发酵稻草抑藻机理研究

稻草在通气条件下经1个月发酵后,发酵稻草及其发酵液对鱼腥藻和念珠藻的生长具有显著的抑制效果,而对小球藻的抑制效果不明显,这说明发酵稻草的抑藻作用是有特异性的;经过灭菌的发酵稻草、没有经过发酵的稻草则没有抑藻作用,显示抑制藻类的物质是在稻草经过发酵后形成的,且该物质对热敏感。我们从发酵稻草中分离出21株微生物,发现其中一株(B3)具有和发酵稻草相同的抑藻效果,它能强烈地抑制鱼腥藻和念珠藻的生长,但它的发酵滤液没有抑制作用。本实验表明发酵稻草的抑藻作用是由于稻草在发酵过程中富集了某种微生物,这种微生物直接作用于藻类,使藻类的生长受到抑制,甚至死亡。     

秸秆与化肥减量配施对菜地土壤温室气体排放的影响

采用静态箱/气相色谱法,2016年11月至2017年9月通过田间原位试验,设置了无物料还田(CK)、常规化肥(F)、秸秆还田配施100%化肥(100FS)、秸秆还田配施70%化肥(70FS)、秸秆还田配施60%化肥(60FS)、秸秆还田配施50%化肥(50FS),对比分析了在化肥减量的基础上,配施秸秆处理的菜地(莴笋-卷心菜-辣椒轮作)土壤CO_2、CH_4、N_2O动态变化特征及温室效应,研究秸秆与化肥减量配施对菜地温室气体排放的影响.结果表明,土壤CO_2、CH_4、N_2O排放具有一定的季节变化规律,排放高峰主要集中在4~8月,且在施肥灌水后均会出现气体的排放峰.秸秆与化肥配施较常规施肥(F)处理提高了土壤N_2O排放量,累积排放量及其排放系数,其中100FS处理的效果最为明显,辣椒季的累积排放通量明显高于莴笋季和卷心菜季,高达60.76 kg·hm~(-2)(P0.05),N_2O的排放系数(以N_2O-N/N计)为0.138 kg·kg-1,而秸秆与化肥减量配施较100FS处理可以降低氮肥的N_2O排放系数.与对照CK和F处理相比,70FS处理降低了土壤CO_2排放量和累积排放量,分别为55.28~1 831.62 mg·(m2·h)-1和7 502.13~25 988.55 kg·hm~(-2),而其他秸秆与化肥配施处理均增加了CO_2累积排放通量,尤其是60FS和50FS处理.对土壤CH_4排放而言,辣椒季的排放波动较大,除CK外,各处理的土壤CH_4累积排放量多为负值,表现为大气中CH_4汇;秸秆与化肥减量30%~50%配施处理均降低了辣椒季的土壤CH_4排放量和累积排放通量,而100FS处理提高了CH_4排放量和累积排放通量.与CK和F处理相比,除70FS外,100FS、60FS和50FS均显著提高了GWP.总体上,从温室气体排放角度,在常规化肥施用的基础上减量30%再与秸秆配施可以降低土壤CO_2和CH_4排放,缓解温室气体的增温潜势,而对土壤N_2O减排效果不显著.     

秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究

为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚（PCP）为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明：添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能（E）小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔG^θ、焓变ΔH^θ和熵变ΔS^θ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.     

秸秆生物质炭的制备及吸附性能研究

将麦秆、向日葵秆和玉米秆低温热解制备生物质炭。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射等仪器对其结构进行了表征。研究了热解温度、溶液p H值、初始浓度、吸附时间以及吸附剂用量等因素对各生物质炭吸附亚甲基蓝效果的影响。实验结果表明,3种生物质炭均含有多孔的微晶炭,表面存在大量的活性-OH,-COOH等基团,对亚甲基蓝有较强的吸附作用;在最佳吸附条件下,玉米秆炭、向日葵秆炭以及麦秆炭对亚甲基蓝的吸附容量分别为26.6,26.2,14.7 mg/g。     

农田土壤碳循环过程及其量化方法

已有研究表明除了作物碳（根际沉积碳和秸秆碳）对农田土壤有机碳（SOC）的输入外，土壤碳还来源于土壤自养微生物固定SOC的贡献以及土壤无机碳（SIC）的固定（无机化学途径和微生物的生物矿化途径）.农田SOC的高低主要受到外源作物碳输入和原有SOC分解的平衡作用.作物碳输入在短期内通常促进SOC的分解，呈现正（根际）激发效应.通过整合分析主要作物的根际激发效应和秸秆还田的激发效应的研究，发现作物根系生长和秸秆还田引起的（根际）激发效应大小平均值分别为75%和67%.尽管秸秆还田通过激发效应引起SOC分解的额外释放，但是土壤残留秸秆碳通常大于激发效应导致SOC的额外损失，因此秸秆还田可能增加SOC的储量.在农田系统中，秸秆碳和根际沉积碳往往共存，这导致土壤碳输入和输出至少有3个碳源（根际沉积碳、秸秆碳和土壤碳），由于多碳源体系的区分方法存在挑战，目前这两种作物碳（根际沉积碳和秸秆碳）对SOC分解的激发效应影响是不清晰的.最后，提出了新量化方法，可以多源区分根际CO₂排放以及SOC中作物碳输入的碳源，以及区分碱性土壤中无机化学和微生物途径对SIC的贡献.研究有助于提高对农田土壤SOC和SIC输入和输出途径的理解，以及农田土壤碳平衡评估的精确度.     

Improved biogas production from rice straw by co-digestion with kitchen waste and pig manure

In order to investigate the effect of feedstock ratios in biogas production, anaerobic co-digestions of rice straw with kitchen waste and pig manure were carried out. A series of single-stage batch mesophilic (37 ± 1 °C) anaerobic digestions were performed at a substrate concentration of 54 g/L based on volatile solids (VS). The results showed that the optimal ratio of kitchen waste, pig manure, and rice straw was 0.4:1.6:1, for which the C/N ratio was 21.7. The methane content was 45.9–70.0% and rate of VS reduction was 55.8%. The biogas yield of 674.4 L/kg VS was higher than that of the digestion of rice straw or pig manure alone by 71.67% and 10.41%, respectively. Inhibition of biogas production by volatile fatty acids (VFA) occurred when the addition of kitchen waste was greater than 26%. The VFA analysis showed that, in the reactors that successfully produced biogas, the dominant intermediate metabolites were propionate and acetate, while they were lactic acid, acetate, and propionate in the others.     

改性小麦秸秆吸附Cu2+的动力学和热力学研究

本研究采用ZnCl2作为活化剂,用640W功率的微波照射5min的方法制备改性小麦秸秆。研究了改性小麦秸秆投加量、吸附时间、温度、pH对改性小麦秸秆吸附水溶液中Cu2+的影响,以及对其等温吸附特征、动力学和热力学进行了研究。试验结果表明:投加量为0.1g,pH为6,改性小麦秸秆对Cu2+有较好的吸附效果,吸附在10h后达到平衡。改性小麦秸秆对Cu2+吸附较好地符合Langmuir、Freundlich温吸附模型和准二级动力学方程,吸附过程中△G0,说明属于自发反应。     

精制棉废水处理技术进展研究

精制棉广泛用于食品、医药、电子和日化等行业,但废水量大,尤其是蒸煮黑液,色度高、COD值高和可生化性差,处理的工艺复杂、处理成本较高,一直是环境工程领域的难点.本文首先介绍了精制棉废水的来源及性质,重点分析和总结了精制棉废水的炉渣和粉煤灰、酸析、电解和高级氧化预处理技术,并对精制棉废水的生物处理技术和工程实践进行了概括总结.针对精制棉废水的来源和性质,对精制棉废水处理技术的发展方向进行了展望.     

转Cry1Ac基因抗虫棉与其亲本棉花根际真菌多样性的比较

在温室条件下,利用PCR-DGGE技术和Q-PCR技术分析了两种转Cry1Ac基因抗虫棉及其亲本棉花在不同取样时期的根际真菌多样性和生物量的动态变化情况,以评价其生态安全.结果表明,转Bt基因棉与对照棉根际真菌优势条带组成在不同的取样时期极为相似,三者间差异条带多为不清晰的条带.转Bt棉SGK321根际真菌的生物量在苗期明显低于亲本对照,转Bt棉XP188根际真菌的生物量在花铃期较对照有轻微降低,其它时期两种转Bt棉根际真菌生物量没有显著降低,甚至还有增加的趋势.不过根际真菌群落结构的改变和生物量的差异不仅存在于转基因棉和其亲本对照棉之间,它同样存在于对照棉SHIYUAN321和JM20之间以及转基因棉SGK321和XP188之间.可见Bt并不是造成转基因棉和非转基因棉根际真菌群落结构差异、多样性改变和生物量减少的唯一诱因,品种的不同也对它们也有影响.     

Effects of soil attributes and straw accumulation on the sorption of hexazinone and tebuthiuron in tropical soils cultivated with sugarcane

Brazil is the largest sugarcane producer in the world in which hexazinone (3-cyclohexyl-6-dimethylamino-1-methyl-1,3,5-triazine-2,4-dione) and tebuthiuron (1-(5-tert-butyl-1,3,4-thiadiazol-2-yl)-1,3-dimethylurea) are heavily used. Sugarcane harvesting is changing from the manual system with previous straw burning to the mechanized system without straw burning. The lack of burning results in soil organic carbon accumulation mainly in clayey soils, which should affect herbicides availability and fate. Therefore, we evaluated sorption of these herbicides in soil samples with and without straw burning. Both herbicides presented low apparent sorption coefficients (mean K_d,app= 0.6 and 2.4 L kg^?1 for hexazinone and tebuthiuron, respectively), suggesting that they may leach to groundwater. Moreover, their sorption correlated primarily with soil organic carbon (SOC), but iron oxide contents extracted with ammonium oxalate (Fe₂O₃^AOX) also affected it (K_d,app = ?0.228 + 0.0397 SOC + 0.117 Fe₂O₃^AOX for hexazinone and K_d,app = ?1.407 + 0.201 SOC + 0.348 Fe₂O₃^AOX for tebuthiuron). Soil organic carbon accumulation due to straw maintenance in the field positively affected sorption of both herbicides, but its effects were not enough to classify them as “non-leachers.”