DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 3. 结果与讨论 3.1. TFC膜与CTA膜浓缩电镀废水水通量 经过三次以上相同条件下的重复浓缩电镀废水实验，我们得出如图2的一致性规律。 图2. 运用TFC、CTA膜浓缩电镀废水水通量随水透过量变化 从图中可以发现，无论采用TFC膜还是CTA膜浓缩电镀废水，初始水通量均在8 L/m 2 h左右。但很明显的发现，用CTA膜浓缩时，水透过量在0~580 mL整个阶段，所对应的曲线相对平稳下降，而TFC膜对应的曲线在水透过量在0~150 mL的过程中，水通量出现了显著下滑。推测这是由于两种膜的表面形貌和结构不同，从而在浓缩电镀废水的过程中，引起膜表面结垢出现差异。从水通量下降情况来看，TFC膜表面结垢比CTA膜表面结垢更为快速。 3.2. 膜表面形貌及粗糙度 图3是两种正渗透膜表面二维及三维形貌的SEM及AFM分析。从(a)、(b)图TFC膜和CTA膜的SEM对比中可以直观的看到，TFC膜具有更粗糙的表面结构 [ 16 ]。在(c)、(d)的表面粗糙度分析中，TFC膜的平均粗糙度(Ra)为14.911 nm，而CTA膜为4.261 nm，可知TFC膜表面粗糙度远大于CTA膜表面粗糙度 [ 17 ] [ 18 ]。在膜污染产生过程中，较高的粗糙度会通过两步过程促进膜污染的产生：首先，较高的粗糙度会提高膜的有效表面积，使污染物更容易附着；其次，污染物被吸附后，表面凸起结构可以有效屏蔽水力剪切力的作用，使污染物被冲洗去除的难度加大，进一步加剧膜污染的产生 [ 19 ]。 图3. FO膜表面SEM与AFM图((a) TFC膜表面SEM图；(b) CTA膜表面SEM图；(c) TFC膜表面AFM图；(d) CTA膜表面AFM图) 3.3. 膜表面结垢 从图4中可以看出，两种膜的结垢机制存在显著的差异。TFC膜表面结垢来自膜的深处，呈现针棒状，以玫瑰花瓣形由内而外展开；而CTA膜表面结垢比较疏松，形成初期为较大的长条状结垢 [ 20 ]。而由于它们较为脆弱，从膜组件取下时产生了破碎。因此得到很多小块结垢，这些小块结垢铺散在整个膜表面。由SEM表征得到的观测结果与AFM表征所得结果相吻合：TFC膜活性层具有更高的粗糙度，更容易产生更加稳定的富集于膜表面深处的膜污染。 图4. 场发射电镜下TFC膜和CTA膜表面结垢 Table 2 Elements analysis for surface of membrane (wt% 元素 初始TFC膜 污染TFC膜 初始CTA膜 污染CTA膜 C 72.35 4.36 54.24 8.75 O 17.74 48.07 45.76 36.77 Ca 0.00 34.40 0.00 39.26 S 9.91 13.17 0.00 15.22 总量 100.00 100.00 100.00 100.00 表2. 膜表面能谱分析结果(wt%) 3.4. EDS分析 取实验前后的TFC膜和CTA膜进行表面能谱分析(EDS)，结果如表2所示：实验前后，TFC膜表面C元素在膜表面的质量比降低67.99%，O、S元素质量比分别上升了30.33%、3.26%，并且新增了Ca元素，占膜表面质量比34.40%；而CTA膜表面C、O元素的质量比分别下降了45.49%、8.99%，新增了S、Ca元素，分别占比15.22%、39.26%。由此可推断，两种膜表面产生了由S、Ca元素参与构成的污染物 [ 21 ] [ 22 ]。 3.5. XRD测试 取TFC膜表面污染物，运用X射线衍射(XRD)对污染物成分进行定性分析。经检测，与CaSO 4 ·2H 2 O标准分析图谱比对(图5)，发现与此污染物的图谱吻合，因此可以确定TFC膜和CTA膜表面的结垢为硫酸钙晶体 [ 23 ] [ 24 ]。 3.6. XPS分析 CTA和TFC膜具有明显不同的表面化学性质。通过对XPS光谱进行分峰 [ 25 ] [ 26 ]，通过键能的变化鉴定了TFC膜的官能团的性质，TFC膜的键能变化显示为-C-H- (284.6 eV)，-COOH (286.7 eV) [ 26 ] [ 27 ]。而CTA膜的键能变化显示在-C-H- (284.6 eV)和-C-OH (287.2 eV)结果表明，CTA膜中含有丰富的羟基官能团，而TFC膜富含羧基官能团。 图5. TFC膜表面结垢XRD分析 图6. TFC膜和CTA膜表面结垢XPS分析 通过图2得到的两种膜在浓缩电镀废水过程中水通量的变化，可知两种膜表面存在着不同的硫酸钙结垢行为。再由场发射电镜拍摄两种膜表面的硫酸钙结垢，发现附着在两种膜表面的硫酸钙晶体形貌也存在着明显差异。因此，假设具有不同膜表面化学性质的TFC膜和CTA膜在和硫酸钙结合时存在不同的组成方式。具体而言，富含羧基官能团的TFC膜上富含羧基，其表面结晶主要是由于羧基官能团与钙离子以特定方式结合，从而产生结晶；而富含羟基官能团的CTA膜主要是硫酸钙本体结晶。 通过图6(c)、图6(d) TFC和CTA膜表面的C1s结合能转移的分析 [ 28 ]，提供了进一步的证据来支持这一假设。为了进一步阐明硫酸钙结垢过程中硫酸钙与膜表面之间的相互作用，进行高分辨率XPS扫描以检查硫酸钙结垢后CTA和TFC膜的C1s的结合能转移。对于结垢的TFC膜而言，发现除了结合能为287.5 eV的羧酸官能团外，在硫酸钙结晶之后，还发现了结合能在为286.2 eV的羧酸酯官能团。286.2 eV的结合能被表征为羧酸官能团，其可以是羧酸形式或与羧酸钙的配位 [ 29 ]。带负电荷的羧酸官能团和带正电荷的钙离子之间的静电引力拉伸C-OH官能团，并形成羧酸钙离子电子配位键。相反地，对于CTA膜而言，没有新的峰值被认定硫酸钙结垢，其中的主要基团是C-H和C-OH。因为主要含有羟基官能团的CTA膜呈现中性，所以不与钙产生特异性相互作用。因此，判断硫酸钙形成预成核晶体并直接沉淀在CTA膜表面上的可能性要小得多。结果，通过XPS检测证实了以下假设：钙离子与TFC膜上的羧基官能团具有特异性相互作用，因此促进膜表面上的预核化晶体的形成，从而诱导表面结晶。CTA膜上的硫酸钙结垢的形成受到本体溶液中发生的结晶的影响，其与膜官能团的相互作用可忽略不计。 结果表明，TFC膜的结晶主要由硫酸钙与膜表面羧基位点结合而形成的，而CTA膜的硫酸钙结垢主要是本体结晶。更重要的是，这些硫酸钙结晶和TFC膜表面之间的粘附力大于CTA膜，从而会显着降低水通量。再者，相对于CTA膜而言，TFC膜表面更为粗糙，使得结垢更加稳定地附着于膜表面。这些研究低TFC膜的清洁效对于在用正渗透技术处理电镀废水过程中膜的选取有着借鉴意义，同时也为我们开发下一代FO膜提供了思路。
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user: 4. 结论 运用TFC膜和CTA膜通过正渗透处理电镀废水，实时监测其水通量变化。运用电子显微镜及原子力显微镜拍摄膜表面形貌，测试TFC膜表面的X射线衍射图谱，最后对两种膜表面进行X光电子能谱分析，主要结果如下： 1) CTA膜水通量随水透过量缓慢下降而TFC膜在水透过量为0~150 mL阶段，水通量发生了急剧下降； 2) TFC膜和CTA膜表面产生了硫酸钙结垢，TFC膜由于其表面更粗糙，使得其表面结垢相对于CTA膜表面结垢更为致密牢固，不容易分离； 3) TFC膜在处理电镀废水过程中，膜表面羧基官能团与水中钙离子发生了特异性结合，而CTA膜表面没有官能团与水中离子的结合。
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user: 摘 要 根腐病是一种典型的真菌性病害，其优势病原菌因地区、年度、季节、温湿度及寄主的变化而不同。生物防治是解决作物根腐病的可能途径之一，对环境更友好、更安全。 关键词 :根腐病，绿色防控，生物防控 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ 根腐病是在禾本科作物及杂草上普遍发生的一种真菌性病害，由多种病原菌单独或复合侵染引起，病原菌多达20余种，其优势病原菌因地区、年度、季节、温湿度及寄主的变化而不同。根腐病是发生最为严重的病害之一，病原菌的致病过程一般包括豁附、侵染、定植、繁殖和产生损伤等几个阶段。研究表明植物根腐病通常有一种以上或多种病原菌复合污染导致，但不同地区和相同地区不同年份因气候季节温湿度和生态条件不同，其优势菌种类也可能不相同，同时致病菌的致病性会明显分化并形成不同生理小种 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。病菌以菌丝和菌核在土壤和病残组织中存活时间较长，发病后防治较困难，采取单一措施防治难以取得防效。其中镰刀菌是目前最主要的根腐病致病菌 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]。根腐病的发生主要与品种、连坐、耕作方式、害虫等因素有关。物理防治和化学方式是目前根腐病防治的主要措施和手段。 绿色防控是指以促进农作物安全生产、减少化学农药使用量为目标，采取生态控制、生物防治、物理防治等环境有好型措施来控制有害生物的行为，见图1。实施绿色防控是贯彻公共植保和绿色植保理论的重大举措，是发展现代农业，建设资源集约环境友好两型农业，促进农业生产安全、农产品质量安全、农业生态安全和农业贸易安全的有效途径。目前对根腐病的防止方式主要还是集中在药物防治，但药剂防治会因用药量大、成本高、毒性大及对环境的污染而受到限制。生物防治是解决作物根腐病的可能途径之一，对环境更友好、更安全。关于利用微生物在防治根腐病方面的探索，取得了不错的成果，主要集中在草本作物方面。 图1. 根腐病发病防治 研究表明，土壤中真菌及真菌/细菌比值越低，土壤生态系统的稳定程度越高，土壤抑制病害能力越强，“真菌型”土壤是土壤地力衰竭的标志，“细菌型”土壤是高土壤肥力的标志。根腐病的绿色防治措施的研究主要有： 1) 农业防治 农业防治又称栽培防治或耕作防治，是传统农业中病害防治的主要手段，传统农业中施用的有机肥向土壤不断补充有益微生物，提高土壤自身抗病性。目前采用的农业防治的方法有：1、采用无病种子种苗；2、土壤有机改良；3、生物熏蒸；4、改进栽培方法和耕作制度；5、加强田间卫生管理。 2) 生物防治 研究有害微生物对经济、生态、社会的影响和有害微生物治理对微生物流行，成灾风险指导有害微生物的科学治理，以最大限度减少有害微生物所导致的经济损失，确保生态安全、社会安全 [ 5 ]。植物内微生物是近年来发展起来的很有应用前景的一类有益微生物，它们与植物在进化过程中建立了一种和谐的关系，可以提供植物所需要的营养物质如氮源及一些激素，参与植物的防卫功能 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。 生防菌使用的方法有：浸种、蘸根、灌根、滴灌施用、混土等 [ 2 ]。因此，抑制根围系统病原物的活动就成为保护根系并进行土传病害防治的基础。但必须重视和考虑土壤理化因素对植物、土壤微生物和根部病原物三者之间相互关系的制约作用。对以上问题，必须解决消毒剂的选择与使用问题；在筛选生防菌过程中，采用多种病原菌作为筛选目标，变单一菌剂的使用为多菌配合使用，提高防效和实现防病的广谱性，并降低对环境的依赖性 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ；另外，对土壤中内生细菌的生态学进行更多的研究，使环境和操作更有利于生防细菌作用的发挥；在内生细菌的应用上，必须检测其对人畜和植物的安全性问题。内生细菌在防治植物病害的应用上虽然面临许多问题，但作为生防菌株依然具有广阔的前景。中国农业科学院植物保护研究所土传病害实验室在生防菌剂研发的基础上，建立了植前在种植行下开挖“丰产沟”并大量埋置农作物秸秆作为载体的芽孢杆菌Bacillus spp.、淡紫拟青霉Paecilomyces lilacinus和粉红粘帚霉Gliocladium roseum等有益微生物及其组合的田间应用技术 [ 3 ]。大量的研究表明，经济作物的根腐病具有严重的危害性，由于大多数植物的根腐病都是由镰刀菌引起，因此我们要加强对根腐病的防治，尤其要关注镰刀菌的抑制方法，从而有效地提高经济作物的产量和质量 [ 7 ] [ 12 ] - [ 17 ]。
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user: 摘 要 由于进入胶州湾的工业废水、城市生活污水不断增多以及海岸带开发强度不断增大，胶州湾局部海域富营养化，这导致胶州湾浮游植物和浮游动物多样性水平下降、滨海湿地退化，赤潮、水母爆发等海洋灾害频发，作者提出了净化入海污水、减少入海污水排放量、建立海洋生态灾害应急防御体系、恢复退化的滨海湿地等胶州湾海洋生态灾害防御对策。 关键词 :胶州湾，海水富营养化，赤潮，生态灾害，防御对策 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 胶州湾位于黄海北部、山东半岛西南部，是隶属于黄海的典型半封闭式海湾，具有口窄湾相对较大的特点，该海湾平均水深为7 m，最大水深64 m。胶州湾沿岸地势由东南到西北降低，西北方向是广阔的冲积平原，东部是花岗岩丘陵，西南部是低山丘陵，沿岸有11条河流流入胶州湾，其中大沽河是流入胶州湾的水量最大、最长的河流。胶州湾湾底地貌类型多，沿岸地貌类型也较多，有特征比较明显的港湾海岸和淤泥质海岸。 近年来，随着青岛市社会经济的快速发展，人们通过围海造田、建设养殖地、盐田等活动开发利用海洋资源，这导致胶州湾面积不断减小，并产生大量污染物进入胶州湾，胶州湾海洋生态环境质量明显下降 [ 1 ]。 海洋经济发展和良好的海洋生态环境对青岛市城市发展有非常重要的作用。胶州湾现存的赤潮、水华、富营养化等海洋生态灾害和海洋生态环境问题，对青岛市海水养殖业产生非常不利的影响，导致青岛市近海产出的海产品产量减少、品质下降，影响青岛市的海洋经济发展；赤潮、浒苔暴发等海洋生态灾害影响青岛市海岸带生态环境质量和旅游业发展。以上问题表明胶州湾海洋生态环境质量优劣对促进青岛市海洋经济和海洋旅游发展非常重要。本文采用查阅文献、实地考察、专家访谈等方法，研究了环胶州湾海岸带海洋资源开发利用现状及变化过程、污染物的来源及输入量、胶州湾海水水质和海洋生物多样性变化、海洋生态灾害发生的时空规律、危害以及影响因素等，提出了改善胶州湾海洋生态环境、防御胶州湾海洋生态灾害的应对措施。研究对促进青岛市海洋经济持续健康发展有较重要的理论和实践意义。
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user: 2. 胶州湾水质状况分析 2.1. 胶州湾海水污染物的来源及水质空间差异 国家规定海水水质监测主要有PH值、溶解氧量、化学需氧量、总磷量、总氮量及石油类量5类监测指标。根据上述监测指标将海水水质分为I类、II类、III类、IV类4个等级，不同的水质等级各类监测指标有明显差异。随着对胶州湾海洋资源开发利用强度不断增大、海洋运输以及沿岸第二、三产业的高速发展，青岛市向胶州湾排放的城市生活污水、工业废水持续增多，许多含有氮、磷营养盐的陆源污染物通过各种方式进入胶州湾海域，胶州湾的水环境质受氮、磷等营养盐影响，水质富营养化比较严重。 胶州湾的污染物主要是来自于陆地排向海洋的污染物。随着青岛市的发展，青岛市经济越来越发达，主要表现在工业的发展速度日渐增快和各种服务业的崛起，而且市民的生活水平也越来越高，所以来自于陆地的海水污染源种类也越来越多，如工业和服务业生产的剩余废水、城市居民生活污水等通过各种方式进入胶州湾，给胶州湾的海洋生态环境质量带来恶性影响，加重了胶州湾海域的污染。到21世纪初期，部分海域溶解态无机氮含量在某些年份高于IV类海水水质。 胶州湾各海域中污染最重的区域是其东部海域及北部海域。胶州湾东部海域污染源比较集中，接收了青岛市大多数城市生活污水及工业废水，且东部海域港口码头数量较多，船只污染较重，污染物进入胶州湾的数量庞大，污染物类型复杂多样，水环境质量较差；胶州湾北部海域主要受通过墨水河排放的城市居民生活污水、工业废水影响，水环境质量下降，海域污染也较严重。 2.2. 胶州湾污水总数入量的年际变化 青岛市的工业废水、城市生活污水主要排入胶州湾。青岛市的总排放量在2005年后大幅度上升，在2006年青岛市污水总排放量又到了一个上升点，从24，000吨上升至30，000吨，2007年的污水总排放量与2006年接近，变化量可以忽略不计。此后几年，青岛市污水的总排放量持续增加，且上升速度越来越快，2014年青岛市污水的总排放量与2005年相比上升了一倍(图1)。 图1. 2005~2014年青岛市年污水排放量
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user: 3. 胶州湾海洋生物的多样性特征 3.1. 胶州湾海洋生物的生态类群及生物多样性变化 浮游植物。1999年胶州湾研究调查检验出浮游植物114种，主要以硅藻类为主，硅藻的种类占据总数大约83%，甲藻占据总数的15%；2003年胶州湾研究调查检验出浮游植物163种，仍然主要以硅藻种和甲藻种为主，其中硅藻包含了48属142种，占据总数的87%，相比1999年还有所上升；2006年胶州湾研究调查检验出浮游植物159种，其组成还是以硅藻为主，总共132种，占据总数的83%；另外，甲藻占据总数大约16%；2013年胶州湾研究调查检验出浮游植物95种，主要以硅藻类为主，占据了总数的75%，相比之前几年有一定幅度的下降；2015年胶州湾研究调查检验出浮游植物108种，其中硅藻86种，占据总数的80%；2017年胶州湾调查检出浮游植物70种，硅藻占总数的88%。2017年相对于之前浮游生物总量大幅下降 [ 2 ] [ 3 ]。 浮游动物。2006年胶州湾浮游动物比1999年生物量下降十分显著，生物多样性明显上升；与2003年相比则无明显变化；2013年的生物量出现剧增，多样性指数较之往年也有了较大幅度的提升；2015年生物量恢复正常，多样性指数与2013年相差不大。5、8月份浮游动物种类较多，生物多样性指数较高，2、11月则较低而且5~8月种类数是11月和2月所获种类数近2倍左右(表1) [ 2 ] [ 3 ]。 Table 1 Comparison of zooplankton diversity and biomass in seawater of Jiaozhou Bay from 1999 to 201 1999年 2003年 2006年 2013年 2015年 多样性指数 生物量(g/m 3 ) 多样性指数 生物量 (g/m 3 ) 多样性指数 生物量 (g/m 3 ) 多样性指数 生物量 (g/m 3 ) 多样性指数 生物量 (g/m 3 ) 1.98 130.4 2.33 96.54 2.49 96.9 2.78 457 2.67 117.5 表1. 1999~2015年胶州湾海水中浮游动物多样性、生物量的比较 3.2. 胶州湾海洋生物多样性变化的影响因素 近年来废水排放、海水养殖导致的海水水质恶化、富营养化使胶州湾的浮游植物、浮游动物物种多样性下降。生物多样性和周遭环境有很大关系，例如海水质量、水的温度、含盐量、底质以及浮游动植物和底栖生物的数量。 胶州湾海岸湿地具有较高生物多样性。海水水质逐渐恶劣使胶州湾赤潮、水华等海洋灾害问题频繁发生，海水富营养化现象加重。赤潮、水华等灾害会使海洋内浮游植物以及底栖生物数量降低且生物多样性也随之降低。胶州湾海岸湿地污染严重，面积逐年变小等湿地退化现象同样也会带动生物多样性的改变。在适宜的温度下，生物多样性才会上升。胶州湾近海岸含盐浓度低，深水区海水盐度较高。底质特点也是影响生物多样性的因素，它会影响海洋底栖生物的布局及其丰度，均匀底质的生物多样性要低于混合型底质。 人类大量过度捕捞或在禁渔期内打捞海鲜类生物等不合理的开发利用海洋资源使渔业资源越来越匮乏，国家应当尽力改善逐渐变得恶劣的海洋捕捞现状，实施打捞的控制，改善海洋生物生不能长的现象 [ 4 ]。
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user: 4. 胶州湾的海水富营养化 4.1. 胶州湾陆源污染物的来源 氮、磷营养盐等物质通过多种方式入海后，引发的海水富营养化过程导致海水中少数种类浮游植物、浮游动物增殖。随着化肥、农药、化石燃料的大量使用，越来越多含有氮、磷等营养盐污染物进入胶州湾，加重了胶州湾的富营养化程度。 胶州湾沿岸居民生活污水、工业废水、有机磷农药的使用等排入胶州湾或者附近11条河流中，之后通过地表径流等不同方式汇聚于胶州湾，使胶州湾海洋生态环境质量越来越差，富营养化逐渐加剧。近年来，大沽河的DIN排放量始终位于前列，海泊河也处于较高的位置；而相比之下，李村河、娄山河和板桥坊河的DIN排放量相对较小，墨水河污染物排放情况最少。大沽河磷酸盐排放量近些年一直较高，海泊河的磷酸盐与溶解态无机氮向海排放量变化趋势基本接近，板桥坊河和娄山河的排放量始终较低，李村河和墨水河则呈现了由高到低逐渐递减的趋势。 4.2. 胶州湾的海水富营养化特征 海水富营养化程度由E值决定，E ≥ 1可认为海水处于富营养化状态，E值越大，海水富营养化越严重。从1980年代到1990年代中期，胶州湾海水E值尽管处于缓慢增长状态，表明胶州湾海水富营养化程度不断加剧，但均在1以下，并没达到富营养化状态。1990年代初开始，E值迅速增大，在中期E值达到1，海水进入富营养化状态。1990年代后期，E值超过2，表明胶州湾海水富营养化程度加重。2001年，E值有所降低，维持在1和2之间。从2005年开始，E值又显著增大，达到3以上，表明胶州湾海水富营养化程度进一步加重。2007年，E值已达到4.15。此后几年，E值始终处于上升状态，表明胶州湾海水富营养化处于不断加重状态。近几年，胶州湾海域水质明显稳中转好。 胶州湾大部分海域E值 < 1，只有东北部出现E值 > 1的高值区。胶州湾海域E值分布趋势由东北部向西南逐渐降低，但E值显著增大，平均值达到2以上，特别是东北部海域E值达到了10以上，约占整个面积的30% [ 5 ]。因海洋中营养盐结构的不均衡性和不稳定性，有时候会出现氮、磷等某一类营养盐剩余的局面。而这部分相比于其他营养盐多余的部分则会使海域的营养化水平上升，加剧海域的富营养化现象，引发多种海洋生态灾害。
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user: 5. 海水富营养化引起的胶州湾海洋生态灾害 5.1. 赤潮 赤潮是胶州湾重要的海洋生态灾害，它打破了胶州湾海洋生态平衡，对青岛市海洋渔业、旅游业、海水养殖业及海洋运输业等有严重影响。近年来，青岛市近海多处海域发生赤潮，且发生次数变得越来越多，频率越来越高，这造成了巨大的经济损失，严重影响了青岛市海洋经济的发展。青岛市第一次赤潮发生在1990年6月，面积仅仅0.09 km 2 ，在此之后，赤潮发生的次数持续增长，同时发生面积也在扩大，2000、2001年影响面积甚至已经超越2 km 2 [ 6 ]，2005~2011年七年间里共发生了22次赤潮。影响面积也在持续增大通常发生面积大于0.5 km 2 、持续时间多于一天的都会被记录下来 [ 7 ]。 5.2. 水母爆发 水母耐受温度和盐度范围广，在恶劣环境中的适应能力较强，在全球海洋中都有发现。 水母爆发的危害巨大，水母爆发占据了传统经济鱼类的生存空间，水母通过捕食鱼卵和仔鱼，同时仔鱼和浮游动物为食的鱼类争食，致使爆发海域资源性鱼类减少；水母大量捕食浮游动物，降低了浮游植物的取食压力，最终引起藻类爆发和浮游生物群落结构变化；水母可作为鱼类寄生虫的中间宿主，还对鱼类的生存造成不利影响。因此水母生物量增加又进一步导致鱼类数量的减少，使这种不良循环继续恶化下去。会使正常渔业受到影响，传统作业渔场无法生产，渔民负担加重。 导致水母爆发的因素很多，气候变化、海水富营养化、过度捕捞和生物入侵均是水母爆发的影响因素。全球变暖、厄尔尼诺现象会影响部分水母的生理机制，导致水母爆发；海水的富营养化将导致水体尤其是底层水体中溶解氧浓度降低，并改变水母的食物数量和食物种类等。人类捕食鱼类将造成鱼类大量减少，鱼类的主要食物来源即为水母，鱼类的减少，将大大降低水母的生存压力，这些都是水母爆发的重要因素。 5.3. 滨海湿地退化 湿地是“地球之肾”，在全球生态系统中占据十分重要的地位，胶州湾滨海湿地主要分布于胶州湾的西北部 [ 8 ]，滨海湿地对维持胶州湾海洋生态环境非常重要 [ 9 ]。 胶州湾沿岸经济发达，但可利用土地有限，高强度的海岸带开发导致胶州湾滨海湿地严重退化 [ 10 ]。近年来建设海水养殖池塘、盐田，港口、填海造陆等使胶州湾滨海湿地面积、海域面积日益缩小；工农业废水以及环湾城市居民生活污水、垃圾、养殖废水、船只溢油等进入胶州湾，使胶州湾海水水质和底质恶化，重金属超标，滨海湿地污染物输入量增大；胶州湾有11条较大的入海河流，在河口平坦地区附近形成河口淡水湿地，河流断流使海洋水动力作用加强，湿地盐碱化，退化成河口光滩湿地。过度捕捞、气候变化、海面上升也是胶州湾滨海湿地退化的重要原因。 胶州湾海岸湿地退化，引起海水水质恶化，赤潮、浒苔爆发等海洋生态灾害频发。胶州湾滨海湿地是世界候鸟迁徙路线之一，滨海湿地退化导致迁徙水鸟停歇和觅食环境不断恶化，鸟类种类和数量不断下降 [ 10 ]。
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user: 6. 胶州湾的生态灾害防御对策 应针对胶州湾海水水质恶化、生物多样性水平下降、海洋生态灾害频繁发生等问题采取一定防御对策。各污染物来源企业减少废水污染物排放量，力争处理后达标排放，保证水质的良好状态，减少赤潮、浒苔暴发、水母爆发的发生频率和强度。在赤潮防御对策方面，青岛市应制定海洋赤潮灾害应急指挥调度机制，灾害发生过程监控机制以及减灾措施方案等 [ 11 ]。在湿地保护方面，应遵循可持续性原则、“零损失”原则、自组织原则、科学性原则，以湿地水资源与生物多样性保护为核心，完善湿地保护的地方法规，建立一定数量的湿地公园，集中保护胶州湾滨海湿地；恢复失去的湿地，重新塑造滨海湿地地形条件，清除底泥污染物，营造适宜的湿地生物生存环境。
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user: 7. 结论 由于进入胶州湾的工业废水、城市生活污水不断增多以及围海造田、建设养殖地、盐田等海岸带开发强度不断增大，胶州湾局部海域富营养化状况不断加重，这导致胶州湾湾内海水中浮游植物和浮游动物物种多样性水平下降，环胶州湾滨海湿地退化程度不断加重，赤潮、水母爆发等海洋灾害频发并产生显著的不利生态影响、造成严重的经济损失。因此，提出了净化入海污水、减少入海污染物排放量、建立海洋生态灾害应急防御体系、恢复退化的滨海湿地等胶州湾海洋生态灾害防御对策。
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user: 摘 要 论文尝试了一种穿刺胚加金刚砂超声波辅助农杆菌进行植物萌发种子基因转化的方法，其目的是直接以植物萌发种子作为农杆菌侵染受体，无需进行组织培养和植株再生过程。本实验，首先用清水浸泡花生种子12小时后，采用穿刺胚方法加金刚砂超声波处理萌动的种子，再将处理种子与农杆菌菌液(含AS)共培养24小时，然后播种。经过几周的喷洒草甘膦除草剂药液，田间筛选出具有良好抗性的植株，收获具有抗性植株的种子(T1代)。T1代继续培养，幼苗叶片提取DNA，进行PCR分子检测，通过PCR检测电泳图中条带证明获得了弱阳性转化植株。本论文最后建立了适合于花生的遗传转化系统，探讨了穿刺和超声波在花生转基因中的影响。 关键词 :花生，穿刺胚，金刚砂，超声波，农杆菌，EPSPS Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 全球转基因作物种植面积迅猛增长，2017年突破1.898亿hm 2 ，连续21年增长。目前大多数植物的转基因方法主要是经典的农杆菌和基因枪法 [ 1 ]。两者均使用愈伤组织为受体，需要经过繁琐冗长的组培过程，有可能会产生体细胞变异，并且具有基因型依赖性 [ 2 ]。基因枪转化尽管不受寄主限制但容易造成伤害和引发突变，农杆菌则具有天然转化机理，形成单拷贝转化体 [ 3 ] [ 4 ]。为了获得高的转化率，研究者不断尝试对不同的组织和器官进行转化，如使用茎尖、顶端分生组织和种子 [ 5 ] [ 6 ]。目前，在玉米、水稻 [ 7 ] 、小麦 [ 8 ] 等重要禾谷类作物上多种农杆菌转化方法已经建立起来。另外，农杆菌转化愈伤组织的时候，各种物理的辅助措施(如离心、真空抽滤、超声和热击等处理 [ 9 ] )被认为可以增加农杆菌的侵染以提高转化率，有研究对于成熟组织的花粉和萌动种子这类受体，也采用了这些辅助方法 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。本研究采用金刚砂辅助农杆菌进行萌动种子胚处理方法，将EPSPS基因 [ 14 ] 导入花生仲恺花01和12号，以期获得转基因抗草甘磷花生。因为花生种子的种皮比较坚硬不易被基因枪穿入，而且基因枪的射入方向单一直接，转化效果不佳。如果我们在穿刺种皮的基础上，用金刚砂代替基因枪的子弹用超声的方法处理种子，金刚砂就会随超声波以自由散射的方式射入花生种子胚，以便农杆菌随之进入胚内进行基因转化。本实验在方法上进行了创新。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 实验材料 2.1.1. 种子 仲恺花01号和仲恺花12号花生种子(由仲恺农业工程学院农学院提供)。仲恺花01号和12号均为珍珠豆型花生品种，丰产性好，含油率较高；中抗青枯病，田间表现高抗锈病、中抗叶斑病；耐旱性、抗倒性和耐涝性均较强，适宜广东省各地水旱轮作田春、秋季种植。 2.1.2. 根瘤农杆菌 CP4菌株：如图1，带有Ti重组质粒的LBA4404农杆菌，Ti重组质粒中有EPSPS基因(标记基因为利福平抗性基因和卡那霉素抗性基因)。 图1. EPSPS基因质粒图 2.1.3. 除草剂 除草剂为草甘膦(glyphosate)。 2.2. 实验方法 2.2.1. 准备花生种子 取仲恺花01号和12号，剥壳后每瓶约60颗，分装在广口瓶中，27℃恒温浸泡4小时。 2.2.2. 穿刺处理萌动种胚 采用0.25 mm长针灸针，将5根捆成一束，在花生的根部下端1.5 mm，用短针斜角45度插入2 mm，最多刺2次，在进行操作的过程中需要注意深度，以防损伤过度导致花生胚死亡(如图2)。 图2. 穿刺萌动种胚 2.2.3. 金刚砂和超声波处理穿刺的萌动种胚 将针刺处理过的花生种子放入烧杯，加入少量金刚砂，加水没过，置于超声波仪进行超声波处理(如图3，工作效率800 W，工作10 s，休息3 s，循环3次)。 图3. 金刚砂和超声波处理萌动种胚 2.2.4. 农杆菌共培养 将烧杯中的水倒掉，洗净沾在花生上的金刚砂，转入广口瓶，加入已培养好的菌液，液面稍微高于花生(菌液取已完成活化的CP4菌株加入新的LB培养基中，每100 ML瓶加入菌液200 ul，置于摇床中摇动培养，温度为28℃，转速为130 rpm，将菌液培养至分光光度值OD260 = 0.6后，放置于4℃冰箱保存)。用移液枪加入相应AS (终浓度为100 umol/L)，用保鲜膜封住瓶口，然后在膜上插几个小洞，方便透气，放置于摇床共培养，转速175 rpm，28℃侵染12 h。设置对照与处理(如图4)，对照种子浸泡后未进行任何处理，摇床培养用水培。 图4. 农杆菌共培养 2.2.5. 清洗 清水冲洗处理过的花生种子。 2.2.6. 播种 播种花生畸宽20 cm，行距27 cm，每穴3~4粒，尽量保证土地平整。最后小心为花生萌发种子盖土，避免损伤种胚，盖土厚度为2~3 cm。 2.2.7. 田间筛选 播种后，每周观察一次花生的生长状况，在幼苗长到3~5叶期时，开始进行除草剂抗性田间筛选，共喷洒四次，各次间隔3周。第一次，1:1000浓度的草甘膦溶液，分别对仲恺花01和12号对照组和实验组进行均匀喷雾，挂好标签。第二次浓度1.5:1000，第三次浓度4:1000，第四次浓度7:1000。 2.2.8. 收获T1代并进行分子检测 收获抗草甘膦的花生T1种子，并继续播种，提取幼苗叶片DNA进行PCR分子检测。DNA提取采取SDS法，PCR扩增体系为25 ul，扩增引物序列为，上游引物：5‘-ACCATCGTCAACCACTACAT-3’，下游引物：5‘-AGTCCAGCTGCCAGAAACCC-3’，扩增产物片段大小为438 bp，引物由上海生物工程股份有限公司合成。
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user: 3. 结果与分析 3.1. T0代转化及大田筛选情况 从2018年4月28日第一次观察花生播种及喷药后生长情况到2018年7月28日收获花生，期间共4次喷药，5次对花生进行观察。由于第一、第二次花生喷药的浓度比较低，花生整体变化不大，生长旺盛，处理组和对照组的花生变化不明显，第三、第四次加大浓度后，对照喷药的植株叶子发黄，长势受抑制，甚至枯萎死亡(图5右边植株)，处理组的花生植株也大部分叶子发黄，枯萎，抗性好的植株长势良好(图5左边植株)。最后收获花生(图6)。 实验通过穿刺法辅助转化萌发种子仲恺花生01号900粒，仲恺花生12号600粒。不做任何处理空白对照仲恺花生01号100粒，空白对照仲恺花生12号70粒。将转化处理种子和空白对照种子直接播种于实验田中，播种后仲恺花生01号处理组出苗550株，出苗率为61.1% (表1)，对照组出苗75株，出苗率75%；仲恺花生12号处理组出苗率380株，出苗率63.3%，对照组出苗50株，出苗率83.3%。生长 图5. 大田筛选情况 图6. 收取花生 期间，从第一次到第五次共3个月时间进行草甘膦除草剂喷洒筛选，经过喷洒处理的对照组花生植株全部枯萎死亡，实验组仲恺花生01号植株存活苗为5株，其中3株表现为低抗，2株表现为中抗；实验组仲恺花生12号植株存活苗6株，其中4株表现为抵抗，2株表现为中抗(表1)。 大田花生转化植株除草剂抗性筛选划分标准： 高抗(H)：整个植株叶片均为正常绿色，叶片挺拔。叶面上没有或仅有个别黄色斑块(相当于Mannerlof等的8~10级)，植物生长发育未受到影响。 中抗(M)：植株上绝大多数叶片为正常绿色，但是叶片出现轻微下披，生长速度减慢，少数叶片出现黄色斑块(相当于Mannerlof等的6~8级)。 低抗(L)：植株上部分叶片发黄，萎蔫，出现明显的受害症状。生长发育受到影响，但经过一段时间后植株仍能够恢复生长(相当于Mannerlof等3~5级)，植株表现出明显的耐性。 Table 1 Result of EPSPS gene transformation and screening of T 品种 处理方法 萌动种子处理数 T0出苗数(出苗率) 抗性苗(抗性率) 中抗 低抗 仲恺花01号 穿刺胚 900 550 (61.1%) 5 (0.9%) 2 3 仲恺花12号 穿刺胚 600 380 (63.3%) 6 (1.5%) 2 4 表1. T0代转化处理情况 3.2. T1代种子出苗及生长情况 如图7所示，将T1代种子室内播种，20天后幼苗叶片供DNA提取。 3.3. 提取T1代花生叶DNA及分子检测 图8为T1代种子幼苗进行DNA提取的电泳图。如图可以看出DNA条带有降解，不清晰。主要原因是花生材料含有酚类和糖类物质比较多，DNA较难提取，电泳时干扰多。 图7. T1代播种后种子的出芽与生长情况(A：2天，B：7天，C：20天) 图8. DNA电泳图 图9. PCR电泳图 图9为T1代DNA进行目的基因扩增的结果。如图所示，从扩增出的PCR的电泳图中看不到很明显的目的条带，但模模糊糊又似乎有，扩增效果差。应该进一步优化DNA提取和PCR扩增程序。可能的原因：1) 模板中含有杂质，DNA提取的质量差。2) 在提取制备模板时丢失过多，模板降解严重，导致模板量太少。
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user: 4. 讨论 4.1. 穿刺法处理萌动种子的影响 穿刺处理过的种子和没有处理的种子相比，穿刺过的种子存活率较低(表1)，植株长势较差。说明穿刺对花生胚造成较大伤害，不利于出芽。但造成伤害对农杆菌侵染及基因转化又是有利条件，所以本方法对穿刺的深度和面积等参数有严格的要求。 4.2. 除草剂的浓度对花生的影响 本实验第一次按1:1000的比例喷洒除草剂，由同一人以匀速喷洒除草剂，花生叶片出现枯黄、损伤，其他部位没有受到影响。第二次按1.5:1000的比例喷洒除草剂，花生植株子叶与第一次相比叶子发黄，少部分枯萎，生长状况差；少数植株生长旺盛，对草甘膦除草剂具有不同程度的抗性。由于前两次喷洒除草剂后还没有出现死亡植株，所以第三次加大浓度，按4:1000的比例喷洒除草剂，与前两次相比大部分植株叶子枯黄，枯萎，生长状况差，少数植株生长旺盛，但是还是没有死亡植株，所以进行第四次喷药，加大药量，按7:1000的比列喷洒除草剂，25天后观察，空白对照中喷洒除草剂后的植株全部死亡，处理中除少数可能转入转基因ESPSP的植株生长势良好(图5右)，大部分花生植株不具抗性，经过喷洒除草剂，叶片基本枯萎，最后死亡。 4.3. 大田抗性与分子检测结果 本实验经过大田四次筛选，结果很明显看出确实有些苗具有大田除草剂抗性(如图5)，生长状况比对照具有明显优势，但PCR分子检测却很不明显。对于这种现象，可能本实验对花生DNA提取和PCR检测方法不当；另外也可能是在本实验所用花生品种中本身具有此种抗性，经过筛选把它进一步富集加强且区分出来，而不是转基因的结果。需要进一步验证这两种可能性。
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user: 5. 结论 本实验尝试了利用金刚砂辅助超声波用农杆菌转化花生萌动种子，尽管最后分子检测的PCR结果不很明显，但还是获得具有明显大田抗性的植株，不失为一种可行的传统抗性育种筛选方法；另外，从转基因方面讲，毕竟是第一次尝试，从设计步骤和大田筛选结果看整个操作处理程序是可行的，也得到了大田抗性明显的植株。但是程序中的各级参数例如针刺的位置和深度、萌动时间、金刚砂的浓度和超声波强度等均需更细致的实验加以优化，尤其对DNA和PCR检测方法的优化。 通过本实验，摸索出利用金刚砂辅助超声波进行农杆菌转化花生萌动种子程序如下：1) 花生剥壳和恒温水28℃浸泡12小时；2) 穿刺处理萌动种子胚；3) 金刚砂和超声波处理穿刺的萌动种胚；4) 农杆菌共培养；5) 花生播种、田间管理与抗性筛选；6) T1代转化种子室内播种；7) 提取T1代花生叶DNA及分子检测。
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user: 摘 要 论文研究YVO 4 中负折射的相关定量细节，以利用该结果设计新型晶体波导结构。利用e光在单轴晶体表面的折射公式，得到入射角、折射角、光轴取向角变化对负折射现象的影响：折射角随入射角增大而增大，随光轴取向角的增大先减小后增大再减小，真空与YVO 4 界面最大负折射角的最佳光轴取向角为46.43˚。单轴晶体负折射可用于隐身技术中，利用两块光轴对称取向的YVO 4 孪晶结构可引导e光绕行一定范围或偏折一定的角度。定量的负折射实现条件、入射角及折射角范围，以及孪晶结构的光线偏折现象对YVO 4 晶体都有定量指导意义。 关键词 :负折射，YVO 4 晶体，光轴，晶体波导 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 负折射是入射光和折射光在法线同一侧的现象，与传统光折射的Snell公式不相符，可被用于制作分辨率低于波长的超透镜或完成其他特殊成像 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。Veselogo [ 4 ] 最初得出普通介质和介电常数和磁导率都为负值的人工超材料界面存在负折射，Shelby等 [ 5 ] 在研究二维铜带单元系列组成的超晶格材料时观察到负折射现象。在随后展开的大量负折射材料生成、结构设计和应用研究中发现，e光从均匀介质入射到单轴晶体表面时也可以观察到负折射现象 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]。 YVO 4 晶体在可见光及近红外波段有良好的透光性，透光范围较宽，硬度较高，可人工生长出大块优质晶体，并且易于加工，价格较低，是光通信无源器件如光隔离器、旋光器、延迟器、偏振器中的关键材料。YVO 4 晶体(n o = 2.02， n e = 2.25， 532 nm)相比KDP(n o = 1.51， n e = 1.47， 532 nm)及其他光学晶体各向异性更强，负折射相关角度更大。为确定YVO 4 晶体的负折射与应用，本文详细分析YVO 4 晶体光轴取向不同时空气与晶体的界面上e光负折射的最大入射角与出射角范围及其与光轴角的关系，并分析e光在孪晶界面上的偏折特征。
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user: 2. YVO 4 晶体折射 单轴晶体的介电常数 ε 1 = ε 2 ≠ ε 3 ，激光从均匀介质入射到单轴晶体界面时o光和e光传输速度不同导致双折射现象，o光遵循Snell定理，e光与光轴方向夹角不同时折射率不同不遵循Snell定理。双折射表现为o、e光相位或者出射方向的差别。从均匀介质向单轴晶体界面入射时，入射角在一定范围内，e光会出现负折射现象。负折射的临界入射角最大值和最大负折射角最大值均取决于双折射率 Δ n = | n e − n o | ，且 Δ n 越大临界入射角和最大负折射角越大。 自然光入射到空气和单轴晶体界面，观察到图1(a)中o光、e光两条折射光线，均为正折射，调整入射角度可以观察到图1(b)中折射e光和入射光在法线同一侧的负折射情况。YVO 4 晶体用于观察测量以上双折射及负折射特性，鉴于e光在单轴晶体中的特殊情况，也可用多块单轴晶体适当组合设计成相应的e光导波器件 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]。
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user: 3. e光在均匀介质与YVO 4 晶体界面的折射 根据色散关系与边界连续性条件对应图2中的入射情况可以得出光线折射角的表达式 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] ： tan θ 2 = 1 n o 2 cos 2 θ 0 + n e 2 sin 2 θ 0 [ ( n o 2 − n e 2 ) sin θ 0 cos θ 0 + n n o n e sin θ 1 n o 2 cos 2 θ 0 + n e 2 sin 2 θ 0 − n 2 sin 2 θ 1 ] (1) 图1. 入射自然光在单轴晶体界面的双折射和e光负折射 图2. 均匀介质与单轴晶体界面折射相关角度 式中n为均匀介质折射率，对于空气n = 1。n o 、n e 为晶体参数，波长为1.55 μm时YVO 4 晶体 n o = 1.94 ， n e = 2.15 ，考虑色散特性若入射光波长改变n o 、n e 的值有一定变化。 θ 0 为光轴方向与界面的夹角，当单轴晶体光轴与界面不垂直时，光从法线左右入射不存在对称性，入射角可在(−90˚， 90˚)范围内取值。图2中入射角和折射角取负值，光轴角为锐角。如果 n o = n e ，(1)式变回Snell公式。图3为e光从空气入射至不同光轴取向角的YVO 4 晶体(正单轴晶体)折射角与入射角的关系。 负折射为图中第二、四象限的区域，折射角为0时入射角为实现负折射的临界角： θ 1 m = arcsin [ ( n e 2 − n o 2 ) sin 2 θ 0 cos 2 θ 0 n 2 ( n e 2 cos 2 θ 0 + n o 2 sin 2 θ 0 ) ] (2) 临界入射角与光轴取向角的关系如图4所示。 从图中可以看出临界入射角随光轴取向角的增大先增大后减小。当光轴取向角 θ 0 = arccos [ n o / ( n o + n e ) ] 时临界入射角存在最大值： 图3. e光在空气与YVO 4 晶体界面折射 图4. 临界入射角与光轴取向角的关系 θ 1 m max = arcsin ( n e − n o n ) (3) YVO 4 晶体的最佳光轴取向角约为46.43˚，最大临界角为11.5˚。负折射的临界入射角最大值取决于晶体双折射率 | n e − n o | / n ，晶体双折射率越大临界入射角最大值越大。 入射角为0时负折射角取得最大值，其表达式为： θ 2 s m = arctan [ ( n o 2 − n e 2 ) sin θ 0 cos θ 0 n o 2 cos 2 θ 0 + n e 2 sin 2 θ 0 ] (4) 光轴取向改变与最大负折射角关系如图5所示。 图5. 最大负折射角与光轴取向角的关系 θ 0 = arcsin [ n o 2 / ( n o 2 + n e 2 ) ] 时最大负折射角为： θ 2 s max = arctan [ n e 2 − n o 2 2 n o n e ] (5) 此时YVO4晶体光轴取向角为42.15˚，对应最大负折射角为5.8˚。对于其他单轴晶体，设各向异性参量 Γ = n e / n o ，图6给出了最大负折射角与各向异性参量的关系。 图6. 最大负折射角与各向异性参量的关系 从图中可以看出最大负折射角随Γ增大而增大，Γ = 2时负折射角超过30˚。材料各向异性光学参数与材料的组成结构有关，YVO 4 晶体Γ = 1.10，最大负折射角低于10˚。考虑晶体的正常色散关系，入射光波长不同时负折射角不同，波长越短，对应负折射角越大。
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user: 4. 结论与应用分析 由以上公式计算及结果可知，e光在空气与YVO 4 晶体表面的负折射与晶体光轴取向角有关，光轴角42.15˚时有最大的负折射角为5.8˚。光轴角为46.43˚，负折射对应的真空中入射角为11.5˚。定量计算公式中晶体的各向异性参数ne/no对最大负折射角影响明显，可通过选择不同材料或者利用材料的压电效应获得较大值。利用YVO 4 晶体的负折射定量结果可实现以下应用： YVO 4 晶体e光负折射实现一定角度范围隐身，折射光线偏离正折射情况导致一定范围内的目标在视场内消失。 图7. e光穿过孪晶结构的折射示意图 图7中两块面对称的不同光轴取向的YVO 4 晶体粘合在一起的孪晶结构，两光轴取向角分别为135˚和45˚，各界面均做抗反射涂层处理 [ 15 ]。图中从左至右的三次折射都为负折射，由晶体负折射及光路可逆分析的e光光路为“W”形，中间部分最大偏折角为11.6˚。不考虑抛光和粘接加工损耗时，可忽略孪晶内部界面对于入射光的反射损耗。
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user: 摘 要 为探讨秸秆还田条件下农田生态系统钾循环规律，通过田间试验，研究了不同秸秆还田量对麦–玉轮作体系下农田生态系统钾循环的影响。结果表明，秸秆还田能增加不同土层中土壤不同形态钾含量，土壤水溶性钾、交换性钾及全钾含量随土层加深呈现增多趋势。从不同秸秆还田量来看，以150%秸秆还田处理的全钾含量增幅最大，以100%秸秆还田处理的土壤速效钾含量最高。秸秆不还田及还田量过低会导致土壤钾素表现为亏缺状态，土壤供钾能力降低。由于秸秆的截获作用，秸秆还田可以减少随径流及淋溶水带走的钾量，增加土壤的保水、保肥性能。150%秸秆还田在减少径流、淋溶量，降低随径流、淋溶水带走的钾素量最多，能保证土壤钾库一个相对较富集或盈余状态。 关键词 :小麦/玉米轮作，秸秆还田，钾循环，农田生态系统，钾肥年表观盈亏量 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 农田生态系统是人工生态系统，其养分循环过程受人类活动的影响，不合理的人类活动会对农田生态系统造成不利影响 [ 1 ]，例如不合理的施肥会造成生态环境的恶化。农业的持续发展不能只依靠化肥和能源的投入，还必须摸清农田生态系统内部养分循环规律和平衡特性 [ 2 ]，才能对土壤养分水平的发展趋向进行预测，并采取合理的调控措施 [ 3 ]，从而使有限的养分得到最大限度的利用。目前有关氮循环和磷循环研究较多，钾循环研究却很少。而众所周知，钾是动植物生长发育过程中所必需的元素，是地壳中第7个最丰富的元素 [ 4 ]，但由于农业生产过程中施肥的不均衡，长期以来人们忽略了钾肥的使用，土壤缺钾已成为中国农业生产中普遍存在的限制因子。因此，通过科学途径提高土壤的供钾能力，减少土壤对钾的固定，提高钾肥的利用率，这对提高作物产量、降低生产成本以及保护生态环境将起到重要的作用。 秸秆还田是缓解中国钾肥资源紧缺以及发展可持续农业的有效途径 [ 5 ]，在补充土壤钾含量和克服土壤钾赤字方面具有意义。研究表明，作物体内80%以上的钾存在于秸秆中，秸秆还田后释放的钾素可不同程度地替代钾肥施用 [ 6 ]，但目前秸秆有效利用现状却不容乐观 [ 7 ]。据统计，中国农作物秸秆总量约6.2 × 10 8 t，可收集利用的秸秆约为4.8 × 10 8 t，其中能用于还田培肥的秸秆2.4 × 10 8 t，3.25 × 10 8 ~4.2 × 10 8 t的秸秆还是作为薪柴被直接燃烧掉，即被直接烧掉的秸秆占秸秆总量的65%~84% [ 8 ]。以草木灰为例，在南方主要用于蔬菜地和部分油料作物，归还大田的不多，在北方草木灰往往和有机肥混合施用，反而造成大量氮损失 [ 9 ] [ 10 ]。并且在黄淮海区域小麦–玉米1年2熟的轮作制度下，由于秸秆还田引起的作物出苗率低、病害草等问题日趋凸显 [ 11 ]，更加影响了人们秸秆还田的积极性。 研究表明，在实际农业生产中秸秆在不能有效分解的情况下，秸秆还田量问题会影响秸秆的培肥改土作用 [ 12 ] [ 13 ]。秸秆还田后农田生态系统发生变化，因此需要结合作物的生长、种植管理措施等，探明农田生态环境尤其是耕作层土壤情况。因此，本研究选定黄淮海区域的一处粮食高产区——德州市平原县，当地亦存在大量秸秆资源利用率低、环境污染的问题，在当地1年2熟的小麦–玉米轮作制度下，探讨秸秆不同还田量条件下对农田生态系统钾循环的影响，从钾素的投入、支出、地表径流、深层土壤入渗及形态变化，摸清农田生态系统钾循环规律，明确秸秆还田对农田生态系统钾循环的影响，从而达到提高秸秆资源的利用效率、指导钾肥科学施用、实现资源的循环利用。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 试验时间、地点 田间试验于2013年10月在德州市平原县张华镇进行。 试验点位于鲁西北黄河冲积平原，东经115˚45'~117˚36'、北纬36˚24'25''~38˚0'32''之间。南北长 39 km ，东西宽 48 km ，总面积 1047 km 2 ，南依泰山，北望京津，距德州市 30 km 。属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，干湿季明显，春季干旱多风，夏季湿热多雨，秋季凉爽，冬季干冷少雨雪，年平均降水535 mm，年平均日照时数2592小时。地形平坦，土层深厚，种植业发达，实行小麦–玉米1年2作的种植制度。当地土壤类型为潮土，其基本理化性质见表1。 Table 1 Basic physical and chemical properties of soi 有机质/% 碱解氮/(mg/kg) 速效磷/(mg/kg) 速效钾/(mg/kg) pH值 1.34 65.12 23.45 156.01 8.47 表1. 土壤基本理化性质 2.2. 试验材料 供试肥料：速效尿素施用大颗粒尿素，N含量46%；速效磷肥施用过磷酸钙，P 2 O 5 含量44%；速效钾肥施用硫酸钾，K 2 O含量50%。 供试作物：玉米，品种“登海605”；小麦，品种“济麦21”。 2.3. 试验方法 2.3.1. 试验设计 试验共设4个处理，每个处理重复3次：1) 秸秆不还田(CK)；2) 50%两季秸秆还田(50% ST)；3) 100%两季秸秆还田(100% ST)；4) 150%两季秸秆还田(150% ST)。 2.3.2. 施肥量及施肥方法 所有处理的施肥均按照当地农民习惯，小麦季施肥量为N 240.0 kg /hm 2 ，P 2 O 5 132 kg /hm 2 ，K 2 O 105 kg /hm 2 ，玉米季施肥量为N 240.0 kg /hm 2 ，P 2 O 5 120 kg /hm 2 ，K 2 O 105 kg /hm 2 ，磷钾肥作基肥一次施入，氮肥的基追比小麦季为5:5、玉米季为6:4。 2.3.3. 试验小区布置 采用长期定位试验，修建定位池。每个定位池设计面积为 42.5 m 2 。定位池土下四周用水泥板隔断，每个定位池内设置用于接收淋溶水、径流水的装置，试验地安装自动气象站，以收集降水信息。试验地紧挨水渠，满足试验灌溉用水需求。具体定位试验现场见图1。 图1. 长期定位试验现场图 2.3.4. 秸秆还田处理方法 小麦季为秸秆粉碎后翻耕入土、玉米季为小麦秸秆粉碎后地表覆盖。秸秆还田量按照每年作物产量与秸秆系数之间换算得出具体数量。 2.3.5. 日常管理及取样方法 日常管理按照当地农民习惯。收获后计产，统计产量，测定籽粒及秸秆全钾含量、0~ 100 cm 土层土壤水溶性钾、交换性钾、非交换性钾及全钾含量，测定淋溶水、径流水中钾含量，计算钾素年表观亏盈量。试验数据截至2016年玉米季收获。 2.3.6. 指标测定方法 作物钾含量采用浓H 2 SO 4 消煮–火焰光度计法测定，土壤水溶性钾采用H 2 O浸提–火焰光度计法测定，土壤速效钾采用醋酸铵浸提–火焰光度计法测定，土壤缓效钾采用硝酸浸提–火焰光度计法测定，土壤全钾采用氢氧化钠熔融–火焰光度计法测定 [ 14 ]。钾肥年表观盈亏量 = 年钾肥投入量 − 作物吸钾量，钾肥产量效应 = 施钾增产量/施钾量。 2.4. 统计分析 用DPS软件进行数据方差分析，用Duncan新复极差法进行多重比较。
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user: 4. 结论 1) 秸秆还田可以增加不同土层中土壤水溶性钾、交换性钾及全钾含量，并且随着土层的加深，土壤水溶性钾、交换性钾及全钾含量呈现增多趋势。从不同秸秆还田量来看，以150%秸秆还田处理的全钾含量增幅最大。但以作物直接吸收的速效钾来看，以100%秸秆还田处理的土壤速效钾含量最高。 2) 由于秸秆的截获作用，秸秆还田措施可以减少田间径流及淋溶水量，并且减少随径流及淋溶水带走的钾素量，亦说明秸秆还田可以增加土壤的保水、保肥性能。150%秸秆还田在减少径流、淋溶量，降低随径流、淋溶水带走的钾素量最大，且能保证土壤钾库一个相对较富集或盈余状态。但考虑实际田间操作、可行性，建议选取与之差异不显著的100%秸秆还田量，亦能达到较好的效果。 3) 秸秆不还田及还田量过低，会导致土壤钾素由于作物籽粒及不还田部分秸秆带走的钾而一直表现为亏缺状态，致使土壤钾素逐渐耗竭，土壤供钾能力降低，因此需要科学实施秸秆还田以实现钾素养分的持续利用。 4) 小麦/玉米两作秸秆全量还田下施用钾肥，土壤本底钾含量与秸秆还田带入钾量不能替代钾肥功效，秸秆还田条件下科学施用钾肥仍毋庸置疑。
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user: 摘 要 目的：构建院校一体化临床护理实践教学体系，并探讨其实施效果。方法：以新疆某医科大学护理学院2015级及2016级护理学本科学生为研究对象，整群抽取2015级护理学本科学生147人设为对照组，2016级护理学本科学生156人设为实验组，对照组采用原培养模式，即院校合作培养模式；试验组采用院校一体化临床护理实践教学体系模式，比较两组学生的临床实践能力、护理技术操作能力、评判性思维能力、护士核心能力。结果：实验组临床实践能力(89.07 ± 4.56分)、护理技术操作能力(88.34 ± 2.43分)、评判性思维能力(300.34 ± 52.85分)、护士核心能力(2.75 ± 0.47分)得分均高于对照组，两组之间的差异有统计学意义(P < 0.05)。结论：构建的护理本科专业院校一体化临床护理实践教学体有助于提高本科护理学生临床能力、创新能力和护士核心能力，密切学院与医院整合，利于提升学生的临床岗位胜任能力。 关键词 :护理，院校一体化，临床护理实践，实践教学，体系构建，实践研究 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/