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基于细菌生物膜的农药残留微生物降解研究进展

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农药学学报 2024年第4期26卷 692-702页

作者：杨正义陈慧心钟国华刘婕绿色农药全国重点实验室广州510642 农业农村部华南作物有害生物综合治理重点实验室广州510642 天然农药与化学生物学教育部重点实验室广州510642

农田土壤中农药残留污染是影响农产品安全生产的关键因素。微生物降解作为一种资源丰富、高效环保、操作便捷的农药残留降解技术,却由于易受环境因素影响,导致其在田间实际应用效果不显著。如何稳定和提高降解菌的田间活性,已成为制约... 详细信息

农田土壤中农药残留污染是影响农产品安全生产的关键因素。微生物降解作为一种资源丰富、高效环保、操作便捷的农药残留降解技术,却由于易受环境因素影响,导致其在田间实际应用效果不显著。如何稳定和提高降解菌的田间活性,已成为制约农药残留生物降解技术产业化的“瓶颈”。生物膜是细菌通过分泌多糖和蛋白质等胞外聚合物,将其自身包绕其中并黏附于固体表面而形成的一种复杂的群落结构。基于土壤环境多相、分散等特征,微生物在土壤中以生物膜态存在,在增强细菌抵御复杂环境胁迫、提高农药降解能力、维持土壤健康等方面具有积极作用,弥补了传统游离菌直投式修复技术效率低、持效期短、对低浓度农药残留不敏感等方面的不足。近年来,细菌生物膜的研究成果已应用在水体、土壤污染生物修复领域且颇具成效。在此基础上,本文系统阐述了细菌生物膜降解土壤中农药残留的作用机制,解析了利用活性细菌生物膜促进农药残留污染修复的方式和优势,并提出了基于细菌生物膜的强化土壤抵御农药胁迫能力、促进土壤健康的创新研究思路,可为净化农产品产地环境、提升农产品质量安全提供参考。

关键词：生物膜农药残留微生物修复环境胁迫与应答分子机制

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热解法脱除工业废盐中总有机碳的工艺研究

无机盐工业 2024年第10期56卷 95-102页

作者：李鸿源张建华江南大学工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122 江南大学生物工程学院江苏无锡214122

高效率、低成本地脱除废盐中的总有机碳(TOC),是实现废盐资源化途径中重要的预处理手段。以两种代表性工业废盐(简称高氯化钠、高硫酸钠)为对象开展高温热解工艺研究,结果表明:高氯化钠在350℃、堆积厚度为12.5 mm条件下热解60 min,TOC... 详细信息

高效率、低成本地脱除废盐中的总有机碳(TOC),是实现废盐资源化途径中重要的预处理手段。以两种代表性工业废盐(简称高氯化钠、高硫酸钠)为对象开展高温热解工艺研究,结果表明:高氯化钠在350℃、堆积厚度为12.5 mm条件下热解60 min,TOC去除率为94%;高硫酸钠在450℃、堆积厚度为18.5 mm条件下热解40 min,TOC去除率为94.2%。热解前向高氯化钠中添加7.5 mL/kg双氧水,250℃热解时的TOC去除率和350℃不添加双氧水的去除率相当,向高硫酸钠中添加10 mL/kg双氧水后,350℃热解的TOC去除率和450℃不添加双氧水的去除率相当,即采用双氧水氧化协同热解后两种废盐的热解温度均降低了100℃,节能效果显著。开展了分步结晶实验并对回收的盐分进行检测,结果表明,在回收率为90%的条件下,回收的氯化钠、硫酸钠的TOC含量分别为22.7 mg/kg和26.5 mg/kg,氯化钠纯度为93.2%,满足国家工业盐标准中日晒工业盐二级标准,硫酸钠纯度为93.0%,满足国家工业无水硫酸钠标准中Ⅲ类合格品标准。

关键词：废盐高氯化钠高硫酸钠热解总有机碳结晶

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养殖海湾淤泥质海岸沉积物微塑料污染特征

环境科学 2024年第5期45卷 3078-3087页

作者：宋可心贺金成李昌文解思琦刘宝堃黄伟冯志华江苏海洋大学江苏省海洋生物资源与环境重点实验室江苏海洋大学江苏省海洋生物产业技术联合创新中心江苏海洋大学自然资源部滨海盐沼湿地生态与资源重点实验室自然资源部第二海洋研究所海洋生态系统与生物地球化学重点实验室

微塑料污染是当前环境领域广泛关注的前沿问题,海洋环境介质微塑料污染广为报道,但深层沉积物中微塑料污染特征如何却鲜见报道.基于此,在典型养殖海域海州湾附近淤泥质海岸设置3个采样点,分析沉积物柱状样中微塑料污染特征.结果表明,该... 详细信息

微塑料污染是当前环境领域广泛关注的前沿问题,海洋环境介质微塑料污染广为报道,但深层沉积物中微塑料污染特征如何却鲜见报道.基于此,在典型养殖海域海州湾附近淤泥质海岸设置3个采样点,分析沉积物柱状样中微塑料污染特征.结果表明,该研究区域沉积物中微塑料丰度为(0.12±0.07)n·g^(-1),处于中等污染水平.沉积物柱状样中微塑料总和是表层5 cm沉积物中微塑料丰度的3.43~6.00倍.沉积物柱状样中微塑料丰度展现区域差异性,不同深度的沉积物中微塑料丰度不存在显著性差异,但随深度增加呈指数减少.沉积物含水率、深度和微塑料之间的关系表明,沉积物中微塑料丰度与沉积物物理性质有关.透明和黑色微塑料在各站位占比均最高,纤维是沉积物中最常见的微塑料形态,粒径小的微塑料占主体,微塑料材质的密度均不妨碍其出现在沉积物中.微塑料污染特征在不同深度沉积物中变化较大.

关键词：微塑料(MPs) 沉积物柱状样淤泥质海岸海州湾养殖海湾

Candida glycerinogenes利用未脱毒纤维素水解液开放式发酵产甘油

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食品与发酵工业 2024年

作者：赵晓红宗红陆信曜诸葛斌江南大学生物工程学院工业微生物及多元醇研究设计中心江南大学工业生物技术教育部重点实验室

未脱毒水解液中的醛类、酚类等物质抑制菌株的生长发酵。产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）具有多重抗逆性能，过表达相关抗性基因构建重组菌株并进行筛选。相比于对照菌株，过表达CgGCN4的重组菌株在含有3.0 g/L糠醛、2.0 g/L... 详细信息

未脱毒水解液中的醛类、酚类等物质抑制菌株的生长发酵。产甘油假丝酵母（Candida glycerinogenes）具有多重抗逆性能，过表达相关抗性基因构建重组菌株并进行筛选。相比于对照菌株，过表达CgGCN4的重组菌株在含有3.0 g/L糠醛、2.0 g/L香草醛、3.5 g/L乙酸的高糖培养基中生物量分别提高25.2%、14.6%、5.2%；葡萄糖消耗速率分别提高9.9%、5.5%、13.1%；在3.0 g/L糠醛的胁迫下甘油产量提高23.4%。在糠醛、香草醛或乙酸的胁迫下，重组菌株胞内活性氧水平的提高程度分别降低35.2%、28.0%、15.3%，与碘化丙啶的结合水平均有不同程度的降低，表明重组菌株可通过降低胞内活性氧的积累、保持细胞膜的完整性来保持菌株优良的生长与发酵性能。将抗性重组菌株应用于未脱毒甘蔗渣水解液开放式发酵生产甘油，可使耗糖速率提高20.0%；生物量提高12.3%；甘油产量提高21.7%。该研究为未脱毒纤维素水解液的应用提供了新思路及遗传资源。

关键词：产甘油假丝酵母未脱毒水解液 GCN4 甘油糠醛香草醛乙酸开放式发酵

微生物矿化反应原理、沉积与破坏机制及理论:研究进展与挑战

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1347-1358页

作者：刘汉龙赵常肖杨重庆大学土木工程学院重庆400045 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045

微生物矿化作为地质演变及碳氮循环不可或缺的一环,给岩土、水利及环境等领域带来了新的机遇和挑战,其衍生而来的以MICP为代表的微生物岩土技术已成为环境岩土工程最具革新性的技术领域之一。近20年来,微生物岩土技术从概念验证阶段到... 详细信息

微生物矿化作为地质演变及碳氮循环不可或缺的一环,给岩土、水利及环境等领域带来了新的机遇和挑战,其衍生而来的以MICP为代表的微生物岩土技术已成为环境岩土工程最具革新性的技术领域之一。近20年来,微生物岩土技术从概念验证阶段到相关领域技术示范已取得了重要进展。为推进对该领域更加深入的基础认识与研究,本文系统回顾了MICP技术并针对以下3部分进行了重点阐述:脲酶菌成矿作用的生物化学原理、微生物加固土的沉积模式及加固体破坏机理、涉及生物-化学-水力-力学等多物理场耦合作用下的微生物矿化反应理论。此外,还总结了微生物岩土技术目前亟待解决的问题与挑战,对潜在的研究热点与应用前景进行了探讨和展望。

关键词：微生物矿化成核结晶沉积模式胶结破坏多物理场耦合

星载GNSS-R反演土壤湿度研究进展与思考

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 15-26页

作者：张双成郭沁雨马中民刘奇胡胜伟周昕赵贺斌长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

土壤湿度作为陆地水循环中最为活跃的部分,在陆面水分的形成、转化和消耗过程中扮演重要角色,同时它也是影响水文过程、植被状态及气候条件的关键参数。传统的直接测量法耗时耗力,无法实现大范围监测需求,而光学遥感法易受云层、植被遮... 详细信息

土壤湿度作为陆地水循环中最为活跃的部分,在陆面水分的形成、转化和消耗过程中扮演重要角色,同时它也是影响水文过程、植被状态及气候条件的关键参数。传统的直接测量法耗时耗力,无法实现大范围监测需求,而光学遥感法易受云层、植被遮蔽,微波遥感法则无法兼顾时空分辨率。首先,介绍利用全球导航卫星系统反射测量(global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R)技术反演土壤湿度的基本理论,并分析反演过程中出现的误差源以及现有的误差校正方法及其局限性。然后,从3个方面分析了近年来星载GNSS-R反演土壤湿度的研究进展:(1)星载GNSS-R星座发展现状;(2)星载GNSS-R反演土壤湿度的算法综述,包括经验模型、半经验模型和机器学习方法;(3)融合星载GNSS-R与其他数据反演土壤湿度的进展及方向。最后,讨论了目前利用星载GNSS-R技术反演土壤湿度所面临的技术难点,并对未来研究重点进行展望。

关键词：星载GNSS-R 土壤湿度机器学习旋风全球导航卫星系统

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短命植物播娘蒿双季节萌发植株的生活史特征

草业科学 2024年

作者：崔静怡严佳玥高悦郑玉琪魏岩新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态重点实验室/西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室

播娘蒿（Descurainia sophia）为一年生短命植物，具有秋季和春季双季节萌发的策略，对其生活史特征进行研究有助于深入理解短命植物的生活史适应策略。本文对分布于准噶尔荒漠的播娘蒿春萌株和秋萌株的物候特征、生长动态、生物量分配... 详细信息

播娘蒿（Descurainia sophia）为一年生短命植物，具有秋季和春季双季节萌发的策略，对其生活史特征进行研究有助于深入理解短命植物的生活史适应策略。本文对分布于准噶尔荒漠的播娘蒿春萌株和秋萌株的物候特征、生长动态、生物量分配和繁殖输出进行对比研究。结果表明：1）播娘蒿存在春/秋萌现象，秋萌株从萌发到生活史结束的时间（250 d）显著（P生物量均显著（P生物量随物候进程呈缓慢增长趋势，株高和地上生物量随着植物进入生殖生长，呈加快增长趋势。3）春萌株的根冠比显著（P生物量分配比例逐渐增大；秋萌株茎的生物量分配比例高于春萌株，果实的生物量分配比例低于春萌株。5）秋萌株的单株果实数目、种子数目及种子生物量均大于春萌株，种子的繁殖分配无显著差异。播娘蒿春秋两季萌发策略，保证其种子萌发行为在时间和空间上分散，可防止其同胞后代之间的相互竞争，对于保持种群稳定和扩大种群的更新具有重要的意义。

关键词：准噶尔荒漠萌发物候春萌株秋萌株生长动态生物量繁殖分配

无人机抛投式GNSS滑坡监测设备智能化部署选址方法

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测绘学报 2024年第6期53卷 1140-1153页

作者：许豪张勤王利舒宝杜源黄观文长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估... 详细信息

GNSS技术广泛应用于滑坡形变监测,而复杂艰险的高危滑坡往往人员难至,导致GNSS监测设备安装困难。无人机抛投部署技术为解决此问题提供了可能,然而其前提是为无人机抛投提供适宜的目标部署位置,传统的选址方法主要依赖专家现场踏勘评估,无法满足该场景应用需求。为此,本文首先利用无人机航测、InSAR-Stacking技术获取选址区域的DSM、DOM及地表历史形变速率图,然后基于深度学习、地形分析等方法提取历史形变、裂缝分布、坡度、地表粗糙度、植被指数、坡向等选址因子,最后基于层次分析法对多个选址因子进行决策融合,智能化评估滑坡区域内不同位置的选址适宜性并推荐无人机抛投式GNSS监测设备的目标部署位置。以甘肃黑方台滑坡区域为例开展选址试验,评估了该区域内的选址适宜性并推荐了4处GNSS监测设备部署位置,现场情况及历史站点形变序列验证了本文方法的有效性。本文方法综合考虑了形变监测、部署难度、观测条件及持续运行等需求,可高效评估选址区域内设备部署的适宜程度,对于提升无人机抛投式GNSS监测设备的部署效率及监测效果具有重要参考价值。

关键词： GNSS 无人机抛投滑坡监测监测站选址层次分析法

准噶尔荒漠短命植物旱雀麦的生长动态及资源配置策略

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生态学杂志 2024年

作者：严佳玥李倩张博新疆农业大学草业学院新疆草地资源与生态重点实验室西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室

短命植物是新疆植物区系组成的一个独特类群，研究短命植物的生长和资源配置有助于了解其生存策略。旱雀麦（Bromus tectorum L.）是新疆北部典型的短命植物，对春季牧场的恢复起着重要作用。本研究以分布于准噶尔荒漠的旱雀麦为对象，... 详细信息

短命植物是新疆植物区系组成的一个独特类群，研究短命植物的生长和资源配置有助于了解其生存策略。旱雀麦（Bromus tectorum L.）是新疆北部典型的短命植物，对春季牧场的恢复起着重要作用。本研究以分布于准噶尔荒漠的旱雀麦为对象，研究其物候节律、生长动态、生物量配置和繁殖输出。结果表明：旱雀麦秋季萌发出苗、雪下越冬、晚春成熟、初夏枯死；春季是旱雀麦的快速生长期，拔节和小穗分化同时进行，植物发育节律快，从分蘖到成熟仅需52 d；随着旱雀麦的生长，地上生物量呈现快速增加的趋势，地下生物量增加缓慢，根冠比由分蘖期的0.6逐渐下降为果熟期的0.13；根冠比的快速下降预示着旱雀麦由营养生长转为生殖生长；成熟期地上生物量与地下生物量、繁殖生物量与营养生物量均呈异速生长关系；繁殖输出随着个体大小的增加呈线性增加，繁殖分配维持在稳定水平（39%），不随植株大小而变化；旱雀麦在春季的快速生长发育节律和资源配置策略使大小不同个体的植株都能达到稳定的繁殖输出，该特性对维持种群的更新与繁衍具有重要的生态意义。

关键词：物候生长动态根冠比繁殖分配异速生长旱雀麦