Vectorizing agrochemicals: enhancing bioavailability via carrier‐mediated transport

Systemicity of agrochemicals is an advantageous property for controlling phloem sucking insects, as well as pathogens and pests not accessible to contact products. After the penetration of the cuticle, the plasma membrane constitutes the main barrier to the entry of an agrochemical into the sap flow. The current strategy for developing systemic agrochemicals is to optimize the physicochemical properties of the molecules so that they can cross the plasma membrane by simple diffusion or ion trapping mechanisms. The main problem with current systemic compounds is that they move everywhere within the plant, and this non‐controlled mobility results in the contamination of the plant parts consumed by vertebrates and pollinators. To achieve the site‐targeted distribution of agrochemicals, a carrier‐mediated propesticide strategy is proposed in this review. After conjugating a non‐systemic agrochemical with a nutrient (α‐amino acids or sugars), the resulting conjugate may be actively transported across the plasma membrane by nutrient‐specific carriers. By applying this strategy, non‐systemic active ingredients are expected to be delivered into the target organs of young plants, thus avoiding or minimizing subsequent undesirable redistribution. The development of this innovative strategy presents many challenges, but opens up a wide range of exciting possibilities. © 2018 Society of Chemical Industry     

蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性

为提高蓄水多坑灌施尿素条件下土壤氮素利用率和保护生态环境,通过室内蓄水多坑(土箱半径40 cm,高120 cm,蓄水坑半径16 cm,深度60 cm)物理模型试验,研究了蓄水多坑灌施下尿素在土壤中的运移转化特性。结果表明,土壤水分主要分布在地表以下20~80 cm,0~10 cm土层土壤含水率较小,同一土壤深度处蓄水坑壁附近土壤含水率大于0通量面处土壤含水率;同一土壤深度蓄水坑壁附近土壤尿素态氮量大于0通量面处的尿素态氮量,尿素的水解在9 d内基本完成,第7天水解最快,尿素水解与时间存在良好的对数函数关系;土壤铵态氮主要集中在40~60 cm土层土壤中,且r=20 cm处的量高于0通量面处的;而土壤硝态氮的分布趋势与铵态氮相反,随时间的延长,0通量面和r=20 cm处的土壤铵态氮质量分数均在40~60 cm和60~80 cm增幅较大,而土壤硝态氮质量分数表现出在90~100 cm湿润锋处增幅最大。     

北疆典型土壤纵向弥散系数试验

[目的]研究不同土壤质地对土壤纵向弥散系数和弥散度的影响.[方法]根据土壤物理学及水动力弥散理论,以新疆北疆较为常见的典型砂壤土、粉壤土、壤土为例,NaCI为示踪剂,采用室内一维土柱垂直入渗试验测定纵向弥散系数.[结果]不同土壤质地,渗流速度越小弥散系数越小,渗流流速越大,达到土壤溶质浓度峰值的时间越短,且峰值浓度越大...     

马铃薯响应磷胁迫机制及磷高效利用育种

无机磷是马铃薯生长和块茎发育必需的大量营养元素,广泛参与了遗传物质和生物膜的构成、能量转化以及代谢调控等过程,对马铃薯茎叶生长和块茎发育起着重要的作用.土壤的磷含量会明显影响马铃薯的发育,且在不同遗传特性的马铃薯品种间存在磷效率差异.为了保证马铃薯的正常生长和产量的稳定,磷肥在马铃薯种植业中被大量使用.然而,磷肥的过量...     

设施条件下膜孔灌土壤水氮运移分布特性研究

在室内进行了模拟设施条件下膜孔灌灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水量和硝态氮质量分数。研究表明,土壤含水率和硝态氮质量分数随着灌后时间延长逐渐减小,土壤水分和硝态氮在灌后1d内存在明显减少现象,灌后5d土壤硝态氮反硝化作用加强;土壤含水率和硝态氮存在耦合现象,二者分布趋势基本相同,以膜孔中心为最大,远离膜孔中心逐渐减小。     

灌水量对膜孔灌农田水分运移分布和动态变化影响研究

通过室外测坑灌溉试验,分析了灌水量对膜孔灌玉米不同生育时期的土壤水分运移分布和动态变化的影响。研究表明,灌水后第1天,土壤含水率以膜孔为中心呈等值线分布,土壤水分在再分布过程中出现交汇情况,交汇后土壤水分向更深度方向运移;随着生育时期的递进,膜孔中心附近的土壤含水率逐渐减小,土壤含水率在膜孔中心处最小,随着距离膜孔中心距离的增大而增大;不同灌水量对作物吸收水分后水分分布影响明显,相同深度处,灌水量越大,土壤含水率越大;玉米耗水量随灌水量增大而增大,耗水量和灌水量之间存在显著的幂函数关系。     

蓄水坑灌条件下复水对水氮运移规律的影响

为了明确灌后复水(降水)对土壤中水氮分布的影响以及选择合理的灌施方式,通过室内模型试验,研究了在蓄水多坑肥灌条件下不同降水量(30.624,37.334,43.56 mm)所对应单坑不同复水量(140.1,228.7,400.5 mm)和不同复水时间(灌后1,5,10 d)对土壤水氮运移的影响.研究结果表明:复水后土壤含水率增大,复水量为228.7 mm及以上时,30~80 cm深度范围内土壤含水率均达到田间持水率的80%以上,且复水量越大或复水时间间隔越短,复水后水分分布越均匀;硝态氮在湿润锋处积累明显,复水后坑壁附近土壤硝态氮质量浓度降低,硝态氮质量浓度峰值向远处推进,复水量越大或复水时间间隔越短,硝态氮推进越远且向深处迁移越明显;复水后铵态氮质量分数在近坑处降低,在距坑较远处增加,但变化幅度均不大,复水量越大,或复水时间间隔越短,对铵态氮质量浓度影响越大,复水后土壤铵态氮分布越均匀.     

横坡垄作下土壤湿润速率对褐土坡面侵蚀特征的影响

不同土壤湿润速率和侵蚀类型下团聚体破碎存在较大差异,进而诱发坡面侵蚀特征变化。横坡垄作特有的侵蚀过程可能改变土壤湿润速率对坡面侵蚀特征的影响效应。以褐土横垄为研究对象,基于室内模拟降雨试验,研究5个土壤湿润速率下(10、20、30、60、90 mm/h)不同侵蚀阶段的产流产沙和团聚体迁移规律。结果表明,细沟间阶段径流量随土壤湿润速率的增大而增加,而细沟阶段不同土壤湿润速率间的径流量无显著差异。2个阶段内,侵蚀量均随土壤湿润速率的增大而增加,与土壤湿润速率10 mm/h相比,20、30、60、90 mm/h速率下的侵蚀量分别显著增加25.16%~115.51%、95.02%~144.34%、151.03%~164.49%、249.42%~398.91%。细沟间阶段,土壤湿润速率的变化仅改变了产沙过程,而细沟阶段产流产沙过程均随土壤湿润速率发生了改变。主要迁移粒级-微团聚体流失所增加的细沟间和细沟侵蚀阶段分别主要来自2~5 mm和0.25~0.5 mm团聚体的破碎,而相应控制这2个粒级破碎的关键土壤湿润速率分别为20 mm/h和10 mm/h。不同阶段下迁移团聚体平均重量直径由大到小依次为细沟阶段、湿润处理后、细沟间阶段。     

基于分形理论的马铃薯干燥过程水分输运特征分析

基于马铃薯内部结构的异质性和分布随机性,利用分形特性模拟了在干燥过程中的水分输运过程。结果发现结合收缩和分形现象的模型呈无收缩现象连续介质模型更接近实验值,且分形模型的内部压力分布没有出现像连续模型呈比例逐层下降的现象。包括收缩的分形模型与孔的连通性、孔隙率、面积分形维数和孔最小最大直径比值成正比,与迂曲分形维数和迂曲度成反比。     

北京市南水北调受水区垃圾场地下水污染预测

根据南水北调供水方案,南水北调进京10年后,受水区内垃圾场将会被地下水浸泡,如不采取防治措施,会对含水层水质造成严重污染。以北京西郊为研究区,利用Visual Modflow软件中的MODFLOW模块和MT3DMS模块分别建立了地下水水流模型和溶质运移模型,对研究区内污染物运移规律进行预测。预测结果表明,10a后氯离子(Cl-)、硝酸盐氮(NO2-3)和总硬度(THD)3种离子的最高浓度和被污染的面积均增大,预测结果可作为调整地下水开采与调蓄方案和垃圾场防渗规划设计的依据。