“材料的过程仿生制备技术”是一种从自然物质精妙的结构形成过程中得到启示、找到灵感, 发展材料的合成与制备新技术。本文结合近年来“材料的过程仿生制备技术”的发展现状, 围绕自然制造过程及自然制造过程-生物结构的关系, 从生物矿化启示的合成与制备、光合作用启示的合成、光合作用和生物矿化相结合的合成与制备等方面综述了该方向现有的研究工作。最后, 对“材料的过程仿生制备技术”的研究目标进行了总结, 并对其发展趋势进行展望。

能源危机和环境污染是当今人类社会面临的全球性难题，减少二氧化碳(CO2)和其他温室气体的排放，实现碳中和是当务之急。以“能量的提供-储存-消耗-再提供”为目标的“人工生态循环”系统可以通过消耗CO2获取物质和能源并实现循环利用，有助于缓解上述问题。气凝胶材料具有超高孔隙率、超大比表面积和超低密度等特性，其连续三维网络结构不仅能够提供丰富的电荷转移通道，而且可以作为载体来掺杂或负载各种有机或无机活性材料以获得催化性能优异的复合材料，在“人工生态循环”系统，包括光化学、电化学、储能材料等领域具有广泛的应用前景。概述了气凝胶材料在人工生态循环中光化学、电化学、人工固氮、储氢、热电材料等方面的相关应用，并对气凝胶材料的发展前景进行了总结和展望。

C4糜子(Panicum miliaceum L.)具有较强的抗旱性, 在干旱和半干旱地区被广泛种植。不同糜子品种产量形成与其光合作用以及源库关系密切相关。目前关于糜子光合作用和源库关系与其产量变异之间关系的研究仍然缺乏。本研究通过田间试验测定了半干旱地区9个糜子品种的气体交换参数、叶绿素荧光动力学参数、单株叶面积(LA)、干物质量、收获指数(HI)、产量及产量构成因素, 研究了不同糜子品种光合作用和源库关系对产量形成的影响。结果表明, 高光利用能力(Pmax较大)的糜子表现出明显的遗传变异, 而弱光利用能力(α较小)的糜子则没有。不同品种糜子水分利用效率(WUE和iWUE)与产量表现出显著的正相关性, 而单叶净光合速率(Pn)与产量则没有这种相关性, 这能够作为糜子品种选育的目标性状。糜子源库关系遗传变异显著, 供试品种根据源库关系的差异可以分成源大库小型、源小库大型和源库关系平衡型。具体表现为: 源小库大型品种叶光合速率和单株叶面积较低, 源限明显, 产量较低(如内蒙古红糜子), 但光合潜力较大; 源大库小型品种虽然叶光合速率和单株叶面积较大, 干物质量较大, 但HI显著较低, 库限明显(如白黍子), 产量较低; 源库平衡型品种叶光合速率、单株叶面积和HI都较高, 具有较好的源库关系, 产量明显较高, 如靖远中集青糜、宁糜14, 而且该类型品种的蒸腾速率和水分利用效率显著高于其他糜子品种。该研究结果将有利于辅助糜子的育种工作。

碳点(CDs)作为一种碳基纳米材料，因其粒径小、水溶性好、生物相容性高、无毒性、制备简便、原料来源广等优势，吸引了众多研究人员的关注，已在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等诸多领域表现出较好的应用前景。近些年，CDs开始被应用于农业领域，尤其对植物光合作用具有优异的调控作用。一方面，CDs具有良好的光学性能，可以向叶绿体传递能量或转换光能，提高光合电子的传递速率，进而加快光合作用中光能向活跃的化学能的转化。另一方面，CDs还可以促进植物叶绿素的合成、上调光合作用相关酶的活性，提高植物对光能的捕获能力以及对CO2的固定速率。鉴于CDs在农业生产中的应用前景，本文从CDs的性质和植物的生理过程出发，系统地综述了CDs在调控植物光合作用中的研究进展，并对目前限制CDs应用的问题进行了总结，为其未来的发展提供了参考。

由于臭氧层逐渐变薄, 到达地球表面UV-B辐射不断增加, 因UV-B辐射改变的太阳光谱将会对陆地植物造成不同程度的伤害。 本试验以高粱龙杂5为材料, 对二叶一心高粱进行四种剂量UV-B处理, 恢复2 d采用光合仪测定光合参数, 并取样测定抗氧化酶活性。 随着UV-B剂量的升高, 高粱叶片褐化损伤加重, 植株矮化, 鲜重和干重显著降低； 花青素含量显著升高, 叶绿素和类胡萝卜素含量显著减少, 净光合速率和叶绿素荧光参数显著下降。 同时, 随UV-B剂量升高, 高粱幼苗气孔导度、 胞间CO2浓度和蒸腾速率表现为“降-升-降”变化； POD和CAT活性呈现“降-升-降”变化； SOD和GR活性呈现“降-升”变化, APX和GPX呈现“升-降-升”变化。 在供试的四种剂量中, UV-B处理6 h（相当2.4 J·m－2）的高粱幼苗净光合急剧下降, 其他光合指标以及抗氧化酶活性也表现出明显转折。 结果表明, 增强的UV-B辐射直接导致高粱光合色素、 净光合速率和叶绿素荧光参数的改变； 高粱抗氧化系统对高、 低剂量UV-B响应机制不同, 其中 ASA-GSH循环对低剂量UV-B反应更敏感, 高剂量UV-B辐射不仅破坏高粱光合作用, 而且启动植物酶促和非酶抗氧化系统, 导致叶片褐化坏死, 植株生物量累积减少、 株高矮化, 甚至死亡。

运用两种光谱仪（SPAD-502叶绿素仪与Sunscan植物冠层分析仪）分析了华北平原不同耐热型春玉米品种的光合性能对灌浆期高温的光谱学特征响应。 田间试验于2011年—2012年在河北省吴桥县进行。 品种选用天玉198、 兴玉998与天润606, 设置2个播种期（4月15日与4月25日）, 于灌浆期测定3个光谱特征值, 即叶绿素相对含量（SPAD）、 叶面积指数（leaf area index, LAI）与光合有效辐射（photosynthetically active radiation, PAR）。 结果表明, 播种期4月15日与4月25日相比, 春玉米灌浆期≥33 ℃日最高气温的天数与日均温分别增加了3.5 d和0.8 ℃, 而日照时数、 降雨量、 气温日较差及生育期长短均相似; 天玉198与兴玉998、 天润606相比, 耐热指数（stress tolerance indices, STI）分别高2.9%, 11.0%; 根据STI由大到小的顺序, 将天玉198、 兴玉998与天润606分别定为耐热型、 较耐热型与不耐热型品种; 播种期4月15日, 天玉198比兴玉998、 天润606的产量分别高4.1%, 13.7%, SPAD分别高12.5%, 19.6%, LAI分别高5.3%, 5.6%, PAR分别高4.0%, 14.0%; 播种期4月25日, 产量分别高1.3%, 2.8%; SPAD分别高3.5%, 6.0%, LAI分别高1.7%, 4.1%, PAR分别高-4.4%, 0.9%; 三个品种在高温胁迫环境下产量差异显著, 耐热型品种具有显著的产量、 SPAD与LAI优势（p＜0.05）。 播种期4月15日相对于4月25日, 天玉198、 兴玉998、 天润606的产量分别降低了3.2%, 5.9%, 12.6%; SPAD分别降低了8.6%, 12.4%, 15.7%; LAI分别降低了11.7%, 17.6%, 19.8%; PAR分别降低了3.4%, 11.3%, 14.5%; STI与SPAD的降幅（r=-0.883, p＜0.05）、 LAI的降幅（r=-0.853, p＜0.05）均呈显著负相关, 与PAR的降幅（r=-0.923, p＜0.01）呈极显著负相关; SPAD的降幅与PAR的降幅（r=0.872, p＜0.05）呈显著正相关; LAI的降幅与PAR的降幅（r=0.943, p＜0.05）呈极显著正相关。 综上所述, 耐热型春玉米品种在灌浆期受高温胁迫时, 能够在个体层面保持相对较高的叶绿素含量, 在群体层面保持相对较高的叶面积, 进而保持了较高的光能截获与利用, 削弱了高温对光合的抑制程度, 缩小了产量降幅, 实现了高产与稳产; 品种的耐热性可以通过其光谱特征（SPAD, LAI和PAR）对高温的响应作为鉴定与评价的主要指标之一, 为利用光谱特征研究玉米耐热性提供了依据。

以杂交晚稻岳优518和常规晚稻湘晚籼12号为试验材料，设置土壤表层10 cm稻壳炭体积含量为 A（0）、B（0.25%）、C（0.5%）、D（1%）、E（2%）和 F（4%）处理，研究稻壳炭对水稻产量、茎秆和稻米矿质元素含量的影响。结果表明：随着土壤稻壳炭施入量的增加植株茎秆中的硅、钾元素含量增加。F处理的岳优518茎秆中的硅元素含量和钾元素含量分别比对照增加41.18%和51.44%，F处理的湘晚籼12号茎秆中的硅元素含量和钾元素含量分别比对照增加69.47%和60.69%。随着土壤稻壳炭含量的增加，不同生育期叶片净光合速率、稻谷每667 m2平均产量也增加。F处理的岳优518增产12.34%，F处理的湘晚籼12号增产13.12%；稻壳炭提高岳优518的每穗粒数、每穗实粒数和结实率。稻壳炭增加稻米矿质元素磷、钙、镁、钾、锌、硫、铜、锰和铁含量。

快相叶绿素荧光诱导曲线中蕴含着丰富光合作用信息.该信息可以反映出植物的生存状态、病理以及受到胁迫时的生理变化趋势等多种信息.通过采集藻类荧光及诱导光信号,拟合快相叶绿素荧光动力学曲线.基于最小二乘拟合方法,提出自适应最小误差逼近的方法对快相叶绿素荧光动力学曲线进行多元非线性回归拟合,实现Fo(固定荧光)、Fm(最大荧光产率)、σPSII(PSII的功能吸收截面)等细节参数的反演.实现了蛋白核小球藻光合作用参数反演,并实验了在Cu2+胁迫环境下,蛋白核小球藻的生理变化趋势.

论述了太阳能光化学利用的主要方式, 即光电化学利用、光分解利用、光合作用和光敏化学利用。阐明了这几种利用方式的基本原理、过程和实际应用。重点评述了具有潜在实用价值的光电化学及光分解利用, 指出了其优缺点, 并对发展趋势做了展望。