吸盐水率较高、凝胶机械强度较高的的聚丙烯酸钠-聚乙烯醇硫酸钠互穿网络(SA-IP-SPS）型保水剂。研究了SA-IP-SPS型保水剂含量、颗粒大小对南方赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构的影响，比较研究结果表明，SA-IP-SPS型保水剂对赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构改良性能与丙烯酸-丙烯酰胺交联共聚型保水剂效果相当，但明显优于传统的交联聚丙烯酸钠保水剂。     

保水剂对4种典型荒漠植物种子萌发的影响

[目的]研究不同保水剂用量对4种典型荒漠植物种子萌发的影响,筛选种子包衣保水剂的适宜用量,为荒漠区植被恢复和荒漠化防治提供科学依据。[方法]以红砂(Reaumuria soongarica)、柠条(Caragana korshinskii)、泡果白刺(Nitraria sphaerocarpa)、花棒(Hedysarum scoparium)4种典型荒漠植物为研究对象,采用1%,4%,7%,10%,13%的保水剂对4种种子进行处理,测定4种种子的发芽率、发芽势、发芽指数。[结果]随保水剂用量的增加柠条种子发芽率呈现下降趋势,花棒、泡果白刺和红砂呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时发芽率最高;不同量保水剂处理对柠条和红砂种子发芽势影响显著(p0.05)。随着保水剂用量的增加发芽势均呈现先增加后减小趋势,当保水剂用量为1%时柠条种子发芽势最高,4%时花棒、泡果白刺和红砂种子的发芽势最高;不同量保水剂处理对柠条、泡果白刺和红砂种子平均发芽速率和发芽指数影响显著(p0.05),泡果白刺和红砂种子随着保水剂用量的增加呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时平均发芽速率和发芽指数最高,当保水剂用量为1%时,柠条种子发芽指数最大。[结论]保水剂用量对种子萌发的影响因物种而各异,适量的保水剂对典型荒漠植物种子的萌发具有促进作用。     

辣根风味形成优化

对辣根硫代葡萄糖苷转化为风味成分异硫氰酸酯的最优条件及挥发成分的保留方法进行了研究。酶解产物的类型和浓度受pH值、酶解温度、时间、含水量及其它因子的影响。优化了酶解条件，探讨了金属离子、抗坏血酸及β-环糊精、变性淀粉、大豆蛋白对风味成分AIT（烯丙基异硫氰酸酯）和PEIT（苯乙基异硫氰酸酯）形成及保留的效果，比较了热风干燥和冷冻干燥对AIT和PEIT形成及保留的效果。研究结果表明：辣根风味形成的最适条件是：10 g辣根添加5 mL pH 6的缓冲液在温度30℃条件下酶解30 min。添加抗坏血酸、Mg²⁺、Zn²⁺或外源黑芥子硫苷酶能明显增加AIT和PEIT含量。加入β-环状糊精及采用冷冻干燥或流化床干燥有利于AIT和PEIT的保留。     

In-mouth amylase activity can reduce perception of saltiness in starch-thickened foods

Sensory scores for saltiness and thickness obtained for savory liquids thickened with starches or the nonstarch hydrocolloid hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC) were correlated with the panelists' amylase activity. Although higher enzyme activities were linked to lower thickness scores for systems thickened by starch, they were also associated with a decreased taste perception, particularly for starches retaining a granular structure after gelatinization (wheat and modified waxy maize). Microscopic evidence showed that the enzyme can disrupt such structures, and this is associated with a decreased mixing efficiency with water and consequently a reduced transport of tastant (sodium) to the saliva (aqueous) phase and to the taste buds. This explains the lower saltiness scores for subjects with higher amylase activity, even if they are associated with a lower perceived thickness.     

三种水保树种枯落物保水功能

通过对八达岭林场油松、侧柏和刺槐枯落物储量调查分析和持水特性的研究,得到三种树种最大持水量、吸水速率和有效拦蓄量等水文特征参数。结果表明,枯落物储量为油松（29.2 t/hm²） > 刺槐（10.3 t/hm²） > 侧柏（4.7 t/hm²）,最大持水量为油松（61.4 t/hm²） > 侧柏（57.9 t/hm²） > 刺槐（43.2 t/hm²）,最大持水率为侧柏（471%） > 油松（344%） > 刺槐（196%）,平均吸水速率为侧柏≥刺槐 > 油松,有效拦蓄量为刺槐 > 油松 > 侧柏。总的来说,侧柏、刺槐枯落物层保水功能相对要比油松好,侧柏枯落物层保水效果发挥最好。     

一氧化氮对NaCl胁迫下苜蓿种子萌发的影响

以甘农4号、阿尔冈金2个品种苜蓿为材料,用一氧化氮(NO)供体硝普钠、NO 清除剂c-PTIO、一氧化氮合酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲脂、硝酸还原酶抑制剂钨酸钾及硝普钠类似物亚铁氰化钠(不产生NO)处理苜蓿种子,研究NO对盐胁迫下苜蓿种子萌发的生理效应。结果表明,盐胁迫显著抑制了2个苜蓿品种的发芽率、胚芽和胚根长及幼苗干重(P<0.05),降低种子萌发过程中α、β-淀粉酶、蛋白水解酶活性,抑制淀粉水解和可溶性糖积累(P<0.05);盐胁迫下添加外源NO则使2个品种苜蓿α、β-淀粉酶、蛋白水解酶活性、种子发芽率显著提高(P<0.05),淀粉含量降低,可溶性糖含量升高、胚芽和胚根长及幼苗干重显著增加(P<0.05);NO 供体SNP 的类似物亚铁氰化钠对盐胁迫下苜蓿种子萌发的各项指标无明显影响;施用NO 清除剂c-PTIO、硝酸还原酶抑制剂钨酸钾和一氧化氮合酶抑制剂N-硝基-L-精氨酸甲脂具有降低苜蓿种子萌发的效应(P<0.05)。因此,盐胁迫抑制苜蓿种子的萌发,而添加外源NO是缓解这种抑制作用的有效途径,内源NO也可能参与盐胁迫下苜蓿种子萌发的调节,且通过NOS和NR途径产生的NO在缓解盐胁迫抑制苜蓿种子萌发中可能起关键作用。