增氧对不同秸秆还田稻田田面水养分动态及温室气体排放的影响

秸秆还田对于改善土壤结构、培肥土壤和提高农作物产量与品质有着重要意义,但秸秆还田会增加甲烷排放和面源污染物排放等环境风险,如何减少秸秆还田带来的负面效应是亟需解决的难题.系统比较了增氧对不同碳氮比秸秆还田稻田水稻生长期内田面水碳氮含量和温室气体排放的影响.结果表明,不同秸秆还田均明显增加了稻田田面水中化学需氧量(COD),虽略微降低了N₂O排放,但显著促进了稻田甲烷的排放和全球增温潜势,大小表现为：麦秸还田>油菜秸秆>蚕豆秸秆还田;秸秆还田处理提高了水稻产量,但统计未达显著水平.增氧处理不显著影响水稻产量,使秸秆还田后田面水COD降低15%～32%,稻田甲烷排放显著降低10.4%～24.8%,稻田GWP显著降低9.7%～24.4%,其中麦秸还田处理下增氧效果最佳.结果发现增氧措施在秸秆还田稻田尤其是麦秸还田稻田温室气体减排与降低COD排放风险中的潜在作用及其应用可能性.     

秸秆生物碳的结构特征及其对17β-雌二醇的吸附性能

以小麦和水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法在400 ℃下制备秸秆生物碳,利用热重分析、元素分析、FTIR(红外光谱分析)和BET-N₂比表面及孔径分布等手段表征生物碳的结构与组成,探讨其对天然类固醇雌激素E2(17β-雌二醇)的吸附特性. 结果表明:小麦和水稻秸秆在40~70、300~350 ℃有2个失重峰,分别为失水和纤维素热解所致;小麦秸秆生物碳中w(C)、w(H)、w(O)、w(N)分别为59.45%、2.81%、20.17%、1.20%,水稻秸秆生物碳中分别为51.14%、2.44%、17.02%、1.04%,2种秸秆生物碳均含有丰富的芳香性官能团及无机矿物组分;小麦和水稻秸秆生物碳比表面积分别为51.32和28.63 m2/g. E2在2种秸秆生物碳中的吸附动力学曲线均符合Elovich方程,吸附热力学曲线符合Freundlich方程,其中,非线性指数(n)分别为0.46和0.42,Freundlich系数K_f为2 526.15和4 368.23. 吸附过程可以被双模型方程很好地拟合,其中表面吸附的饱和吸附量(Q₀)与20 nm以下的总孔体积呈良好正相关,分配作用则因原料不同而呈很大差异,影响因素尚需进一步研究.      

我国资源性农业废弃物转化利用存在的问题与对策

我国资源性农业废弃物数量庞大,但利用方式原始粗放、资源转化利用率较低.本文分析了我国资源性农业废弃物转化利用的现状,提出了目前存在的主要问题,从明确各方主体职能、提高农户的资源循环利用意识、完善财税政策、健全法律体系、加快商品化进程等方面提出了对策与建议,以期为有关部门制定相关政策提供依据.     

微波制备秸秆活性炭及其对甲苯吸附性能的研究

以小麦秸秆为原材料,ZnCl2为活化剂,微波加热辐照制备小麦秸秆活性炭。通过改变浸渍比、微波功率、活化时间等因素制得秸秆活性炭比表面积最大为1 230 m2/g。并将制备的秸秆活性炭和选取的商品活性炭用于甲苯的动态吸附试验,研究秸秆活性炭吸附甲苯的性能。结果表明,单位面积秸秆活性炭和商品活性炭吸附甲苯量分别为0.267、0.276 mg/m2,说明秸秆活性炭和商品活性炭吸附性能相当。同时对吸附结果进行Langmuir方程拟合,相关系数R2为0.997。     

2种生物质炭对土壤表面结构的影响

以小麦秸秆为原料,在300℃和600℃下制备了2种生物质炭(BC300和BC600),考察了生物质炭添加到土壤后对土壤微孔结构的影响,研究结果表明,在土壤中添加1%的BC300和BC600,土壤的总比表面积由(5.4±0.06)m2/g分别增加到(6.7±0.08)m2/g和(7.7±0.08)m2/g,总孔容由(14.9±0.42)μL/g分别增加到(18.6±0.34)μL/g和(17.2±0.31)μL/g,平均孔径由(13.8±0.38)nm分别降低到(11.1±0.21)nm和(9.0±0.19)nm。     

Fe3O4@生物炭磁性材料光-类Fenton降解水中盐酸四环素

以玉米秸秆为生物炭原料,在600℃高温缺氧条件下煅烧成炭,并利用共沉淀法在其上负载Fe_3O_4,制得Fe_3O_4@玉米秸秆炭磁性非均相芬顿催化剂。运用XRD、SEM、EDS和TEM技术对材料进行表征,研究其在不同条件下光-类Fenton协同催化降解水中盐酸四环素的性能,考察材料的磁性回收能力和催化稳定性。结果表明,Fe_3O_4纳米颗粒均匀覆盖在炭载体表面,整体形貌上保持玉米秸秆通道状多孔结构。初始pH=7条件下降解盐酸四环素的最佳参数为:溶液初始过氧化氢量为10 mmol/L、Fe_3O_4@玉米秸秆炭催化剂投加量为0.3 g/L、反应时间为60 min。材料具有pH为3～7的适用范围和磁性回收能力。催化剂稳定性强,进行5次重复实验后仍可保持98%的降解率。     

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。     

有机-无机复混肥对番茄产量和品质的影响

文章采用田间小区试验研究了有机-无机复混肥对番茄产量和品质的影响。结果表明:施用有机-无机复混肥显著促进番茄植株生长,改善番茄品质。芋头秸秆堆肥、玉米秸秆堆肥处理的番茄株分别比传统施肥处理高5.43%和4.10%,茎粗分别比传统施肥处理高10.04%和10.93%,花朵数分别比传统施肥处理多6.98%、6.40%,分别比对照增产13.73%、13.35%。两种复混肥处理下番茄果实Vc含量分别比传统施肥处理多19.35%、18.83%。综合考虑研究区的实际情况,牛粪:芋头秸=2:1堆肥后制成有机-无机复混肥具有优良的肥料品质,建议推广应用于生产中。     

基于铜锈环棱螺的生物炭修复沉积物中BDE-47生物积累动力学预测模型

研究了铜锈环棱螺对沉积物颗粒的摄取速率、从水和沉积物中摄取BDE-47的效率,以及在BDE-47污染沉积物中添加玉米秸秆生物炭后对这些生理学参数和间隙水中BDE-47平衡浓度的影响.构建了基于铜锈环棱螺摄取和消除BDE-47的相关生理学参数和沉积物地球化学参数的生物动力学预测模型,同时评价了该模型预测BDE-47生物积累的效力.结果显示,铜锈环棱螺对沉积物的摄食率为6.04 g·g^-1·d^-1,对水中BDE-47的摄取效率为38.41%.在BDE-47污染沉积物中添加4%的玉米秸秆生物炭（CSB）可以显著降低间隙水中BDE-47的平衡浓度,降幅达到81%.铜锈环棱螺对添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累显著低于未添加CSB的沉积物,暴露28 d后,添加CSB的沉积物中BDE-47的生物积累下降了66%.本研究构建的生物动力学模型的预测结果与暴露测试中观察到的铜锈环棱螺对BDE-47的摄取情况基本一致.BDE-47的28 d生物积累对沉积物颗粒摄食率、从沉积物中摄取BDE-47的效率、沉积物中BDE-47的浓度和BDE-47的消除速率常数等4个参数的响应表现出较好的敏感性.根据模型的预测,铜锈环棱螺从沉积物中摄取的BDE-47占总积累量的80%以上.当沉积物中添加CSB后,模型显示出更好的预测效力.因此,在已知沉积物和间隙水中BDE-47浓度的前提下,利用该模型可以有效地预测铜锈环棱螺体内BDE-47的积累量,从而减少沉积物生态毒性风险评价和利用生物炭进行原位修复效果评估的不确定性.     

水稻秸秆厌氧发酵制氢技术研究

以水稻秸秆为研究原料,用牛粪为接种物,采用稀硫酸预处理方法来提高秸秆纤维素的降解率,从而提高其发酵产氢的能力,并且进一步考察了发酵初始pH、发酵温度、牛粪与秸秆的质量比和底物浓度四个条件对发酵产氢的影响。实验结果表明:在接种100g/L牛粪的条件下,以1.8%的硫酸加热30min预处理秸秆产氢效果最佳,为19.64mL/gTS,是未经过预处理的秸秆产氢量(0.1mL/gTS)的196倍,粗纤维含量由未处理前的36.7%下降到酸处理后的31.5%。在pH8.0、温度为37℃、牛粪与秸秆质量比为2.5∶1、底物浓度为50g/L时的产氢效果最好,累计产氢量为29.14mL/gTS,此时生物气中没有检测到甲烷气体,氢气浓度达到63.88%。