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热膨胀工艺制备不同厚度泡沫夹芯复合材料的低速冲击性能

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1611-1625页

作者：闵伟程乐乐余木火孙泽玉东华大学材料科学与工程学院上海市轻质结构复合材料重点实验室民用航空复合材料协同创新中心上海201620

热膨胀工艺能够一体化成型各种泡沫夹芯复合材料。选择初始厚度为1 mm的可膨胀环氧泡沫预浸胶,通过控制模具型腔尺寸以控制不同成型压力制备4种不同厚度的泡沫夹芯板。以10 J和42 J冲击能量研究热膨胀工艺和芯材厚度对泡沫夹芯复合材料... 详细信息

热膨胀工艺能够一体化成型各种泡沫夹芯复合材料。选择初始厚度为1 mm的可膨胀环氧泡沫预浸胶,通过控制模具型腔尺寸以控制不同成型压力制备4种不同厚度的泡沫夹芯板。以10 J和42 J冲击能量研究热膨胀工艺和芯材厚度对泡沫夹芯复合材料低速冲击性能的影响。通过ABAQUS有限元分析、超声C扫描对比试验数据分析了不同试样的损伤模式。通过冲击后压缩试验分析了不同试样的损伤容限。结果发现更高膨胀倍率的泡沫芯子,产生更低的膨胀力,泡沫夹芯板的抗冲击强度降低,但结构具有更优异的吸能效果。高能量和低强度的泡沫芯子都会导致蒙皮更高的损伤程度。试样在10 J能量冲击后的压缩强度衰减率为8.2%,而42 J能量冲击后的压缩强度衰减率达到38.2%。成型压力和芯子的厚度对泡沫夹芯板的损伤容限影响很小。研究确定了热膨胀工艺成型泡沫夹芯复合材料具有高的结构和抗冲击性能可设计性。

关键词：热膨胀工艺泡沫夹芯复合材料低速冲击有限元分析冲击后压缩

生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

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环境科学 2024年第6期45卷 3571-3583页

作者：郭晓雯向贵琴张发朝江山闵伟石河子大学农学院石河子832003

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添... 详细信息

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水(0.35 d S·m^(-1),FW)和咸水(8.04 d S·m^(-1),SW)灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭(3.7 t·hm^(-2),BC)和秸秆(6 t·hm^(-2),ST),旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了p H值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEf Se分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_(1∶5)、SWC和p H值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_(1∶5)、SWC和p H值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.

关键词：宏基因组生物炭秸秆咸水土壤微生物

盐碱胁迫对棉花叶片蛋白质组的影响及差异性分析

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作物学报 2024年第1期50卷 219-236页

作者：郭家鑫叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832000

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学... 详细信息

盐胁迫和碱胁迫是严重影响农业生产的2种不同非生物胁迫,探讨棉花耐受盐胁迫和碱胁迫的差异,可为不同类型盐碱地的棉花栽培提供一定的理论基础。本试验设置对照(CK)、盐胁迫(NaCl,CS)和碱胁迫(NaHCO3+Na2CO3,AS)3个处理,通过蛋白质组学分析和生理指标进行验证,揭示棉花对盐胁迫和碱胁迫的耐受机制。与CK相比,CS和AS的棉花生物量分别降低51.1%和50.9%,CS棉花叶片的叶绿素含量和净光合速率分别降低53.9%和57.2%,CS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加13.8%、14.4%、4.7%、4.5%、36.6%和12.9%;AS棉花叶片中己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、苹果酸脱氢酶、柠檬酸合酶、谷氨酸脱氢酶和谷草转氨酶活性分别增加4.8%、38.8%、15.1%、4.3%、3.4%、15.2%和21.1%。基于TMT蛋白质组学分析,在CS和AS叶片中分别鉴定出458个和140个差异表达蛋白质。这些蛋白参与了光合作用、糖代谢、2-氧羧酸代谢以及氨基酸合成和代谢等生命过程。表明盐胁迫和碱胁迫均抑制棉花生长。盐胁迫下,与光合作用相关的蛋白表达减少,光合作用被显著抑制,同时碳水和能量代谢加强,更多的光合产物用于能量代谢;而碱胁迫对棉花光合作用无显著影响,更多的光合产物可能运往根部分泌有机酸。

关键词：盐胁迫碱胁迫棉花蛋白质组光合作用

咸水灌溉下生物炭对棉田土壤代谢标志物的影响

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西南农业学报 2024年

作者：叶扬向贵琴闵伟郭慧娟石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室

【目的】为进一步明确长期咸水灌溉下施加生物炭土壤的代谢机理，探索分析施加生物炭土壤代谢标志物的组成差异。【方法】设置淡水（FW）和咸水（SW）灌溉两种灌溉水盐度，在每个水盐度下分别施加生物炭，用FWBC和SWBC表示。采用气相色... 详细信息

【目的】为进一步明确长期咸水灌溉下施加生物炭土壤的代谢机理，探索分析施加生物炭土壤代谢标志物的组成差异。【方法】设置淡水（FW）和咸水（SW）灌溉两种灌溉水盐度，在每个水盐度下分别施加生物炭，用FWBC和SWBC表示。采用气相色谱-飞行时间质谱联用技术（GC-TOF-MS）的代谢组学方法对棉田土壤代谢产物组成进行研究。【结果】淡水灌溉条件下，施加生物炭土壤含水量、电导率、pH、全碳、速效钾和速效磷的含量较未施加生物炭处理显著增加30.4%、14.3%、1.4%、22.8%、39.9%和18.7%；咸水灌溉条件下，施加生物炭土壤全碳、全氮、速效钾和速效磷的含量较未施加生物炭处理显著增加9.8%、4.8%、33.7%和48.7%，但土壤电导率显著降低14.5%。淡水灌溉条件下施加生物炭共筛选出5个具有显著差异（P＜0.05）的代谢产物，全部表现为下调；咸水灌溉条件下施加生物炭共筛选出22个具有显著差异（P＜0.05）的代谢产物，全部表现为上调。土壤代谢物分类主要包括脂质和类脂分子类、有机酸及其衍生物、有机氧化合物、苯环型化合物、有机杂环化合物和苯丙烷类和聚酮代谢物，其中在咸水灌溉条件下筛选到的糠酸和烟酸属于有机杂环化合物类，乳果糖和2-氨基苯酚属于有机氧化合物类，3-羟基-2-氨基苯甲酸属于苯环型化合物类。【结论】施用生物炭可以改善土壤理化性质，提高咸水灌溉土壤中代谢产物的类别和丰度，从而有效缓解长期咸水灌溉带来的危害，为干旱地区咸水资源的合理开发和利用提供一定的思路。

关键词：咸水灌溉生物炭土壤代谢组学代谢产物

压差式和泵吸式施肥装置对棉花产量和氮肥利用率的影响

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新疆农业科学 2024年第2期61卷 271-278页

作者：杨茂琪侯振安闵伟石河子大学农学院资源与环境科学系新疆石河子832000

【目的】研究压差式施肥和泵吸式施肥两种施肥装置对滴灌棉田氮素吸收、棉花产量及氮肥利用率的影响,为新疆干旱区滴灌棉田水肥一体化技术提供理论依据。【方法】设置3个处理:不施氮(N_(0))、压差式施肥装置(N_(300)-压差式)、泵吸式施... 详细信息

【目的】研究压差式施肥和泵吸式施肥两种施肥装置对滴灌棉田氮素吸收、棉花产量及氮肥利用率的影响,为新疆干旱区滴灌棉田水肥一体化技术提供理论依据。【方法】设置3个处理:不施氮(N_(0))、压差式施肥装置(N_(300)-压差式)、泵吸式施肥装置(N_(300)-泵吸式),其中氮肥为硫酸铵,用量为300 kg/hm^(2)。【结果】与N 0处理相比,N_(300)-压差式和N_(300)-泵吸式处理显著增加棉花总生物量、氮素吸收量和籽棉产量;与N_(300)-压差式处理相比,N_(300)-泵吸式处理滴头肥液铵态氮浓度分布更加均匀,且N_(300)-泵吸式处理棉花生物量、氮素吸收量、籽棉产量和氮肥利用率显著增加15.94%、31.50%、7.32%和52.98%。【结论】同一施肥量的条件下,泵吸式施肥装置滴头肥液铵态氮浓度随时间变化幅度比压差式施肥装置小,泵吸式施肥装置施肥均匀性优于压差式施肥装置,泵吸式施肥装置较压差式施肥装置促进棉花生长,且显著提高氮素吸收量及籽棉产量和氮肥利用率。

关键词：棉花压差式施肥装置泵吸式施肥装置产量氮肥利用率

长期咸水滴灌对棉田土壤磷循环微生物群落结构及功能基因的影响

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环境科学 2024年

作者：叶扬郭晓雯杨茂琪闵伟郭慧娟石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室

干旱地区淡水资源匮乏，合理利用咸水资源可以缓解当地淡水短缺的问题，但长期咸水滴灌会增加土壤盐渍化风险，继而影响土壤养分的转化和微生物多样性。土壤的磷素供应对作物的生长至关重要，然而长期咸水滴灌如何影响土壤磷转化的过程... 详细信息

干旱地区淡水资源匮乏，合理利用咸水资源可以缓解当地淡水短缺的问题，但长期咸水滴灌会增加土壤盐渍化风险，继而影响土壤养分的转化和微生物多样性。土壤的磷素供应对作物的生长至关重要，然而长期咸水滴灌如何影响土壤磷转化的过程还不清晰。因此，为探究长期咸水滴灌对棉田土壤磷转化微生物及其功能基因的影响，试验设置淡水(0.35 dS·m-1，FW)和咸水(8.04 dS·m-1，SW)两种灌溉水盐度。结果表明，长期咸水滴灌显著降低棉花干物质重、磷素吸收、产量以及土壤pH、Ca2-P和Ca10-P含量，但显著增加棉花含磷率和土壤含水量、电导率、速效磷、Ca8-P、Al-P、Fe-P和O-P含量。各处理在门水平上优势物种为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和绿弯菌门；在纲水平上优势物种为α-变形菌纲、放线菌纲、β-变形菌纲、嗜热油菌纲和γ‐变形菌纲。长期咸水滴灌显著降低放线菌门、酸杆菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度，但显著增加变形菌门、芽单胞菌门和拟杆菌门的相对丰度；显著降低有机磷矿化基因phnA、转运基因pit以及多聚磷酸盐合成基因ppaC的表达量，但显著增加多聚磷酸盐降解基因HDDC3，有机磷矿化基因phnG、phoA、phnH、phnL、phnM、phnN、phnP和phnW，转运基因phnK、phnE、phnC和phnD以及调控基因phoB的表达量。相关性分析表明土壤磷循环微生物和功能基因与土壤理化性质以及土壤无机磷组分含量紧密相关。因此，长期咸水滴灌通过影响土壤理化性质和无机磷组分含量来改变土壤中磷循环微生物群落组成，进而驱动磷循环相关功能基因进行表达来调控和适应盐胁迫。

关键词：咸水滴灌宏基因组学棉田土壤磷循环微生物

新疆棉田灰漠土氨氧化微生物群落对灌溉水盐度和施氮量的响应

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干旱地区农业研究 2024年第2期42卷 231-244页

作者：郭晓雯杨茂琪叶扬郭慧娟闵伟石河子大学农学院新疆石河子832003

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生... 详细信息

采用灌溉水盐度和施氮量两因素试验,其中灌溉水盐度设置2个水平:0.35 dS·m^(-1)(淡水,FW)和8.04 dS·m^(-1)(咸水,SW),施氮量设2个水平:0(不施氮,N0)和360 kg·hm^(-2)(施氮,N360),以咸水滴灌的棉田土壤为材料,测定了土壤理化性质和生物学指标,结果显示:(1)咸水滴灌显著增加土壤EC 1∶5和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了457.74%和73.02%,但显著降低土壤NO_(3)^(-)-N含量,降低了35.88%;施氮显著增加土壤EC 1∶5、NO_(3)^(-)-N和NH_(4)^(+)-N含量,分别增加了32.09%、668.33%和39.88%。(2)咸水滴灌显著降低了土壤潜在硝化势,较淡水处理降低了28.97%;施氮显著增加了土壤潜在硝化势,较不施氮处理增加了317.27%。(3)咸水滴灌显著降低氨氧化细菌(AOB)和全程氨氧化细菌A分支(amoA-clade-A)和B分支(amoA-clade-B)的基因拷贝数,分别降低了81.27%、73.49%和62.51%,但显著增加氨氧化古菌(AOA)的基因拷贝数,增加了487.94%;氮肥施用均显著增加了氨氧化微生物的基因拷贝数,分别增加了511.20%(AOA)、958.13%(AOB)、72.66%(amoA-clade-A)和31.18%(amoA-clade-B)。(4)氨氧化微生物优势菌属为假单胞菌属、嗜甲基菌属、亚硝化螺菌属、慢生根瘤菌属、链霉菌属、硝化螺菌属、寡养单胞菌属、食甲基菌属、螯台球菌属、囊胞杆菌属、亚硝基单胞菌属、红假单胞菌属、芽孢杆菌属和拉姆利式杆菌。(5)咸水滴灌降低了AOA的多样性和丰富度及amoA-clade-A的多样性,但增加了AOB和amoA-clade-B的多样性和丰富度及amoA-clade-A的丰富度;氮肥施用显著降低了AOA和AOB的丰富度及amoA-clade-A的丰富度和多样性,但增加了amoA-clade-B的丰富度和多样性。综上,盐分是影响氨氧化微生物群落结构的主要驱动因子,氨氧化古菌是土壤氨氧化作用的优势物种,而氨氧化细菌和全程氨氧化细菌A分支是咸水滴灌棉田氨氧化作用的主导微生物种群。

关键词：咸水滴灌施氮量棉田氨氧化微生物群落 RDA分析

生物炭对咸水滴灌棉田土壤细菌群落的调控效应

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中国农学通报 2024年第6期40卷 91-100页

作者：叶扬向贵琴郭晓雯闵伟郭慧娟石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003

为探究长期咸水灌溉条件下生物炭的施用对于棉田土壤理化性质及细菌群落的调控效应,采用田间定位试验,在长期咸水(8.04 dS/m)灌溉的基础上,共设3个处理:不施氮肥(N_(0))、氮肥处理(N_(360))、生物炭配施氮肥处理(BC)。采用高通量测序技... 详细信息

为探究长期咸水灌溉条件下生物炭的施用对于棉田土壤理化性质及细菌群落的调控效应,采用田间定位试验,在长期咸水(8.04 dS/m)灌溉的基础上,共设3个处理:不施氮肥(N_(0))、氮肥处理(N_(360))、生物炭配施氮肥处理(BC)。采用高通量测序技术测定土壤细菌群落组成。结果表明:与N_(0)处理相比,N_(360)处理显著提高土壤电导率和全氮,但是显著降低土壤pH和速效磷含量;BC处理显著增加土壤含水量、电导率、全碳、全氮和速效钾的含量。N_(360)和BC较N_(0)处理均降低细菌群落Shannon和Simpson指数,N_(360)处理增加Chao 1和ACE指数。土壤优势细菌门主要是变形菌门、酸杆菌门和放线菌门;土壤优势菌属主要是亚硝化螺旋菌属、RB41和鞘脂单胞菌属。N_(360)处理增加变形菌门、酸杆菌门和厚壁菌门的相对丰度,但是降低放线菌门、芽单胞菌门和热原体菌门相对丰度;BC处理增加放线菌门、硝基螺门和绿弯菌门相对丰度,降低酸杆菌门、拟杆菌门和疣微菌门相对丰度。LEfSe分析表明,N_(360)和BC处理均会降低土壤细菌潜在的生物标志物数量。RDA结果显示,土壤细菌群落结构与土壤全氮和速效钾含量显著相关。氮肥及生物炭配施氮肥可以调控土壤理化性质,从而调控土壤细菌群落结构,细菌群落可以形成优势物种来适应盐环境。

关键词：咸水灌溉生物炭氮肥棉田土壤细菌群落

棉秆还田对咸水滴灌棉田土壤酶活性和细菌群落结构多样性的影响

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环境科学 2022年第4期43卷 2192-2203页

作者：周永学陈静李远侯振安闵伟石河子大学农学院新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室石河子832003

咸水长期灌溉会增加土壤盐分,对土壤理化性质产生不利影响,改变土壤细菌的多样性.秸秆还田可以改善土壤微环境,进而影响土壤酶活性和细菌群落结构多样性.试验设置淡水(FW,0.35 dS·m^(-1))和咸水(SW,8.04 dS·m^(-1))两种灌溉水盐度,在... 详细信息

咸水长期灌溉会增加土壤盐分,对土壤理化性质产生不利影响,改变土壤细菌的多样性.秸秆还田可以改善土壤微环境,进而影响土壤酶活性和细菌群落结构多样性.试验设置淡水(FW,0.35 dS·m^(-1))和咸水(SW,8.04 dS·m^(-1))两种灌溉水盐度,在每个灌溉水盐度下秸秆用量分别为0 kg·hm^(-2)和6000 kg·hm^(-2)(分别用FWST和SWST表示).结果表明,与淡水灌溉相比,咸水灌溉显著增加土壤盐分、容重、全碳和速效磷含量,但是速效钾含量明显下降.在咸水灌溉下,秸秆还田可显著增加土壤全碳、全氮、速效钾和速效磷含量,降低土壤容重.咸水灌溉下土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性较淡水灌溉分别降低57.24%、35.15%和3.91%,而脲酶活性增加26.73%,但是秸秆还田显著提高蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,降低脲酶活性.咸水灌溉降低酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度,增加芽孢杆菌门(Gemmatimonadota)和粘球菌门(Myxococcota)的相对丰度.咸水灌溉下秸秆还田显著增加放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和泉古菌门(Crenarchaeota)的相对丰度,并且显著增加鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)、Dongia和类固醇杆菌属(Steroidobacter)的相对丰度.NMDS结果说明咸水灌溉和秸秆还田改变了细菌群落结构.综上,秸秆还田可以提高土壤养分含量,降低土壤容重和盐分,进而改变土壤酶活性和细菌群落结构多样性,土壤的细菌群落构成发生改变主要受土壤盐分和容重的影响,因而秸秆还田有利于提高土壤肥力和维护土壤生态系统健康.

关键词：咸水棉花秸秆还田土壤酶活性细菌群落结构多样性