粪肥腐解过程中不同溶性腐殖质态铜、锌变化及其结合竞争

摘要：【目的】探讨鸡粪腐解过程中铜、锌与不同溶性腐殖质的结合竞争。【方法】采用H2O、NaOH和Na4P2O7+NaOH连续浸提粪肥中的腐殖质及其结合态铜、锌,分析不同溶性腐殖质及其结合态铜、锌随腐解时间的变化。【结果】随着腐解过程中有机碳的矿化分解,粪肥中铜、锌元素含量增加。H2O溶性、NaOH溶性和Na4P2O7+NaOH溶性腐殖质结合态铜分别平均占粪肥全铜量的6.7%、26.7%和19.2%左右,腐殖质结合态锌分别平均占粪肥全锌量的2.7%、13.3%和17.3%左右。在粪肥铜、锌含量基本相等的情况下,水溶性、NaOH溶性腐殖质结合态的Cu/Zn比分别平均为2.56、2.05,Na4P2O7+NaOH溶性腐殖质结合态的Cu/Zn比平均为1.15。【结论】粪肥中的水溶性、NaOH溶性腐殖质与铜的结合竞争力大于与锌的,且富里酸和胡敏酸都主要与铜结合;而Na4P2O7+NaOH溶性腐殖质与铜、锌的结合机率相近。铜或锌在胡敏酸和富里酸中的分配与其HA/FA（胡敏酸/富里酸）比呈显著正相关。     

粪肥中铜锌的形态分布及其竞争研究

选取铜锌比差异较大的不同鸡粪进行腐解试验,研究了腐解过程铜锌的形态变化以及各形态的Cu/Zn比值.结果表明,随着粪肥腐解的进行,粪肥中Cu、Zn的含量升高.在铜锌的各形态分布中,Cu以有机态和氧化结合态为主,分别占粪肥全铜量的37.3%、51.0%;而Zn以碳酸盐结合态和氧化物结合态为主,分别占全锌量的38.6%、40.0%.随着粪肥腐解进行,Cu元素的有机结合态所占全铜的比例进一步增多,氧化结合态所占比例下降,可交换态铜所占比例有一定降低;Zn元素基本相反,有机结合态锌占全锌比例下降,而氧化态所占比例上升.和粪肥样品总的Cu/Zn相比,有机结合态的Cu/Zn比值升高,碳酸盐结合态的Cu/Zn比值降低,说明铜与有机质的结合竞争强,而锌对碳酸盐的结合竞争强.各形态的Cu/Zn比与粪肥样品中的Cu/Zn比呈显著或极显著正相关(腐解30 d时残渣态除外),表明铜锌对不同形态的竞争,不仅与离子本身特性有关,还受到离子浓度和数量的影响.     

Competitive Complexation of Copper and Zinc by Sequentially Extracted Humic Substances from Manure Compost

Chicken manure with similar content of copper and zinc was changes of organic carbon and humus substance complexed chosen to conduct a composting experiment to investigate the copper （HS-Cu） and zinc （HS-Zn）, which were extracted by water （H2O）, sodium hydroxide （NaOH）, and sodium pyrophate-NaOH mixture （Na4P2O7-NaOH）, sequentially. Distributions of copper and zinc in fulvic acids （FA） and humic acids （HA） in the three extracts were studied. During manure composting, the concentrations of copper and zinc increased from about 500 mg kg^-1 in the raw material to 1 100 mg kg^-1 in the final products. HS-Cu in H2O, NaOH, and Na4P2O7-NaOH extracts occupied 6.7, 26.7, and 19% averagely of total copper and HS-Zn represented 2.7, 13.7, and 17% averagely of total zinc in compost, respectively. In water extracts, both HA and FA mainly complexed with Cu and the mole ratio of Cu to Zn was 2.8 in HA fractions and was 2.6 in FA fractions, respectively. HA mainly complexed with copper, so that the ratios of HA-Cu to HA-Zn averaged 3.4 in NaOH extracts. FA had a similar potential to complex with copper and zinc, so that the ratio of FA-Cu to FA-Zn was close to 1. In Na4P2O7-NaOH extracts, HA or FA had a similar potential to complex with copper and zinc. The ratio of HS-Cu to HS-Zn was close to 1. With manure composting, Na4P2O7-NaOH extractable HS-Zn increased to a level as high as HS-Cu. This indicated that more and more stable complexes of HS-Zn were formed in the late decomposition period. The competition between copper and zinc to be complexed with humic substance became weaker and weaker with the decomposition process.     

生物炭对土壤有机质结合铜库容量大小及组成的调控

为研究生物炭对土壤中有机质组分结合铜库容量的大小与组成的调控能力,选择海南省具有代表性的热带次生林和橡胶林的土壤进行模拟实验,根据其有机质含量低、中、高,分别记为SoilL、SoilM、SoilH,以SoilH的含碳量为标准,向SoilL和SoilM中加入玉米秸秆生物炭(处理土壤分别记为SoilL+B和SoilM+B),并通过添加不同浓度的硝酸铜模拟土壤不同铜污染水平。结果表明:SoilL+B和SoilM+B的有机质结合态铜饱和容量分别为8.70 mg·g-1和9.76 mg·g-1,分别为SoilL和SoilM的3.69倍和3.12倍;SoilL+B较SoilL的富啡酸结合态铜(FA-Cu)、胡敏酸结合态铜(HA-Cu)、球囊霉素结合态铜(GRSP-Cu)和颗粒有机碳结合态铜(POM-Cu)的饱和容量分别增加了1.71、2.83、2.75 mg·g-1和0.09 mg·g-1,而黑炭结合态铜(BC-Cu)的饱和容量降低了0.76 mg·g-1;SoilM+B较SoilM的FA-Cu、HA-Cu、GRSP-Cu和POM-Cu的饱和容量分别增加了1.66、3.75、2.68 mg·g-1和0.07 mg·g-1,但BC-Cu的饱和容量降低了2.14 mg·g-1;生物炭对SoilL和SoilM中5种有机组分结合态铜库贡献的大小顺序均为HA>GRSP> FA>POM>BC。研究表明,添加生物炭可以显著提高土壤有机质结合铜库和各有机组分铜库的容量,并提高土壤对重金属的缓冲能力。     

铜对葡萄酒酿酒酵母的氧化胁迫机制

【目的】研究铜离子对葡萄酒酿酒酵母的氧化胁迫作用,为葡萄酒酿造过程的铜离子控制提供依据。【方法】以模拟葡萄汁为酵母培养基,添加CuSO4分别设置0、0.05、0.10、0.20、0.50和1.00 mmol?L-1Cu2+浓度。另外设置0.50 mmol?L-1 H2O2的处理作为氧化胁迫的对比。【结果】铜胁迫下酿酒酵母细胞内超氧阴离子的产生速率和过氧化氢的含量增加。酿酒酵母膜脂过氧化程度加剧,细胞内丙二醛含量随着铜处理浓度的增加而增加。酿酒酵母细胞内超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性在铜胁迫下有不同程度的升高。铜胁迫下谷胱甘肽和甘油在酿酒酵母细胞内大量积累。【结论】铜胁迫刺激酿酒酵母细胞内活性氧的形成,产生与过氧化氢类似的氧化胁迫,而且酵母细胞的抗氧化酶体系和非酶抗氧化系统可协同作用减少细胞受到的伤害。     

适于温室生产的无机盐复合相变材料热性能的测试

【目的】研制适用于温室生产的Na2SO4.10H2O和Na2CO3.10H2O复合相变材料。【方法】以Na2SO4.10H2O和Na2CO3.10H2O为原材料,将Na2SO4.10H2O与Na2CO3.10H2O按5种不同的质量配比(7∶3,6∶4,5∶5,4∶6,3∶7)混合,制备复合相变材料,用差式扫描量热仪(DSC)测量其热物理性能。【结果】Na2SO4.10H2O与Na2CO3.10H2O质量配比为7∶3、6∶4和5∶5的复合材料,凝固放热温度过低,3∶7的复合相变材料熔解吸热温度又偏高,均不适合于温室生产;4∶6的复合相变材料相变温度及潜热值可满足植物生长的要求。【结论】Na2SO4.10H2O和Na2CO3.10H2O质量比例为4∶6的复合相变材料适用于温室生产。     

我国典型农田土壤中有机物料腐解特征及驱动因子

【目的】研究不同有机物料在我国典型农田土壤中的腐解残留率变化。结合气候、土壤等环境因素,阐明秸秆和粪肥在我国农田土壤中的腐解特征及其主控因素,为因地制宜的合理利用有机资源和培肥土壤提供科学依据。【方法】在“国家土壤肥力肥效监测基地”中的黑土、潮土和红壤实验站,开展大田填埋试验。有机物料烘干后过2 mm筛,置于48 μm孔径尼龙网袋后填埋在土壤中。共4种供试有机物料：小麦秸秆（WS）、玉米秸秆（MS）、猪粪（PM）和牛粪（CM）。根据各地温度差异,分别在填埋后49—360 d内采样6次。通过分析腐解过程中有机碳含量的变化,整合土壤积温与腐解残留率的相关关系,采用VPA（方差分解分析）定量化气候因子,有机物料性质及土壤养分对不同有机物料腐解的相对贡献率。【结果】秸秆的腐殖化系数为11%—39%,粪肥的为50%—57%,秸秆腐解速率显著高于粪肥,且南方红壤上腐解速率高于北方黑土。地积温方程可拟合有机物料腐解残留率变化,由该方程可知,秸秆和粪肥易分解碳库占比分别为76%和43%,稳定碳库分别为17%和53%。但秸秆和粪肥易分解碳库的分解速率常数（k）无显著差异,其周转积温（1/k）约为1 400—2 000℃。物料性质是有机物料腐解的最主要影响因子,贡献率为28%;其次是气候,贡献率为20%。秸秆腐解过程中主要影响因子为气候因子、有机物料性质和土壤因子三者的交互作用,贡献率达42.3%。粪肥腐解过程中主要影响因子为气候因子,贡献率为38.3%。【结论】秸秆腐解速率和其有机碳库中易分解碳库比例明显高于粪肥,秸秆腐解受到气候、土壤和物料性质协同作用影响,而粪肥则受气候因子影响最大。在田间秸秆还田时需结合当地水热条件确定还田时间和还田量,粪肥则建议在还田前进行堆腐,且注意施用时间。     

接种微生物条件下牛粪+麦秸堆腐过程有机组分的动态变化

大量排放的畜禽粪便若利用不当则会对环境构成威胁,经微生物发酵、制成高效有机肥料是粪肥与秸秆综合利用的一种重要方式.试验以牛粪添加不同比例的小麦秸秆为原料,在接种和非接种微生物的条件下进行堆腐.研究了腐解过程有机组分及腐殖物质的动态变化.结果表明,随着腐解进行,乙醇溶性组分含量逐渐降低;水溶性组分含量先升高再降低;半纤维素和纤维素含量随腐解进行呈现一定波动,但总体旱降低趋势;木质索含量呈增加趋势;全碳含量降低,腐殖物质碳占全碳的比例逐渐增加,H/F比值逐渐升高.秸秆的加入比例越高越有利于木质素的积累,牛粪所占比例越大则越有利于腐殖物质的形成.接种微生物可促进有机物料中各有机组分的分解,并有利于腐殖物质的形成.     

海藻糖在酿酒酵母抗铜胁迫中的作用

 【目的】研究铜胁迫下,酿酒酵母胞内海藻糖的积累情况及海藻糖对酿酒酵母的保护作用,为探讨铜胁迫下酿酒酵母的防御保护机制提供理论依据。【方法】以改良模拟葡萄汁为发酵培养基,分别对菌株AWRI、BH8和Freddo进行直接铜胁迫处理（Cu2+浓度为1.00 mmol•L-1）、热激预处理（37oC,1 h）、再铜胁迫处理,同时,设定无铜培养为对照。测定各种处理下酿酒酵母的存活率、胞内海藻糖的积累和6-磷酸海藻糖合成酶（TPS1）酶活性的变化。【结果】与对照相比,1.00 mmol•L-1Cu2+胁迫处理使酵母细胞内海藻糖的含量增加,TPS1酶活性提高。热激预处理可诱导海藻糖的积累,且铜胁迫下细胞的存活率也显著高于直接铜胁迫处理。相同处理条件下,菌株Freddo胞内海藻糖的含量最多,细胞存活率也最高。【结论】铜胁迫处理可诱导胞内海藻糖的积累,并且这一积累对铜胁迫下的酿酒酵母起到一定的保护作用。     

胡杨PeSOS1对拟南芥盐诱导H2O2信号途径的调控

【目的】研究胡杨质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过H2O2信号途径对盐胁迫的感知和适应作用。【方法】克隆胡杨质膜SOS1基因(PeSOS1),并将其转化到拟南芥中,比较野生型和转PeSOS1基因拟南芥在100mmol/L NaCl胁迫下的萌发率,根长,干质量,K+、Na+和Ca2+含量,活体植株根尖离子流(K+、Na+和H+)的流动情况,H2O2的产生和抗氧化酶活性的变化以及抑制剂对根尖离子流的影响,分析100mmol/L NaCl胁迫下异源表达PeSOS1基因拟南芥与野生型拟南芥耐盐性的差异。【结果】在NaCl胁迫下,转PeSOS1基因拟南芥株系的萌发率、根长和干质量明显高于野生型拟南芥;转PeSOS1基因拟南芥K+和Ca2+含量也高于野生型拟南芥,而Na+含量较野生型拟南芥低。100mmol/L NaCl处理后,转PeSOS1基因拟南芥中K+和Na+的平衡(K+/Na+值)与NaCl胁迫前相比下降幅度较小。转PeSOS1基因植株在NaCl胁迫下能更快地产生H2O2,并使抗氧化酶保持较高的活性。SOS1抑制剂阿米洛利(Amiloride)对NaCl胁迫下野生型和转基因拟南芥根尖离子流的变化有明显影响,用质膜NADPH氧化酶抑制剂DPI(抑制H2O2的产生)处理后,转PeSOS1基因拟南芥根尖K+内流减弱,Na+外流和H+内流增强,植株维持K+和Na+平衡的能力减弱。【结论】在拟南芥中异源表达PeSOS1基因可促进H2O2快速产生,维持了SOS1mRNA的稳定性,调控了K+和Na+平衡,并激活了抗氧化防御系统,因而显著提高了其耐盐性。     

耐铜菌株的筛选及其对铜的去除特性

采用稀释平板法,从铜污染红壤中分离得到2株耐铜真菌。对菌株的形态和ITS 基因序列同源性进行分析。结果表明：2株真菌分别为淡紫色拟青霉(Paecilomyces lilacinus)和土曲霉(Aspergillus terreus),最高可耐受铜浓度均为300 mg/L。在Cu2+质量浓度为10 mg/L的培养基中添加10 g/L湿菌,在pH 5、25 ℃、120 r/min条件下振荡吸附30 min后,P. lilacinus和A. terreus对Cu2+的吸附率分别达85.45%和87.54%。     

海州香薷中铜积累与生长特性及铜耐性的关系研究

以耐铜植物海州香薷(Elsholtzia haichowensis Sun)为材料,研究水培条件下不同浓度CuSO4处理7 d后,海州香薷根、茎、叶中铜积累量与其生物量、含水量、根系伸长、叶绿素含量及蛋白表达等的关系。结果表明,随着铜处理浓度的增大,海州香薷根、茎、叶中的铜含量均显著增加;10μmol/L铜对海州香薷的生长起显著促进作用,高浓度的铜处理抑制其生长;100μmol/L铜处理下植株的总生物量达到最大,但根伸长和叶绿素含量均被显著抑制,此时植物根和叶中诱导出一些低分子量的蛋白,可能与海州香薷耐铜性有关。     

Undetectable intracellular free copper: the requirement of a copper chaperone for superoxide dismutase

The copper chaperone for the superoxide dismutase (CCS) gene is necessary for expression of an active, copper-bound form of superoxide dismutase (SOD1) in vivo in spite of the high affinity of SOD1 for copper (dissociation constant = 6 fM) and the high intracellular concentrations of both SOD1 (10 microM in yeast) and copper (70 microM in yeast). In vitro studies demonstrated that purified Cu(I)-yCCS protein is sufficient for direct copper activation of apo-ySOD1 but is necessary only when the concentration of free copper ions ([Cu]free) is strictly limited. Moreover, the physiological requirement for yCCS in vivo was readily bypassed by elevated copper concentrations and abrogation of intracellular copper-scavenging systems such as the metallothioneins. This metallochaperone protein activates the target enzyme through direct insertion of the copper cofactor and apparently functions to protect the metal ion from binding to intracellular copper scavengers. These results indicate that intracellular [Cu]free is limited to less than one free copper ion per cell and suggest that a pool of free copper ions is not used in physiological activation of metalloenzymes.     

Systemic absorption of intrauterine copper

A comparison of the various effects, in rats, of intrauterine insertion of copper-64 or copper-67 wire with the effects of intraperitoneal injection of copper sulfate solutions has shown that copper ions, dissolved from the wire, are locally active contraceptively and, in part, systemically absorbed.     

光纤和铜缆的选择

几年前 ,人们曾经认为非屏蔽双绞线铜缆在五类 10 0ＭＨｚ时已经达到极限 ,许多用户和厂商把注意力转向了光纤 ,认为光纤是ＩＴ设施必然的过渡途径。光纤从各个方面解决了非屏蔽双绞线的缺点 :它具有更高带宽 ,允许的距离更长 ,安全性更高 ,完全消除了ＲＦＩ和ＥＭＩ ,允许更靠近电力电缆 ,而且不会对人身健康造成辐射威胁。尽管光纤比铜缆具有很大的优越性 ,但我们现在仍满腔热情地寻找铜缆和连接器制造商 ,努力地从铜缆中吸取极限速度。我们为什么不在任何地方安装光纤 ,而放弃铜缆呢 ?这里涉及的一个主要因素就是成本问题。在前不久曾有…     

Near-perfect elastoplasticity in pure nanocrystalline copper

Ductile metals and alloys undergo plastic yielding at room temperature, during which they exhibit work-hardening and the generation of surface instabilities that lead to necking and failure. We show that pure nanocrystalline copper behaves differently, displaying near-perfect elastoplastic behavior characterized by Newtonian flow and the absence of both work-hardening and neck formation. We observed this behavior in tensile tests on fully dense large-scale bulk nanocrystalline samples. The experimental results further our understanding of the unique mechanical properties of nanocrystalline materials and also provide a basis for commercial technologies for the plastic (and superplastic) formation of such materials.     

Cu对植物毒害研究进展

随着含Cu杀菌剂的大量使用以及工业污染的加重,植物遭受Cu毒害也越来越严重.本文综述了国内外有关植物Cu毒害的研究:(1)Cu对植物生长的影响以及Cu在植物中的分配;(2)植物对Cu毒害的生理生化反应;(3)植物对Cu毒害的抗性及Cu毒害的治理.