钝顶螺旋藻的真空干燥工艺条件优化

为提高螺旋藻的藻蓝蛋白含量,针对其真空干燥工艺中3个主要干燥因素（物料厚度、干燥温度和干燥真空度）,利用响应面分析法,对工艺参数进行优化。试验数据采用Design-Expert软件进行多元回归分析,建立了3种干燥因素与藻蓝蛋白含量之间的函数模型。通过脊岭分析,确定钝顶螺旋藻的最佳真空干燥工艺条件为：物料厚度3 mm,干燥温度45 ℃,干燥真空度0.08 MPa,在此优化干燥条件下螺旋藻粉中的藻蓝蛋白含量达12.5000×10-3 mg/mL。     

钝顶螺旋藻的真空干燥工艺优化

为提高螺旋藻的藻蓝蛋白质量浓度,针对其真空干燥工艺中3个主要干燥因素（物料厚度、干燥温度和干燥真空度）,利用响应面分析法,对工艺参数进行优化。试验数据采用Design-Expert软件进行多元回归分析,建立了3种干燥因素与藻蓝蛋白质量浓度之间的函数模型。通过响应面分析,确定钝顶螺旋藻的较佳真空干燥工艺条件为：物料厚度3?mm,干燥温度45 ℃,干燥真空度0.08 MPa,在此优化干燥条件下螺旋藻粉中的藻蓝蛋白质量浓度达12.500×10-3 mg/mL。该研究对于提高螺旋藻粉的干燥品质和产品质量具有参考意义。     

气升式光生物反应器培养海洋微藻的中试研究

采用自行设计的600 L气升式光生物反应器对两种海洋微藻湛江叉鞭金藻和盐藻进行了中试实验，重点研究了设备中安装内置光源和补充CO₂对于微藻生长和氮、磷含量的影响。结果表明：不同光质的内部光源对微藻作用不同，叉鞭金藻在蓝光和红光下生长最好，盐藻生长最快为红光组和白光组，而且补充内置光源使两种微藻氮含量升高，但对藻体磷含量影响不大；补充高浓度CO₂(700 μL·L^-1以上)能明显提高两种微藻生物量，并使藻体氮、磷含量有所增加。用该技术培养的微藻生长速度快，产量稳定，中试实验结果可为进一步推广应用奠定基础。     

基于CFD数值模拟的平板式微藻光生物反应器比较

为进一步提高微藻光生物反应器的混合与传质性能,在已有多节隔板平板式光生物反应器的基础上设计多级进气,新建立了多级进气多级隔板平板式光生物反应器。构建了普通反应器、多节隔板反应器、多级进气反应器并利用计算流体动力学模拟研究了3种反应器的流动与传质特性。结果表明,模拟结果与相关试验测量值吻合良好,多级进气结构可以带来更明显的级内环流现象,从而使该反应器在液体平均速度、死区比、湍动能、湍动能耗散率、气含率、液相传质系数等性能参数上较前2种反应器均有很大提高。在适合微藻培养的通气率0.4~0.8(每分钟通入反应器的气体体积与反应器实际装液体积之比)内,该反应器的混合及传质性能均表现优异。该工作为平板式生物反应器的设计及优化提供了新的方向。     

榆木木屑快速热裂解主要工艺参数优化及生物油成分的研究

以榆木木屑为原料,在自制的流化床反应器上,采用正交实验设计,进行了快速热裂解主要工艺参数优化试验,并对产生的生物油成分进行了GC-MS分析。结果表明,榆木木屑快速热裂解最优工艺参数组合为热裂解温度500℃、气相滞留期0.8 s、物料粒径0.180 mm,生物油最大产率为46.3%（质量分数）。热裂解温度、气相滞留期对生物油产率影响显著,而热裂解温度和气相滞留期的交互作用、物料粒径对生物油产率影响不显著。生物油是一种成分极其复杂的有机化合物的混合物,含氧量较高。该项研究为生物质快速热裂解技术的发展提供了科学的依据。     

循环水养殖水处理系统中UVC-LED光反应器的CFD模拟及优化

为探究循环水养殖水处理系统中紫外发光二极管（Ultraviolet C Light Emitting Diode, UVC-LED）光反应器的合理结构,基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）的方法建立了UVC-LED光反应器消毒计算模型,并对该反应器进行了验证与优化。结果表明：该计算模型可以很好的预测反应器的消毒效果,模拟与试验得到的微生物对数灭活率误差在8%以内。通过对整流区圆柱流道的优化可以提升反应器的消毒效果,当反应器具有10个圆柱形流道时,等效还原辐射剂量较之于原反应器提升了19.6%;内壁反射系数的增加对辐射强度的提升具有显著的影响,在高透光率的水环境中表现更为明显。构建了两种不同内壁材料的反应器模型,在紫外光穿透率（Ultraviolet Transmission, UVT）80%、UVT85%和UVT90%透光率下,高反射率模型比低反射率模型的等效生物验证剂量（equivalent Reduction Dose, RED）分别提高了47.74%、55.02%和66.87%。本研究用CFD建模对 UVC-LED 光反应器进行表征、优化和消毒性能分析,为循环水养殖水处理系统中新型紫外消毒光反应系统设计提供理论参考。     

生物絮凝反应器对中试循环水养殖系统中污水的处理效果

试验设计了一种生物絮凝反应器,用作中试规模循环水养殖系统(recirculating aquaculture system,RAS)的唯一水处理装置,研究其在不同水力停留时间(hydraulic retention time,HRT,12、6、4.5、3 h)条件下的运行效果。试验结果表明,反应器可耐受最小HRT为4.5 h,当HRT降低至3 h,反应器发生不可逆的洗出现象而使试验不能继续进行。反应器絮体沉降性能一般,随着HRT的减小(12、6和4.5 h HRT),絮体体积指数(SVI-30)逐渐降低,但是始终大于150 m L/g,为丝状菌膨胀,主要的丝状细菌由TM7 genera incertae sedis逐渐演变为Haliscomenobacter和Meganema菌属,相对丰度逐渐降低。12 h HRT反应器污染物去除率最高。反应器亚硝氮(NO_2~--N)、硝氮(NO_3~--N)在4.5 h HRT出水质量浓度最低,分别为(0.02±0.01)、(1.70±0.06)mg/L;氨氮(total ammonium nitrogen,TAN)、总氮(total nitrogen,TN)、悬浮颗粒物(suspended solids,SS)出水质量浓度在12 h HRT时最低,分别为(0.48±0.05)、(4.47±1.00)、(14.20±8.14)mg/L,同时未造成有机污染。4.5 h HRT对RAS养殖区污染物的控制效果最佳,TAN、NO_2~--N、NO_3~--N、SS质量浓度分别被控制在0.76、0.10、2.95、60.00 mg/L以下。反应器在不同HRT条件下均以异养细菌为主,主要通过同化作用去除TAN,好氧反硝化细菌和厌氧反硝化细菌同时是反应器的优势菌属。反应器可获得较长的稳定运行状态和良好的水处理效果,具有用作RAS核心水处理装置的可行性,该研究可为其在RAS的进一步研究和应用提供参考。     

丁草胺和苄嘧磺隆对钝顶螺旋藻的毒性效应研究

采用实验室摇瓶实验法研究了除草剂丁草胺和苄嘧磺隆对钝顶螺旋藻的毒性效应。结果表明,丁草胺浓度与藻生长（以OD560计）存在明显的剂量-效应关系,64mg·L^-1丁草胺严重抑制藻生长,比生长速率为0.111d-1,仅为对照的24%。在7d实验时间内EC50值随染毒时间延长呈指数下降,96h的EC50值为45.4mg·L^-1,到第7d降为15.2mg·L^-1。与丁草胺相似,在实验浓度范围内随浓度增加,苄嘧磺隆对钝顶螺旋藻的生长抑制作用逐渐增强,最高浓度44.8mg·L^-1处理的比生长速率为0.458d-1,约为对照的82%。在8d实验时间内EC50值随染毒时间延长呈指数增长,96h的EC50值为51.3mg·L^-1,到第8d达到215mg·L^-1。两种除草剂在较高浓度条件下均使钝顶螺旋藻藻丝变短,部分藻丝由螺旋型变为直线型,随浓度增加直线型藻丝逐渐增加,到最高浓度几乎全部变为直线型,且藻细胞颜色变浅。依据96h-EC50值判断丁草胺对钝顶螺旋藻的毒性大于苄嘧磺隆,二者毒性强度均为中等,但随着染毒时间延长丁草胺的毒性作用增强而苄嘧磺隆的毒性逐渐降低。同时,高浓度的两种除草剂使部分藻丝断裂变短,且诱导藻丝形态由螺旋型向直线型转变。     

基于nanoUPLC-MS/MS的螺旋藻游离肽组成分析

为了研究螺旋藻中的多肽成分,以钝顶螺旋藻为原料,采用超滤法提取螺旋藻中的游离肽,利用nanoUPLC-MS/MS和PEAKS Studio分析谱图信息,结合NCBI数据库进行比对和从头测序分析,获得游离肽的结构组成和百分含量信息。结果表明,利用数据库比对法和从头测序法,分别得到可信的游离肽4 485个和20 597个,匹配到的蛋白质有1 036种。数据库比对结果中的游离肽主要为七肽到二十一肽,少量为二十一肽以上;从头测序结果中游离肽主要为二肽到十六肽,少量为十六肽以上。数据库比对结果中百分含量最高的游离肽是十肽,为15.95%;从头测序结果中百分含量最高的是五肽,达到24.09%。本研究结果为螺旋藻蛋白资源的进一步开发和利用提供了依据。     

高密度栽培条件下灌水量对河西灌区玉米群体质量及水分利用效率的影响

提高种植密度是玉米产量持续增长的重要措施,探讨高密度栽培下的合理灌溉定额对保障玉米高产及水资源可持续利用具有重要意义。2023年4 — 10月在河西灌区张掖节水农业试验站开展田间试验,研究高密度栽培条件下不同灌水量(270.0、390.0、510.0、630.0 mm)对玉米群体质量、产量和水分利用效率的影响。结果表明,随着灌水量的增加,玉米的干物质量、产量呈增加趋势,高灌水量(630.0 mm)下的干物质量和产量均最高,中等灌水量(510.0 mm)下干物质量、产量分别高达32 013.36、16 000.31 kg/hm2,仅比高灌水量处理分别低2.89%、3.13%,而在390.0、270.0 mm灌水量下显著降低。各处理的光合势、生长速率随生育进程的推进先增加后降低,其中吐丝期后20 d达到最大,且随灌水量增加而增大;吐丝期后20 d至灌浆中期,510.0、390.0 mm灌水量下的光合势下降幅度为0.38%、2.40%,生长速率下降幅度为26.16%、30.19%,均低于高灌水量处理和低灌水量(270.0 mm)处理。玉米水分利用效率随灌水量、耗水量增加先上升后下降,390.0、510.0 mm灌水量处理下水分利用效率分别为26.21、25.14 kg/(hm2·mm),差异不显著;而产量最高的高灌水量处理及耗水量最低的低灌水量处理仅为22.77、23.98 kg/(hm2·mm),均低于390.0、510.0 mm灌水量处理。综合考虑玉米产量与水分利用效率等指标,在种植密度为11.70万株/hm2 条件下,510.0 mm为玉米生育期适宜灌水量,可实现增产节水目标。     

密植减氮对三熟区不同肥力红壤稻田作物产量和耕层氮素的影响

2017-2018年在长江中游三熟制区(江西进贤)开展油菜—早稻—晚稻3季作物田间试验,初步探究了油稻稻秸秆还田下密植减氮对不同肥力红壤稻田作物产量和耕层氮素的影响,为三熟制区资源节约型与环境友好型生产技术发展提供参考。结果表明:在油稻稻三熟秸秆还田条件下,提高土壤肥力和增加种植密度能够促进油菜及双季水稻群体生长,显著提高作物产量。增密30%、减氮20%的密植减氮处理,可以满足油稻稻3季作物生育期内的氮素需求,保证作物正常生长,并明显提高氮肥利用率。总体而言,密植减氮栽培能够达到甚至略高于常规栽培的产量水平,尤其是在高肥力条件下。短期内的密植减氮栽培并不会造成耕层土壤全氮含量及库容量显著降低,但在低肥力条件下显著降低了耕层的碱解氮含量及库容量。