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黄土坡面轻重组有机碳流失对团聚体输移的响应

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黄土坡面轻重组有机碳流失对团聚体输移的响应

作者：陈致君山东师范大学

学位级别：硕士

土壤作为重要的碳库,其碳储量受水蚀过程所影响。水力侵蚀作为重要的土壤退化过程,会造成土壤碳储量显著下降。水蚀过程中,雨滴打击土壤团聚体破碎,形成团聚体碎片,其选择性输移使土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)在不同泥沙颗粒间... 详细信息

土壤作为重要的碳库,其碳储量受水蚀过程所影响。水力侵蚀作为重要的土壤退化过程,会造成土壤碳储量显著下降。水蚀过程中,雨滴打击土壤团聚体破碎,形成团聚体碎片,其选择性输移使土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)在不同泥沙颗粒间发生不均匀富集,造成SOC伴随径流泥沙和团聚体输移流失与矿化。SOC包含不同组分,如土壤轻组有机碳(light fraction of soil organic carbon,LFoc)和重组有机碳(heavy fraction of soil organic carbon,HFoc)。两者分别为表征土壤活性与惰性碳库的重要指标,且不同SOC组分的流失规律存在差异。因此,探究水蚀作用下SOC及其轻重组分的流失与富集机制,对于理解水力侵蚀对SOC储量变化的影响有重要意义。本研究选择黄土高原典型塿土为研究对象,采用人工模拟降雨技术,选择60 mm h、90 mm h和120 mm h雨强和5°、10°和15°坡度,同时监测溅蚀和片蚀泥沙团聚体与SOC轻重组分流失规律,分析侵蚀泥沙流失、团聚体输移的规律,阐明溅蚀与片蚀泥沙SOC及其组分流失的关系,发现侵蚀泥沙SOC的C稳定同位素分馏特征,揭示不同SOC组分流失与团聚体破碎、输移的相互作用机制,以期为未来准确评估水力侵蚀作用下土壤有机碳库的动态变化提供理论支撑。研究主要结论如下:(1)雨强和坡度对坡面产流产沙有重要影响,且溅蚀量与片蚀量极显著正相关(p<0.01)。不同降雨条件下,溅蚀率、片蚀率与径流量均随雨强和坡度的增大而增大,其中,雨强对径流量的影响较坡度更大,而坡度对溅蚀率和片蚀率的影响更大。对比坡面产流产沙的时间变化规律发现,溅蚀率与径流含沙量随降雨历时的变化较一致,自产流开始后降低,含沙量较溅蚀率降低趋势更明显,但降雨后期含沙量平稳而溅蚀率波动较大。(2)溅蚀优先跃移<0.02 mm细颗粒,而径流对0.25-2 mm轻质颗粒的优先输移作用更明显。对比溅蚀与片蚀泥沙颗粒组成发现,溅蚀泥沙含有更多0.02-2 mm粗颗粒,质地更粗糙,而片蚀泥沙中<0.02 mm细颗粒占比更高;同时,随着雨强和坡度的增大,溅蚀泥沙中<0.02 mm颗粒减少且0.05-0.25 mm颗粒增加,而片蚀泥沙颗粒组成的变化不明显;随着降雨历时的增加,溅蚀泥沙中<0.02 mm颗粒含量减小而0.02-2 mm颗粒含量增加,片蚀泥沙中的变化则相反。片蚀泥沙<0.002 mm颗粒含量分散前后的比值(E/U)和E/U值在降雨开始25 min内随降雨历时先减小后增大,之后达到稳定,值接近1;溅蚀泥沙E/U值随降雨历时有不明显的升高趋势至接近1。而溅蚀与片蚀泥沙E/U值随降雨历时呈明显降低趋势,团聚体流失量随降雨历时逐渐减小。降雨初期被优先输移的大轻颗粒在后期逐渐破碎成单粒或团聚体碎片。(3)坡度对LFoc流失规律的影响更大,雨强对HFoc和总SOC流失有重要影响。研究发现,随坡度增大,片蚀泥沙LFoc含量先减小后增大,与团聚体输移量和产沙量呈负相关;片蚀泥沙HFoc含量与SOC含量随坡度无显著变化(p<0.05)。随雨强增大,片蚀泥沙LFoc含量无显著变化(p<0.05),而片蚀泥沙HFoc含量和SOC含量随雨强增大而先增大后减小,且在坡度为5°和10°时,受雨强的影响显著(p<0.05)。另外,坡度与片蚀泥沙LFoc含量显著正相关(p<0.05);雨强与片蚀泥沙HFoc含量和SOC含量相关性更强。坡度较低时,SOC含量高的轻颗粒或轻团聚体碎片被优先输移,因而,LFoc流失过程更易受坡度的影响。(4)雨滴击溅造成SOC组分在片蚀泥沙不同粒级团聚体之间不均匀富集。对比溅蚀和片蚀泥沙SOC及其不同组分含量发现,溅蚀泥沙SOC含量和HFoc含量均高于片蚀泥沙,而溅蚀泥沙LFoc含量却低于片蚀泥沙。降雨过程中,溅蚀泥沙LFoc未发生明显富集,而片蚀泥沙LFoc发生明显富集。这是由于雨滴的击溅作用造成团聚体破碎暴露LFoc,为径流输移LFoc提供了原料。对片蚀泥沙不同粒级团聚体SOC及其不同组分富集特征分析发现,<0.05 mm团聚体、0.05-0.25 mm团聚体和0.25-2 mm团聚体ER值的范围分别为1.44-1.80、1.58-2.93和0.92-2.05;三者ER值的范围分别为1.23-2.46、1.09-2.70和0.34-2.25;三者ER值的范围分别为1.45-1.86、1.55-3.36和1.11-2.00。各粒级团聚体SOC和HFoc均明显富集,<0.05 mm团聚体和0.05-0.25 mm团聚体LFoc明显富集,而0.25-2 mm团聚体LFoc仅在小雨强和小坡度条件下富集。(5)建立了坡面尺度下LFoc流失量预测经验方程。基于<0.002 mm、0.00

关键词：轻重组有机碳溅蚀片蚀团聚体模拟降雨

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拉伸速率对含缺陷单晶镁塑性变形机制的影响

塑性工程学报 2022年第11期29卷 138-144页

作者：陈致君尧军平胡启耀南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

运用嵌入式原子势函数对同时存在微裂纹和孔洞缺陷的单晶镁在不同拉伸速率下的塑性变形行为进行了分子动力学模拟。结果表明,材料的杨氏模量与拉伸速率关联不大,屈服应力随拉伸速率的增加而增大。拉伸速率越大,体系总能量增加越多,峰值... 详细信息

运用嵌入式原子势函数对同时存在微裂纹和孔洞缺陷的单晶镁在不同拉伸速率下的塑性变形行为进行了分子动力学模拟。结果表明,材料的杨氏模量与拉伸速率关联不大,屈服应力随拉伸速率的增加而增大。拉伸速率越大,体系总能量增加越多,峰值也越高,材料屈服强度越大。不同拉伸速率下材料的塑性变形机制不同,当拉伸速率较低时,主裂纹扩展并与预设孔洞汇合,裂纹继续扩展直至材料断裂失效。当拉伸速率较高时,主裂纹裂尖变钝,模型右下方产生边缘裂纹加速材料断裂失效。塑性变形机制的主要形式包括位错形核、位错发射、原子滑移和原子相变,其中位错发射和原子滑移起主导作用。

关键词：分子动力学孔洞裂纹单晶镁塑性变形机制

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魔芋葡甘聚糖非均相湿热降解研究及应用

魔芋葡甘聚糖非均相湿热降解研究及应用

作者：陈致君华中农业大学

学位级别：硕士

魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,KGM)作为水溶性膳食纤维的健康效益近年来日益受到关注。但由于天然KGM分子量大、黏度高,难以大量添加于各种食品体系中,无法充分发挥其作为膳食纤维的生理功效,因此低分子量、低黏度KGM的市场需求迫... 详细信息

魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan,KGM)作为水溶性膳食纤维的健康效益近年来日益受到关注。但由于天然KGM分子量大、黏度高,难以大量添加于各种食品体系中,无法充分发挥其作为膳食纤维的生理功效,因此低分子量、低黏度KGM的市场需求迫切。本研究发现含少量水分的KGM粉末可在高压湿热灭菌处理下迅速降解,这在商业上用于制备KGM部分水解物具有极大应用前景。本课题首先研究了 KGM在这种固-液-汽三相共存的非均相湿热环境中的降解规律和降解产物特性;在此基础上,考察了降解产物对小麦面团品质及小麦淀粉物性的影响,证实轻度降解的KGM不仅提高了面团的品质,也不影响其加工便利性;最后研究了非均相湿热处理对几种常见多糖类亲水胶体的降解作用,初步证实了该方法可在亲水胶体领域进行应用。具体研究结果如下:1、通过非均相湿热降解法制备了重均分子量(Weight-averagemolecularweight,Mw)在8.150×104 Da～4.205×105 Da范围内的部分降解KGM,研究了湿热处理时间及KGM初始水分含量对降解产物Mw、表观黏度、结构、流变性质等的影响。在121℃的灭菌锅中对含水5%的KGM粉末湿热处理20min,KGM的Mw从6.542×105 Da(天然 KGM)降至 4.205×105 Da,表观黏度从 39894.12 mPa·s(天然 KGM)降至 3437.35 mPa·s;当处理时间增至120 min时,Mw和表观黏度分别降至8.150×104 Da和28.02 mPa·s;降解KGM的多分散系数(PDI)大体上随处理时间的延长而增加,但均小于2.00。KGM初始水分含量也是影响降解效果的重要因素,在同样处理条件下,初始KGM粉末中所含水分的增加可使降解产物的分子量和PDI都降低,但过高的初始水分含量往往导致KGM无法保持粉末状,因此初始水分含量宜保持在35%以下。降解动力学分析表明KGM的非均相湿热降解符合一级降解动力学反应。经傅里叶红外光谱、原子力显微镜分析发现,降解后KGM的分子链发生断裂,但主链结构未发生明显变化,且未产生新的基团。差示扫描量热和X-射线衍射分析结果表明,非均相湿热降解在一定程度上提高了 KGM的热稳定性和结晶度。流变学分析表明,处理时间和KGM初始水分含量的增加使降解KGM的黏弹性降低。2、研究了部分降解KGM对小麦面团性质及馒头品质的影响。同天然KGM(Mw=6.542×105Da)相比,轻度降解的 KGM(KGM-1,Mw=4.205×105 Da)对面团粉质特性、拉伸特性、流变特性、微观结构等的影响程度显著下降,且对面团加工难度和效率影响较小。KGM的添加使馒头的比容增大,当添加天然KGM时,馒头比容最大,从2.32mL/g(空白组)增大至2.55 mL/g。KGM-1对馒头的质构特性影响最大,质构分析表明,KGM-1的添加使馒头的弹性增加至0.97,其硬度与咀嚼性分别降低为878.55 g和660.33,与空白组相比差异显著(p<0.05);对样品硬度、咀嚼性、弹性的变化速率进行分析,结果表明,与空白组相比,KGM-1对馒头老化的抑制效果也显著增强。总体而言,相比于天然KGM或者其它降解程度更大的产物(Mw分别为 1.902×105 Da、1.039×105Da、5.570×104Da),轻度降解的 KGM(KGM-1)更有利于改善馒头品质,维持其长期贮藏稳定性。3、研究了部分降解KGM对小麦淀粉物性的影响。KGM的添加有助于抑制糊化过程中淀粉颗粒的溶胀,且小麦淀粉的糊化温度、糊化焓均随KGM分子量的增加而增大;糊化后小麦淀粉的直链淀粉渗出量、析水率和回生焓均随KGM分子量的增加而减小,表明添加KGM延缓了小麦淀粉的回生。此外,添加KGM对小麦淀粉糊的剪切稀化行为和黏弹性具有增强效果,且该效果随KGM的分子量的增加显著增强。4、为将非均相湿热降解推广到其它亲水胶体,初步研究了非均相湿热处理对瓜尔豆胶、κ-卡拉胶、海藻酸钠、刺槐豆胶的降解作用。结果表明,该方法对以上四种亲水胶体均有良好的降解效果,非均相湿热处理120 min后,κ-卡拉胶的分子量从2.614×105 Da 降至 1.782×105 Da,瓜尔豆胶的分子量从 5.873×105 Da 降至 5.117×105 Da,海藻酸钠和刺槐豆胶的分子量也分别降低了1.152×105 Da和1.449×105 Da,且降解产物分子量大多分布均一,表观黏度也均随处理时间的增加而显著降低;降解率可能与亲水胶体结构相关,其中KGM的降解率最高为87.54%、瓜尔豆胶的降解率最低为12.87%;由降解动力学分析可知.以上5种亲水胶体的降解反应均符合一级降解动力学反应。

关键词：魔芋葡甘聚糖降解面团品质糊化老化亲水胶体

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面向儿童跆拳道训练的体验式教学研究

面向儿童跆拳道训练的体验式教学研究

作者：陈致君云南师范大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国跆拳道竞技水平的提高,以及我国选手在各种世界级比赛中的屡创佳绩,国内开展儿童跆拳道训练的教学机构如雨后春笋搬增长起来,这样的增长必然带来了教学过程中的许多问题。为了帮助解决儿童跆拳道训练过程中的教学问题,... 详细信息

近年来,随着我国跆拳道竞技水平的提高,以及我国选手在各种世界级比赛中的屡创佳绩,国内开展儿童跆拳道训练的教学机构如雨后春笋搬增长起来,这样的增长必然带来了教学过程中的许多问题。为了帮助解决儿童跆拳道训练过程中的教学问题,也为了进一步提高我国儿童跆拳道的竞技水平,笔者结合D.A.库伯的体验学习理论,展开了具体的研究。本文研究内容为儿童跆拳道训练的教学方法及策略,主要从以下几个部分展开:(1)分析儿童跆拳道训练的教学过程,提出问题,找到论文切入点。(2)以体验学习理论中的“体验学习圈”为主要教学方法指导儿童训练。(3)以信息技术手段为主要技术支持,采用多媒体形式设计具体的教学策略,支持儿童训练。(4)设计具体教学过程,选择被试,开展验证性实验,验证研究是否达到预期目标。本文主要采用文献研读法、调查法、实验法以及数据分析,在理论分析的基础上,结合开展针对7-12岁儿童的跆拳道训练的体验式教学实验,以信息技术为支持,对教学策略、教学过程和教学评价等方面展开具体研究。

关键词： 7-12岁儿童跆拳道训练体验学习信息技术多媒体技术教学设计

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降解魔芋胶调控面团的加工性能及馒头品质

现代食品科技 2020年第9期36卷 181-187页

作者：陈致君李斌李晶华中农业大学食品科学技术学院湖北武汉430070

为提升主食馒头中膳食纤维的添加量,但同时不影响加工性能和馒头品质,本文采用湿热降解程度不同的魔芋胶添加于面团并用于制作馒头,考察对面团特性及馒头品质的影响。结果表明,轻度降解魔芋胶(KGM-1,420 ku)相对未降解魔芋胶(654 ku)对... 详细信息

为提升主食馒头中膳食纤维的添加量,但同时不影响加工性能和馒头品质,本文采用湿热降解程度不同的魔芋胶添加于面团并用于制作馒头,考察对面团特性及馒头品质的影响。结果表明,轻度降解魔芋胶(KGM-1,420 ku)相对未降解魔芋胶(654 ku)对面团关键粉质特性、拉伸特性、流变特性、微观结构等影响更小,对加工难度和效率影响不大;当添加KGM时,馒头比容最大,从2.32 mL/g(空白组)增大至2.55 mL/g。KGM-1对馒头的质构特性影响最大,弹性增加至0.97,硬度与咀嚼性分别降低为878.55 g和660.33,与空白组相比差异显著(p<0.05),抑制馒头老化的效果也得以显著增强。综合对比,轻度降解的魔芋胶(KGM-1),无论是相对原魔芋胶,还是相对降解程度更大的魔芋胶(190 ku、104 ku、56 ku),均更加有利于馒头品质和长期贮藏。轻度湿热降解可提升馒头中魔芋胶添加量的同时,减少对加工特性影响并提升了馒头初始品质和长期贮藏品质,这一意外发现为馒头用专用魔芋胶的制备指明了目标。

关键词：魔芋胶馒头面团湿热降解老化

片蚀过程中[土娄]土团聚体活性有机碳流失特征及其量估算

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水土保持研究 2023年第4期30卷 1-9页

作者：陈致君王善琦刘琳山东师范大学地理与环境学院济南250000

[目的]揭示土壤团聚体破碎、迁移对活性有机碳流失的影响,建立活性有机碳流失量估算方程,为评估水蚀作用下土壤有机碳流失与矿化的定量关系提供理论支撑。[方法]以黄土高原典型[土娄]土为研究对象,设计3种降雨强度(60mm/h,90mm/h,120mm... 详细信息

[目的]揭示土壤团聚体破碎、迁移对活性有机碳流失的影响,建立活性有机碳流失量估算方程,为评估水蚀作用下土壤有机碳流失与矿化的定量关系提供理论支撑。[方法]以黄土高原典型[土娄]土为研究对象,设计3种降雨强度(60mm/h,90mm/h,120mm/h)和3个坡度(5°,10°,15°),采用人工模拟降雨技术,通过建立经验方程,对活性有机碳流失量进行估算。[结果]相较雨强,坡度对土壤轻组有机碳(light fraction of soil organic carbon,LFoc)流失的影响更明显,片蚀与溅蚀泥沙LFoc含量均随坡度的增大先减小后增大,而雨强对片蚀泥沙LFoc含量无显著影响(p<0.05);溅蚀泥沙LFoc含量明显低于片蚀,且溅蚀泥沙LFoc未发生明显富集,片蚀泥沙中LFoc发生明显富集;对比不同粒级团聚体LFoc含量发现,<0.05mm黏粉粒、0.05~0.25mm团聚体中LFoc更易于发生富集,而0.25~2mm团聚体LFoc只在小雨强和小坡度条件下发生富集;由于<0.02mm粒级团聚体迁移为LFoc流失的主导因素,基于<0.02mm粒级团聚体迁移量相关指标,建立了拟合方程,对LFoc流失量进行了估算,拟合效果较好(R2=0.727)。[结论]水蚀过程中径流优先输移活性有机碳是造成有机碳大量矿化的原因,未来可以通过团聚体迁移量较好估算活性有机碳流失量。

关键词：片蚀活性有机碳模拟降雨团聚体溅蚀

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双空洞对单晶镁塑性变形机制的影响

塑性工程学报 2021年第12期28卷 148-153页

作者：唐锦旗尧军平吕昭陈致君南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

采用嵌入原子势和分子动力学方法模拟了含双空洞单晶镁模型沿[0001]晶向单轴拉伸的过程,研究了双空洞分别沿[0001]、[1120]和[1100]晶向排列的3种单晶镁模型中空洞生长和聚结的塑性变形机制。结果表明,3种单晶镁模型的杨氏模量相同,说... 详细信息

采用嵌入原子势和分子动力学方法模拟了含双空洞单晶镁模型沿[0001]晶向单轴拉伸的过程,研究了双空洞分别沿[0001]、[1120]和[1100]晶向排列的3种单晶镁模型中空洞生长和聚结的塑性变形机制。结果表明,3种单晶镁模型的杨氏模量相同,说明它们的变形难易程度相同,但是在拉伸过程中屈服强度和强度极限有较大不同,空洞沿[0001]晶向排列单晶镁模型的屈服强度和强度极限大于其他两个单晶镁模型的屈服强度和强度极限;在塑性变形过程中,3种模型均会产生滑移带和堆垛层错等缺陷。拉伸过程中位错在空洞表面成核且出现滑移带。随着加载进行,产生堆垛层错和孪晶,孪晶逐步长大并占据模型的大部分,导致材料失效;空洞沿[0001]晶向排列的单晶镁模型产生的滑移带与其他两个模型有很大区别,其滑移带没有在双空洞之间产生,造成了之后两个空洞没有聚结;由于空洞与裂纹聚结,单晶镁内部提前断裂,应力释放,使空洞沿[1100]晶向排列的单晶镁模型中的两个空洞也没有聚结,只有空洞沿[1120]晶向排列的单晶镁模型中的两个空洞聚结在一起。

关键词：分子动力学空洞单晶镁孪晶

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单晶镁中空洞生长的分子动力学模拟

特种铸造及有色合金 2021年第5期41卷 557-561页

作者：唐锦旗尧军平吕昭陈致君南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063

利用分子动力学和嵌入原子法模拟了含空洞单晶镁的单轴拉伸过程,研究拉伸晶向和空洞形状对空洞生长变形的影响。结果表明,不同晶向拉伸,单晶镁中空洞生长变形的微观机制不同。沿[1210]晶向拉伸时,在晶体内部出现垂直于拉伸方向的裂纹,... 详细信息

利用分子动力学和嵌入原子法模拟了含空洞单晶镁的单轴拉伸过程,研究拉伸晶向和空洞形状对空洞生长变形的影响。结果表明,不同晶向拉伸,单晶镁中空洞生长变形的微观机制不同。沿[1210]晶向拉伸时,在晶体内部出现垂直于拉伸方向的裂纹,随着加载进行,裂纹与空洞聚结,空洞生长最终导致材料失效;沿[0001]晶向拉伸时,位错在空洞表面成核且出现堆垛层错,随着加载进行,堆垛层错成为孪晶产生的形核点,孪晶开始长大并逐步占据整个晶体最终导致材料失效。不同空洞形状对材料杨氏模量没有影响,但对材料屈服强度有一定影响。沿[1210]晶向拉伸,更易使含球形空洞晶体在其中间位置产生垂直于拉伸方向的裂纹,致使材料的屈服强度最小。

关键词：分子动力学单晶镁晶向空洞

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山东省灰水足迹区域均衡性分析

节水灌溉 2022年第3期 1-7页

作者：申浩陈致君刘健郑昭佩山东师范大学地理与环境学院济南250358

为了解山东省水环境整体均衡状况,采用灰水足迹法定量分析水污染状况,并通过基尼系数以及不平衡指数中的匹配距离对山东省灰水足迹进行区域均衡性评价。研究表明:①山东省灰水足迹在2005-2017年总体呈现出下降的趋势。在灰水足迹组成中... 详细信息

为了解山东省水环境整体均衡状况,采用灰水足迹法定量分析水污染状况,并通过基尼系数以及不平衡指数中的匹配距离对山东省灰水足迹进行区域均衡性评价。研究表明:①山东省灰水足迹在2005-2017年总体呈现出下降的趋势。在灰水足迹组成中,农业所占比例最大,其次是生活,工业所占比例最小。②人均灰水足迹地区差异较小,而灰水足迹强度和水环境压力地区差异较为明显。工业灰水足迹均衡性最差,农业灰水足迹均衡性最好。③菏泽市、德州市和聊城市的地区灰水足迹过大,临沂市的水环境压力最小,青岛市的灰水足迹强度最小,菏泽市灰水足迹强度最大。在此基础上,就提高山东省灰水足迹区域均衡性和匹配性提出了一些切实可行的建议。

关键词：灰水足迹基尼系数不平衡指数均衡性分析