-
氰胺类化合物作为合成药物和农业化学活性化合物和精细化学品的原料,被广泛应用于含氮杂环等化学中间体合成各个领域或者药物合成过程中,其中单氰胺、双氰胺、三聚氰胺在氰胺家族中具有重要的应用前景.从理论计算角度探究氰胺转化的可行性,采用密度泛函理论研究这三种氰胺的微观理化性质及相互转化的可能路径.通过前线分子轨道理论和静电势的有关研究判断氰胺分子的化学活性位点,在B3LYP/6-311G(d,p)的计算水平下探究单氰胺的反应热力学和平衡转化机理,通过密度泛函理论方法介绍三种氰胺分子化学性质,有望为后续氰胺类高附加值化合物的合成提供理论借鉴.
氰胺密度泛函理论前线分子轨道片段轨道
-
东北黑土地是我国重要的粮食生产基地和全国玉米的主产区.多功能促生菌可以通过固氮解磷将土壤中作物难以利用的氮、磷转化为可吸收形态,从而减少化肥用量并促进作物生长.[目的]从东北黑土中系统筛选高效多功能菌株,通过玉米种子 16℃低温萌发试验与盆栽试验评价其在减施 20％氮磷条件下提升黑土肥力与促进玉米生长的作用效果,为创制适配东北黑土区生境的候选微生物菌剂提供优良种质资源.[方法]采用选择性培养基从水稻根际土中分离筛选多功能菌株;通过 16S rRNA 基因序列分析对菌株进行分类鉴定;定量测定所获得菌株的固氮、溶磷及吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)合成等促生特性.在此基础上,以玉米为供试作物,通过种子萌发试验和盆栽试验系统评价功能菌株对低温(16℃)条件下种子萌发及苗期土壤理化性质和植株生长指标的影响,综合评估其对土壤质量提升与作物促生效应.[结果]筛选获得2 株多功能根际促生菌,经 16S rRNA 基因序列分析鉴定为雪白螺菌属(Niveispirillum sp.)YM6 和芽孢杆菌属(Bacillus sp.)A03.功能分析表明,YM6 兼具固氮与产 IAA 能力,A03 兼具溶磷与产IAA 能力.低温萌发试验显示,复合接种 YM6+A03 效果最佳,发芽率达 49.00％,发芽指数较对照提高 51.44％,平均发芽时间缩短 0.18 d,表现出优于单菌处理及三元复配的协同促生效应.盆栽试验进一步表明,三元复合处理[YM6+A03+ZP(Penicillium bilaiae)]的玉米株高、总生物量、叶绿素总量及土壤有效磷、铵态氮含量较化肥减量对照分别显著提高 12.73％、82.60％、66.30％、29.94％和 30.03％;双菌复合处理(YM6+A03)上述指标与全肥无显著差异,但较化肥减量对照分别提高 9.08％、63.54％、32.81％、21.51％和 15.31％,且优于单一菌剂处理.这表明复合菌剂(YM6+A03+ZP)表现出显著的协同增效作用,可在化肥减量条件下维持甚至提升作物生产力.[结论]单一菌株接种的促生效果相对有限,双菌复合处理(YM6+A03)在化肥减量条件下可维持与全肥相当的生产力,三元复合处理(YM6+A03+ZP)则显著优于全肥对照,在促进玉米生长的同时改善黑土养分状况,并展现出良好的微生物菌剂开发潜力.
复合菌剂种子萌发氮磷吸收玉米促生作用
-
[目的]铜离子含量超标会对生态系统与人体健康造成严重危害.本研究旨在建立一套水样及植物样品中铜离子含量快速测定的低成本智能手机数字图像比色方法,为水体与植物中铜离子含量的快速定量检测提供技术支撑.[方法]基于双环己酮草酰二腙(BCO)显色反应,构建水样过滤—显色—拍照读数流程和植物样品超声辅助酸提取—显色—拍照测定流程.水样经0.45 μm微孔滤膜过滤后,取滤液加入pH 8.8柠檬酸铵—氨水缓冲液和BCO显色剂,显色15 min后在自制避光拍摄盒中采集图像;植物样品加标后经过20%硝酸溶液在55℃下超声提取20 min,冷却定容和过滤后进入同一显色体系.[结果]Cu2+与BCO形成蓝色络合物,显色液R通道信号值随Cu2+浓度升高而降低;在0.05～3.00 mg/L定量范围内,线性方程为y=-20.043x+159.10,R2=0.996 6,检出限为0.02 mg/L,低浓度重复测定RSD不高于4.2%(目标物浓度为0.05 mg/L).针对10份平行样品,水样从过滤、显色到手机图像采集约20 min完成,植物样品从提取到手机图像采集约45 min完成.铜水溶液标准物质和植物基体标准物质GBW10021(豆角)、GBW10022(大蒜粉)的测定结果与证书值接近;湖水、水稻和烟草的加标回收率分别为98.2%±3.8%、102.2%±2.4%和95.8%±4.2%.[结论]本研究构建的智能手机图像比色测定Cu2+含量的方法操作简便、成本较低,可用于水样中和部分植物样品超声辅助酸提取的铜的快速筛查与定量分析.对于需要判定植物总铜含量或Fe3+、Cr3+、Mn2+含量较高的复杂样品,应结合全量消解对照和掩蔽/预处理试验进一步验证.
双环己酮草酰二腙智能手机数字图像比色法铜离子含量快速检测
-
工业排放、农业化学品过度施用以及土壤退化等环境问题的日益加剧,成为制约药用植物品质与安全性的核心因素.重金属、农药残留及其他外源污染物不仅可在药用部位富集,引发直接健康风险,还可通过诱导氧化应激反应、抑制关键代谢酶活性及扰乱次生代谢网络,导致药效成分含量与组成发生显著变化,最终降低药材的临床疗效与品质稳定性.本文系统综述了环境污染对药用植物品质影响的研究进展,重点解析了环境污染对药材代谢调控与安全性的作用机制,归纳了当前污染防控与品质提升的主要技术路径,涵盖生态种植、根际微生物工程及智慧农业等.在此基础上,展望了未来药用植物污染防控与品质管控领域的研究方向,以期为中药材产业高质量发展及公众用药安全提供理论支撑.
药用植物环境污染次生代谢品质安全
-
[目的]探究红花根际土壤中高效解磷细菌的溶磷特性及其对红花生长、有效成分积累和根际微环境的调控机制,为提升红花绿色高效栽培提供依据.[方法]以红花根际土壤为研究对象,通过无机磷选择培养基筛选优势解磷菌株C9,利用抗性菌株评估定殖能力;进一步通过生理生化特性分析、溶磷能力测定、生长曲线拟合及16S rDNA分子鉴定明确菌株特性.采用盆栽试验,以白、黄、红3种花色的红花为材料,通过灌根法施加菌肥,动态监测植株生物量、花丝主要活性成分、根际土壤理化性质及菌株促生指标.[结果]从红花根际土壤中筛选获得一株高效解磷菌株C9,经鉴定为革兰氏阴性荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens).该菌株对磷酸钙和磷酸锌表现出较强的溶解能力,其溶磷量与培养基pH值降低呈负相关.盆栽试验表明,Rif-C9菌株可稳定定殖于红花根际,显著促进白、黄、红3种花色红花的生长,其中单株有效果球数分别提高28.24%、37.36%、26.98%,并同步使3种花色花丝中羟基红花黄色素A(HSYA)和山柰酚(KF)含量分别提升51.5%、34.7%、13.4%和183.3%、300.0%、133.3%.施用Rif-C9菌肥后,根际土壤pH值降低,土壤全氮、有机质和有效磷含量分别显著增加7.64%-18.56%、15.74%-29.94%和4.34%-8.32%,且菌株能够分泌生长素(IAA),协同改善根际微生态,从而驱动红花生长与有效成分的积累.[结论]荧光假单胞菌Rif-C9具有高效溶磷能力,可通过酸化根际微环境、释放可溶性磷及分泌IAA,显著促进红花生长发育、提升药用成分含量并改良土壤肥力.
根际土壤解磷菌红花荧光假单胞菌促生有效成分根际定殖土壤肥力羟基红花黄色素A
-
[目的]生态补偿是激励农户绿色生产的有效手段,研究补偿标准对补偿机制设计和完善具有重要意义.[方法]文章基于2022年山东省796个农户调研数据,从农业收入占比视角运用Heckman Probit 两步法对不同种植作物农户的农业化学投入品减量生态补偿参与意愿和意愿受偿额度及其影响因素进行研究,最终得到相应的补偿标准.[结果](1)农户对农业化学投入品减量生态补偿的参与意愿较高,约有95.48%的农户有参与意愿,其中:粮食作物农户约有94.41%,经济作物农户约有98.28%.(2)农业收入占比对农户参与意愿有显著负向影响,对农户意愿受偿额度有显著正向影响.土地肥力、生态补偿认知正向影响粮食作物农户参与意愿,年龄、种植面积、农业化学投入品使用数量认知负向影响意愿受偿额度,家庭人均收入、劳动力数量正向影响意愿受偿额度.(3)粮食作物农户和经济作物农户意愿受偿额度存在明显差异,粮食作物农户实际受偿额度约为3 522.69元/hm2,比经济作物农户实际受偿额度低3 136.02元/hm2.(4)农业收入占比与意愿受偿额度呈"倒U型"曲线的关系.粮食作物农户的农业收入占比达到62.13%,出现拐点,意愿受偿额度最大,实际受偿额度约为19 069.35元/hm2;而经济作物的拐点则需要农业收入占比达到77.06%,实际受偿额度约为45 701.25元/hm2.[结论]最后,提出依据种植结构差异化推进农业化学投入品减量补偿试点,提高补偿标准测算准确性的建议.
土地生态农业化学投入品减量参与意愿意愿受偿额度农业收入占比
-
为探讨老化过程对生物炭中氮形态转化及其环境行为与植物有效性的影响,本研究以污泥源(SSBC)和骨渣源(BDBC)生物炭为研究对象,通过室内模拟干湿交替与冻融循环两种老化过程(0、10、25轮),利用元素分析、BET比表面积测定、X射线光电子能谱(XPS)及扫描电镜(SEM)分析老化前后生物炭理化性质及氮形态演变;通过盆栽试验,研究添加老化生物炭对水稻生长、氮吸收及土壤孔隙水氮动态的影响.结果表明,老化后生物炭碳含量下降(如BDBC干湿老化后C%从17.20%降至11.24%),氧含量上升,pH降低,比表面积减小(SSBC从43.61 m2·g-1降至30.30 m2·g-1).老化显著促进氮形态转化,干湿交替使SSBC和BDBC中蛋白氮分别增至38.39%和54.04%,吡咯氮和季氮含量降低,无机氮含量亦显著下降(铵态氮最大降幅62.7%).水稻盆栽试验表明,新鲜生物炭处理水稻干质量(SSBC:2.59 g·盆-1)和氮摄取量(SSBC:76.2 mg·盆-1,以N计)均最高,显著高于老化生物炭处理.孔隙水硝态氮浓度在新鲜生物炭处理中最高(BDBC达3.85 mg·L-1),老化后其浓度显著降低(冻融老化BDBC:2.36 mg·L-1).老化过程通过改变生物炭理化性质与氮形态分布,促使稳定氮向活性形态转化,虽降低了短期内对植物的供氮能力,但增强了氮的持留与环境相容性,对减少氮素损失和实现土壤可持续培肥具有积极意义.
生物炭干湿交替冻融循环氮形态转化水稻氮摄取
-
以2023年-2024年茌平区农机管理部门统计资料、12家合作社作业记录、6个家庭农场作业记录及公开报道为基础,分析了山东省聊城市茌平区智能农机装备在小麦玉米轮作中的应用成效.分析结果表明,北斗导航自动驾驶播种行距误差控制在5厘米以内,水肥一体化可以提高水肥利用率,降低生产成本.依托农机合作社共享平台可以提高单机利用率.北方规模化产区应首先推进耕整地标准化和收获减损技术,再依靠新型经营主体和数据监管来实现智能农机的持续推广.
智能农机小麦玉米轮作精准农业推广策略
-
针对传统阳极溶出伏安法(anodic stripping voltammetry,ASV)在粮食检测中前处理流程复杂、耗时长,难以满足现场快速检测需求等问题,建立并优化基于ASV快速测定粮食中镉(Cd)和铅(Pb)含量的检测体系.以乙酸铵+氯化铵+汞为底液,体积分数20%的硝酸为提取液,通过涡旋振荡-离心作用简化前处理流程,系统优化底液、提取液、提取时间等关键参数;采用空白基质匹配标准曲线法消除基质干扰,以电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry,ICP-MS)为参比,进行方法比对验证.结果表明,Cd和Pb在0～500 μg/L范围内线性关系良好,糙米中Cd,Pb检出限分别为 0.005,0.006 mg/kg,玉米中分别为 0.011,0.012 mg/kg;平均回收率为 95.3%～102.3%,变异系数为3.16%～10.20%;与ICP-MS法对比,t检验无显著性差异(P>0.05);优化后,样品前处理与测定时长仅需10 min.研究为主粮的现场快速安全检测提供可靠的技术参考.
粮食重金属检测阳极溶出伏安法电感耦合等离子体质谱法
-
团队首席
杜凤沛教授,中国农业大学首批领军教授、首届"大北农" 教学名师,博士生导师、北京市教学名师.现任理学院副院长、化学实验教学中心主任,兼任教育部大学化学教学指导委员会委员、中国化学会农业化学专委会委员、中国农药应用与发展协会农药制剂与助剂专委会副主任委员、中国农药工业协会农药制剂专委会及标准化专委会委员、中国农科院植保所学术委员会委员、北京师范大学等校国家级化学实验师范中心学术委员会委员、南开大学国家农药工程中心特聘研究员,《农药学学报》《现代农药》常务编委、《大学化学》编委等社会职务.
