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“双驱双导”模式下研究生课程“生物催化与酶工程”教学改革与实践

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3233-3242页

作者：郑龙玉张吉斌李明顺祁婧和希顺华中农业大学湖北武汉430070

价值塑造与创新能力提高是研究生课程教学的两个重要目标。“生物催化与酶工程”是生物工程专业研究生学科核心课程,教学团队探索建立“双驱双导”新型教学模式,即以“双驱”(价值驱动+创新驱动)为牵引,将专业素养与行业使命、工程伦理... 详细信息

价值塑造与创新能力提高是研究生课程教学的两个重要目标。“生物催化与酶工程”是生物工程专业研究生学科核心课程,教学团队探索建立“双驱双导”新型教学模式,即以“双驱”(价值驱动+创新驱动)为牵引,将专业素养与行业使命、工程伦理、科学家精神相融合,将理论教学与学科前沿、产业案例、工程实习实践相结合,将课程考核与主题演讲、小组互评、综述论文相整合,实现“双导”(导思想+导能力)教学目标,有效提升研究生的价值认同、创新意识、工程思维能力及解决实际工程问题的能力。

关键词：生物催化与酶工程双驱双导教学改革研究生教育专业素养

不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性及其对前期含水率的响应

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土壤学报 2024年第4期61卷 978-988页

作者：王杰任少聪魏玉杰黄伊静阳邦戈蔡崇法华中农业大学资源与环境学院武汉430070

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素,而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究,本文以海南地区3种典型利用方式(林地、荒地、耕地)下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象,测定其理化性质,干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率(3... 详细信息

前期含水量是影响土壤团聚体稳定性的重要因素,而其对砖红壤结构稳定性的影响缺乏系统研究,本文以海南地区3种典型利用方式(林地、荒地、耕地)下玄武岩发育砖红壤团聚体为研究对象,测定其理化性质,干、湿筛团聚体组成及不同前期含水率(3%、5%、10%、15%、20%)条件下3~5 mm粒径团聚体破碎后粒径分布状况,采用冗余分析探究了土壤性质及前期含水率对不同土地利用方式砖红壤团聚体水稳性的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式下,土壤部分性质存在显著差异,如土壤pH、有机碳、阳离子交换量及部分交换性盐基离子等,其余性质差异较小。(2)土壤水稳性团聚体组成总体呈现“单峰”或“双峰”分布,峰值主要出现在2~1 mm和0.5~0.25 mm处,对于表层土壤而言,林地土壤团聚体稳定性最高,而耕地土壤团聚体稳定性较弱,表下层土壤稳定性显著(P90%,MWD>1.5,GMD>1.2),随着前期含水率的增加,团聚体破碎后大团聚体(>2 mm)含量有不同程度的变化,整体呈现水稳性大团聚体含量随前期含水率增加而增加。(4)土壤有机碳是影响砖红壤团聚体水稳性的最主要因素,其对团聚体水稳性差异的解释率达80.6%。

关键词：砖红壤土壤结构前期含水率团聚体水稳性

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固态发酵改善棉籽粕品质的研究

水生生物学报 2024年第3期48卷 405-412页

作者：邹峰余贾冰玉郑华赵述淼罗智刘志博柯江谭肖英华中农业大学水产学院武汉430070 华中农业大学生命科学技术学院武汉430070

通过固态发酵对棉籽粕进行品质改善,并探究其发酵后感官评价、抗营养因子含量及粗蛋白、总酸、酸溶蛋白的变化,为棉籽粕在水产养殖行业中的应用提供理论基础。研究首先探究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)单菌发酵棉籽粕降解其抗营... 详细信息

通过固态发酵对棉籽粕进行品质改善,并探究其发酵后感官评价、抗营养因子含量及粗蛋白、总酸、酸溶蛋白的变化,为棉籽粕在水产养殖行业中的应用提供理论基础。研究首先探究了枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)单菌发酵棉籽粕降解其抗营养因子含量的最佳接种量、水料比和时间。研究结果表明,当接种量达到11%为最佳,水料比在(0.6—0.8﹕1)最佳,当发酵时间达到60h后,各抗营养因子的降解率达到最高。随后采用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)配合枯草芽孢杆菌,同时在底物中添加植酸酶及纤维素酶溶液进行混菌固态发酵,并对最佳混菌比例以及酶液添加比例进行探究,结果表明,当枯草芽孢杆菌、酿酒酵母和植物乳杆菌的混菌比例为1﹕1﹕2时综合效果最佳,纤维素酶添加比例为1.25%,植酸酶添加比例为0.10%,降解抗营养因子的效果最佳。随后,以此条件进行混菌发酵,结果表明,混菌发酵棉籽粕在感官评定上要优于单菌发酵,棉籽粕中游离棉酚降解率达到40.13%,植酸降解率达到34.92%,单宁降解率达到40.24%,粗蛋白提升了10.26%,酸溶蛋白提升了59.2%,总酸提升了79.49%。因此,研究为提高棉籽粕的饲用价值提供参考,有利于提高棉籽粕在水产饲料中的添加水平。

关键词：棉籽粕固态发酵纤维素酶植酸酶抗营养因子酸溶蛋白

基层农技推广的空间溢出效应——基于卫星遥感数据的实证分析

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中国农业资源与区划 2024年

作者：熊航于雅雯周薇胡晨徐保东华中农业大学资源与环境学院华中农业大学经济管理学院华中农业大学宏观农业研究院

[目的]农技推广是科技成果转化为生产力的重要组成部分，揭示基层农技推广的空间溢出效应对于制定合理的农技推广策略以促进农业高质量发展和实现农业现代化具有重要意义。[方法]引入卫星遥感影像识别2013—2018年柑橘覆膜面积，利用Arc... 详细信息

[目的]农技推广是科技成果转化为生产力的重要组成部分，揭示基层农技推广的空间溢出效应对于制定合理的农技推广策略以促进农业高质量发展和实现农业现代化具有重要意义。[方法]引入卫星遥感影像识别2013—2018年柑橘覆膜面积，利用ArcGIS客观准确地刻画桂林市5个柑橘主产县全部乡镇的农技推广效果及其动态过程，在时空特征分析的基础上，通过空间计量经济学模型实证检验农技示范和农技培训两种主要农技推广形式在乡镇层面产生的空间溢出效应。[结果]（1）基层农技推广在乡镇层面存在空间溢出效应，即在一个乡镇进行农技推广也会对其他乡镇产生积极影响；（2）对于桂林市柑橘覆膜技术，农技示范推广措施具有明显的空间溢出效应，而农技培训不具有；（3）桂林市主产县的柑橘覆膜技术的扩散呈现渐进式扩散为主、跳跃式扩散为辅的空间规律和先快速增长、后稳定发展的时间规律。[结论]基于不同的基层农技推广形式对技术扩散的促进效果和扩散效应，提出差异化配置农技推广资源、引导社会力量创办农业科技园区和发挥社会网络在农户信息传播中的作用的政策建议。

关键词：基层农技推广空间溢出效应空间计量模型时空特征卫星遥感数据

纳米尺度观察糖-黏土微团聚体对磷素吸附的影响

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土壤学报 2024年第1期61卷 110-117页

作者：迟家霖贾崇昊张文君华中农业大学资源与环境学院武汉430070

糖-黏土团聚体对磷素的转化具有重要的调控作用,为揭示纳米尺度下糖介导的微团聚体初始形成过程及对磷的吸附效果,选择人工改性的纳米黏土硅酸镁锂,以及不同分子量的葡萄糖及葡聚糖,通过拉曼光谱和原子力显微镜观察不同糖与硅酸镁锂形... 详细信息

糖-黏土团聚体对磷素的转化具有重要的调控作用,为揭示纳米尺度下糖介导的微团聚体初始形成过程及对磷的吸附效果,选择人工改性的纳米黏土硅酸镁锂,以及不同分子量的葡萄糖及葡聚糖,通过拉曼光谱和原子力显微镜观察不同糖与硅酸镁锂形成的微团聚体结构,利用单分子力谱解释了不同分子量糖和硅酸镁锂间的作用力差异,并比较微团聚体对磷素的吸附能力差异。结果表明:糖能有效胶结硅酸镁锂,形成稳定的糖-硅酸镁锂微团聚体,其中高分子量糖和硅酸镁锂具有更强的相互作用力,能形成更大粒径的微团聚体结构。当不同分子的糖-硅酸镁锂微团聚体形成后,均能对磷产生吸附效应,但吸附能力会随着糖分子量提升而降低,主要是由于不同分子量糖的添加,均能增加微团聚体表面羟基数目并提升微团聚体的表面电势,从而增加磷的吸附量;而高分子量的糖同时还会增加微团聚体的粒径,由于尺寸效应,吸附磷的量反而少于低分子量糖。结果说明高分子量糖能促进微团聚体形成,同时所有糖会促使微团聚体与磷的结合,但是该效应随糖分子量提升会有一定程度降低。

关键词：糖黏土矿物硅酸镁锂微团聚体磷

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橘园绿肥种植对土壤氨氧化微生物的影响

农业环境科学学报 2024年第1期43卷 122-132页

作者：魏振康王雪伍玉鹏胡荣桂姜炎彬华中农业大学资源与环境学院武汉430070

本研究以当阳凤凰山长期定位施肥柑橘试验基地为平台,进行了自然生草(NG)、人工种植光叶苕子(LP)以及光叶苕子混播于自然生草(NL)等三种绿肥处理,通过植物群落调查、土壤理化性质测定,以及qPCR和Illumina Miseq高通量测序的方法,阐明橘... 详细信息

本研究以当阳凤凰山长期定位施肥柑橘试验基地为平台,进行了自然生草(NG)、人工种植光叶苕子(LP)以及光叶苕子混播于自然生草(NL)等三种绿肥处理,通过植物群落调查、土壤理化性质测定,以及qPCR和Illumina Miseq高通量测序的方法,阐明橘园土壤氨氧化微生物AOA和AOB的功能基因丰度和群落结构对不同绿肥种植处理的响应特征,并探讨植物群落和土壤理化因子对它们的影响。研究结果表明:相比于NG,人工种植绿肥(LP和NL)对AOA和AOB数量的影响不一,LP降低了AOA和AOB的amoA基因拷贝数,NL降低了AOA-amoA但增加了AOB-amoA基因拷贝数;LP和NL中AOA的Ace指数和Chao指数显著高于NG,LP中AOB的Shannon指数显著高于NG,三个处理的β多样性差异显著;三种绿肥种植处理下AOA共获得119个OTU,优势门和属分别是泉古菌门和norank—Crenarchaeota,其中norank—Crenarchaeota在NG中的相对丰度显著高于LP和NL;AOB共获得142个OTU,优势门和属分别是变形菌门和亚硝化螺菌属,其中亚硝化螺菌属的相对丰度在不同处理中有显著差异,其LP中最高,为45.87%;Mantel检验和冗余-层次分割分析结果表明,氨氧化微生物的丰度、多样性和组成受到绿肥种植后的植物因子(如群落高度、盖度、多样性、地上生物量和地下生物量、根系碳氮含量等)和土壤因子(如pH、土壤含水量、总碳、总氮、铵态氮、硝态氮和速效磷含量等)的共同影响。该研究说明在橘园种植绿肥可改变地上植物群落特征和土壤理化性质,从而使土壤中氨氧化微生物的数量和群落结构发生变化,其中光叶苕子混播于自然生草的生草模式可明显增加土壤氨氧化微生物量,促进土壤的硝化作用和改善果园生态环境,因此,实际应用中可优先考虑此模式。

关键词：氨氧化微生物绿肥功能基因群落组成丰度

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生物炭-硅酸钙联合修复铅镉污染土壤的持续性效应

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 473-481页

作者：苏梦贤张磊周小平寇萌熊娟汪明霞谭文峰华中农业大学资源与环境学院武汉430070

为探究棕榈生物炭与硅酸钙联合施用对Pb-Cd复合重金属污染土壤的钝化效果及其稳定性,本研究采用蔬菜种植盆栽实验,测定土壤溶液pH和Pb、Cd浓度以及蔬菜可食部分Pb、Cd含量。结果表明:与不添加钝化剂的对照组相比,添加钝化剂能够有效提... 详细信息

为探究棕榈生物炭与硅酸钙联合施用对Pb-Cd复合重金属污染土壤的钝化效果及其稳定性,本研究采用蔬菜种植盆栽实验,测定土壤溶液pH和Pb、Cd浓度以及蔬菜可食部分Pb、Cd含量。结果表明:与不添加钝化剂的对照组相比,添加钝化剂能够有效提高土壤溶液pH,使土壤溶液中Pb、Cd浓度显著降低,种植小白菜可食部分Pb含量下降62.20%~96.77%、Cd含量下降92.76%以上,多数处理符合国家食品安全标准。土壤种植适宜性研究结果表明,五种供试蔬菜可食部分重金属含量与富集系数规律一致,小白菜对Pb的富集能力最强,苋菜对Cd的富集能力最强。当土壤Pb0.6 mg·kg^(-1)、Pb>500 mg·kg^(-1)时,不适宜种植上述五种蔬菜。本研究探明了钝化剂的持续修复效果,研究结果可为土壤修复提及中低污染风险地区的适宜蔬菜种植提供技术和数据支撑。

关键词：土壤复合污染铅镉棕榈生物炭硅酸钙

负载活性锰纤维材料的制备及其室温净化甲醛的性能研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 277-284页

作者：王晗菲谈小克高全龙刘娟倪春兰侯静涛华中农业大学资源与环境学院武汉430070

甲醛是室内环境中关注度最高的污染物之一,由于活性氧化锰对甲醛具有优异的室温净化性能,近年来受到了广泛关注.然而实验室合成的粉末活性锰通常难以直接应用,因此,如何制备低成本、环境友好的活性锰负载纤维材料仍然是阻碍其大面积推... 详细信息

甲醛是室内环境中关注度最高的污染物之一,由于活性氧化锰对甲醛具有优异的室温净化性能,近年来受到了广泛关注.然而实验室合成的粉末活性锰通常难以直接应用,因此,如何制备低成本、环境友好的活性锰负载纤维材料仍然是阻碍其大面积推广需要解决的重要难题.本研究采用涂布固定法,分别用乙烯基吡咯烷酮(PVP)和羧甲基纤维素钠(CMC)胶结剂进行负载,得到不同的活性锰负载纤维材料,同时运用XRD、SEM、Raman和FTIR等方法对负载材料的表面结构进行表征,评价了不同氧化锰负载纤维材料的室温净化甲醛性能及其影响因素.结果表明,胶结剂的类型、锰氧化物的性质及载体厚度等因素是影响其净化性能的关键因子.与CMC胶结剂相比,PVP胶结剂不仅使负载的活性锰粉末更多,同时其团聚现象也不明显,这主要归因于其较为温和的粘结能力.当使用厚度为J=80 g·cm^(-2)的纤维载体时,其负载量不仅高,且透气性良好,因而其甲醛净化性能较J=60 g·cm^(-2)和100 g·cm^(-2)载体好.CO程序升温结果表明,MnO_(2)-1样品的还原温度比MnO_(2)-2样品更低,因而具有更强的低温催化能力.通过优化制备条件,使用PVP胶结剂,将MnO_(2)-1负载到J=80 g·cm^(-2)厚度的纤维载体上,得到的活性锰负载纤维材料能快速将甲醛浓度从0.47 mg·m^(-3)降低至国家标准0.08 mg·m^(-3),获得比商品更为优异的净化性能.

关键词：氧化锰负载纤维材料净化甲醛胶结剂制备方法

植物种类对野芷湖湖岸带土壤反硝化作用的影响

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生态学报 2024年第3期44卷 1116-1129页

作者：雷芊芊张翎胡荣桂王砚赵劲松林杉姜炎彬华中农业大学资源与环境学院武汉430070

反硝化作用是湖岸带有效去除氮素的关键氮循环过程,受到植物、土壤理化性质及微生物等因素的影响。为探究湖岸带不同植物对土壤反硝化作用的影响,通过调查测定野芷湖湖岸带9种常见植物的根际与非根际土壤的反硝化功能基因丰度和反硝化潜... 详细信息

反硝化作用是湖岸带有效去除氮素的关键氮循环过程,受到植物、土壤理化性质及微生物等因素的影响。为探究湖岸带不同植物对土壤反硝化作用的影响,通过调查测定野芷湖湖岸带9种常见植物的根际与非根际土壤的反硝化功能基因丰度和反硝化潜势,分析其与土壤理化性质的关系,阐明植物种类影响反硝化作用的机制。研究结果表明:(1)种植植物会改变湖岸带土壤的理化指标,植物根际土的硝态氮(NN)、铵态氮(AN)、总碳(TC)、总氮(TN)和可溶性有机碳(DOC)含量等显著高于非根际土,其中柳树、黄素馨、喜旱莲子草根际土的TC、DOC、TN、NN显著高于其他物种,桂树的根际和非根际土的pH均显著低于其他物种;(2)植物根际土的微生物反硝化功能基因(narG、napA、nirS、nirK和nosZ)丰度显著高于非根际土,其中柳树、黄素馨、喜旱莲子草根际土的基因丰度显著高于其他物种,pH、TN、NN和DOC等对反硝化功能基因丰度影响较大;(3)根际土的反硝化潜势显著高于非根际土,其中柳树、桂树、黄素馨根际土的反硝化潜势显著高于其他物种,黄素馨非根际土的反硝化潜势也较高,pH、DOC、TN以及napA、nirS、norB基因丰度等对土壤的反硝化潜势具有显著影响。本研究说明植物根际微环境更有利于反硝化微生物的生长与繁殖,湖岸带种植植物时可考虑不同的常绿和落叶乔木、灌木、草本植物的合理配置来提高湖岸带的氮素截留能力,以减少由过量氮素进入水生生态系统导致的面源污染。

关键词：植物反硝化潜势湖岸带反硝化功能基因土壤理化性质

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