细胞壁组分在红酵母RS1高耐铝中的作用研究

红酵母RS1是从酸性油茶土壤中分离到的一株高耐铝微生物,能够忍耐高达200 mmol/L以上的铝,前期研究表明RS1高耐铝能力与细胞壁有关,但是其具体机制还不清楚。因此,本文进一步研究了细胞壁组分在RS1高耐铝中的作用,以期为RS1高耐铝的具体机制提供新信息。结果表明,高于70 mmol/L的铝对RS1生长产生抑制作用,0~70 mmol/L铝处理后细胞壁主要组分甘露糖和葡聚糖含量都没有显著改变,而细胞壁磷含量在70 mmol/L铝处理后显著升高。在高铝处理时,糖蛋白抑制剂抗生素衣霉素(tunicamycin)极大加重RS1的铝毒害。由此说明,细胞壁多糖组分含量并不对RS1高耐铝起到主要作用,细胞壁结构修饰如细胞壁磷含量响应和细胞壁N连接的糖蛋白修饰在RS1高耐铝中可能起到一定作用。     

高耐铝红酵母RS1耐铝特性初步研究

红酵母RS1是从酸性土壤中筛选出的一株高耐铝微生物,本文对其耐铝特性进行了初步研究.结果发现,RS1可以在pH 2.5的培养基中生长,50 ～ 200 mmol/L A13+处理对RS1产生了毒害作用,其毒害并未对细胞表面形态产生影响.RS1对Al2(SO4)3的忍耐能力高于AlCl3,这种高的忍耐能力是遗传固有的,并不被诱导产生.此外,RS1可以增加体内蛋白含量来适应高的铝毒,其中蛋白型巯基可能在耐铝中表现重要作用.     

应用拉曼和中红外衰减全反射光谱测定溶液和土壤中的硝酸盐

为比较拉曼光谱和红外光谱在溶液和土壤中硝酸盐含量定量分析的适用性,采用两种光谱对溶液和土壤中的NO3–-N含量(0~200 mg/L)进行快速测定。结果表明,溶液中硝酸盐的拉曼特征峰在1 047 cm–1处,该特征峰强度与NO3–-N浓度成正比,对1 035~1 060 cm-1波段拉曼光谱峰面积和NO3–-N含量进行线性回归,决定系数R2为0.995 4;溶液中硝酸盐的中红外衰减全反射光谱特征吸收峰在1 350 cm–1,吸收峰与NO3–-N含量成正比,特征吸收区1 200~1 500 cm–1峰面积与NO3–-N含量的决定系数R2为0.991 1,表明两种光谱都可用于溶液中硝酸盐的测定。对于土壤样品,红外光谱在1 250~1 500 cm–1处有硝酸盐吸收峰,且吸收峰与NO3–-N含量成正比,峰面积与NO3–-N含量之间的决定系数R2为0.968 4;而对于拉曼光谱,硝酸盐的拉曼峰因受较强干扰导致吸收峰不明显,峰面积与NO3–-N含量之间的决定系数R2仅为0.000 9,表明中红外衰减全反射光谱可用于土壤中硝酸盐的测定,而拉曼光谱则很困难。因此,拉曼光谱和中红外衰减全反射光谱都可用于溶液中硝酸盐的测定,且前者灵敏度要高于后者;中红外衰减全反射光谱可用于土壤中硝酸盐的测定,而拉曼光谱难以用于土壤中硝酸盐定量分析,这为硝酸盐的快速测定提供理论依据和技术支持。     

不同傅里叶变换红外光谱法研究土壤光谱特征的比较与应用

为了将傅里叶变换红外光谱技术更好地应用于土壤中官能团的定量分析,通过比较3种不同傅里叶变换技术下土壤特征吸收峰的差异,来选取最佳的光谱技术应用于土壤的相关研究。采用透射(T-FTIR)、衰减全反射(ATR-FTIR)和漫反射(DR-FTIR)3种光谱技术分别对有机物(苯甲酸、硬脂酸)和土壤(辽东栎)进行了分析。并将辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合,使用T-FTIR和DR-FTIR对混合土样进行光谱测定,用于定量分析研究。结果表明:(1)有机物样品在3种光谱技术中均出现特征吸收峰,苯甲酸在1 600～1 400 cm^-1出现苯环C=C骨架特征峰,硬脂酸在2 900～2 800 cm^-1显现甲基的特征峰。有机物中羧酸-COOH内羰基-C=O在1 720～1 680 cm^-1出现伸缩振动吸收峰,羟基-OH分别在1 430～1 410 cm^-1,940～930 cm^-1附近出现面内和面外弯曲振动吸收峰。有机物在T-FTIR技术中需要用溴化钾(KBr)对其稀释。(2)辽东栎土壤样品在T-FTIR和DR-FTIR技术测试中发现,其土壤谱图中有较多有效特征吸收峰,土壤样品在T-FTIR技术中也需要用KBr进行稀释并使样品均匀的分布在锭片中; 而ATR-FTIR技术测试中仅出现个别有效特征吸收峰,不利于对土壤谱图鉴别与进一步分析。(3)辽东栎和草地土壤样品按不同比例混合的测试结果表明:T-FTIR和DR-FTIR技术测试中质量分数与峰面积比呈正相关,线性拟合分别为R²=0.70和R²=0.88。土壤在3种不同红外技术中,DR-FTIR光谱具有较好的土壤特征吸收峰,对土壤样品可以不用KBr稀释。测试步骤简单易操作,可用于土壤样品定量分析研究。     

畜禽粪便热解气体的红外光谱分析

为了解畜禽粪便热解过程析出气体的主要成分以及气体析出规律,该文在30℃/min的升温速率条件下进行了猪粪、牛粪、羊粪和鸡粪的热解试验,利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术对热解过程中气体产物的排放特性进行了分析。试验结果表明,畜禽粪便气体产物主要在250～500℃析出,其主要成分为H2O,CO,CO2和CH4等,其中H2O、CO和CO2的析出峰为双峰,H2O和CO2均在350℃附近形成最大析出峰,H2O约在150℃形成第1个析出峰,CO2约在710℃附近形成的第2个析出峰,CO在350℃处形成第一个析出峰,其最大析出峰形成于710℃处左右,CH4析出特性为一单峰,在530℃附近形成最大峰值。该文研究结果为热解反应器的设计和优化提供参考。     

不同种类茶叶冲泡前后中红外光谱变化探析

为建立一种快速无损评价茶叶/茶汤化学品质和色泽的方法,本试验选取7种代表性茶叶样本为材料,利用傅里叶变换中红外光谱(FTIR)技术,以开水冲泡方式制备茶汤冻干粉,对茶叶与茶汤共14个样本进行FTIR光谱采集分析。通过聚类分析、光谱曲线拟合、定性分析,并结合常规化学法检测茶多酚、茶多糖、可溶性糖、游离氨基酸、主要儿茶素类和生物碱含量。结果表明,不同茶叶光谱明显不同,由于茶叶加工工艺造成的脂类、儿茶素类、咖啡碱、游离氨基酸及叶绿素含量差异,利用1 800～1 170 cm^-1狭窄区域的光谱特征,可实现茶叶分类。茶叶与对应茶汤的光谱也存在明显差异,体现了茶叶在冲泡过程中的物质变化。主要特征峰区(位)为:2 925/2 855 cm^-1代表脂类饱和烃链-CH₂振动,1 700 cm^-1峰位对应儿茶素类和咖啡碱,1 534 cm^-1对应着叶绿素脱镁过程,1 551/1 556 cm^-1和1 500/1 497 cm^-1为叶绿素中亚甲基桥的伸缩振...     

拉曼光谱在精细农业土壤成分快速检测中的研究进展

拉曼光谱利用分子运动对入射光产生非弹性散射的原理对分子成分进行检测,具有受水分干扰小、样本预处理小、与红外光谱信息互补等特点,在土壤成分快速分析方面展现了很大的优势。但是拉曼光谱信号弱,受荧光干扰强,为土壤拉曼信号的有效获取带来困难。为了分析拉曼光谱在土壤成分检测中的应用潜力,该研究综述了移频激发差分拉曼光谱技术、共焦显微拉曼技术以及表面增强技等基于拉曼光谱的土壤成分检测技术,分析了土壤成分拉曼光谱检测的研究进展,并提出进一步研究建议。结果表明：1）脂肪族化合物以及芳香族化合物都具有拉曼活性,为基于拉曼光谱的土壤有机质含量的定性、定量分析提供了理论依据。为了弥补拉曼光谱对有机质整体定量预测精度的不足,采用红外-拉曼光谱融合方式补偿单独拉曼光谱数据中缺失的土壤有机质信息,可显著改善预测精度。2）利用表面增强技术可以增强土壤溶液中可溶性氮与土壤有效氮拉曼特征波峰的强度,获得了良好的定量预测效果,回归模型决定系数R2达到0.91～0.99。3）土壤中很多含磷的化合物都具有拉曼活性,拉曼光谱是识别土壤中不同磷酸盐形态的极其有效的工具,在土壤磷素含量的分析中,应用小波包分解的拉曼光谱对滤除有机质的磷酸盐参杂土壤中磷素浓度进行预测,回归模型精度R2达到0.94。拉曼光谱检测的样本范围取决于激发光照射在样本上的光点尺寸,而土壤样本的空间变异性为聚焦目标物质带来困难。因此,实现现场高分辨率检测的关键是获取有效拉曼信号、同时降低背景信号的干扰。移频激发技术与显微拉曼技术为农田土壤养分的原位测量提供了技术保障。建议：1）采用光谱融合方法提升回归模型的预测精度。2）降低冗余变量,提升模型的可解读性与重现性。3）充分考虑土壤对拉曼光谱的影响,为开发农田现场土壤成分快速监测技术提供参考。     

红外光谱法研究铬对酵母细胞内蛋白二级结构的影响

利用氨水、Sephadex G-75对富铬酵母、空白酵母进行蛋白提取,采用红外光谱测定及数学方法对比分析铬作用前后蛋白质二级结构的变化,探讨铬对蛋白结构的影响。结果显示,铬与蛋白的键合导致大分子蛋白中的α-螺旋结构和无规则卷曲结构被破坏,α-螺旋结构由11.35%降至1.63%,无规则卷曲结构略有下降,β-转角结构增加,由33.88%升至52.72%,β-折叠结构几乎无变化;小分子蛋白的β-折叠结构被破坏,由61.41%降至48.54%,无规则卷曲和α-螺旋结构比例增加,由1.41%增加至13.30%,α-螺旋结构略有增加,β-转角结构几乎无变化。与铬结合的大分子蛋白中,β-转角结构占优势;与铬结合的小分子蛋白中,β-折叠结构占优势。     

黄土的红外反射光谱与红外光声光谱特征及其差异研究

红外光谱法作为一种新的研究手段已经广泛应用于土壤分析,由其检测区域和手段的不同又可分为多种光谱类 型。本研究以第四纪黄土为例,系统地比较了近红外区和中红外区反射光谱和光声光谱的吸收特征及其差异。结果表明,中红外光谱比近红外光谱的信息更为丰富,且中红外光谱与样品中物质的特征吸收关系更加密切,从而更有利于土壤定性与定量分析。土壤的反射光谱和光声光谱表现出了明显不同的特征,在近红外区,反射光谱和光声光谱吸收明显不同,而在中红外区,反射光谱和光声光谱具有相对应的吸收,但相对吸收强度明显不同,且吸收峰的位置也发生改变,尤其在1 000 ~ 2 000 cm-1谱区,反射光谱相互干扰很强,而光声光谱的吸收特征更为明显。在黄土的分类鉴别上,反射光谱优于光声光谱。红外反射光谱和光声光谱在不同波段下具有不同的吸收灵敏度,在土壤定性与定量分析中各自都将具有其明显的优势。     

有机肥腐解过程的红外光谱研究

对玉米秸秆、树叶、鸡粪及牛粪4种有机肥腐解过程中形成的水溶性有机物(WOM)进行了化学分析并做了红外光谱研究。结果表明,不同的有机肥的WOM总量及各组分的含量有很大的差异,树叶和玉米秸秆腐解形成的WOM中,水溶性胡敏酸(WHA)所占的比例较大;而牛粪和鸡粪腐解形成的WOM中,水溶性小分子有机物(WLOM)所占的比例较大。随着有机肥的腐解,所形成的WLOM中,脂肪族化合物、酰胺类化合物逐渐减少,有机酸的比例不断增大。WHA中的甲基、亚甲基和次甲基的含量升高,脂族性增强,酰胺结构成分逐渐减少。树叶腐解形成的碱提胡敏酸(AHA)的脂肪链结构和碳水化合物成分含量较低。牛粪腐解形成的AHA的脂肪链结构成分和碳水化合物成分含量较高。鸡粪腐解形成的AHA缺乏脂肪链结构成分,碳水化合物成分含量较高。而玉米秸秆腐解形成的AHA在不同的腐解时期有一定差异。     

可见-近红外与中红外光谱预测土壤养分的比较研究

对土壤养分的快速和准确测定有助于适时指导施肥。为进一步研究可见-近红外（350～2500 nm）与中红外光谱（4000～650 cm-1）对土壤养分的预测能力,以贵州省500个土样为例,对光谱进行Savitzky-Golay（SG）平滑去噪处理,再用标准正态化（SNV）方法进行基线校正,然后分别应用偏最小二乘回归（PLSR）和支持向量机（SVM）两种方法进行建模,探讨了可见-近红外和中红外光谱对土壤全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）和碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）共六种土壤养分的预测效果。结果表明：（1）无论基于可见-近红外光谱还是中红外光谱,PLSR模型的预测精度整体均优于SVM模型。（2）中红外光谱对TN、TK和AN的预测精度均显著高于可见-近红外光谱,可见-近红外和中红外光谱均可以可靠地预测TN和TK（性能与四分位间隔距离的比率（RPIQ）大于2.10）,中红外光谱可相对较可靠地预测AN（RPIQ=1.87）;但两类光谱对TP、AP和AK的预测效果均较差（RPIQ<1.34）。（3）当变量投影重要性得分（VIP）大于1.5时,PLSR模型在中红外光谱区域预测TN和TK的重要波段多于可见-近红外光谱区域,TN的重要波段主要集中于可见-近红外光谱区域的1910和2207 nm附近,中红外光谱区域的1 120、1 000、960、910、770和668 cm-1附近;TK的重要波段主要集中于可见-近红外光谱区域的540、2176、2225和2268 nm附近,中红外光谱区域的1 040、960、910、776、720和668 cm-1附近。因此,中红外光谱技术结合PLSR模型对土壤养分预测效果较好,可快速准确预测土壤TN和TK,可为指导适时施肥提供技术支撑。     

污泥堆肥和热干燥对土壤和土壤腐殖酸性质的影响

The effect of annual additions of composted sewage sludge (CS) and thermally dried sewage sludge (TS) at 80 t ha^-1 on soil chemical properties was investigated for three years in a field experiment under semiarid conditions. Humic acids (HAs) isolated by conventional procedures from CS, TS, and unamended (SO) and sludge amended soils were analysed for elemental (C, H, N, S and O) and acidic functional groups (carboxylic and phenolic) and by ultraviolet-visible, Fourier transform infrared and fluorescence spectroscopies. With respect to CS, TS had similar pH and total P and K contents, larger dry matter, total organic C, total N and C/N ratio and smaller ash content and electrical conductivity. Amendment with both CS and TS induced a number of modifications in soil properties, including an increase of pH, electrical conductivity, total organic C, total N, and available P. The CS-HA had greater O, total acidity, carboxyl, and phenolic OH group contents and smaller C and H contents than TS-HA. The CS-HA and TS-HA had larger N and S contents, smaller C, O and acidic functional group contents, and lower aromatic polycondensation and humification degrees than SO-HA. Amended soil-HAs showed C, H, N and S contents larger than SO-HA, suggesting that sludge HAs were partially incorporated into soil HAs. These effects were more evident with increasing number of sludge applications.     

接种双色蜡蘑对马尾松根际土壤无机磷和活性铝含量的影响

将双色蜡蘑(Laccaria bicolor)的3个株系(Lb 270、Lb S238A和Lb S238N)分别与马尾松种子拌匀,培养在酸性土壤中,以检测根际土壤无机磷和活性铝含量,并分析外生菌根对磷有效性和铝活性的作用。结果发现,与非菌根苗相比,接种双色蜡蘑显著促进马尾松幼苗生长和对磷、铝的吸收,而对根际土壤无机磷和活性铝含量的影响因菌株而异:Lb 270和Lb S238N显著降低pH、有效磷、全铝、交换态铝含量,提高羟基态铝含量,且Lb 270还显著降低铁磷和钙磷含量;Lb S238A显著提高pH、有效磷含量,减少铝磷、全铝、活性铝、交换态铝和腐殖酸铝含量。即接种双色蜡蘑提高了磷的生物有效性,且Lb 270和Lb S238N增加、Lb S238A减少铝的活性。因此,接种供试双色蜡蘑都能提高马尾松的抗铝性,主要在于其增加磷的生物有效性,而是否降低铝的活性取决于菌株特性。     

Variations in mineral element concentrations of poultry manure biochar obtained at different pyrolysis temperatures,and their effects on crop growth and mineral nutrition

The effect of pyrolysis temperature on the nutritional quality of agricultural biochar is unclear, so better understanding of its properties and how it affects soil nutrient availability and plant growth is needed. Biochars obtained at different pyrolysis temperatures (250, 300, 350 and 400 °C) were characterized by thermogravimetric analyser and Fourier transform infrared spectroscopy. Biochars were applied at a rate of 10 g/kg to find out their effects on the mineral nutrition and growth of lettuce. The experimental results suggested that high biochar temperatures caused oxidation of the mineral elements, breaking of C–C and C–H bonds and removal of aliphatic and peptide groups from the pyrolysed materials. The total concentrations of phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), zinc (Zn), copper (Cu), manganese (Mn) and boron (B) were increased by increasing pyrolysis temperatures, although water‐soluble concentrations of those elements were greatly reduced (with the exception of K and B). Compared to the control, dry weights of lettuce and maize crops were significantly increased by the biochar treatments obtained at 300 and 350 °C. Biochar treatments significantly increased the P and K concentrations of both plants compared to the control, while concentrations of Ca and Mg in lettuce plants were decreased. Iron, Mn and B concentration of the lettuce plants were reduced and Zn concentration of maize increased by the biochar treatments. It was concluded that in terms of an agricultural product, biochars produced at low temperature are better.     

农药残留的表面增强拉曼光谱快速检测技术研究现状与展望

果蔬农药残留危害人类健康,施药后,农药分布于其表皮和内部组织,果蔬表面农药绝对残留量低、不均匀,直接光谱检测表征难,而表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术具有分子级检测精度,可以有效扩增信号,在实现微量物质检测方面优势明显。为此,论文综述了国内外表面增强拉曼散射技术的研究现状,特别是详细介绍了通过设计合理的表面增强拉曼基底结构,实现农药残留信号增强的主要技术手段和表面增强拉曼光谱信号分析方法。在此基础上,指出农药残留的表面增强拉曼检测技术研究中的前沿热点问题,探讨并展望了表面增强拉曼技术在农药残留快速检测方面的发展趋势。基于表面增强拉曼的农药高灵敏度、快速检测表征技术,将在农药违禁使用和农药残留超标监管中有广阔应用前景。     

修复剂调控铅镉污染棉田对土壤微生物多样性的影响

为探讨重金属铅(Pb)、镉(Cd)污染下棉粕腐植酸和聚丙烯酸钾修复剂对土壤微生物多样性的影响,采用田间桶栽试验,进行了棉粕腐植酸、聚丙烯酸钾以及两者复合施用修复污染棉田土壤的研究,通过高通量测序分析了土壤微生物多样性的变化,并利用傅里叶红外光谱进行了土壤化学结构的修复响应分析。结果表明:与未施用修复剂处理相比,施用棉粕腐植酸和聚丙烯酸钾减少了表层土壤Pb、Cd含量,其中两者复合处理可分别减少62.6%和52.3%;改变了土壤微环境进而影响了土壤微生物多样性,不同处理共发现土壤细菌25个门,69个纲,149个目,273个科,442个属,其中优势菌门主要为变形菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和放线菌门。聚丙烯酸钾处理增加了土壤中变形菌门的相对丰度,棉粕腐植酸和复合修复处理增加了酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度。由此可见,铅镉复合污染土壤中微生物多样性丰富,优势菌群相对稳定,聚丙烯酸钾和棉粕腐植酸通过改变土壤微环境进而影响菌群丰度。     

傅立叶变换近红外光谱法检测白酒总酸和总酯

该文研究白酒总酸和总酯的快速检测技术,通过解析不同白酒样品的近红外光谱图,对光谱数据进行不同的处理,结果表明：用一阶导数预处理光谱,谱区选择6102～5446 cm^-1,利用人工神经网络与傅立叶变换近红外光谱相结合,采用内部交叉验证法建立模型,效果较好。其中,总酸模型的决定系数为96.73%,内部交叉验证均方根差为0.048 g/L;总酯模型的决定系数为99.58%,内部交叉验证均方根差为0.085 g/L;进一步对总酸和总酯的模型进行验证和评价,结果表明总酸模型验证集的相关系数为99.2%,预测标准偏差为0.074 g/L;总酯模型验证集的相关为99.7%,预测标准偏差为0.134 g/L,表明建立的模型可靠,预测效果好,能满足白酒生产中总酸和总酯的快速检测要求。