原位直接成像法在研究黑云母溶解过程中的应用

采用原位直接成像法(In situ atomic force microscopy)研究层状硅酸盐含钾矿物黑云母与低分子量有机酸的界面反应。结果表明,在近分子尺度下,黑云母具有典型的层状结构单元,高度约1 nm。天然黑云母片(001)面并非完全解理,其上既有台阶也有残片、碎片和蚀坑。在pH 6.0的柠檬酸盐溶液作用下,0~45 min内,黑云母(001)面上的台阶以0.01μm2min-1的恒定速率溶解,之后溶解速率降低;表面原有蚀坑边缘变模糊,但面积没有明显变化,同时(001)面上也没有新的蚀坑形成。通入pH 4.0柠檬酸盐溶液,经过89 min的反应,大量无规则形状的蚀坑产生并散乱分布于(001)面上,深度以0.7~1.1 nm为主;另外表面上还有诸多微型蚀坑正在形成并逐渐扩展为较大的蚀坑。结合水-矿物界面反应理论可知,弱酸环境条件下,黑云母溶解从表面的缺陷/扭折位点开始,以单层(TOT)溶解为主,沿着[hk0]方向发展并伴随着层间K和晶格中Si、Al、Mg和Fe的释放。本研究结果表明原位直接成像技术能够弥补常温常压条件下宏观研究技术的不足、通过可视化来实时表征层状硅酸盐矿物-水溶液的界面反应过程。另外,原子力显微镜技术对其他领域的界面研究同样具有较高的借鉴意义。     

原子力显微镜研究Pb2+在黑云母表面吸附的形貌

吸附行为是土壤中最常见、最重要的物理、化学现象之一。已有研究主要涉及土壤及不同组分对离子吸附容量的大小、吸附形态、吸附动力学等。由于测试手段的限制，关于被吸附态离子在土壤固相表面的形貌少有报道。随着表面测试技术及纳米技术的发展，原子力显微镜(AFM)被应用到土壤学领域。     

原子力显微镜研究Pb2+在黑云母表面吸附的形貌

吸附行为是土壤中最常见、最重要的物理、化学现象之一.已有研究主要涉及土壤及不同组分对离子吸附容量的大小、吸附形态、吸附动力学等.由于测试手段的限制,关于被吸附态离子在土壤固相表面的形貌少有报道.随着表面测试技术及纳米技术的发展,原子力显微镜(AFM)被应用到土壤学领域.此技术是通过测量物体表面和挠性针尖之间的原子力来绘出表面图像.AFM是扫描隧道电镜(STM)的主要拓展,但与STM不同,AFM不仅能观测导体与非导体物质表面结构,还可研究物质表面微观的反应过程^[1,2].     

腐殖酸在黑云母表面的吸附动态和分布特征研究

采用原位原子力显微镜智能模式初步观察了弱酸性土壤腐殖酸分子在层状硅酸盐含钾矿物黑云母表面的吸附动态和形貌变化。采用纯化、干燥后的腐殖酸固体样品配制p H 6.0,浓度分别为0 mg L-1、100 mg L-1和1000 mg L-1的腐殖酸溶液。原位观察所用的矿物薄片为土壤中常见的2∶1型含钾矿物—黑云母,其化学结构式为K(Mg2.46Fe0.45Ti0.09)[Al Si3O10](OH)2。结果表明,时间尺度是影响界面上腐殖酸形貌结构的一个重要因素。在通入p H 6.0的腐殖酸溶液作用下,原位反应0~180min内,腐殖酸分子与黑云母(001)面的相互作用以吸附为主并伴随脱附现象,吸附的腐殖酸呈球状,为单个或多个腐殖酸分子的聚集体,高度介于1~5 nm之间;原位反应180~300 min内,黑云母(001)面上吸附的腐殖酸仍以颗粒态为主,高度介于3~5 nm之间,平均为4 nm;而黑云母(001)面上的台阶和边缘位置则分布有较多的片状结构以及黑云母线型边缘诱导产生的链状结构腐殖酸聚集体,其高度介于6~8 nm,较颗粒态腐殖酸的聚集体平均高出约2.5 nm。此外,腐殖酸分子不仅能够在黑云母表面进行吸附和脱附作用,还能够溶解黑云母的表面结构,促进层间K及结构单元内Al和Si的释放。因此,腐殖酸与云母类矿物的界面反应是一个溶解—吸附—聚集并伴随着脱附和离子释放的过程。     

柠檬精油复合涂膜对椪柑采后品质的影响

为提高柑橘的保鲜效果,本试验以椪柑为材料,研究柠檬精油及其与壳聚糖、氯化钙和纳他霉素复配对果实采后贮藏品质的影响。结果表明,柠檬精油及其与壳聚糖、氯化钙和纳他霉素复配可以降低果实腐烂率和失重率,抑制果实呼吸速率,延缓果实可滴定酸(TA)和维生素C(Vc)的降解,更好地维持果实营养价值和感官品质;柠檬精油及其复合物可提高果实超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,抑制果皮相对电导率的上升和果肉丙二醛(MDA)含量的积累。其中,1%柠檬精油+1%壳聚糖+1%氯化钙+300 mg·L^-1纳他霉素复配对椪柑保鲜效果最好,其果实Vc和TA含量最高,腐烂率、失重率、果皮相对电导率和果肉MDA含量最低,且在维持抗氧化酶(CAT、SOD和POD)活性方面的效果最优。本研究结果为柠檬精油及其复配物作为防腐剂保鲜果蔬提供了理论支撑。     

柠檬酸/柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放效应及机制

模拟森林凋落物淋洗液中柠檬酸/柠檬酸盐浓度范围,设计了不同浓度柠檬酸/柠檬酸盐一次性和多次连续浸提系列实验,柠檬酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol/kg。结果表明,柠檬酸/柠檬酸盐显著促进A1层暗棕壤磷的活化释放,磷释放量随浓度升高大致呈线性增加,但B层释放效应较弱。pH5.16柠檬酸盐解磷效率高于同浓度柠檬酸,因此推断,凋落物中柠檬酸(盐)促进暗棕壤磷释放的主要机理在于柠檬酸阴离子反应。柠檬酸盐对暗棕壤磷的释放具有一定的累加性,磷释放量主要由柠檬酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式关系不大;柠檬酸盐加入时,磷释放量Y(mg/kg)与柠檬酸阴离子累积载荷量X(mmol/kg)间回归方程为Y=-0.0011X2 0.5187X-0.1391,R2=0.9980。仅以凋落物层溶出柠檬酸量进行估计,由此增加的A1层暗棕壤磷释放量为0.32 kg/(hm2.a),约相当于中龄林年吸收磷量的1/23~1/36,其实际作用不可忽视。     

柠檬酸对高岭石的溶解作用

采用间歇法(batch method)研究柠檬酸对高岭石溶解的影响。结果表明:低浓度(0.02mmolL-1)柠檬酸可促进高岭石中Ca2+、Mg2+、Na+少量的释放。当柠檬酸浓度分别为1.0mmolL-1和8mmolL-1时,Ca2+,Mg2+,K+,Na+,Si,Al3+阳离子的释放量也相应地增加。释放的Ca2+、Mg2+主要来自高岭石表面的吸附,而Na+、K+则来自高岭石的溶解。     

真空冷冻干燥对柠檬挥发性风味化合物保留的影响

为探索真空冷冻干燥方法对柠檬中挥发性风味化合物保留特性的影响,该研究采用一体化冻干、传统冷冻干燥2种不同工艺方法进行对比干燥试验。结果表明,柠檬一体化冻干法在真空冻结阶段预先脱除了近1/3的初始水分,在预冻和升华干燥环节分别与比传统冻干法节省2.5、2h,冻干后形成相对致密的多孔网络结构,细胞壁孔室较为完整。新鲜柠檬原料挥发性风味化合物中单萜烯类化合物占绝对主导地位,主要为D-柠檬烯、萜品烯、左旋-β-蒎烯、β-蒎烯,主要倍半萜烯风味化合物为1-石竹烯、巴伦西亚橘烯、β-防风根烯,主要醛类化合物为柠檬醛、二甲基-辛二烯醛、壬醛、癸醛、己醛,主要醇类化合物为α-松油醇、橙花醇、4-萜烯醇、芳樟醇、香叶醇,主要酯类化合物为橙花乙酸酯、5-甲基-2-4-己烯-1-醇乙酸酯;各类主要挥发性风味化合物在2种方法冻干柠檬中保留率均较低,绝大部分迁移出被冷阱凝霜捕集或真空泵抽排机外损失;一体化冻干柠檬中各类风味化合物含量显著高于传统冻干柠檬(P0.05),对挥发性风味化合物的保留具有显著优势;主要单萜烯类风味化合物在传统冻干冷阱凝霜中含量显著高于一体化冻干冷阱凝霜(P0.05),而主要倍半萜烯化合物、醛类化合物、醇类化合物、脂类化合物在一体化冷阱凝霜中含量均显著高于传统冻干冷阱凝霜(P0.05)。2种冻干柠檬挥发性风味化合物保留特性的差异可能与冻干工艺时间、微观组织形态有关。该研究结果为柠檬等果蔬冷冻干燥加工制品的保香提质提供参考。     

不同专用肥施肥水平对柠檬幼树光合生理特性的影响

为1~2年生柠檬幼树专用肥的精准科学施用和柠檬苗繁育提供科学依据。采用腐植酸型幼树柠檬专用配方肥设置不同施肥水平,对盆栽柠檬幼树进行指数施肥,测定并比较光合相关参数变化和叶绿素相对含量。结果表明,1)不同施肥水平净光合速率日变化均为双峰型,主峰出现在10:00,次峰出现在16:00左右,有明显光合"午休"现象。2)不同施肥水平的蒸腾速率日变化存在较大差异,所有处理柠檬苗蒸腾速率日变化均呈双峰型。第一个峰值和第二峰值分别出现在10:00和16:00,且第二峰值高于第一峰值。第二峰值施肥40、20、10 g/株处理与对照和施肥80、160 g/株处理相比差异显著。3)光合"午休"期间,各处理净光合速率和气孔导度均下降,胞间CO2浓度增加,气孔限制值降低,表明光合"午休"主要是非气孔因素造成的。4)相关性分析表明:不同施肥水平柠檬净光合速率均与大气CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度极显著正相关,与叶片温度极显著负相关。5)不同时间段测量的不同施肥水平柠檬叶片SPAD值差异较大,在各个时间段内施肥40 g/株处理SPAD值均为最高,最高值达79.1,而施肥160 g/株处理则最低,仅48.6。合理施肥能显著提高柠檬苗的光合速率和叶片叶绿素含量,最适施肥水平是40 g株。     

表面吸附层对磷矿石磷素释放的影响

次生磷矿石表面的Ｃａ－Ｐ吸附层对磷矿石磷的释放有重要影响,以ＮａＣｌ,ＫＣｌ或ＮＨ４Ｃｌ浸提除去磷矿石表面的吸附态Ｃａ,导致了随后的水提取磷的大量增加。认为磷矿石表面的吸附层给磷灰石的加速溶解提供了Ｃａ的接收率。     

原子力显微镜表征土壤中的纳米胶体

以平均粒径和多分散性指数为参数、采用原子力显微镜(AFM)表征了不同地区三种土壤纳米胶体的粒径与形貌,研究了pH及重金属离子对纳米胶体粒径和形貌的影响。结果表明,江苏九华(JH-4)土壤纳米胶体主要为形状规则的黏土矿物粒子,并部分被有机质包裹或覆盖,平均粒径为21.5nm(n=98),多分散性程度高(PI=1.9);浙江富阳(FY-1)土壤纳米胶体主要是无规则形状的有机质包裹的粒子,平均粒径为20.3nm(n=133),多分散性程度高(PI=2.0);江西德兴(DX-9)土壤纳米胶体主要是球状或近球状的无机粒子,平均粒径为56.3nm(n=147),多分散性程度较低(PI=1.3)。pH及重金属铜离子的存在对纳米胶体粒径和形貌会产生或分散或团聚的影响,这种影响可能与土壤纳米胶体的电荷性质、有机质含量等因素有关,形貌变化较为复杂。这种复杂性对理解和研究胶体在环境过程中的行为具有指导意义。     

四种常规方法提取伊利石有效钾的机制比较

采用化学分析、X射线衍射、中红外光声光谱以及原子力显微镜的方法,比较了0.2 mol L~(-1)四苯硼钠法、1 mol L~(-1)沸硝酸法、2 mol L~(-1)冷硝酸法和2 mol L~(-1)热盐酸法浸提伊利石中有效钾的机制。结果表明,四苯硼钠法浸提时,伊利石中钾素释放量达到全钾量的59.5%,且基本均通过层间交换反应予以释放,结构离子铁、铝和硅释放量极低;采用三种酸溶液浸提时,其钾素释放量仅占全钾量的1.53%~2.46%,通过层间交换反应释放的钾量占释放量的比例为88.4%~94.0%。四苯硼钠浸提时伊利石层间距扩大,产生次生过渡矿物,并形成富硅表层,但在伊利石表面无溶蚀特征;三种酸溶液浸提时伊利石结构无改变,但其结晶度降低,且表面有明显的溶蚀特征。因此,土壤矿物层间钾是作物可利用有效钾的主要来源,三种酸溶液浸提方法一方面低估了有效钾容量,另一方面提取了一部分不能为植物所利用的结构态钾,不适宜于用来评价伊利石及土壤有效钾库容量。     

溶磷菌株组合的溶磷效应及对玉米生长的影响

【目的】 本研究以革兰氏阴性菌Pseudomonas fluorescens CHA0、F113、Phl1c2、PF5与阳性菌Bacillus megaterium X14为研究对象,通过各菌株及菌株组合的溶磷能力评判组合效果,并进一步通过玉米盆栽试验验证其应用效果。【方法】 通过菌株在NBRIP培养基中对难溶磷源Ca₃（PO₄）₂的溶解能力评价各菌株及菌株组合的溶磷能力,测量接菌处理后的玉米干重、株高和全磷含量评价各菌株和菌株组合的盆栽应用效果。【结果】 1）纯培养实验中CHA0、F113、Phl1c2、PF5在NBRIP无机磷液体培养基中可溶磷含量均显著高于X14,且4株阴性菌两两组合后,培养基中可溶磷含量显著高于对应的阴性菌与阳性菌的组合,即阴性菌组合后的溶磷效果高于阴性菌与阳性菌组合后的溶磷效果。2）单菌比较,盆栽试验接种阳性菌X14对玉米生长及全磷吸收累积量的效果与阴性菌的差异不及室内实验显著,说明该阳性菌盆栽应用效果较好。比较菌株组合的处理,发现接种阴性菌与阳性菌组合的处理,其对玉米生长及全磷吸收累积量的效果与接种对应的阴性菌组合的处理效果相近,甚至显著高于一些阴性菌组合。3）综合比较室内实验结果与盆栽试验结果,发现阳性菌X14虽然在培养基中溶磷效果差,但在盆栽试验中,无论是单菌还是与阴性菌组合后的处理均表现出了良好的溶磷效果,且部分阴性菌与该阳性菌配合后,在玉米盆栽应用中促生和溶磷效果最佳。【结论】 与阴性菌组合相比,阳性菌与阴性菌组合室内溶磷效果均较差,但盆栽应用效果良好,甚至优于部分阴性菌组合,表明筛选溶磷菌株组合时,单一的室内纯培养结果不能作为唯一的评价指标,应同时结合盆栽的促生及溶磷效果。     

控释氮肥溶出率的测定方法及应用研究

本文介绍了一种测定控释N肥溶出率的方法,并用该方法分别对尿素和11种控释N肥样品同时进行操作,比较尿素及11种控释N肥溶出率的大小,从中选出好的控释N肥品种。     

金属催化剂Pd/Al_3O_2对胶原蛋白肽粉脱腥除臭处理

为去除林蛙胶原蛋白肽(LWT)作为精细化工原料在储存和加工中产生的不良气味,使用金属催化剂Pd/Al3O2进行脱硫处理,利用响应面法优化金属催化剂对LWT的脱腥除臭处理工艺,并采用电子扫描电镜和能谱仪对处理后样品进行分析比较。结果表明,金属催化剂Pd/Al3O2对LWT脱腥除臭处理的最佳条件为:金属催化剂添加量7.30%、p H值6、时间0.55h、温度43.75℃,此条件下的综合指标高达82.38;金属催化剂Pd/Al3O2处理后,LWT的结构无明显变化,其活性未受到影响,且所含元素种类无变化,但硫元素的Wt%和At%明显减少。本研究可为肽粉脱腥除臭提供技术参考。     

ESP值和黏粒含量对土壤表面封闭作用的影响

降雨导致土壤表面结皮形成封闭是自然现象,它能降低土壤入渗,增加土表径流,导致土壤侵蚀。该文系统地研究了不同性质土壤表面的封闭作用过程,分别确定封闭过程中的物理机械作用和化学作用。试验采用了具有不同土壤交换性钠百分率(ESP)值(2、5、10、20)和黏粒含量(10％、20％、40％、60％)的4种土壤进行降雨模拟试验,通过土壤表面播撒磷石膏(PG)(2000 kg/hm²)和PG与聚丙烯酰胺(PAM)(PG 2000 kg/hm²+PAM 20 kg/hm²)混合物的处理,分别抑制了土壤的化学封闭和物理封闭,论述了ESP值和黏粒含量对土壤化学封闭和物理封闭作用的影响,结果表明：在高ESP值土壤中,化学封闭作用占土壤封闭的主导作用;低ESP值土壤中,土壤的物理封闭作用增大。当黏粒含量较低时,土壤物理封闭作用较低;当黏粒含量较大时,土壤物理封闭作用显著增大。     

秸秆覆盖对干湿态红壤坡面流水力学参数的影响

秸秆覆盖对地表径流的水力学参数有重要影响。在江西省余江县中国科学院红壤生态实验站附近的坡耕地,利用人工模拟降雨研究秸秆覆盖对坡耕地干湿态红壤地表径流水力学参数的影响。结果表明,有无秸秆覆盖对土壤地表径流速度和曼宁系数影响明显：1）0~30%覆盖度之间,流速随着覆盖度的增大迅速降低,而曼宁系数随着覆盖度的增大迅速增大;30%~90%覆盖度之间,流速随着覆盖度的增大降低缓慢,但曼宁系数随覆盖度增大而在高位小幅振荡。2）在同一覆盖度下,湿态土壤流速比干态土壤流速大,在0、15%和30%覆盖度时,这种现象较为明显,当覆盖度大于30%时,这种现象不明显;在0~30%覆盖度范围内,干态土壤曼宁系数比湿态土壤大;在30%~90%覆盖度范围内,干态土壤曼宁系数比湿态土壤小。3）30%覆盖度秸秆覆盖可以有效降低地表径流流速,增大地表糙率。从经济实用和水土保持效果来看,30%的秸秆覆盖是该区农地水土保持的最佳选择。