木材仿生矿化的研究现状与展望

生物矿化是指由生物体通过生物大分子调控生成无机矿物的过程，生物成因矿物具有有序排列和优异性能，是宏观性能和微观结构的有机统一，它为木材仿生功能性改良提供了新的思路和途径。综述了木材天然矿物成分的种类、分布、矿化机理，以及仿生木质复合材料如趋磁性木材、超疏水木材、仿生硅化木材等的最新研究进展，建议加强木材生物矿化机理、生物矿化工艺和仿生矿化功能等研究，实现木材的高效高值利用。     

仿生合成的功能性纳米碳酸钙在造纸中的应用

采用仿生矿化原位合成淀粉改性纳米碳酸钙(MPCC),并将其应用于造纸技术当中.试验显示,使用该方法碳酸钙(PCC)可以被淀粉覆膜改性.填加原位生成的MPCC制备的手抄纸与填加PCC制备的手抄纸相比表面光滑度增大较多;在力学性能上,填加原位生成的MPCC的手抄纸普遍高于填加PCC制备的手抄纸;PCC的淀粉腹膜改性还可改善填料在手抄纸中的留着率,减少纸浆用量,降低生产成本.另外,仿生矿化原位合成功能性纳米碳酸钙技术在有机质改变碳酸钙表面性质的同时,还可以控制碳酸钙的晶体形貌和大小,这种技术可大大降低生产成本,增加造纸企业的经济效益.     

木材中硅石初探

很多木材细胞中含有少量的二氧化硅、草酸钙、碳酸钙等无机晶体,这些无机物质在木材中起到了提高木材本身机械强度、物理强度,克服木材自身缺陷(如:易腐性、易燃性、尺寸不稳定性、各向异性、变异性、不耐候性)等优点,在结构上这些无机物质与其木材本身构成了一种复合材料,即木材—无机质复合材料.随着材料科学的进步和发展,材料复合化已成为当代材料科学发展的前沿.生物矿化采用有生命的活立木为研究对象,将研究对象从“死”细胞变为“活”材料,为木材传统改性向木材生物改性发展找到了一个契入点.所以要实现木材/无机质生物矿化复合材料的人工模拟,大量地开发该新型材料,其关键还是探讨木材中无机硅石的分布、形态、以及含量等相关情况,从而获取生物矿化所形成的木材/无机质结构复合材料的形成机理,以此来指导木材的生物改性或木材/无机复合材的仿生模拟.因此文中主要对生物矿化木材中矿物质的形状、分布及其含量进行了探讨,以便成功地进行木材/无机质复合材料生物矿化的人工模拟.     

中国南方地区典型土壤有机硫矿化速率及供硫潜力研究

利用开放培养技术研究了21个中国南方代表性土壤有机硫矿化动力学.结果表明:26星期培养期间,有机硫矿化量为61.86～145.10 mg/kg(均值88.56 mg/kg),其中22.45%～48.03%(均值32.74%)来自最初2星期的矿化.2星期和26星期土壤有机硫矿化量分别占土壤总有机硫1.5%～8.2%(均值3.6%)和6.7%～19.8%(均值10.6%).土壤有机硫矿化量与矿化持续时间之间呈曲线关系.通过将有机硫矿化数据拟合指数方程[St=S0(1-e-kt);St-有机硫累计矿化量;S0-矿化势;k-动力学常数,即有机硫矿化速率;t-矿化持续时间]获得土壤有机硫矿化势(S0)和土壤硫矿化速率常数(k).结果表明:这些土壤有机硫矿化势(S0)为63～133 mg/kg(均值85 mg/kg);土壤S0分别占土壤总有机硫7.12%～18.14%(均值10.0%).土壤有机硫矿化率为0.0826～0.2511(星期)-1[均值0.1552(星期)-1].土壤有机硫矿化势(S0)与2星期和26星期土壤有机硫累计矿化量、土壤总硫、CaP-S和KCl-S之间有显著正相关;S0与土壤总有机硫和PRS-S似乎也有正相关关系,但相关性未达5%显著性水平.该地区第四纪红色粘土母质发育土壤有机硫矿化势(S0)及动力学常数(k)显著大于花岗岩、砂页岩和紫砂岩母质发育的土壤.因此,第四纪红色粘土母质发育土壤有机硫供硫潜力及速率大于花岗岩、砂页岩和紫砂岩.     

外源性磷输入对森林土壤有机碳矿化的影响

外源磷的添加能为土壤微生物提供营养供给,使土壤微生物的活性增加,进而改变土壤有机碳的矿化速率,土壤有机碳矿化作为土壤呼吸的一部分,两者之间有着密切关系。该文综述了磷添加对土壤有机碳矿化的研究进展及磷添加对土壤有机碳矿化的潜在影响。     

氮磷添加对刨花楠人工林土壤氮磷矿化速率的影响

为了探讨氮磷添加对刨花楠 (Machilus pauhoi)人工林氮磷矿化速率的影响和氮-磷矿化耦合关系，为选择合理施肥方式提供参考。以福建省南平市延平区太平试验林场内已进行了6 年野外氮磷添加试验的刨花楠人工林为研究对象，采用野外原位培养方法，测定不同氮磷添加处理后刨花楠人工林林地土壤氮磷矿化特征，分析氮磷添加对土壤氮矿化、磷矿化的影响。结果显示：施氮处理仅显著提高土壤硝态氮含量，但对土壤氮、磷矿化和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性均有抑制作用；与氮添加相比，氮磷共同添加则显著提高土壤可溶性有机氮含量、酸性磷酸酶活性和氮、磷矿化速率，其中氮矿化、磷矿化速率分别提高24.25%、85.95%，但磷添加处理对氮矿化和磷矿化影响均不显著（P>0.05）。混合线性模型结果表明，磷矿化与土壤可溶性有机氮、pH值均呈显著正相关；氮矿化与土壤容重呈显著负相关，与可溶性有机氮呈显著正相关，而且氮磷矿化速率间呈二次曲线耦合关系。氮磷共同添加显著提高土壤氮磷矿化速率，在刨花楠人工林中土壤pH值、可溶性有机氮、容重是驱动土壤氮磷矿化的主要因子。在今后对刨花楠人工林的管理时应该更加注重氮磷共同添加对土壤养分和氮磷转化速率的影响，以更好地进行可持续经营。     

蔗田土壤有机碳矿化量及矿化率的研究

根据N通量的质量平衡原理,以台糖16号为试验材料,通过2年的田间试验,测定第一年(新植蔗)和第二年(宿根蔗)土壤有机氮年矿化量、有机碳年矿化量和矿化率.结果表明,第一年蔗田土壤有机氮矿化量、有机碳矿化量和矿化率分别为115.22±15.77、1644.32±224.97 kg/hm2(3.59±0.49) %;第二年蔗田土壤有机氮矿化量、有机碳矿化量和矿化率分别是107.46±11.02、1478.59±151.65 kg/hm2(3.63±0.37) %;蔗田土壤有机氮年矿化量、有机碳年矿化量及耕层土壤有机碳年矿化率两年的平均值分别为111.34、1561.46 kg/hm2、3.61 %.第一年与第二年的土壤有机氮矿化量和耕层土壤有机碳矿化率均无显著差异,但土壤有机碳矿化量是第一年大于第二年.     

磷钨酸/SiO2 光催化降解甲基橙研究

[目的]将杂多酸固栽在载体上制得固载化催化剂。[方法]以溶胶-凝胶法合成的SiO2作载体,固栽磷钨酸制得固载化光催化剂,并对甲基橙溶液进行催化降解、矿化处理。[结果]在催化剂浓度为4．2g/L的条件下,光照1．5h,4mg／kg甲基橙溶液的脱色率达到98．8％,但矿化率仅有47．6％;而光照6．0h后,矿化率可达92．7％。这意味着甲基橙的光催化降解是先发生脱色过程,然后再进一步矿化成CO2,且所制备的光催化剂在没有进行任何处理的条件下,重复使用10次,脱色率依然保持在65％以上。[结论]成功制备了固栽化光催化剂,该固栽化磷钨酸光催化剂对甲基橙的光催化降解反应具有较好的催化活性,且对甲基橙溶液的脱色和矿化并不同步。     

不同施氮量对茶园土壤有机碳矿化特征的影响

通过室内模拟试验研究不同施氮水平对两种茶园土壤（黄壤和红壤） 有机碳矿化特征的影响.试验设置4个氮水平处理,N0、N1、N2、N3,含氮量分别为0、100、200、400 mg·kg^-1.结果表明,培养结束后2种土壤在N0处理下的有机碳累计矿化量分别为586.58mg·kg^-1和298.84mg·kg^-1,黄壤有机碳矿化量显著高于红壤,但有机碳矿化比率和矿化常数犽值则显著低于红壤.2种土壤在氮输入后的有机碳矿化速率和累积矿化量都显著高于N0处理,表明氮输入对有机碳矿化具有促进作用.随着氮输入量的增大,有机碳累积矿化量有增加趋势,增幅分别为20.90%～91.88%和48.52%～113.88%,氮输入对低肥力的红壤促进作用更明显.-级动力学方程较好地描述了2种茶园土壤有机碳的矿化累积动态,施氮显著增加了易矿化有机碳量（犆1）,其中矿化常数犽值和初始潜在矿化速率（犆狅犽）均随施氮量的增加而增加,而半衰期（犜1/2）均随施氮量的增加而降低,这说明短期氮肥施用能加速有机碳周转,有利于土壤碳氮转化和提高土壤的供氮能力.     

仿生工程在现代农业中的应用与展望

作为一门新兴的交叉学科,仿生工程为仿生学、生物学和工程学之间架起了一座沟通桥梁,解决了诸多技术难题,显示出强大的生命力和广阔的应用前景。包括结构仿生、材料仿生、功能仿生、纳米仿生在内的仿生工程,将大大推动现代农业的发展,为农业生产信息化、自动化、工厂化、绿色化提供可靠的技术支持。人工智能将进一步向农业领域渗透,发挥更加重要的作用。     

以农药品种升级换代促进农药使用量零增长行动

近年来,秀山县农药使用呈现品种多样化、防治效果高效化、农药使用组合化、使用数量减少化趋势,本文分析当前农药升级换代存在的问题,提出专业化统防统治、推广使用生物农药、仿生农药及植物源农药、抓好农药替代产品应用等对策建议。     

浅析休闲家具中的仿生设计

根据仿生设计原理,从休闲要素的提取、休闲要素与仿生设计的细化、仿生设计评价等方面,结合具体实例进行分析,展现了仿生设计和休闲家具的关系,为休闲家具的设计提供一种新的途径。     

不同人工林凋落物对土壤有机碳矿化特征的影响

【目的】旨在探讨北京低山区不同植被凋落物对土壤有机碳矿化特征及土壤酶活性的影响。【方法】采集北京低山区典型人工林植被油松、侧柏和栓皮栎凋落物,采用室内矿化培养试验,通过测定土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,以及土壤中易氧化有机碳含量和β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶活性,分析不同凋落物种类及添加量下土壤有机碳矿化特征的差异,并分析对土壤有机碳组分和酶活性的影响。【结果】添加不同植被凋落物的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量存在显著差异,在2.5g/kg和5.0g/kg添加量下,土壤有机碳矿化速率均表现为侧柏(52.0和104.0mg/(kg·d))栓皮栎(46.0和82.0mg/(kg·d))油松(38.0和74.0mg/(kg·d)),且随着凋落物添加量的增加而增大。有机碳累积矿化量与矿化速率的规律一致。通过一级动力学方程进行拟合,侧柏处理的土壤有机碳潜在可矿化量最大,可达1 549.4mg/kg,其次为栓皮栎,油松最小。矿化培养45d后,添加不同凋落物的处理间土壤有机碳含量无显著差异,但油松处理的易氧化有机碳含量、β-葡萄糖苷酶活性和碱性磷酸酶活性均显著高于侧柏和栓皮栎处理,易氧化有机碳比例和土壤酶活性与土壤有机碳潜在可矿化量间均无显著相关性。【结论】侧柏凋落物具有相对更高的矿化潜力,而油松凋落物则更有利于土壤中有机碳的积累。     

新农村建设系统耦合仿生与协同管理分析

本文在对新农村建设各子系统辨识的基础上,分析了新农村建设系统具备生物功能的特征,具有耦合仿生的基础,具备耦合仿生的可行性。通过类比和模拟的方法,探讨了基于生物耦合仿生的新农村建设系统的耦合仿生特征及构成、耦合仿生的基本规律、耦合仿生机理、耦合仿生的条件和机制;通过对新农村建设系统与其内、外部环境进行各种能量交换过程中所产生的熵变,可测算新农村系统运行的混乱程度,找出干扰新农村系统无序的影响因素,以此判断系统的发展方向,进而提出协同管理策略,以期更好地实现新农村建设和社会和谐发展的目标。     

不同强度火烧对兴安落叶松林土壤可矿化碳的影响

[目的]探讨不同强度火烧对土壤碳矿化率及矿化量的影响。[方法]通过野外采样和室内分析研究了大兴安岭地区不同强度火烧迹地0~15 cm土壤有机碳矿化速率及矿化量的差异及其相互关系。[结果]在60 d的培养期内,不同月份不同强度土壤有机碳的矿化率均表现出随着时间延长呈现先降低后逐渐趋于稳定;土壤有机碳矿化速率整体表现为对照样地和重度火烧样地>中度火烧样地>轻度火烧样地,但差异不显著;土壤碳矿化累计释放CO2-C总量表现为对照样地和重度火烧样地>中度火烧样地>轻度火烧样地,且差异显著,不同月份间土壤碳矿化累计释放CO2-C总量9月份高于5月份,且差异显著。[结论]为揭示兴安落叶松林下不同强度火烧对土壤有机碳组分的影响提供了理论依据。     

尕海湿地植被退化过程中土壤碳矿化特征研究

以甘肃省甘南尕海则岔自然保护区内的未退化、轻度退化、中度退化及重度退化的湿地为研究对象,采用野外取样和室内测试相结合的方法,应用室内矿化培养实验,分析了植被退化过程中土壤在不同土层(0～10、10～20、20～40 cm)中的有机碳矿化特征。结果表明,植被退化程度、培养时长、温度高低和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着土层加深而降低,未退化[475.74 CO2/(mgC/g)]重度退化[329.302 CO2/mgC/g)]轻度退化[291.50 CO2/(mgC/g)]中度退化[253.11 CO2/mgC/g)]。不同退化程度土壤有机碳矿化量均随着培养时间的变长而降低,且平均在2～6 d下降速度较快,平均在13 d左右后下降速度平缓,基本保持不变。按照CO2-C释放速率变化程度,将矿化曲线划分为快速矿化(平均约12 d)、缓慢矿化(平均约26 d)和平衡矿化三个阶段,其中快速矿化阶段主要为活性碳矿化。双库一级动力学方程可以较好的拟合植被退化中土壤有机碳矿化过程,不同退化程度土壤有机碳矿化量均随土层加深而降低,浅层和未退化土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力,在研究全球碳循环时应给予重视。     

5种有机肥养分释放参数量化试验初报

通过原位埋袋法研究5种有机肥分别在温室、露地的养分释放规律,结果表明:300天有机肥可矿化大部分养分,氮矿化量占总量的37.7%～45.8%,磷矿化量占总量的40.5%～55.1%,钾矿化量占总量的71.1%～72.3%;有机肥在温室的养分矿化高于露地,尤其是氮和磷,分别比露地的高8.1%和14.5%。     

不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征

为探讨不同地力玉米田土壤有机碳矿化特征,通过为期196 d的土壤有机碳矿化培养试验,对高、中、低3种不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤进行了研究。结果表明:不同地力玉米田土壤有机碳矿化速率随时间的变化呈现相同的变化趋势,即随培养时间延长,呈现先高后低的变化趋势,最后趋于平稳;但随地力等级的降低,土壤有机碳矿化速率逐渐减小。培养结束时,不同地力玉米田0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳累积矿化量之间均存在显著性差异(P0.05);低地力土壤有机碳稳定性最差,固存量最小。同一地力,20～40 cm土层土壤有机碳矿化速率和累积矿化量较0～20 cm显著降低(P0.05),表层土壤稳定性较差,不利于土壤有机碳固定。伴随土壤有机碳矿化过程,土壤微生物生物量碳(MBC)和土壤可溶性有机碳(DOC)含量均较初始含量显著降低(P0.05);土壤有机碳潜在矿化势(Cp)与土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、MBC和DOC均呈极显著正相关。土壤有机碳矿化是陆地生态系统碳循环的重要过程,且当地力等级变化时,各土层土壤有机碳的稳定性均受到不同程度的影响。     

群科航化防治水稻病害效果

群科(80%乙蒜素乳油)又叫抗菌剂402,是类似于大蒜素、具有仿生结构的绿色农药.曾见广西桂林、湖南长沙、辽宁营口使用群科防治水稻稻瘟病具奇效的信息.2005年经三江微肥农技中心引进,在黑龙江垦区进行防治稻瘟病小区试验、生试和航化示范,黑龙江省宝山农场是航化示范点.     

仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质的影响

采用大田试验的方法,通过施加不同含量的仿生剂,探讨了仿生剂对贵阳植烟土壤以及烤烟的产量和品质的影响,旨在提出仿生剂土壤改良工艺。结果显示:增施仿生剂能够使土壤碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的含量有不同程度的增加,并且烤后烟产量、均价、产值和上中等烟比重均提高,由此得出仿生剂对贵阳植烟土壤和烤烟品质及产量有很大的改良作用。