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廣州地化所：生物降解和后期熱成熟作用疊加過程中原油極性雜原子化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律

我國西部含油氣盆地如塔里木盆地、四川盆地等都屬于疊合盆地，其中許多油氣藏都經(jīng)歷了早期生物降解作用和后期熱成熟作用的疊加次生改造。以塔北哈拉哈塘地區(qū)為例，許多古油藏在海西晚期被大幅抬升，埋深升至800-2000米，油藏的溫度在30-75℃，原油廣泛遭受生物降解；之后油藏不斷沉降，現(xiàn)今埋深已超6000米，溫度達(dá)160℃左右，原油后期經(jīng)歷熱成熟作用（如圖1所示）。疊加次生改造會(huì)顯著改變?cè)偷男再|(zhì)，包括生物標(biāo)志物，從而影響原油來源、成熟度和生物降解程度的判斷及油氣資源的評(píng)估。因此，深入研究生物降解和后期熱成熟作用疊加過程中原油中化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律對(duì)重建疊合盆地古油藏的地質(zhì)改造歷史至關(guān)重要。圖1. 塔北油藏Ha701井剖面及埋藏史前期中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所廖玉宏研究員課題組對(duì)生物降解和后期熱成熟作用疊加過程中原油中生物標(biāo)志物的變化特征及原油再生氣潛力進(jìn)行了深入的探討。研究表明常用的油源對(duì)比指標(biāo)會(huì)在某種情況下失效，如C27–29規(guī)則甾烷的分布會(huì)在中度生物降解階段失效，TT23/H30和H29/H30的比值會(huì)在嚴(yán)重生物降解階段失效。同時(shí)這些參數(shù)由于熱成熟作用改造而失去了指示油源的能力。遭受嚴(yán)重生物降解的原油估算的裂解氣氣體產(chǎn)量僅為未經(jīng)歷過生物降解原油的25-50%。原油中極性化合物含有氮、氧和硫等雜原子基團(tuán)，是原油的關(guān)鍵組分，蘊(yùn)含著豐富的地球化學(xué)信息，能用于判斷有機(jī)質(zhì)來源、沉積環(huán)境和原油成熟度。這些含雜原子的極性化合物對(duì)疊加次生改造作用較為敏感。其含量會(huì)隨著生物降解程度的增加而顯著增加，在嚴(yán)重生物降解的原油中可超過70%。目前，盡管針對(duì)單一生物降解或熱成熟作用影響下極性雜原子化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律已有若干研究報(bào)道，并且一些基于極性化合物的參數(shù)已被提出并能有效評(píng)估原油所經(jīng)歷的生物降解或熱成熟程度，但是這些研究忽略了多重次生改造作用的疊加效應(yīng)，有些指標(biāo)會(huì)在疊合盆地的應(yīng)用中失真甚至失效。因此，揭示極性雜原子化合物在疊加次生改造過程中的分子轉(zhuǎn)化特征對(duì)于重建油藏的地質(zhì)改造過程具有重要意義。近期，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室FT-ICR MS儀器工程師蔣彬與廖玉宏研究員等對(duì)一套不同生物降解程度的遼河原油和油砂及其熱解產(chǎn)物中極性雜原子化合物的分子組成變化進(jìn)行詳細(xì)的分析。主要研究成果如下：（1）揭示了不同雜原子極性化合物在疊加次生改造過程中的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律：對(duì)于典型O2類化合物，輕度和中度階段的生物降解可導(dǎo)致O2酸類化合物的增加（圖2a），而重度生物降解階段會(huì)導(dǎo)致脂肪酸分解為CO2，并使得1-4環(huán)的環(huán)烷酸含量增加（圖2b）。隨著熱成熟度的增加，O2酸類化合物含量持續(xù)下降，并在成熟度(Easy Ro)0.82-1.01 %之間發(fā)生快速裂解，生成正構(gòu)烷烴（圖2b和2c）；對(duì)于典型N1類化合物，長碳鏈的中性和堿性氮化合物比短鏈和較高縮合度的化合物更容易發(fā)生生物降解（圖3a）和熱裂解（圖3b）。（2）提出了基于極性化合物的適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度的新計(jì)算參數(shù)（圖4a），計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確且適用范圍比常規(guī)的生物標(biāo)志物指標(biāo)更寬（EasyRo最高可達(dá)1.58%，圖4b）。圖2. O2類化合物在疊加次生改造過程中的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律與飽和烴的聯(lián)系。不同樣品中(a) O2類化合物相對(duì)強(qiáng)度，（b）不同DBE值O2類化合物相對(duì)強(qiáng)度和（c）飽和烴分布圖3. N1類化合物在(a)生物降解作用和（b）熱成熟作用過程中的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律。紅色和藍(lán)色分別表示的是在改造作用下化合物相對(duì)強(qiáng)度持續(xù)增加和減少圖4. 適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度模型及結(jié)果。（a）計(jì)算參數(shù)，（b）生物降解和熱成熟度參數(shù)的模擬結(jié)果本研究充分發(fā)揮了FT-ICR MS在分析極性雜原子化合物方面的無與倫比的優(yōu)勢(shì)（超高分辨率和質(zhì)量精確度），闡明了極性化合物在疊加次生改造作用下的分子轉(zhuǎn)化規(guī)律，進(jìn)而提出了基于極性化合物適用于疊加次生改造作用下的生物降解和熱成熟度的新計(jì)算參數(shù)。這些研究結(jié)果不僅展現(xiàn)了極性化合物在重建疊合盆地古油藏的地質(zhì)改造歷史方面的強(qiáng)大潛力，還為理解原油組分在地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)歷的復(fù)雜地球化學(xué)變化提供了新的視角。該研究成果近期發(fā)表于國際期刊《Organic Geochemistry》上，得到了國家自然科學(xué)基金,中國科學(xué)院戰(zhàn)略重點(diǎn)研究專項(xiàng)基金和中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所“涂光熾優(yōu)秀青年學(xué)者”計(jì)劃B類等項(xiàng)目的資助。論文信息：Jiang, B.（蔣彬）; Liu, W.（劉衛(wèi)民）; Liao, Y.（廖玉宏）; Peng, P. a（彭平安）. Molecular transformations of heteroatomic organic compounds in crude oils caused by biodegradation and subsequent thermal maturation: Insights from ESI FT-ICR MS. Organic Geochemistry 2024, 188, 104741.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104741

2024-04-25

廣州地化所：四川盆地丁山鼻狀背斜五峰-龍馬溪組頁巖孔隙結(jié)構(gòu)和頁巖氣產(chǎn)量非均質(zhì)性的控制因素

????繼在涪陵礁石壩的五峰-龍馬溪組頁巖氣勘探取得重大突破之后，近年來中國石化在四川盆地東南緣的丁山鼻狀背斜再次實(shí)現(xiàn)了大突破，丁山有望成為第二個(gè)“礁石壩”。盡管如此，該地區(qū)多個(gè)頁巖氣生產(chǎn)井的日產(chǎn)量存在顯著差異（圖1B）。一般而言，隨著埋深以及與齊岳山斷裂的距離增大，頁巖氣日產(chǎn)量有增加的趨勢(shì)，然而丁頁2井距離齊岳山斷裂最遠(yuǎn)，卻有著較低的頁巖氣日產(chǎn)量。為了厘清導(dǎo)致頁巖氣日產(chǎn)量存在顯著差異的地質(zhì)條件，中國科學(xué)院廣州地化所廖玉宏研究員課題組對(duì)丁山地區(qū)多個(gè)勘探井和生產(chǎn)井的頁巖樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的采集和分析。鉆井井包括較淺的安穩(wěn)-1（AW-1）、三泉-1（SQ-1）和雙河-1（SH-1），五峰組底界深度大致為100米（范圍90~160 m），以及較深的丁頁1（DY-1）和丁頁3（DY3），其五峰組底界深度約為2100 m。這些鉆井與齊岳山逆沖斷裂的距離也不相同。研究團(tuán)隊(duì)全面分析了這些頁巖樣品的有機(jī)質(zhì)豐度（TOC）、礦物成分、孔隙度以及孔隙結(jié)構(gòu)，并探討了研究區(qū)的地質(zhì)條件對(duì)頁巖的物性特性和含氣性/產(chǎn)量之間的關(guān)系。圖1 丁山地區(qū)地質(zhì)和構(gòu)造簡圖（圖1B中的數(shù)字顯示頁巖氣日產(chǎn)量）????研究顯示，丁山鼻狀背斜的頁巖氣產(chǎn)量受到多種因素影響。地層抬升對(duì)頁巖儲(chǔ)層孔隙度的影響不顯著（圖2A），表明區(qū)域差異性抬升和侵蝕對(duì)五峰-龍馬溪組頁巖巖心樣品的孔隙度影響很小。五峰-龍馬溪組頁巖的孔隙度和孔隙連通性隨著與區(qū)域逆沖斷層距離的增加而提高（圖2B）。此外，頁巖氣含量與孔隙度正相關(guān)（圖2C），表明高氣含量在一定程度上阻礙了地層被壓實(shí)及擠壓導(dǎo)致的孔隙度降低。這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋為何某些高孔隙度的頁巖儲(chǔ)層具有較高的頁巖氣產(chǎn)量。反之，高孔隙度也有利于頁巖氣從頁巖儲(chǔ)層中的釋放。圖2. 影響頁巖孔隙度的因素????頁巖物性研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的機(jī)械壓實(shí)作用是由埋藏深度引起的垂直應(yīng)力和構(gòu)造變形引起的水平應(yīng)力共同作用的結(jié)果。圖3顯示，較淺的100米深度（AW-1、SQ-1和SH-1）的五峰-龍馬溪組頁巖樣品的無機(jī)孔（當(dāng)TOC=0%）的總孔隙體積和比表面積均顯著大于2100米深度的樣品（DY1，DY3），說明埋深的增加導(dǎo)致孔隙體積和比表面積減小。此外，五峰-龍馬溪組頁巖的孔隙結(jié)構(gòu)還受到齊岳山逆沖斷裂的影響（圖3）。逆沖斷裂附近的水平應(yīng)力可誘發(fā)固體瀝青的塑性及脆性變形，安穩(wěn)-1井中固體瀝青顆粒沿層理方向發(fā)育出良好的S形特征及不同寬度的裂隙（圖4A，B）。這種變形可能導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)的破壞，進(jìn)而影響頁巖氣的存儲(chǔ)和流動(dòng)。AW-1、DY1、SQ-1、DY3和SH-1等鉆井距離齊岳山逆沖斷層的距離分別為約2 km、7 km、10 km、15 km和50 km，這些鉆井的頁巖樣品總孔體積（Vtotal）與TOC之間的線性回歸線的斜率分別為1.4、2.7、3.2、4.0和3.9。也就是說，距離齊岳山逆沖斷層越遠(yuǎn)，頁巖的孔隙體積與有機(jī)碳含量的相關(guān)性越強(qiáng)，斜率越高；與斷層距離越近，頁巖的孔隙體積與有機(jī)碳含量的相關(guān)性越低，頁巖的孔隙體積與有機(jī)碳含量的相關(guān)性越弱，斜率越低，這表明水平應(yīng)力的影響隨著距離的增加而減弱。當(dāng)距離大于15km時(shí)，斷層的影響趨于不明顯。這一發(fā)現(xiàn)為在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)確定頁巖氣開發(fā)的甜點(diǎn)區(qū)提供了科學(xué)依據(jù)。圖3 頁巖孔體積–TOC線性關(guān)系????在陰極發(fā)光顯微鏡下，方解石晶體呈現(xiàn)橙紅色，這種顏色特征有助于識(shí)別和評(píng)估碳酸鹽礦物對(duì)頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，丁頁2井高碳酸鹽礦物頁巖層段的孔隙和微裂縫被方解石更顯著地膠結(jié)而變得致密（圖4C，D）。因此，高碳酸鹽礦物頁巖層段的這種強(qiáng)烈的碳酸鹽膠結(jié)作用很可能會(huì)對(duì)研究區(qū)頁巖儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)及頁巖氣的開采產(chǎn)生影響。圖4 頁巖樣品的光學(xué)圖像和陰極發(fā)光（CL）顯微照片。????通過綜合分析，可以得出如下結(jié)論：在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，為了實(shí)現(xiàn)頁巖氣的高效開發(fā)，最佳目標(biāo)層位應(yīng)當(dāng)是有機(jī)碳豐富、黏土和碳酸鹽礦物含量低的頁巖層，且甜點(diǎn)區(qū)需要與區(qū)域逆沖斷層保持適宜距離（如15 km）。該研究揭示了頁巖氣產(chǎn)量、含氣性、孔隙結(jié)構(gòu)以及地質(zhì)條件之間的復(fù)雜關(guān)系，也為揭示海相頁巖氣的富集機(jī)理和保存條件提供了有用的信息，對(duì)復(fù)雜構(gòu)造區(qū)域的頁巖氣勘探也具有指導(dǎo)意義。研究得到了中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)（B類和A類）的資助，研究成果近期發(fā)表在能源地質(zhì)領(lǐng)域國際期刊《International Journal of Coal Geology》，第一作者為助理研究員鄭益軍，通訊作者為廖玉宏研究員，共同作者還包括熊永強(qiáng)研究員、王云鵬研究員、彭平安院士和中國石化勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所王杰博士。??????論文信息：Zheng,Y.(鄭益軍),Liao,Y.*(廖玉宏),Wang,J.(王杰),Xiong,Y.(熊永強(qiáng)),Wang,Y.(王云鵬),Peng,P.(彭平安),2024. Factors controlling the heterogeneity of shale pore structure and shale gas production of the Wufeng–Longmaxi shales in the Dingshan plunging anticline of the Sichuan Basin,China. International Journal of Coal Geology 282,104434.?論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.coal.2023.104434

2024-04-25

廣州地化所：原子力顯微鏡和納米壓痕結(jié)合原位表征及測(cè)定頁巖中有機(jī)質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)

頁巖中有機(jī)質(zhì)力學(xué)性能的精確測(cè)定對(duì)于頁巖儲(chǔ)層力學(xué)性能的預(yù)測(cè)和表征具有重要意義。由于有機(jī)質(zhì)顆粒在頁巖中一般以微米級(jí)且呈分散狀分布，準(zhǔn)確評(píng)估其實(shí)際力學(xué)響應(yīng)具有一定的挑戰(zhàn)性。近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后王建豐在熊永強(qiáng)研究員和彭平安研究員的指導(dǎo)下，與挪威奧斯陸大學(xué)Fran?ois Renard教授合作，選取四川盆地五峰組-龍馬溪組的頁巖樣品，提出了一種基于原子力顯微鏡（AFM）與光學(xué)顯微鏡結(jié)合的方法，用于定位頁巖中的有機(jī)質(zhì)，并通過AFM來可視化和量化其楊氏模量（圖1和圖2）。通過對(duì)比分析原子力顯微鏡（AFM）與傳統(tǒng)納米壓痕技術(shù)在測(cè)定頁巖中有機(jī)質(zhì)力學(xué)性能方面的優(yōu)劣（圖1），表明原位納米壓痕和原位AFM測(cè)試相結(jié)合能更準(zhǔn)確地表征頁巖中有機(jī)質(zhì)的力學(xué)性能。相同熱成熟度下，頁巖中筆石的楊氏模量和硬度略大于頁巖中固體瀝青的力學(xué)參數(shù)值。原位AFM和原位納米壓痕的結(jié)果均表明，隨著成熟度的增加，有機(jī)質(zhì)的力學(xué)參數(shù)也隨之增加（圖3）。總體而言，兩種技術(shù)相結(jié)合的方法在頁巖有機(jī)質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的精確表征顯示出巨大的潛力。上述實(shí)驗(yàn)提出了精確表征頁巖中有機(jī)質(zhì)力學(xué)性質(zhì)的方法，對(duì)于促進(jìn)準(zhǔn)確建立相應(yīng)巖石力學(xué)模型，預(yù)測(cè)頁巖的宏觀力學(xué)行為具有重要的實(shí)際意義。研究成果近期發(fā)表在地學(xué)國際地學(xué)期刊《International Journal of Coal Geology》。研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)A類（XDA14010102）的資助。論文信息：Jianfeng Wang（王建豐）;Dziadkowiec Joanna*;Yuke Liu（柳宇柯）;Wenmin Jiang（蔣文敏）;Yijun Zheng（鄭益軍）;Yongqiang Xiong（熊永強(qiáng)）*;Ping’an Peng（彭平安）and Fran?ois Renard. Combining atomic force microscopy and nanoindentation helps characterizing in-situ mechanical properties of organic matter in shale. International Journal of Coal Geology. 281,104406.論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.coal.2023.104406圖1 納米壓痕和原子力顯微鏡測(cè)試有機(jī)質(zhì)的實(shí)際曲線及其示意圖圖2（a）AFM獲取的有機(jī)質(zhì)光學(xué)顯微鏡圖像，（b）~100×100 μm2和（c）10×10 μm2掃描區(qū)域粗糙度（Ra）的相應(yīng)變化；（d）對(duì)應(yīng)的楊氏模量的圖像；（e）對(duì)應(yīng)的粘附力圖像。圖3 有機(jī)質(zhì)楊氏模量與成熟度（Ro）的關(guān)系圖。（a）原位納米壓痕測(cè)試的結(jié)果；（b）AFM方法測(cè)試的結(jié)果。

2024-04-25

有機(jī)無機(jī)配施對(duì)喀斯特旱地土壤有機(jī)碳積累的影響機(jī)制取得進(jìn)展

區(qū)分植物源和微生物源有機(jī)碳是確定土壤有機(jī)碳庫形成的關(guān)鍵。在施肥的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤有機(jī)碳的形成、周轉(zhuǎn)和積累受肥料類型和土壤微生物及其相互作用的調(diào)控。不同肥料投入有可能改變土壤微生物對(duì)其利用策略，從而影響植物源和微生物源碳的保留，最終影響土壤有機(jī)碳的積累和穩(wěn)定。微生物生活史策略根據(jù)共同的形態(tài)、生理或生活史特征將微生物劃分為不同的生態(tài)類群，從而簡化了微生物物種和功能的多樣性和復(fù)雜性。然而，在不同施肥措施下，植物源和微生物源有機(jī)碳的變化與土壤微生物生活史策略之間的關(guān)系還未得到充分探討。區(qū)分植物源和微生物源有機(jī)碳是確定土壤有機(jī)碳庫形成的關(guān)鍵。在施肥的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤有機(jī)碳的形成、周轉(zhuǎn)和積累受肥料類型和土壤微生物及其相互作用的調(diào)控。不同肥料投入有可能改變土壤微生物對(duì)其利用策略，從而影響植物源和微生物源碳的保留，最終影響土壤有機(jī)碳的積累和穩(wěn)定。微生物生活史策略根據(jù)共同的形態(tài)、生理或生活史特征將微生物劃分為不同的生態(tài)類群，從而簡化了微生物物種和功能的多樣性和復(fù)雜性。然而，在不同施肥措施下，植物源和微生物源有機(jī)碳的變化與土壤微生物生活史策略之間的關(guān)系還未得到充分探討。基于此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團(tuán)隊(duì)依托中國科學(xué)院環(huán)江喀斯特站旱地長期施肥試驗(yàn)平臺(tái)，分別以氨基糖、木質(zhì)素酚和球囊霉素為分子標(biāo)志物，研究了不施肥、單施化肥、高低水平（30%和60%）秸稈和牛糞替代化肥6種不同施肥處理對(duì)土壤中植物源和微生物源碳的影響，并結(jié)合土壤微生物生活史策略，闡釋了不同施肥對(duì)不同來源有機(jī)碳積累的影響機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與單施化肥相比，高水平秸稈配施顯著增加了木質(zhì)素酚含量及其對(duì)土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)，高水平秸稈或牛糞配施均顯著增加了微生物殘?bào)w碳和球囊霉素含量。因此，施用秸稈有助于在施肥處理中，高水平牛糞配施的細(xì)菌K/r和真菌K/r比分別是最低和最高的。細(xì)菌K/r比是預(yù)測(cè)細(xì)菌殘?bào)w碳含量的重要因素，兩者之間存在顯著的負(fù)相關(guān)。Ectomycorrhizal/saprotrophic真菌比和真菌多樣性分別是預(yù)測(cè)木質(zhì)素酚和GRSP含量的重要因素。秸稈投入直接影響木質(zhì)素酚和微生物殘?bào)w碳的積累，而牛糞投入則通過影響微生物生活史策略間接影響微生物殘?bào)w碳的積累。總之，與單施化肥相比，秸稈投入有助于土壤有機(jī)碳多碳庫的形成。土壤微生物生活史策略是土壤有機(jī)碳形成的重要驅(qū)動(dòng)力，并影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土壤有機(jī)碳的積累和穩(wěn)定。該研究以Pathways of soil organic carbon accumulation are related to microbial life history strategies in fertilized agroecosystems為題發(fā)表在環(huán)境學(xué)期刊Science of the Total Environment上，該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF1300704）和國家自然科學(xué)基金（U21A20189）等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接不同肥料類型下土壤有機(jī)碳積累機(jī)制示意圖

2024-04-23

喀斯特土地利用變化對(duì)土壤微食網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)的影響取得進(jìn)展

我國西南喀斯特地區(qū)石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)成效顯著，但是該區(qū)人口壓力較大，經(jīng)過幾十年保育恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)仍面臨被再次開墾利用和土壤退化的風(fēng)險(xiǎn)，開展喀斯特區(qū)典型土地利用轉(zhuǎn)變的生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)，對(duì)合理進(jìn)行土地利用規(guī)劃具有重要借鑒意義。我國西南喀斯特地區(qū)石漠化治理與生態(tài)恢復(fù)成效顯著，但是該區(qū)人口壓力較大，經(jīng)過幾十年保育恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)仍面臨被再次開墾利用和土壤退化的風(fēng)險(xiǎn)，開展喀斯特區(qū)典型土地利用轉(zhuǎn)變的生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)，對(duì)合理進(jìn)行土地利用規(guī)劃具有重要借鑒意義。土壤微生物和線蟲是微食物網(wǎng)的重要組成部分，直接或間接影響生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)，因而是評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和健康的重要指標(biāo)。土地利用變化會(huì)對(duì)土壤微食物網(wǎng)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，以往的研究通常采用時(shí)空替代法且為單次采樣來反映土地利用變化對(duì)土壤生態(tài)過程和功能的影響。然而，這些方法可能會(huì)增加隨機(jī)誤差。亟需開展同步土地利用變化（在同一時(shí)間和地點(diǎn)開始）對(duì)土壤生態(tài)過程和功能的影響研究。基于此，中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所王克林研究員團(tuán)隊(duì)趙杰研究員依托環(huán)江站土地利用變化三維水土過程長期監(jiān)測(cè)研究平臺(tái)，進(jìn)行了一項(xiàng)七年的田間觀測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)，旨在探討從自然灌叢轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田（玉米）、人工牧草地（桂牧一號(hào)）和經(jīng)濟(jì)林（核桃）的土地利用變化對(duì)土壤微食物網(wǎng)群落結(jié)構(gòu)和能量動(dòng)態(tài)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，相較于其他三種土地利用方式，農(nóng)田長期玉米耕種降低了土壤微食物網(wǎng)的復(fù)雜性。免耕的人工牧草種植維持了最高的土壤總微生物、真菌和叢枝菌根真菌的生物量。此外，核桃經(jīng)濟(jì)林的凋落物等資源輸入量更多，由底物向食細(xì)菌線蟲、食真菌線蟲和植食性線蟲的能量轉(zhuǎn)移通量更高，同時(shí)減少植食性線蟲向雜食性捕食線蟲的能量流動(dòng)，改善了微食物網(wǎng)的能量流動(dòng)均勻性。高營養(yǎng)級(jí)雜食性線蟲豐度和線蟲多樣性是土壤食物網(wǎng)能流通量和能量流動(dòng)均勻性的重要預(yù)測(cè)因子。此外，雜食性線蟲通過下行控制作用促進(jìn)營養(yǎng)級(jí)之間的互作，進(jìn)而增強(qiáng)土壤微食物網(wǎng)的復(fù)雜性。研究結(jié)果揭示了保護(hù)性農(nóng)業(yè)通過高營養(yǎng)級(jí)生物（雜食者）維持土壤食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)的機(jī)制，為未來可持續(xù)土地利用提供了重要參考，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了進(jìn)行長期田間監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的重要性。上述研究成果以Disturbance intensity shapes the soil micro-food web compositions and energy fluxes during seven-year land use changes為題發(fā)表在土壤學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Soil Biology and Biochemistry上，該研究得到了國家自然科學(xué)基金（2022YFD1901000，U21A20189）等項(xiàng)目的共同資助。論文鏈接圖1，不同土地利用類型的能量結(jié)構(gòu)圖。CL：農(nóng)田（玉米）；FG：人工牧草地（桂牧一號(hào)）；EL：經(jīng)濟(jì)林（核桃）；NS：自然灌叢。圖2，不同土地利用類型的土壤微食物網(wǎng)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖。CL：農(nóng)田（玉米）；FG：人工牧草地（桂牧一號(hào)）；EL：經(jīng)濟(jì)林（核桃）；NS：自然灌叢。

2024-04-23

湖南省創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目“洞庭湖區(qū)減污降碳綠色高值農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證會(huì)召開

4月19日，在中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開了由亞熱帶生態(tài)所承擔(dān)，中國科學(xué)院武漢病毒研究所參與的湖南省創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目“洞庭湖區(qū)減污降碳綠色高值農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證會(huì)。湖南省科學(xué)技術(shù)廳副廳長曾立新、中國科學(xué)院武漢分院副院長關(guān)武祥、亞熱帶生態(tài)所研究員王克林、湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院院長羅岳平及湖南師范大學(xué)教授鄧楚雄到會(huì)指導(dǎo)。湖南省科學(xué)技術(shù)廳相關(guān)處室領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、課題負(fù)責(zé)人及課題骨干等共約20人參加會(huì)議。4月19日，在中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所召開了由亞熱帶生態(tài)所承擔(dān)，中國科學(xué)院武漢病毒研究所參與的湖南省創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)計(jì)劃項(xiàng)目“洞庭湖區(qū)減污降碳綠色高值農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”啟動(dòng)暨實(shí)施方案論證會(huì)。湖南省科學(xué)技術(shù)廳副廳長曾立新、中國科學(xué)院武漢分院副院長關(guān)武祥、亞熱帶生態(tài)所研究員王克林、湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院院長羅岳平及湖南師范大學(xué)教授鄧楚雄到會(huì)指導(dǎo)。湖南省科學(xué)技術(shù)廳相關(guān)處室領(lǐng)導(dǎo)、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、課題負(fù)責(zé)人及課題骨干等共約20人參加會(huì)議。?會(huì)議由王克林主持，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人謝永宏研究員從項(xiàng)目的立項(xiàng)背景、研究內(nèi)容、實(shí)施方案、研究基礎(chǔ)及當(dāng)前取得的進(jìn)展等對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了匯報(bào)。專家組一致認(rèn)為，項(xiàng)目緊扣洞庭湖當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展和湖泊環(huán)境保護(hù)存在的瓶頸問題，從平原湖區(qū)綠色高值農(nóng)業(yè)技術(shù)體系構(gòu)建、丘崗區(qū)種養(yǎng)復(fù)合綠色高值農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，及農(nóng)業(yè)減污降碳關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)等多個(gè)方面系統(tǒng)構(gòu)建湖區(qū)減污降碳綠色高值農(nóng)業(yè)技術(shù)體系并開展示范。項(xiàng)目的實(shí)施，對(duì)于推動(dòng)洞庭湖水環(huán)境的保護(hù)、農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展等具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)專家組對(duì)項(xiàng)目如何細(xì)化實(shí)施方案、如何更好地服務(wù)地方需求等提出了諸多寶貴意見。曾立新在總結(jié)發(fā)言中強(qiáng)調(diào)，該項(xiàng)目作為湖南省第一批院地合作項(xiàng)目，一定要圍繞當(dāng)前湖南省在農(nóng)業(yè)發(fā)展和湖泊生態(tài)環(huán)境保護(hù)中存在的突出問題，堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、技術(shù)導(dǎo)向、成果導(dǎo)向相結(jié)合的原則，加快研究進(jìn)度，確保保質(zhì)保量地完成各項(xiàng)研究任務(wù)。通過此次會(huì)議，課題組成員進(jìn)一步明確了研究任務(wù)和工作重點(diǎn)，為項(xiàng)目的順利實(shí)施奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)

2024-04-22

亞熱帶生態(tài)所印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)完成第二批豬體細(xì)胞重離子誘變輻照實(shí)驗(yàn)

基因修飾育種技術(shù)可突破傳統(tǒng)豬育種技術(shù)障礙，快速獲得優(yōu)良品種的商品豬。體細(xì)胞重離子誘變育種是繞過基因編輯技術(shù)獲得新品種的有效方法，可為生豬新品種培育找到突破口。在中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所首席研究員印遇龍的帶領(lǐng)下，豬的體細(xì)胞誘變育種工作穩(wěn)步推進(jìn)。基因修飾育種技術(shù)可突破傳統(tǒng)豬育種技術(shù)障礙，快速獲得優(yōu)良品種的商品豬。體細(xì)胞重離子誘變育種是繞過基因編輯技術(shù)獲得新品種的有效方法，可為生豬新品種培育找到突破口。在中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所首席研究員印遇龍的帶領(lǐng)下，豬的體細(xì)胞誘變育種工作穩(wěn)步推進(jìn)。4月19日，印遇龍?jiān)菏繄F(tuán)隊(duì)、湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員趙炳然團(tuán)隊(duì)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因研究所李奎教授團(tuán)隊(duì)開展的第二批重離子誘變豬體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)順利完成。中國科學(xué)院近代物理研究所相關(guān)科研人員參與了此次輻照實(shí)驗(yàn)。在第一批寧鄉(xiāng)豬體細(xì)胞重離子誘變實(shí)驗(yàn)中，參與研究的團(tuán)隊(duì)成員總結(jié)了不同輻照劑量對(duì)誘變細(xì)胞培養(yǎng)后的存活規(guī)律，同時(shí)對(duì)輻照劑量與主效基因的突變概率、突變位點(diǎn)和形成移碼突變情況進(jìn)行了計(jì)算分析。在此基礎(chǔ)上，本次誘變實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化了輻照劑量、誘變細(xì)胞培養(yǎng)的營養(yǎng)需要和突變細(xì)胞篩選技術(shù)。經(jīng)過近20天的努力，團(tuán)隊(duì)成員在蘭州重離子加速器國家實(shí)驗(yàn)室淺層重離子束生物輻射終端(TR4)順利完成第二批體細(xì)胞誘變實(shí)驗(yàn)。接下來，將針對(duì)優(yōu)質(zhì)性狀的主效基因進(jìn)行重測(cè)序比對(duì)及生物信息學(xué)分析，分離獲得有益突變的單克隆細(xì)胞，再進(jìn)行體細(xì)胞克隆技術(shù)培育優(yōu)質(zhì)豬，從而為優(yōu)質(zhì)豬新品種的培育提供育種新素材。團(tuán)隊(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)

2024-04-22

華南植物園揭示植物群落垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的地理格局及驅(qū)動(dòng)機(jī)制

????垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性是植物群落的重要結(jié)構(gòu)屬性之一，它反映了群落內(nèi)植物個(gè)體高低錯(cuò)落的分布狀態(tài)，體現(xiàn)了植物對(duì)地上空間生態(tài)位的占有率。然而，目前相關(guān)研究還存在以下兩點(diǎn)局限性：（1）對(duì)垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性地理格局及其驅(qū)動(dòng)機(jī)認(rèn)知不足；（2）缺乏區(qū)域尺度高分辨率的垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性圖集。????針對(duì)以上兩點(diǎn)不足，鼎湖山站團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)在植物群落垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性地理格局及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制方面開展研究。在青藏高原開展了大規(guī)模的野外調(diào)研。基于網(wǎng)格抽樣的方法調(diào)查了2013塊標(biāo)準(zhǔn)樣方（圖1），并采用3個(gè)參數(shù)來量化垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，即樣方內(nèi)的最大植物高度（Height-max）、植物高度的變異系數(shù)（Height-var）和植物高度的香農(nóng)均勻度（Height-even）。研究檢驗(yàn)了一個(gè)假設(shè)，即隨著氣候條件從優(yōu)越到極端的轉(zhuǎn)變，主導(dǎo)垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性空間變異的機(jī)制將逐漸從資源獲取策略轉(zhuǎn)向保護(hù)優(yōu)先策略；并繪制1-km空間分辨率的垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性圖集，這將為相關(guān)宏觀生態(tài)學(xué)研究提供重要參數(shù)（圖2）。????相關(guān)研究成果已近期發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Communications Biology（《通訊生物學(xué)》）上。論文第一作者為中國科學(xué)院華南植物園“全球變化與陸地碳循環(huán)團(tuán)隊(duì)”博士后程昌錦，通訊作者為東北林業(yè)大學(xué)何念鵬教授和張佳慧教授。該工作得到了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、國家自然科學(xué)基金和中國科技云的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s42003-024-06076-x圖1. 采樣點(diǎn)的地理分布圖2. 青藏高原垂直結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的空間格局

2024-04-22

SCIENCE CHINA Life Sciences | 科學(xué)家揭示芳香族氨基酸合成調(diào)控新機(jī)制

2024年3月15日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所合成基因組學(xué)中心趙喬團(tuán)隊(duì)在SCIENCECHINA Life Sciences發(fā)表了題為6-Phosphogluconate dehydrogenase 2 bridges the OPP and shikimate pathway to enhance aromatic amino acid production in plants的研究論文。該工作揭示了PGD2能夠耦聯(lián)氧化磷酸戊糖途徑和莽草酸途徑，從代謝流的角度調(diào)控芳香族氨基酸及其衍生物的合成。文章上線截圖原文鏈接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-024-2567-4芳香族氨基酸（Aromatic amino acids,AAAs）主要通過植物質(zhì)體中的莽草酸途徑合成。其不僅是蛋白質(zhì)的基本組成單元，還是許多重要次生代謝產(chǎn)物的前體，如生長素、木質(zhì)素、黃酮。除了合成基礎(chǔ)水平的芳香族氨基酸用于蛋白質(zhì)生物合成，植物還必須根據(jù)外界環(huán)境條件的變化，調(diào)控流向芳香族氨基酸合成的碳通量，以維持下游芳香族代謝物的生產(chǎn)。因此，控制合適的芳香族氨基酸合成水平對(duì)植物生長、繁殖和抗逆至關(guān)重要。氧化磷酸戊糖（oxidative pentose phosphate,OPP）途徑存在于所有真核生物中，為莽草酸途徑提供代謝中間體，從而使碳流向AAAs和眾多芳香族天然產(chǎn)物的生物合成（圖1）。盡管OPP途徑的基本情況已經(jīng)被闡明，但該途徑如何影響AAAs合成，其中的細(xì)節(jié)仍然不清楚。趙喬團(tuán)隊(duì)前期基于一個(gè)芳香族氨基酸合成降低的擬南芥突變體進(jìn)行正向遺傳學(xué)篩選，得到多個(gè)能夠恢復(fù)該突變體表型的植株。進(jìn)一步通過基因組測(cè)序分析，鑒定到多個(gè)可能參與擬南芥芳香族氨基酸及衍生物合成與代謝調(diào)控的新基因。本研究中，團(tuán)隊(duì)對(duì)其中一個(gè)基因進(jìn)行深入分析。該基因編碼6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶PGD2（6-Phosphogluconate dehydrogenase 2）。PGD2外顯子中的一個(gè)單核苷酸突變，導(dǎo)致其第63位氨基酸由谷氨酸（Glu，E）變?yōu)橘嚢彼幔↙ys，K）。該點(diǎn)突變的存在部分恢復(fù)了adh2的缺陷表型（圖1）。圖1 PGD2的一個(gè)點(diǎn)突變恢復(fù)了adh2生長缺陷表型生化分析表明，PGD2E63K的催化活性顯著高于PGD2。根據(jù)天然存在的PGD2蛋白序列，對(duì)擬南芥PGD2第63位氨基酸殘基進(jìn)行定向突變，進(jìn)一步比較酶活，PGD2E63R（R，Arg，精氨酸）和PGD2E63K的催化活性強(qiáng)于PGD2E63A（A，Ala，丙氨酸）和PGD2，表明該位點(diǎn)為堿性氨基酸（即K和R）時(shí)的酶活，比該位點(diǎn)為酸性氨基酸（即E）時(shí)的酶活更強(qiáng)。而中性突變，例如A，對(duì)PGD2的酶活幾乎沒有影響（圖2）。 ?圖2 點(diǎn)突變提高PGD2酶活通過τ-隨機(jī)加速分子動(dòng)力學(xué)（τRAMD）計(jì)算發(fā)現(xiàn)，與天然的PGD2相比，產(chǎn)物R5P和NADPH從PGD2E63K中解離得更快。表明PGD2的點(diǎn)突變通過促進(jìn)產(chǎn)物釋放，維持酶的可持續(xù)周轉(zhuǎn)，從而提高酶活（圖2）。???此外，Agilent 1290超高效液相色譜串聯(lián)6470三重四極桿質(zhì)譜儀（UPLC-QQQ-MS/MS）定量分析表明，E63K點(diǎn)突形式PGD2的存在，提高了AAAs及其衍生物——包括α-生育酚，酪胺，4-羥基肉桂酸，松苷，和黃酮類化合物等——在植物中的含量（圖3）。因此，PGD2引導(dǎo)碳流向莽草酸途徑，從而促進(jìn)了芳香族氨基酸及其衍生物的合成。圖3 PGD2E63K提高擬南芥中芳香族氨基酸及其衍生物的含量由于鑒定到的點(diǎn)突變發(fā)生在相對(duì)保守的氨基酸殘基中，團(tuán)隊(duì)對(duì)來自菌、藻類、苔蘚植物、裸子植物、單子葉植物和雙子葉植物的PGD蛋白進(jìn)行定點(diǎn)突變和酶活分析。發(fā)現(xiàn)擬南芥中的結(jié)論在不同物種中存在一定普適性，該位點(diǎn)的氨基酸類型會(huì)影響PGD的催化活性，而在這一位置上的堿性氨基酸比酸性氨基酸賦予PGD更高的反應(yīng)效率（圖4）。圖4?PGD偶聯(lián)OPP和莽草酸途徑以提高植物中AAA合成以上工作從代謝流的角度闡明了植物芳香族氨基酸及其衍生物合成調(diào)控新機(jī)制，揭示了PGD2介導(dǎo)OPP和莽草酸途徑之間的相互作用，使OPP途徑的碳流向芳香族氨基酸的生物合成。鑒定到的PGD2突變位點(diǎn)可作為潛在的代謝工程設(shè)計(jì)靶點(diǎn)，以調(diào)控代謝流去向，提高OPP途徑下游化合物的合成。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院趙喬研究員和其團(tuán)隊(duì)助理研究員吳杰為文章的通訊作者，實(shí)驗(yàn)室博士后唐倩和在讀研究生黃雨欣為文章的共同第一作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和廣東省合成基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院等的支持。

2024-04-18

何睿團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出多級(jí)信息加密鈣鈦礦微膠囊

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院材料所何睿、喻學(xué)鋒團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出一種可以對(duì)光和熱等多刺激進(jìn)行變色響應(yīng)的新型鈣鈦礦微膠囊材料，能夠有效提升信息加密等級(jí)和信息存儲(chǔ)密度，相關(guān)成果在納米領(lǐng)域國際權(quán)威期刊ACS Nano上發(fā)表題為“Multilevel Information Encryption Based on Thermochromic Perovskite Microcapsules via Orthogonal Photic and Thermal Stimuli Responses”的研究論文。該工作通過設(shè)計(jì)含氟聚合物乳化劑的分子結(jié)構(gòu)來對(duì)O/F乳化體系進(jìn)行調(diào)控，制備出在雙變量協(xié)同調(diào)控下具有四種模態(tài)的熱致變色鈣鈦礦微膠囊。何睿副研究員和喻學(xué)鋒研究員為本文通訊作者，碩士研究生袁心如為本論文第一作者。在當(dāng)今信息時(shí)代，數(shù)據(jù)安全變得愈發(fā)重要。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)高性能信息加密和存儲(chǔ)材料的需求也更加迫切。因此需要在早期雙模態(tài)加密材料的基礎(chǔ)上開發(fā)具有更多模態(tài)變化的刺激響應(yīng)材料來提高信息存儲(chǔ)容量和保密性。金屬鹵化物鈣鈦礦量子點(diǎn)憑借其熒光量子產(chǎn)率高、發(fā)射波長可調(diào)、合成方法簡單等優(yōu)點(diǎn)，已成為信息加密領(lǐng)域的熱門材料，受到廣泛關(guān)注。通過絲網(wǎng)印刷、噴墨打印、3D打印等圖案化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)雙模態(tài)鈣鈦礦材料的信息加密應(yīng)用。此外，研究人員嘗試使用不同的刺激形式（水、極性溶劑、溫度等）來調(diào)控鈣鈦礦材料的發(fā)光信號(hào)，從而獲得具有三種模態(tài)的刺激響應(yīng)材料。但是，由于鈣鈦礦材料穩(wěn)定性差，容易導(dǎo)致在接受刺激源后熒光衰減或淬滅，很難實(shí)現(xiàn)熒光信號(hào)的長效可逆變化，因此限制了鈣鈦礦加密材料的應(yīng)用。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的喻學(xué)鋒、何睿團(tuán)隊(duì)針對(duì)上述問題，開發(fā)了一種與CsPbBr3 PQDs兼容的O/F相微膠囊包覆體系。并通過設(shè)計(jì)含氟聚合物乳化劑的分子結(jié)構(gòu)來對(duì)O/F乳化體系進(jìn)行調(diào)控，最終高效地將熱致變色材料和CsPbBr3 PQDs共同包覆在微膠囊內(nèi)部。值得注意的是，在兩種材料的協(xié)同作用下，復(fù)合微膠囊可以對(duì)光和熱的正交刺激進(jìn)行響應(yīng)形成四種模態(tài)。得益于微膠囊的殼核結(jié)構(gòu)，熱致變色鈣鈦礦微膠囊不僅具有較高的水氧穩(wěn)定性，還可在20°C和70°C之間反復(fù)切換，依舊保持較色彩清晰和熒光明亮，展現(xiàn)出持久的可逆四模態(tài)響應(yīng)性能。通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)可以直觀地證明鈣鈦礦量子點(diǎn)與熱致變色體系在高溫狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生相互作用，形成新的加密模態(tài)。熱致變色鈣鈦礦微膠囊的結(jié)構(gòu)示意圖及四模態(tài)變化過程相比于此前報(bào)道的雙刺激響應(yīng)的三模態(tài)材料，本工作中實(shí)現(xiàn)的四模態(tài)材料減少了數(shù)據(jù)冗余，提高了加密安全性和信息存儲(chǔ)密度。通過將熱致變色鈣鈦礦微膠囊與其他顯示材料結(jié)合使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖案、數(shù)字、字母等各類復(fù)雜信息的多級(jí)加密和解密功能。熱致變色鈣鈦礦微膠囊的信息加密應(yīng)用此外，該團(tuán)隊(duì)還針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一套以熱致變色鈣鈦礦微膠囊為“密鑰”的多級(jí)信息加密系統(tǒng)。在操作口令的驅(qū)動(dòng)下，采集設(shè)備將測(cè)定不同狀態(tài)下微膠囊的CIE-Lab值，并將信號(hào)轉(zhuǎn)化成與之對(duì)應(yīng)的ACSII碼，最終根據(jù)密碼簿中ACSII碼與字母的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得真實(shí)信息。本工作通過微膠囊封裝技術(shù)制備了一種很有應(yīng)用前景的高密度信息存儲(chǔ)材料。后續(xù)將進(jìn)一步對(duì)不同種類的刺激響應(yīng)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)組合，有望獲得具有更多模態(tài)變化的多刺激響應(yīng)智能微膠囊材料，推動(dòng)信息加密領(lǐng)域的高速發(fā)展，不斷提升信息存儲(chǔ)的安全性。基于熱致變色鈣鈦礦微膠囊的多級(jí)信息加密設(shè)備該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目等資助。

2024-04-19

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