磁化或电离化微咸水理化特性试验

改善微咸水理化特性,提高微咸水利用效率,成为合理利用微咸水重要研究内容。为了对微咸水活化效果及活化微咸水理化特性进行定量评价,该文采用磁化和电离化法对微咸水进行不同的活化处理,通过室内测试,对电离化微咸水活化系统的技术参数进行了分析,并对活化微咸水的表面张力系数、溶氧量、电导率及p H值等理化特性进行了研究。结果表明,电离化系统要求接地电阻不超过5Ω;活化微咸水表面张力系数显著减小、溶氧量显著增加、电导率和p H值受到不同程度的影响;但对表面张力系数和溶解氧影响比较明显,对电导率和p H值影响不显著。在矿化度5 g/L时,活化微咸水表面张力相对减少9.14%~13.84%,溶氧量相对增加8.04%~10.23%,表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量可以从客观上反应活化微咸水理化特性的变化,而表面张力相对减少量与溶氧量相对增加量之间又存在显著的指数函数关系。根据表面张力相对减少量,电离化微咸水活化处理效果优于磁化处理,磁场强度3 000 Gs与变频磁化处理活化效果显著。因此,可以用表面张力相对减少量作为定量评价指标对活化微咸水的理化特性进行综合性定量评价,以判断不同活化方式的活化效果。     

笼型异步磁力耦合器机械特性与试验

为有效解决目前机械传动系统中选用电机时功率裕度过大而普遍存在的能源利用效率较低问题,提出一种基于三相异步电机鼠笼转子的异步磁力耦合器(squirrel cage asynchronous magnetic coupler,SCAMC)。结合SCAMC具体结构特点,采用标量磁位法及二维场边界条件,建立气隙磁场数理模型;在气隙磁通密度中引入时间变量,推导出感生电流随时间变化的表达式;基于电流叠加性,将笼条电流折算到转子表面,并沿圆周方向对感生电流所形成的洛伦兹力进行积分,建立了SCAMC的电磁转矩模型。基于上述理论及技术基础,设计并制造出一台37 k W SCAMC样机,并对其机械特性进行理论计算、仿真验证及试验测试。结果表明:转差率相同时,所得的仿真及试验数据与理论计算值相比,误差不超过5%;SCAMC与同容量的三相异步电机相比,线性工作区更宽,过载能力更强,但其机械特性偏软,可有效缓解负载对电机的冲击。该研究可为磁力耦合器在大惯量、难启动及经常性过载机械设备中的应用提供参考。     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO2]、[O3]或[CO2+O3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO2或/和O3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）、总磷（TP）、总碳（TC）、铵态氮（AN）、硝态氮（NN）含量和含水量（SWC）,进而不同程度地提高了土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）含量以及土壤蛋白酶（PRA）、蔗糖酶（SA）、脲酶（UA）、多酚氧化酶（POA）、酸性磷酸酶（APA）和中性磷酸酶（NPA）活性。相反,[O3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO2+O3]在一定程度上消减了[O3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO2或/和O3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

几株高效溶磷解钾药用稻内生固氮菌的筛选与鉴定

从药用稻(Oryza officinalis)中筛选具有高效溶磷解钾的内生固氮菌,在农业生产上具有很大的潜在应用价值.本研究以药用稻为材料,采用两种选择性无氮培养基结合乙炔还原法进行内生固氮菌的分离,利用平板筛选法从所分离的内生固氮菌中筛选出高效溶磷解钾菌,应用全细胞蛋白SDS-聚丙烯酰氨凝胶电泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)对所筛选到的菌株进行快速聚类.选取每个类群的代表菌株进行16S rRNA基因序列测定及生理生化鉴定.通过钼锑抗比色法和四苯硼钠法测定其溶磷解钾量,同时通过接种水稻对其促生作用进行分析.结果表明,从药用稻中筛选到了4株具有高效溶磷解钾能力的内生固氮菌,其固氮酶活性在8.78～8.88 μmol C2H4/(mL·h)之间.SDS-PAGE全细胞蛋白电泳将4株菌聚为1个类群.16S rRNA基因序列相似性分析及理化鉴定表明,代表菌株yy01为久留里伯克霍尔德菌(Burkholderia kururiensis,菌株yy01发酵培养5d后,溶无机磷量达116.28mg/L,是参比菌株变栖克雷伯氏菌(Klebsiella variicola)的2.73倍;解钾量达268.31 mg/L,是参比菌株变栖克雷伯氏菌的4.67倍.此外,yy01还具有分泌生长素等特性,接种水稻之后能明显的促进水稻的生长,其中水稻叶长增加了25.90％,根增长了42.30％,分蘖数增加了79.64％,鲜重增加了166.90％,氮、磷、钾的含量分别增加了61.54％、41.18％和54.05％.因此,从药用稻中筛选到的4株具有高效溶磷解钾能力的内生固氮菌是一类对农业生产有着重要意义的菌株.     

产低温淀粉酶菌株的筛选、鉴定及酶学性质初步研究

对低温淀粉酶资源的开发是功能酶研究的新热点,本研究从东帕米尔高原江布拉克冰川冻土中分离获得多株高产低温淀粉酶菌株,最高产酶菌株D5-2经16S rDNA鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.)细菌.对D5-2所产淀粉酶性质进行初步分析,结果表明,其最适作用温度和pH值分别为25 ℃和6.5,酶的热稳定性较差,40 ℃处理1h后酶活急剧下降,至70℃酶活力仅存23％;在pH 5.5～8.0条件下,酶活力相对稳定;Mn2+和Mg2+对淀粉酶有激活作用,而乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、Fe2+和Na+则抑制酶活.结果提示,菌株D5-2分泌的淀粉酶符合低温酶特性,应用空间较大,值得深入探究开发.     

普鲁兰酶氮端氨基酸的截短对其酶学性质的影响

淀粉是丰富的生物质资源,已被广泛地应用到食品、酿酒、医药等各个相关的领域.普鲁兰酶(pullulanase,pulA,EC 3.2.1.41)作为淀粉脱支酶,可以水解淀粉中的α-1,6糖苷键,最大限度地降解淀粉原料,提高淀粉利用率.因此,寻找一条国产化的道路开发我国自己的普鲁兰酶,具有长远的意义.课题组前期从淀粉厂附近的土壤中筛到一株普鲁兰酶的高产菌株变栖克雷伯氏菌(Klebiella variicola)strain 7,克隆获得pulA基因(GenBank登录号:KJ146839.1)后在大肠杆菌(Escherichia coli) BL21 (DE3)中异源表达.为提高该蛋白的表达量和分泌效率,同时改善普鲁兰酶的性质,本研究利用基因工程的手段构建了普鲁兰酶去信号肽突变体M1和氮端31个氨基酸的截短突变体M2,结果显示M1和M2最适温度均为45 ℃,二者的最适pH分别是6.0和5.6;M2的半衰期是37 min,是M1的6.17倍;M2的比酶活是582.204U/mg,是M1的1.6倍.动力学分析显示,以普鲁兰糖为底物时,M2的Vmax、Kcat、Km和Kcat/Km分别为0.001 3μmoL/(mL·s)-1、191.80-1 s.-1、0.30 mg/mL、693.30,与M1相比,M2的底物亲和能力增加,同时催化效率是M1的2倍.本研究通过普鲁兰酶氮端氨基酸的截短,为提高酶的比酶活和半衰期提供了新的方法和思路.     

光伏电站建设对土壤和植被的影响

为了探究光伏电站建设对植被、土壤的影响,通过样地调查和试验分析对靖边县光伏电站内光伏板未遮阴(NS)、遮阴(S)及电站周边区域(SA)的土壤理化性质、植被种类、α物种多样性和地上生物量进行了分析比较。结果表明:相对于SA,光伏电站内(NS,S)土壤含水量、有机质、速效磷、速效钾、植物种类、物种Patrick丰富度指数、ShannonWiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、地上生物量鲜重和干重均增加,土壤pH和电导率降低,S区域容重增加,NS降低;电站内相对于S区域,NS的土壤含水量、pH、电导率、养分、α物种多样性和地上生物量均增加,容重降低。综合来看,在干旱半干旱区域,光伏电站建设对土壤、植被生态系统的促进作用优于所带来的负面影响。     

小型鲜莲子剥壳机的设计与试验

由于现有鲜莲子剥壳机的机型结构复杂、价格和维护成本较高,故未能在普通莲农中推广,大多数莲农仍采用手工加工。为了减轻广大莲农劳动负担,实现新鲜莲子机械化剥壳的普及,该文研制了一种结构简单、操作方便、适合普通莲农需求的低价位鲜莲子剥壳机,其整机长×高×宽为756 mm×878 mm×412 mm,质量为37 kg,制造成本约1 500元。测试了鲜莲子外壳的切透力、仁坚实度等机械特性,切透力平均值19.63 N、最大值25.8 N,莲仁坚实度平均值19.02N、最大值23.27 N,此数据可为莲子剥壳机结构参数和工作参数的确定提供参考依据。该机采用内充式空穴分离排料、二步滚动正位、振动切割、滚压脱壳的工作原理实现莲子剥壳。通过对4种不同切割方案的剥壳试验对比,结果表明:配置齿面防滑压板、具有滑切作用的悬挂式振动剥壳机构的剥壳率和剥壳质量均优于其他方案,其剥壳率为92%,整仁率100%,有轻微压痕的小于10%,能满足鲜莲子的剥壳要求。     

小兴安岭不同土地利用方式下的土壤DOC化学光谱特性

在小兴安岭地区选取天然沼泽(兴安落叶松沼泽)、排水造林40a的人工林湿地、由湿地开垦40a的农田、湿地垦殖后弃耕地(弃耕40a)4种样地,研究小兴安岭不同土地利用方式土壤溶解性有机碳(DOC)化学光谱特性。结果表明,在垂直剖面上,排水造林湿地、农田、弃耕地以及天然沼泽的土壤DOC含量均从表层向下逐渐减少,在土壤表层0—10cm,DOC含量关系为:天然沼泽排水造林湿地弃耕地农田(p0.05),在其他深度上,差异不显著(p0.05)。DOC化学光谱特性表现为DOC中芳香族类化合物(SUVA254)、DOC中腐殖质所占比列(C/C)、DOC中腐殖酸与富里酸比例(E4/E6),在垂直剖面上逐渐递增。总体上,DOC化学光谱特性大小关系为:天然沼泽弃耕地排水造林湿地农田。4种土地利用类型土壤SOC的含量均随着土壤深度的增加而出现逐渐递减的规律,在垂直剖面上,天然沼泽SOC的含量大于其他土地利用方式。4种类型土壤DOC占SOC的比例(DOC/SOC)在垂直剖面上无明显变化规律。天然沼泽湿地DOC/SOC只在土壤表层大于其他土地利用方式(p0.05)。     

油菜秸秆用量对淹水培养土壤表层溶液理化性质的影响

采用模拟培养的方法,通过测定土壤表层培养液的电导率、pH、不同形态氮、全磷、全钾等指标,研究了油菜秸秆用量对淹水培养土壤表层溶液理化性质的影响。结果表明,各处理土壤表层溶液电导率在培养初期呈上升趋势,第8d达到最大,随后呈下降的趋势。pH值在培养的前3d呈缓慢下降的趋势;从第4d开始迅速升高;16d后达到相对稳定的状态,随后变化不大。在培养初期全氮浓度迅速增加,第8d达到最大,随后迅速下降;到第44d,下降趋势开始减缓,不同处理之间相差不大。铵态氮的变化趋势与全氮的变化趋势一致。各处理间硝态氮含量较低,差别不显著。施加秸秆能够增加水溶液中有机氮浓度。全磷在培养初期变化较小,第12d开始迅速升高,第20d达到最高,随后呈下降趋势。施加秸秆后对田面水溶液全钾浓度的影响主要发生在培养后第1d,整个培养期内变幅不大。施加秸秆能够增加培养液中养分含量,与秸秆用量成正比。从养分流失角度考虑,控制氮素、磷素和钾素田面流失主要时期为秸秆还田后30d内。