秸杆腐解最佳条件的研究

本文通过正交设计法对秸秆进行普通堆肥方式的腐解，从而选择出秸杆腐解的最佳条件。     

鸡粪腐解过程中不同溶性腐殖质结合铜的变化

以鸡粪为材料,添加不同比例的铜锌进行腐解试验,研究了腐解过程中不同溶性腐殖质结合态铜(水溶性、氢氧化钠溶性、氢氧化钠-焦磷酸钠混合液溶性)浓度的动态变化、受锌含量的影响及其与有效铜的关系.结果表明,粪肥原样H2O-Cu(水溶性腐殖质结合态铜)占其全铜量的10.97%,在腐解过程中先上升后下降;随着粪肥中添加铜量的增加(1:1、2:1、3:1处理),H2O-Cu占其全铜的比例相应减少了(平均分别占其全铜的比例的7.10%、5.18%和3.74%);H2O-Cu随着腐解时间延长呈增加趋势;在腐解的后期(45、60d),粪肥中锌含量的增加会降低H2O-Cu含量.腐解初期粪肥原样NaOH浸提腐殖质-铜(NaOH-Cu)占其全铜量的70.87%,随腐解进行其比例大幅度下降;NaOH-Cu占其全铜的比例随着加入铜的增大而有所下降,分别为55.59%、46.04%和38.08%,且随着腐解时间延长呈下降趋势;粪肥中锌含量的增加对NaOH-Cu含量变化影响较小.粪肥原样中NaOH-Na4P2O7提取腐殖质结合态铜(NaOH-Na4P2O7-Cu)占其全铜量的24.29%,随腐解过程呈增加趋势,NaOH-Na4P2O7-Cu量随着加入铜量的增加而增加,占其全铜比例的15%～25%;粪肥中锌含量增加对NaOH-Na4P2O7-Cu有促进作用.粪肥添加铜锌后,3种浸提剂提取的可溶性腐殖质结合态铜有55%～80%分配在NaOH的溶液中,10%～30%分配在NaOH-Na4P2O7碱性混合液中,0～10%在水溶液中;随加入铜含量和锌含量的增加,NaOH-Na4P2O7-Cu平均分配比(占3种町浸提性腐殖质-Cu的比例)增加,NaOH-Cu和H2O-Cu的分配比减少.相关性分析结果表明:H2O-Cu、NaOH-Cu和NaOH-Na4P2O7-Cu之间显著正相关,它们与有效铜之间呈显著正相关关系(p<0.01).     

沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.     

3种水生植物腐解过程中磷营养物质迁移、转化过程研究

室内模拟沉水植物狐尾藻(Myriophyllum verticillatum L)、浮水植物菱角(Trapa bispinosa Roxb)、挺水植物荷花(Lotus flower)在5.7 g·L~(-1)初始生物量密度下的腐解过程,并探究该过程中磷营养物质迁移、转化规律.结果发现,3种植物腐解速率在第2 d上升至最大值(分别为1.075、1.455、1.16 g·d~(-1))后出现下降-上升-下降的变化规律,并且在整个腐解周期内种间差异性显著(p0.01),造成整个腐解周期内狐尾藻、菱角、荷花3种植物平均磷释放速率分别为0.456、0.670、0.537 mg·g~(-1),且以无机磷酸盐为主;水中释放的磷在底泥吸附及其自身沉降等作用下,明显向底泥迁移转化,水中磷含量下降,最终在试验结束时恢复至初始水平(0.5 mg·L~(-1));该研究可为湖泊水生植被系统的修复或重建提供科学参考.     

固定化菌剂载体材料腐解产物对污染土壤中芘解吸的影响

以老化120 d初始浓度为20 mg·kg-1的人为芘污染土壤为研究对象,利用批量吸附-解吸实验,分析了固定化菌剂载体材料玉米芯腐解产物(水溶性和非水溶性)对污染土壤芘解吸的影响.结果表明:1腐解产物的加入不仅提高了土壤中芘的快速解吸分数,而且大大增加了土壤中芘的解吸率.腐解1 d和120 d非水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由20.0%分别增大到81.8%和84.5%;腐解1 d和120 d水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由约40.0%分别增大到89.6%和88.5%.2与未腐解玉米芯吸附量相比,腐解1 d和120 d的玉米芯对芘的吸附量分别增大了9.4和16.6倍.而腐解1 d和120 d后获得的水溶性产物能够使XAD-2树脂吸附量增加1.5和3.1倍.以上结果表明固定化材料可以通过吸附或活化作用促进土壤残留污染物的释放.     

蔬菜废弃物和小麦秸秆对堆肥过程中温室气体排放的影响

以蔬菜废弃物和小麦秸秆为原料,设二者体积比分别为1∶1(V1W1)、1∶2(V1W2)、2∶1(V2W1)3个处理,每个处理添加20%(体积比)的鸡粪并混合均匀,进行为期30 d的好氧发酵试验,以对好氧发酵过程中温室气体的排放特征进行研究.结果表明:在整个腐解过程中,V1W2处理堆体的高温阶段温度(68 ℃)最高且高温持续时间(13 d)最长.在堆肥结束时,与堆肥初期相比,V1W1和V1W2处理的w(TN)分别增加了7.44%、10.92%;3个处理的w(TOC)分别降低了12.44%、12.41%、13.44%;在堆肥的前期(1～15 d)w(NH₄+-N)增加,中后期NH₄+-N向NO₃--N转化.V1W1、V1W2和V2W1处理的CO₂累计排放量分别为13.21、13.04、15.93 g/kg;CH₄的累计排放量分别为215.72、171.83、249.80 mg/kg;N₂O的累计排放量分别为56.13、35.62、98.71 mg/kg.V1W2处理的CO₂累积排放量比V2W1处理显著降低了18.14%;V1W2处理的CH₄累积排放量分别比V1W1和V2W1处理显著降低了20.35%、31.22%;V1W2处理的N₂O累积排放量分别比V1W1和V2W1处理显著降低了36.54%、63.91%.研究显示,从腐解过程中碳氮转化和温室气体的排放考虑,蔬菜废弃物和小麦秸秆的配比为1∶2的处理更有利于堆肥保氮保碳和减少温室气体的排放.      

腐秆剂与秸秆配施对稻田N2O排放的影响

利用静态箱-气相色谱法对长江流域稻麦轮作系统下稻田N2O排放进行田间原位观测,研究了配施腐秆剂(瑞莱特催腐剂和金葵子腐秆剂)对水稻生长季N2O排放的影响,旨在为腐秆剂与秸秆配施条件下稻田N2O排放规律的研究提供科学依据.结果表明:配施腐秆剂对稻田N2O排放的季节变化趋势无明显影响,但腐秆剂与秸秆配施可降低水稻生育期N2O排放总量;与单施秸秆相比,配施瑞莱特和金葵子腐秆剂处理N2O排放总量分别下降12.7%和8.9%(p0.05);水稻全生育期内,仅施秸秆、秸秆与瑞莱特配施和秸秆与金葵子配施处理N2O平均排放通量依次为63.35、55.30和57.68μg·m-2·h-1(以N计).N2O排放主要集中在烤田期与复水后干湿交替阶段.全生育期内,N2O排放通量与土壤温度间无显著相关性(p0.05).     

日光温室夏季休闲期间的土壤管理对可溶性氮的影响

日光温室夏季休闲期间大水漫灌和高温闷棚是普遍的土壤处理措施,该过程灌水多、温度高,对氮素循环影响大.为了探明休闲期间土壤管理对氮素保持与损失的影响,通过田间试验揭示夏季休闲期间大水漫灌、高温闷棚对不同灌溉施肥模式(滴灌、漫灌)和不同有机物料还田处理(单施有机肥、有机肥配施小麦秸秆、有机肥配施玉米秸秆)土壤可溶性氮的影响.结果表明:作物收获后,滴灌和漫灌各处理平均w(矿质氮)分别为103.9和68.6 mg/kg,大水漫灌使滴灌0~30 cm土层w(矿质氮)显著降低30%,漫灌w(矿质氮)变化不大.日光温室夏季休闲期w(SON)(SON为可溶性有机氮)为16.3~69.1 mg/kg,SON相对含量为15%~48%.大水漫灌使滴灌和漫灌w(SON)分别显著增加2.9和2.5倍;高温闷棚使滴灌和漫灌w(SON)显著降低107.1和72.4 kg/hm2,降幅分别为41%和34%,同时w(矿质氮)分别显著增加117.9和126.7 kg/hm2,土壤氮素矿化速率分别为1.7和1.8 mg/(kg·d).与单施有机肥相比,长期有机肥配施玉米或小麦秸秆可显著增加滴灌w(矿质氮),但对w(SON)无影响.综上,休闲期间的土壤管理对土壤表层氮素含量的影响较大,其中大水漫灌容易造成滴灌残留氮素的大量损失,而随后的高温闷棚加速了SON的矿化.      

腐解对水-底泥-黑藻系统中氮迁移转化的影响

文章在约12 L的圆柱形聚乙烯塑料桶进行实验,通过对水-底泥-黑藻系统腐解模拟研究,监测在黑藻衰亡期时整个系统及在各介质中总氮和各形态氮含量变化,以此反映氮元素在研究系统中迁移转化规律。实验表明:在整个实验过程中,腐解量为30 g时,系统中TN、NH_4~--N分别增加了21.4%、13.8%,NO_3~-N降低了19.5%;腐解量为60 g时,系统中TN、NH_4~+-N、NO_3~--N分别增加了37.6%、67.1%、13.0%,而对照组TN增加了5.8%,NH_4~+-N、NO_3~--N分别下降了25.6%和61.1%;同时腐解量与TN的增幅呈正比。黑藻的腐解促进了好氧性分解菌和氮循环菌的增殖,从而影响整个系统的氮素循环,并且改变系统中各形态氮的迁移转化。     

秸秆覆盖与氮减施对土壤氮分布及地下水氮污染影响

为探究不同秸秆覆盖方式与氮减施对土壤氮分布、地下水氮污染及夏玉米产量的影响,于2017～2018年在河套灌区开展田间试验.本试验设置常规施肥为对照(CK 处理),以30％氮减施(N1)、20％氮减施(N2)和10％氮减施(N3)为3 个减施水平处理,每个减施水平设秸秆表覆(B 处理)和秸秆深埋(S 处理)这2 个处理....     

利用秸秆编织物进行河流护岸的探索研究

针对江苏省各个城市面临的秸秆焚烧带来的环境污染问题,分析水稻、小麦、油菜等秸秆的组分构成特点,结合政府对秸秆综合利用的规划,利用秸秆的编织技术和可降解特性,针对不同河岸的土壤和植被状况,采取单层、多层、立体等秸秆护岸方式进行覆盖,从生态护岸技术现状出发,探索新的河流护岸应用技术,采用新的设计工艺进行护岸工程施工,尝试对河流护岸进行生态修复运用,同时对比其它相关河流护岸修复工程的特点,加强对秸秆的实用性技术进行探索和研究。     

秸秆腐解滤出液对淹水土壤镉形态变化的影响

该文选取镉(Cd)污染水稻土为研究对象,通过室内培养试验,研究淹水条件下外源添加不同比例的油菜秸秆腐解滤出物对镉形态变化的影响。结果表明,随着淹水培养时间的延长(0～60 d),0.5%、1.0%、2.0%滤出液(分别相当于半量、全量和2倍量秸秆还田)添加下交换态Cd含量呈现先下降后上升的趋势;碳酸盐结合态Cd含量变化规律不明显;铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量先上升后降低;培养结束后,交换态Cd和碳酸盐结合态Cd分别较对照上升了126.15%～216.37%、26.37%～95.5%,铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd分别较对照下降了26.37%～95.5%与4.84%～33.89%,残渣态Cd较对照下降了23.93%～47.22%。秸秆腐解滤出液提升土壤交换态Cd含量的效果随滤液添加量增加而不断增大,但其提升作用主要体现在培养20～60 d间。有效态Cd(交换态Cd和碳酸盐结合态Cd)含量在培养结束后较对照显著上升,不可利用态Cd(残渣态Cd)含量在整个培养期内变化较小,有效态Cd与潜在有效态Cd(铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd)之间的相互转化主要体现在交换态与铁锰氧化物结合态、有机结合态之间,有机结合态Cd与交换态Cd含量呈极显著负相关关系。     

施肥和秸秆覆盖对成都平原区农田氮和磷流失的影响

近年来由于氮、磷肥料过量施用造成了严重的污染问题和富营养化现象,而且这种污染问题在稻田区域更加明显.因此,采用田间小区试验方法,通过对2018年和2019年田间实地监测,在自然降雨条件下,对成都平原区不同施肥量以及秸秆覆盖对湿沉降和地表径流氮和磷的影响进行研究.结果表明,湿沉降氮养分主要以铵态氮存在,磷养分主要以可溶性总磷存在,氮和磷沉降主要发生在6～8月这3个月.地表径流量与降雨量呈正比,而地表径流氮养分浓度与降雨量呈反比.在2018年和2019年,增氮处理TR3总氮流失量分别为4.75 kg·hm^-2和2.68 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量增加26.73%和43.32%,是流失量最高的处理;减氮处理TR4总氮流失量分别为2.91 kg·hm^-2和1.37 kg·hm^-2,比常规处理TR1流失量降低了36.33%和26.74%,是流失量最小的处理.优化施肥处理TR2和减氮处理TR4能够有效降低地表径流磷素的流失,集中高强度降雨会降低地表径流总磷中颗粒态磷的含量.氮养分的流失主要集中于7～...     

秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分. 当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径（径流、侧渗、下渗）氮流失特征研究还较为缺乏. 对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判. 结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度. 稻季氮总流失量为9~17 kg·hm^-2,占氮肥施用量的5%~7%. 对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确. 对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失. 综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.     

不同密度金鱼藻自然腐解时的水体氮素响应

研究沉水植物腐解过程中的氮素释放规律及其对上覆水的冲击影响,可以为沉水植物的科学管理提供技术支撑。为了研究季相交替时期不同密度金鱼藻(Ceratophyllum demersum L)腐解过程的氮素释放及其对上覆水中溶解氧、总氮、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐含量的影响,作者通过实验室模拟的方法,在烧杯中进行金鱼藻的浸泡试验,以不同密度梯度的金鱼藻浸泡作对比,不放金鱼藻的烧杯做空白对照,测定水体中的各氮素含量以及水体相关的物理指标。结果表明,随时间的增加,实验组的上覆水总氮含量急剧上升,且上覆水总氮含量随着浸泡密度的升高而增高;同时,上覆水溶解氧含量在36 h后均迅速降低至0.04 mg/L左右。实验组中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量,均在8 h时达到峰值(分别为0.35、0.075 mg/L左右)后分别迅速下降至0.1、0.01 mg/L水平以下。各组上覆水氨氮和总氮含量则在4 h时就达到峰值(氨氮分别为3.83、8.78、13.40 mg/L,总氮分别为11.08、23.87、36.78 mg/L),氨氮随后持续降低至1.0 mg/L,总氮持续降低至1.5 mg/L,至实验结束时达到最小值。金鱼藻腐解的氮素释放量与其生物量密度呈现正相关关系,且金鱼藻腐解会使其上覆水的总氮和氨氮含量在4 h内达到最大,而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮含量则在8 h达到最大值。因此,金鱼藻种植密度适宜控制在鲜重10 g/L以内,且季相交替时,应及时收割金鱼藻残体。     

介质阻挡放电等离子体直接分解NOx的影响因素

在以 γ- Al₂O₃小球作为填充物的介质阻挡放电条件下 ,研究放电电压 ( 9～ 16k V)、交流电源频率 ( 50～ 1600 Hz)、NO入口浓度 ( 50～1800 ml/m³)、气体空速 (1000～ 6500 h^-1)、反应温度 ( 20～250℃ )、介质小球比表面积及加入 O₂等因素对 NO分解率的影响 .发现提高放电电压、放电频率及介质小球比表面积能显著增加 NO分解率 ,O₂ 的加入对 NO的等离子体分解有强抑制作用 .     

作物秸秆材料处理养殖废水中氮的周年去除效果及其对氮循环微生物丰度的影响

基于前期研究,利用秸秆材料处理养殖废水,能够有效降低养殖废水中氮的浓度,但周年去除效果及其对氮循环微生物丰度的影响尚不清楚.设置麦秸、玉米秆、稻草和空白对照这4个处理,试验周期为1 a,研究秸秆材料处理养殖废水中氮的周年去除效果及其氮循环微生物功能基因丰度动态变化.结果表明：① 3种作物秸秆对养殖废水TN和NH₄⁺-N等主要污染物的去除效率均以前6个月为最佳,后6个月去除效率明显下降;稻草及麦秸对TN和NH₄⁺-N的周年去除效果较好,其中稻草和麦秸对TN去除率分别为（32.81±11.34）%和（32.99±9.60）%,对NH₄⁺-N去除率分别为（35.3±13.23）%和（34.97±12.00）%;②添加秸秆材料生物基质消纳系统中氮循环微生物功能基因nirK、nirS和hzsB基因丰度为6.45×10⁹、6.18×10⁹和2.31×10⁹copies·L^-1,AOA和AOB基因丰度分别为6.12×10¹⁰copies·L^-1和4.93×10⁹copies·L^-1;16S rRNA高达8.90×10¹⁰copies·L^-1,均显著高于空白处理（P<0.05）.其中添加稻草和麦秸处理中hzsB基因和nirS基因丰度相对较高,表明添加稻草和麦秸显著增强了生物基质消纳系统厌氧氨氧化和反硝化微生物作用.同时,相较于其他处理,添加麦秸增加了生物基质池AOA和AOB基因丰度,表明麦秸能够促进生物基质消纳系统的硝化作用.以上研究结果为秸秆材料处理养殖废水中氮去除分子机制提供了数据支撑.     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.