稻草还田对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨稻草还田的微生物学过程与效应,借助平板涂抹法和BIOLOG检测法,比较研究了免耕条件下3种不同稻草还田量(33%、67%和100%,以稻草不还田土壤为对照)对晚稻田土壤微生物群落功能多样性的影响.结果表明:①土壤细菌数量差异显著,以67%稻草还田处理为最高,稻草不还田处理最低,稻草还田提高了土壤细菌数量;②碳源平均颜色变化率(AWCD法)在培养早期各处理间的差异不大,但随着培养时间的延长,67%和100%稻草还田处理土壤微生物的AWCD值显著大于对照和33%稻草还田处理组;③土壤微生物代谢多样性指数(丰富度和多样性)在3种稻草还田量处理土壤中也表现出明显差异,67%和100%稻草还田处理的土壤中微生物功能多样性显著大于33%稻草还田处理和对照;④67%和100%稻草还田处理显著改善了土壤微生物的功能多样性.以67%稻草还田处理改善土壤微生物群落结构和功能的效果最为显著.     

紫色土旱坡地不同坡位土壤有机碳组分含量对施肥管理的响应

紫色土旱坡地作为三峡地区的主要耕地类型,其土壤肥力直接决定着作物产量.为探究不同施肥处理对紫色土旱坡地不同坡位土壤有机碳组分含量的影响,在中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所三峡库区试验站开展田间试验,设置5个处理:不施肥(CK)、常规施肥(T₁)、优化施肥(T₂)、85%优化施肥配施生物炭(T₃)和85%优化施肥配施秸秆(T₄),研究不同施肥处理下土壤团聚体组成及不同坡位土壤总有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳含量间的差异.结果表明:(1)施肥均能增加土壤大团聚体含量,提高土壤有机碳含量,以T₃和T₄处理尤为显著.(2) CK、T₁和T₂处理的土壤有机碳含量均表现为:下坡位>中坡位>上坡位,而T₃和T₄处理土壤有机碳均是在中坡位含量最大.(3)随着坡位的降低,CK、T₁、T₂和T₃处理土壤...     

辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响

为达到降低厨余垃圾含水率,使其可作为垃圾衍生燃料进行燃烧的目的,选择玉米秸秆和木本泥炭2种辅料与厨余垃圾进行联合生物干化,研究了辅料添加对厨余垃圾生物干化产品燃烧热特性的影响,以不添加任何辅料的厨余垃圾单独进行生物干化作为对照处理,生物干化周期为21 d。结果表明:单独进行厨余垃圾生物干化时挥发性固体(VS)降解率最高,添加木本泥炭处理时VS降解率最低;对照处理对VS降解损失主要的贡献组分为淀粉、纤维素和脂肪,然而,对于添加玉米秸秆和木本泥炭的处理,纤维素、半纤维素和淀粉是VS降解损失主要的贡献组分。随着生物干化反应的进行,物料的燃烧速率和燃烧率均降低,同时燃烬点推后,但燃点基本保持不变。其中,添加木本泥炭的处理燃点最高,燃烬点最低,燃烧率最高。各处理物料燃烧一级动力学方程拟合效果较好(R~2=0.86～0.97)。生物干化过程使厨余垃圾单独处理第2失重段反应变难,第3失重段反应变易。然而,对于添加辅料的处理,生物干化过程使第2失重段反应变易,第3失重段反应变更难。总体而言,生物干化过程使各处理的表观活化能(E_m)降低了15.9%～29.4%,使得厨余垃圾的燃烧更加容易。以上研究结果可为厨余垃圾燃料化处理提供参考。     

碱处理秸秆水吸力动态变化及与理化指标相关性分析

为探索碱处理玉米秸秆过程中水吸力的动态变化及其与常规理化指标的相关性,进行w为0(对照)、2%、4%、6%、8%和10%的碱处理秸秆试验。结果表明,在0~48 h内各处理组水吸力均呈上升趋势,且水吸力增幅随碱浓度的升高而增加,w(NaOH)为0、2%、4%、6%、8%和10%处理组水吸力分别由0.14 kPa上升至0.41、2.30、2.60、2.78、2.94和3.21 kPa。随碱浓度增加,水吸力上升速率达到峰值的时间缩短,由对照组的40~48 h缩短至w(NaOH)为8%和10%处理组的0~3 h。Pearson相关性分析结果显示,秸秆基质颗粒的水吸力与碱处理浸提液化学需氧量(COD)、溶解性有机碳(DOC)、NH4+-N和NO3--N浓度均呈显著正相关(P0.05或P0.01)。碱浓度增加和处理时间延长均能使基质颗粒的水吸力值增加,且水吸力值的增加趋势与常规理化指标COD、DOC、NH4+-N和NO3--N浓度变化趋势相一致。     

江苏省小麦草谷比及麦秸垂直空间分布特征

为了明确江苏省小麦秸秆资源总量及其空间分布特征,对江苏省13个春性和19个半冬性小麦品种的秸秆资源进行调查,将秸秆从基部向上依次截取4段长度为5 cm的秸秆,剩余部分为第5段(分别用0~5、>5~10、>10~15、>15~20和>20 cm表示),对穗部单独进行脱粒处理,分别进行烘干称质量,在此基础上分析了品种类型和产量水平对小麦草谷比以及不同部位秸秆质量占秸秆总质量比例的影响。结果表明:春性品种草谷比极显著低于半冬性品种(P<0.01),春性品种草谷比平均为1.05~1.07,半冬性品种草谷比平均为1.38~1.40。2种生态型小麦品种的草谷比均呈随产量增加而减少的趋势,春性品种草谷比变化范围为0.96~1.42,半冬性品种草谷比变化范围为1.21~1.77,但年际间有所不同。2010—2011年,在中低产水平(4 000~6 250 kg·hm-2)条件下2种类型小麦品种草谷比显著大于超高产水平(>8 500 kg·hm-2,P<0.05);而在2012—2013年,2种类型小麦品种草谷比在各产量水平间皆无显著差异。不同生态类型小麦品种秸秆在空间分布上有所不同,就0~5、>5~10、>10~15、>15~20和>20 cm以及穗轴颖壳6个部位秸秆质量占植株秸秆总质量的比例而言,春性品种依次为8.00%、7.06%、6.64%、6.57%、48.00%和23.75%,半冬性品种依次为10.11%、8.07%、7.39%、7.06%、44.53%和22.85%。当籽粒产量区间为>4 750~8 500 kg·hm-2时,随产量的增加,植株从下至上各个部位秸秆质量占秸秆总质量的比例总体没有显著变化,而超高产水平(>8 500 kg·hm-2)时穗轴颖壳质量占秸秆总质量的比例显著低于较低产量水平(4 000~4 750 kg·hm-2,P<0.05)。江苏省小麦草谷比和麦秸空间分布受品种生态类型和籽粒产量水平的影响较大。     

灰分示踪法测定秸秆降解菌降解率方法的建立

建立了用灰分示踪法测定秸秆降解菌对秸秆的降解率的方法,由于灰分是固定存在于秸秆中的,通过定量测定灰分,可准确定量分析秸秆降解菌的降解能力,采用此方法测定了2个秸秆降解菌群对秸秆的降解率,其结果与产糖率法测定结果一致,表明该方法可实现定量准确测定微生物对秸秆的降解率。进一步应用该方法测定了实验室筛出的3个菌株对秸秆的降解率,结果表明:72号菌株为降解能力最高的秸秆降解菌。该方法的建立和应用为秸秆降解菌的筛选及秸秆资源的开发利用提供了实验方法与理论依据。     

不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物群落结构的影响

以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,并结合主成分分析方法,研究了不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物数量、菌群分布、群落结构特征等的影响.PLFA分析结果表明,旱地土壤PLFA总量变幅为8.35~25.15 nmol·g-1,大小顺序为油菜蚕豆玉米水稻小麦,5种秸秆翻埋还田均能提高土壤微生物PLFA总量,其中油菜、蚕豆处理分别是不加秸秆处理的2.18、2.08倍,差异显著;5种秸秆处理各菌群PLFA量均高于不加秸秆处理,其中真菌量均显著提高,微生物群落物种丰富度值也显著提高.水田土壤PLFA总量变幅为4.04~22.19nmol·g-1,大小顺序为水稻玉米小麦油菜蚕豆,其中油菜和蚕豆处理低于不加秸秆处理;除蚕豆外其余秸秆处理真菌PLFA量均显著高于不加秸秆处理,蚕豆处理细菌和PLFA总量均显著低于其他处理,各处理间放线菌、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)无显著差异;水稻、小麦、玉米、油菜均能显著提高水田土壤微生物的物种丰富度指数和优势度指数.主成分分析结果表明蚕豆青秆对旱地土壤微生物群落结构影响最大,油菜青秆和小麦秸秆对水田土壤微生物群落结构影响最大.     

秸秆及磁性秸秆吸附剂对废水中亚甲基蓝的去除行为及机理

以水稻秸秆(RS)为对象,通过化学沉淀法负载Fe_3O_4以制备秸秆负铁(RS-Fe)复合材料.同时,采用MBET、SEM、FTIR、XRD、XPS、VSM技术对RS、RS-Fe进行表征,研究了秸秆及复合材料对溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果,考察了固液比、溶液初始pH值对亚甲基蓝吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线、仪器表征及官能团封闭实验探究其作用机理.结果表明,吸附剂投加量为4.0 g·L~(-1)较合适;pH在3.0～11.0内,RS对MB去除率均在90%以上,碱性条件下有利于亚甲基蓝的高效去除.RS和RS-Fe对亚甲基蓝的吸附符合拟二级动力学模型.RS对亚甲基蓝的去除符合Langmuir模型,而RS-Fe对亚甲基蓝的去除更适合用Freundlich模型描述.FTIR、XPS和官能团封闭实验分析表明,秸秆表面官能团能在亚甲基蓝吸附过程中发挥重要作用,其中,羧基和氨基更为重要.秸秆对亚甲基蓝的吸附机理包括静电作用、氢键和π-π作用.Fe_3O_4的引入减少了秸秆官能团数量,降低了对亚甲基蓝的吸附量,但能实现快速固液分离.因此,RS具有作为亚甲基蓝染料废水吸附剂的潜力.负铁RS有利于提升固液分离效果.     

基于响应面法的环保抑尘剂制备优化

为了简化环保型抑尘剂制作流程,便于保存和运输,实现抑尘剂大规模工业化应用,以农业废弃物玉米秸秆、羧甲基纤维素钠(CMC)和工业碱Na OH为原料,通过测试抑尘剂黏度和表面张力等指标,并运用响应面法优化配方,确定m(玉米秸秆)∶m(CMC)∶m(工业碱)为6. 55∶2. 10∶1. 50时,加入适量水制备可生物降解环保抑尘剂。同时用响应面法优化了制备工艺并测试抗压强度,结果表明:当秸秆粒径为2 mm,反应时间为1. 5 h,转速为300 r/min,按照配方和工艺配制该抑尘剂时,黏度可达320 m Pa·s,抗压强度可达220 k Pa,具有较好的抵抗外界破坏能力和黏附性能。     

玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的动态吸附特征

玉米秸秆黄原酸盐是一种新型的重金属吸附材料.为了揭示玉米秸秆黄原酸盐对溶液中铅离子的动态吸附特征,本文通过柱体穿透吸附模拟实验方法,研究了玉米秸秆黄原酸对流体中铅离子的吸附穿透曲线、吸附效率及水体流速、初始浓度、填柱高度等因素对其吸附特性的影响,并采用The Thomas、The Bohart-Adams、The Wolborskal和The Yoon-Nelson等模型进行动力学拟合.结果表明,流速、初始浓度、填柱高度等因素对玉米秸秆黄原酸盐吸附铅离子的穿透曲线都有明显影响,Thomas模型和Yoon-Nelson模型能较好反映吸附过程特征.实验表明,玉米秸秆黄原酸盐对铅离子的吸附量为175 mg·g~(-1),吸附后的玉米秸秆黄原酸盐残渣体性能稳定.