皮胶原在柔性智能可穿戴领域的研究进展

皮胶原作为一种来源于动物皮肤的天然生物质材料,具有良好的生物相容性、可降解性、低抗原性以及易功能化等优势,在柔性传感、电磁屏蔽、人体热管理和储能等柔性智能可穿戴领域展现出巨大的应用潜力。然而,未经改性的皮胶原存在热稳定性差、机械强度较低以及功能性不足等一些固有缺点,使其在柔性智能可穿戴领域应用受限。本文简要介绍了皮胶原的多层级结构和性能优势,论述了皮胶原的不同改性方法,包括物理交联、化学交联以及共混改性,重点综述了其作为柔性可穿戴材料在柔性传感、电磁屏蔽、人体热管理和超级电容器中的研究进展。最后,就皮胶原在柔性可穿戴电子领域的发展趋势进行了展望,指出开发具有极端环境稳定性、多功能集成型皮胶原柔性可穿戴电子材料,实现皮胶原基柔性智能可穿戴材料的按需定制将成为下一步的研究重点。

铅卤钙钛矿泄漏对垂穗披碱草幼苗生长的影响

本研究通过模拟铅卤钙钛矿泄漏导致的不同铅(Pb)胁迫梯度(0,36,72,130,170和260 mg·kg^(-1)),监测高寒草甸优质牧草垂穗披碱草幼苗生长情况,重点分析Pb胁迫对垂穗披碱草幼苗Pb富集能力和耐受能力的影响。结果表明:1)垂穗披碱草的出苗率并未受到Pb胁迫梯度的显著影响,但出苗速率和出苗持续时间随Pb胁迫增加而显著降低;2)Pb胁迫显著抑制垂穗披碱草幼苗高度,但单株幼苗生物量则表现为浓度效应,小于72 mg·kg^(-1) Pb浓度作用不显著,大于72 mg·kg^(-1)时表现为抑制作用,在260 mg·kg^(-1)时无法萌发;3)垂穗披碱草幼苗的Pb富集能力显著降低,Pb耐受范围为68.42~205.94 mg·kg^(-1);4)结构方程模型表明,铅卤钙钛矿泄漏导致的Pb胁迫通过降低土壤pH和增加硝态氮含量改变垂穗披碱草幼苗生长情况,进而影响其Pb富集能力和耐受范围。土壤pH值和硝态氮含量是影响垂穗披碱草幼苗生长的重要因子,在铅卤钙钛矿泄漏情境下可以通过提高土壤pH增加其Pb耐受能力。

纳米TiO_2改性聚醋酸乙烯酯—丙烯酸丁酯乳液的制备及其在高寒沙地固沙中的应用性能Ⅱ乳液的固沙性能研究

针对川西北高海拔沙化地区平均气温低,昼夜温差大、紫外照射强烈的特点,应用自制的纳米TiO_2改性P(VAc/BA)乳液,通过扫描电镜分析、固沙强度分析、耐热老化实验、保水实验、植物发芽实验等手段,研究了其在实验室模拟条件下的应用性能.结果表明,使用固含量为5%的乳液与沙子混合,干燥后经过扫描电镜分析发现沙粒之间产生粘合作用,在喷洒过固沙剂的沙堆表面形成了一层2~3 mm的固结层;沙子表面固结层的抗压能力能够满足对固沙强度的要求.经过冻融循环和耐热循环实验后的沙模,抗压强度虽然呈现出下降的趋势,但是整体下降不大,第10次循环后其强度仍然符合国际同行的对于固沙材料相关要求.喷洒了固沙剂的沙模,随着乳液浓度的增加,其中的水分剩余量有明显的提升,在7 h后的水分剩余量为39%,明显高于对照样.当所施用的固沙乳液的固含量为3~4%时,燕麦种子发芽率、发芽势高于对照样,固沙剂的固含量变化对燕麦种子10天后的生长高度基本不产生影响.

氮磷添加对高寒草甸植物群落根系特征的影响

全球变化背景下,持续的氮沉降加速了陆地生态系统的磷循环,进而引发了生态系统中潜在的磷限制,因此研究氮磷耦合对于植物应对环境变化导致的养分限制至关重要。以川西北高寒草甸为研究对象,通过微根管原位监测与室内分析相结合的方法探讨了青藏高原高寒草甸植物根系动态变化特征对不同梯度氮磷添加的响应机制及其与土壤理化特性间的相互关系。结果显示:氮磷(NP)添加增加了表层(0~10 cm)土壤全磷、速效磷以及速效氮含量,整体上降低了土壤pH和C∶P,但对土壤全氮和有机碳含量影响微弱;氮磷添加不仅延长了根系寿命,还使得表层根系现存量提高了8.79(NP_(20))和13.21 mm·cm^(-3)(NP_(30)),生产量、死亡量分别提高了3.17(NP_(30))和2.92 mm·cm^(-3)(NP_(30)),但深层(10~20 cm)根系现存量降低了8.85(NP_(10)和5.37 mm·cm^(-3)(NP_(30)),生产量降低了1.63(NP_(10))和1.43 mm·cm^(-3)(NP_(20)),死亡量降低了2.14(NP_(10))和1.78 mm·cm^(-3)(NP_(30));另外,根系生产量、死亡量及现存量与土壤速效养分的相关性总体上达到了极显著水平(P<0.01)。综上可知,氮磷添加通过改变土壤可利用性氮磷含量,不仅使得植物根系分布浅层化,而且以延长根系寿命的方式减缓了根系周转,进而减少了根系对碳的消耗,增强了其碳汇功能,从而改变了高寒草甸生态系统的碳分配格局。

青海省森林细根生物量及其影响因子

细根是植物吸收水分和养分的主要器官。全球变暖背景下,研究森林细根生物量及其环境因子的变化对生态系统碳平衡、碳收支及其贡献率具有重要意义。采用土钻法和室内分析法对青海省森林6个海拔梯度上5种林分类型的细根生物量和土壤理化性质进行测定,并分析了与环境因子之间的相互关系。结果表明:(1)青海省森林0—40cm土层总细根生物量平均为8.50t/hm^2,随着海拔梯度的增加先降低后升高,不同海拔梯度细根生物量差异显著(P<0.05),最大值出现在2100—2400m处。(2)5种林分0—40cm土层总细根生物量为:白桦<白杨<云杉<圆柏<山杨,不同林分间细根生物量差异不显著。(3)细根垂直分布随土层深度增加而减少,且70%的细根集中在表层(0—20 cm)。(4)土壤容重深层(20—40 cm)显著大于表层(P<0.05),并随海拔梯度逐步增加,且林分间差异较大。(5)全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、全磷(Total phosphorus,TP)含量表层显著高于深层。TC、TN随海拔升高先增后降低,TP 则随海拔逐步降低。不同林分间土壤养分差异较明显。(6)结构方程模型分析得到海拔、土层、容重直接影响细根生物量,细根生物量直接影响土壤养分。林分类型通过土壤容重间接影响细根生物量。因此,林分和海拔通过影响土壤微环境而影响到细根生物量及其空间分布格局。

川西北高原3种禾本科牧草根系特征比较研究

探究3种栽培牧草根系特征的差异,对维系川西北退化高寒草地地下生态系统结构和功能意义重大。本研究采用微根管原位监测与室内分析相结合的方法对紫羊茅、垂穂披碱草及老芒麦单播人工草地的根系特征及其土壤环境进行比较分析。结果表明:1)3种栽培牧草根系生长存在明显的季节节律,5-7月为生长高峰期,7-8月为现存高峰期,8-9月为死亡高峰期。2)3种栽培牧草根系现存量均随土层显著降低,其中老芒麦的根系现存量显著高于紫羊茅和垂穂披碱草(P<0.05);紫羊茅根系生产量和死亡量最高,根系净生长速率最低。3)紫羊茅的根系周转率显著高于老芒麦和垂穂披碱草,且随土层加深而显著增加(P<0.05)。4)结构方程模型(SEM)显示,牧草种类和土层深度不仅直接影响根系特征,而且通过改变土壤化学计量比和土壤理化性质,间接影响根尖数和根系动态特征,进而影响根系周转。综上所述,3种栽培牧草在根系生长与资源获取方面存在明显差异性。紫羊茅采取缩短根系寿命,加快根系周转的生长策略以保证营养吸收效率,而垂穂披碱草和老芒麦采取增加根系产量,以及延长根系寿命的策略减缓根系周转,并通过降低根系的碳消耗而增加了其碳汇功能以适应高寒环境。

青海省森林土壤有机碳氮储量及其垂直分布特征

森林土壤在调节森林生态系统碳、氮循环和减缓全球气候变化中起着关键的作用。但是,由于林型、林龄以及环境因子(海拔)的差异,至今对于森林土壤碳、氮储量的估算依然存在极大的不确定性。因此,利用森林土壤实测数据估算了青海森林土壤有机碳、氮密度和碳、氮储量,分析了土壤有机碳、氮密度的垂直分布格局。结果表明:1)土壤有机碳密度随海拔的增加呈单峰曲线变化,在海拔3100-3400 m达到最大34.33 kg/m^2;氮密度随海拔的增加而增加,范围为1.39-2.93 kg/m^2。2)在0-30 cm土层,土壤有机碳、氮密度均随土层的增加而降低,范围分别为3.84-4.63 kg/m^2、0.22-0.27 kg/m^2。3)青海省森林土壤碳储量为1098.70 Tg,氮储量为61.78 Tg。4)海拔与氮含量和密度之间存在极显著正相关关系(P<0.01,P<0.01)。土层深度与有机碳含量存在极显著负相关关系(P<0.01);与有机碳密度、氮密度存在极显著正相关关系(P<0.01,P<0.01)。说明海拔和土层是影响青海省森林土壤有机碳、氮分布的关键因子。

青海省森林土壤磷储量及其分布格局

磷(P)是地球生态系统中重要的生命元素。全球变化背景下,科学地探究森林土壤磷储量现状及其影响因子,对陆地生态系统的稳定以及磷的可持续利用具有重要意义。因此,该研究利用青海省240个森林标准样地土壤实测数据,并结合青海省森林资源清查资料估算出了青海省森林土壤磷储量,揭示了其分布格局,并讨论了土壤磷储量与环境因子的关系。结果表明:(1)青海省森林土壤磷储量为1.74 Tg,全省1 m深土壤平均磷密度为4.65 Mg·hm^-2,土壤磷密度总体上呈地带性分布。(2)土壤磷密度在中低海拔(2200-3000 m)区域随海拔的升高显著减小,在高海拔(3300-3900 m)区域随海拔高度的增加而显著变大。山地灰褐色森林土的磷密度最大且显著大于山地棕色暗针叶林土和山地暗褐土。(3)土壤磷含量随海拔升高显著减小,山地棕色暗针叶林土各土层磷含量相对较大,山地暗褐土的磷含量最小,且土壤磷含量随着土层的加深而减小。(4)海拔、温度、土壤类型以及土壤含水量均对土壤磷含量有直接影响,且影响较大,其中海拔和温度是影响土壤磷含量变化的关键因子;土壤磷密度对土壤容重、土壤磷含量、土壤含水量、海拔、土壤类型的变化响应较为明显,而土壤容重可能是限制土壤磷密度变化的主导因素。