凹凸棒石是一种含水富镁的硅酸盐黏土矿物,具有良好的流变调节性、离子交换能力、吸附性能和载体功能等特点,在食品、医药、化妆品等领域中展示出了巨大的应用潜力.现综述凹凸棒石的结构、基本性质及在食品、医药及化妆品领域中的应用,为其应用提供参考.

[目的]研究载锌凹凸棒石黏土对瘤胃体外发酵细菌多样性的影响.[方法]本试验采用离子交换法制备载锌凹凸棒石黏土,利用16S rDNA测序技术分析了载锌凹凸棒石黏土对奶牛瘤胃体外发酵细菌菌群和多样性的影响.[结果]研究共获得1490959个有效序列和87662个OTUs.测序结果表明,与对照组相比,试验Ⅳ组中的细菌多样性在体外发酵24 h时提高,试验Ⅳ组中的细菌丰度在体外发酵48 h时提高.细菌菌群组成分析表明,60个样本中的优势菌门主要是厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和黏胶球形菌门.与对照组相比,各试验组的厚壁菌门在体外发酵24 h和48 h时均显著增加(P＜0.05),试验Ⅳ组中拟杆菌门在发酵48 h时显著降低(P＜0.05);60个样本中共获得124个细菌菌属,其中对照组与试验组中普氏菌属含量均没有显著变化(P＞0.05).在体外发酵48 h时,试验Ⅳ组中密螺旋体属含量与对照组相比显著增加(P＜0.05),而食物谷菌属和假丁酸弧菌属含量与对照组相比均显著降低(P＜0.05).[结论]载锌凹凸棒石黏土对奶牛瘤胃体外发酵中细菌多样性产生一定影响,其影响随发酵时间和添加剂量而不同.

目的:通过试验获得轮作周期及新型肥料对蒙古黄芪主要农艺性状[1]及生产效应[2]之影响.方法:采用单因素随机区组一年多点法设计,处理内容6个,重复次数3次,小区面积3 m×7 m.结果:新型肥料在不同轮作制条件下黄芪鲜根平均产量分别为6765 kg·hm-2和4431 kg·hm-2,在3a轮作制土壤条件下施用新型肥料较重茬土壤条件下施用新型肥料可增产52.7％.在3a轮作制土壤条件下建议选择25％凹凸棒矿化复合肥3000 kg·hm-2,在重茬土壤栽培条件下选择25％凹凸棒矿化复混肥3000 kg·hm-2为宜.施30％凹凸棒矿化复合肥3000 kg·hm-2的处理其经济纯收益最高,收益率为9.99元/元,且黄芪甲苷含量最高0.118％,较对照常规化肥0.076％提高了55.3％.结论:蒙古黄芪高产、优质、高效及抗病性好的技术方案是,在3a轮作制土壤条件下选择凹凸棒矿化复合肥25％,在重茬土壤栽培条件下选择凹凸棒矿化复混肥25％为宜.

该文研究了镉胁迫对黄芪幼苗的生理学影响及在基质中凹凸棒粘土对镉胁迫的缓解作用.研究发现,随镉施加浓度的升高,黄芪幼苗叶片Y(Ⅱ)(PSⅡ实际光化学效率)、qP(光化学淬灭系数)、ETR(PSⅡ电子传递速率)、叶绿素含量下降,而叶中镉含量、叶片非光化学荧光猝灭系数(qN,NPQ)、根中镉与丙二醛含量、根质膜透性及根尖膜损伤程度上升;同时根APX(抗坏血酸过氧化物酶)、SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)活性以及可溶性蛋白与可溶性糖含量呈现出先升高后降低趋势.在非镉胁迫条件下,基质中凹凸棒粘土的存在未对叶片的上述参数和根中镉含量、根质膜透性、根抗氧化酶(APX,POD,CAT)活性、根可溶性蛋白含量产生显著性影响;但显著提高了根SOD活性和可溶性糖含量并降低了根丙二醛含量和根尖膜损伤程度.在镉胁迫下,基质中凹凸棒粘土的存在能显著缓解镉胁迫导致的叶片Y(Ⅱ)、qP、ETR、叶绿素含量和根CAT活性、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量的降低以及叶片镉含量、qN、NPQ与根中镉含量、丙二醛含量、质膜透性、根尖膜损伤程度、SOD、POD、APX活性的升高;进一步观察显示,基质中凹凸棒粘土对黄芪幼根镉胁迫的缓解作用会随镉胁迫时间的延长而增加.上述结果表明,凹凸棒粘土对黄芪幼苗镉胁迫具有一定的缓解作用.

在含有不同比例凹凸棒石粘土的混合基质中(凹凸棒石粘土:基质的体积比分别为0:1、1:100、1:70、1:50、1:20)培育当归幼苗,以研究Cu胁迫对当归幼苗的生理学影响及凹凸棒石粘土对Cu胁迫下当归幼苗的保护作用.结果表明:(1)基质中不存在凹凸棒石粘土时,随着CuCl2处理浓度的上升,当归幼苗叶片的实际光化学效率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)和叶绿素含量都逐渐降低;而叶片的非光化学猝灭(qN)、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT、APX)、过氧化氢含量以及根和叶片中的Cu含量均显著性增加,表明Cu胁迫降低了当归幼苗的光化学效率、叶绿素的合成、增加了组织中Cu含量和氧化压力.(2)CuCl2胁迫下,当基质中存在不同比例的凹凸棒石粘土时,Cu胁迫所导致的叶片Y(Ⅱ)、ETR、qP及叶绿素含量的降低以及叶片qN、可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性、过氧化氢含量、根和叶片的Cu含量的升高均有所缓解,说明凹凸棒石粘土通过吸附或固定基质中游离的以及可交换的Cu离子,减少了当归幼苗对有效Cu离子的吸收,从而缓解了Cu离子对植物造成的生理学压力,且这种缓解作用依次为1:70>1:50>1:20≥1:100>0:1,这是基质中存在过多的凹凸棒石粘土时,其在吸收基质中Cu离子的同时也会影响基质的通气性、透水性和酸碱度等.这表明凹凸棒石粘土在基质中的适当加入能缓解Cu胁迫对当归幼苗造成的的生理学压力.

该研究以党参种子为实验材料,通过设置不同浓度(0、0.01、0.05、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0和10.0mmol·L-1)的阿魏酸以及具有不同凹凸棒粘土(凹土)/蛭石体积比(0/1、1/120、1/80、1/50和1/20)基质的室内培育试验,分析基质中阿魏酸对党参种子萌发、生长及幼苗叶绿素荧光参数的影响,以及基质中凹土含量对上述阿魏酸影响的缓解效应.结果 表明,当阿魏酸浓度高于1.0 mmol·L-1时,党参种子活力受到抑制,种子萌发过程延缓.在播种前基质中施加不同浓度的阿魏酸,党参幼苗生物量积累和叶片光化学反应水平在低浓度下得到促进,在高浓度下受到抑制;在幼苗生长过程中短期内施加不同浓度的阿魏酸,党参幼苗叶片光化学反应水平会显著降低.在含有较高浓度阿魏酸的基质中添加不同体积比凹土,能够有效缓解上述党参种子萌发和幼苗生长过程中所遭受的阿魏酸伤害,且凹土在基质中的体积比为1/50时的缓解作用最为明显.可见,环境中高浓度阿魏酸会显著抑制党参种子萌发、生长及幼苗叶片光化学反应水平,添加适量凹土可有效缓解阿魏酸在不同生长阶段对党参所造成的胁迫伤害.

目的:探究镉胁迫下在基质中添加凹凸棒石粘土对党参幼苗的保护作用.方法:在镉胁迫下,通过研究在基质中加入不同比例的凹凸棒石粘土对幼苗叶绿素荧光参数等生理学反应的影响,明确凹凸棒石粘土对党参幼苗的保护作用.结果:随着镉胁迫浓度的增大和胁迫时间的延长,党参幼苗叶片的光下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))、光化学猝灭系数(qP)、电子传递效率(ETR)降低,非光化学荧光猝灭系数(qN,NPQ)升高.在基质中以不同的体积比添加凹凸棒石粘土[凹凸棒石粘土/蛭石体积比(V/V)=0/1,1/120,1/80,1/50,1/20]能够缓解镉胁迫所导致的Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR的降低和qN、NPQ的升高,而凹凸棒石粘土/蛭石体积比为1/50时缓解效果最为明显.进一步研究表明,在镉胁迫下,党参幼苗叶片叶绿素含量降低,MDA含量、可溶性蛋白含量和三种抗氧化酶(POD、CAT、APX)活性升高,在基质中加入1/50的凹凸棒石粘土能明显缓解镉胁追所引起的上述生理学压力.结论:在基质中添加适当比例凹凸棒石粘土对镉胁迫下党参幼苗有明显的保护作用.

中药材种植中长期大量使用化肥、农药,导致中药材产区土壤次生盐渍化、土壤板结、土壤酸化、连作障碍、微生态失衡、土壤病虫害严重等土壤生态环境问题突出.因此,推行中药材生态种植是中药材生产的必由之路.凹凸棒石(attapulgite,ATP)是一种层链状结构的含水富镁铝硅酸盐黏土矿物,在我国储量丰富,具纳米材料属性,且具有强的吸附性和离子交换性等优良特性,有巨大的高值利用空间.ATP及功能产品具有保水、保肥、调节土壤理化性质和微生态等土壤生态效应,在中药材生态种植有广泛的利用价值.该文综述ATP的资源分布、结构特性、土壤生态效应研究及应用进展,展望ATP在中药材生态种植中的应用前景,以期为我国中药材生产的可持续发展提供参考.

大规模的采矿作业已对我国半干旱区植被生态造成很大破坏,矿区植被亟待恢复,以解决半干旱矿区日益恶化的生态环境问题.如何改良土壤、有效储存和利用降水是半干旱矿区复垦土地植被恢复的首要问题.本研究针对半干旱矿区复垦土地水分涵养功能不足的问题,提出利用凹凸棒土和当地砂土组配作为新覆土材料,并研究了外源凹凸棒土添加对神木矿区复垦土壤入渗、排水和储水能力的影响.结果表明:随着凹凸棒土含量的增加,土壤的累积入渗量减少4.8％～37.4％,入渗率减少6.4％～46.3％,湿润锋推进速度减小9.8％～116.9％,饱和导水率减小14.3％～59.5％,24 h和72 h排水量分别减少0.3％～4.3％和0.3％～2.5％,土壤最大储水量增加1.6％～22.4％.外源凹凸棒土的作用效果在添加量为150 t·hm-2时基本已达到最大,结合经济成本的最佳用量在30～150t·hm-2.本研究结果系统揭示了凹凸棒土对半干旱矿区土壤减渗保水的作用机理,证明其可以作为半干旱矿区复垦土壤改良的有效材料,为半干旱矿区土地复垦和植被恢复提供参考.

水分是限制干旱与半干旱地区植被恢复和农业发展的最重要因素之一,减少土壤水分无效蒸发损失可提高水分利用效率.凹凸棒土(ATP)作为一种黏土矿物,其亲水性和吸附性对限制土壤蒸发具有重要作用.本研究选取黄土高原干旱与半干旱区3种不同质地的典型土壤(黑垆土、黄绵土、风沙土),设置5种ATP添加量(0％、1％、2％、3％、4％),使用微型蒸发器在自然条件下进行土壤蒸发试验,探究ATP添加对不同土壤蒸发过程和蒸发面裂缝特征的影响.结果表明:当ATP添加量＜3％时,在同一种土壤下累积蒸发量与蒸发损失率随ATP添加量的增加而减小;ATP添加量为3％时,黑垆土、风沙土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率增加;ATP添加量为4％时,黑垆土的累积蒸发量减小、蒸发损失率增加,风沙土的累积蒸发量增加、蒸发损失率减小,黄绵土的累积蒸发量和蒸发损失率均减小.不同土壤平均累积蒸发量表现为:黑垆土＞黄绵土＞风沙土.在同一种土壤的整个蒸发过程中,施加ATP处理的土壤含水量始终高于对照.累积蒸发量与时间平方根关系的模拟结果表明,蒸发结束时ATP处理下土壤样品可以释放的水量高于对照.添加ATP后黑垆土和黄绵土的裂缝面密度显著增加,风沙土裂缝面密度随ATP添加量的增加而增加,3种土壤的裂缝面密度在ATP添加量为4％时均达到最大值.ATP添加量为3％时可以在最大程度上减少土壤水分无效蒸发.