秸秆收贮利用体系建设的困境与政策建议

我国拥有丰富的秸秆资源,但秸秆资源的利用效率很低,主要原因是秸秆收贮利用体系建设严重滞后。加强秸秆收贮利用体系建设,应强化政府对秸秆收贮利用体系建设的规范和引导,整合秸秆收贮利用各环节的相关资源,并拓宽秸秆利用企业的融资渠道。     

退耕还林补偿政策与农户响应的关联分析——以冀西北地区为例

按照农户退耕还林选择以利益最大化为目标的经济学假设，本文应用成本效益分析方法，构建了国家补偿政策与农户响应的关联分析模型。并应用该模型对研究区被调查农户进行实证分析，得到对退耕还林的经济效益预期是农户退耕还林意愿的决定因素的基本结论。为此，从充分尊重农民意愿、加快农村剩余劳动力转移、加强基本农田建设、提高农民文化素质等方面，提出了保障退耕还林生态工程有效实施的措施建议。     

氯化钙活化稻草秸秆生物质炭的制备工艺及其吸磷性能研究

在大多数生态系统中,磷(P)元素是植物生长的限制性元素,也是造成水体富营养化的主要原因.而水体中P的去除方法中尤以吸附法的研究和应用最为广泛.本文以稻草秸秆为原料,Ca Cl2(质量分数10%)为活化剂制备活性生物质炭,作为控制农业面源污染的吸P材料.通过控制稻草秸秆炭制备的炭化温度、浸渍比等工艺条件及溶液初始P浓度、吸附时间、秸秆炭用量、干扰离子、pH等试验条件,研究改性稻草秸秆炭吸P性能及其吸附机理.试验结果表明:在考虑经济性的前提下,稻草秸秆炭吸P性能最优的制备工艺条件为:炭化温度为700℃,浸渍比(m稻草∶m氯化钙)为1∶0.5;改性稻草秸秆炭处理含10 mg·L-1PO3-4-P(以P计)水样,P去除率可达到97%,溶液pH从6.87升至9.52;对稻草秸秆炭对P的吸附情况采用Langmuir和Freundlich吸附模型进行拟合,R2可分别达到0.947和0.892,说明其主要为单分子层化学吸附;此外,根据溶液的pH和P浓度的变化情况,推测P的吸附主要由离子交换实现,即PO3-4-P(主要为H2PO-4)取代结合在Ca离子上的氢氧根而被吸附,秸秆炭上的氢氧根释放,水样pH值上升.     

以秸秆纤维废弃物为还原剂生产金属化球团

秸秆纤维是以玉米、小麦、水稻等作物秸秆为原料,经汽曝-水洗-机械分梳提取有用物质后,通过气流粉碎和有机糖提纯后得到的产物,是一种清洁、可再生的还原剂。在掌握秸秆纤维特性的基础上,对秸秆纤维用于转底炉直接还原工艺生产DRI进行了探讨。研究结果表明:秸秆纤维尽管其固定碳含量较低,但其氢含量较高,灰分和硫含量较低,且其纤维状结构有利于含碳球团成球。与传统还原剂相比,秸秆纤维含碳球团具有更好的还原效果和更高的抗压强度。此外,秸秆纤维含碳球团也有C/O低和还原时间短的优点,适宜的C/O和恒温时间为0.8和15 min,且选用秸秆纤维粒度小于0.15 mm时效果更佳。     

蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R~20.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。     

磁性生物炭的制备、表征及对磷的吸附特性

处理成本高、分离难度大是当前湖库等相对封闭水体磷治理工程中的主要问题。为此,以廉价农林废弃物花生壳为主要前驱物与Fe_3O_4纳米颗粒复合制备一种低成本、可磁分离的磁性生物炭吸附剂,研究了热解温度(400℃、500℃、600℃)、溶液pH值、阴离子(Cl~-和SO_4~(2-))共存等因素对复合材料吸附性能的影响。结果表明,复合后的磁性生物炭最大吸附量相比复合前提升了3~5倍。动力学数据拟合结果表明,拟二级动力学方程能较好地拟合吸附过程。磁性生物炭的零电荷点(均7.5)与前驱物的热解终温在试验范围内呈现明显的正相关,表明引入Fe_3O_4后可明显增加磁性生物炭表面电荷,进而有效提升吸附性能。此外,阴离子共存试验表明,磁性生物炭对磷具有较好的选择性。     

Nitrous oxide emissions from a maize field during two consecutive growing seasons in the North China Plain

Nitrous oxide (N₂O) emissions from a maize field in the North China Plain (Wangdu County, Hebei Province, China) were investigated using static chambers during two consecutive maize growing seasons in the 2008 and 2009. The N₂O pulse emissions occurred with duration of about 10 days after basal and additional fertilizer applications in the both years. The average N₂O fluxes from the CK (control plot, without crop, fertilization and irrigation), NP (chemical N fertilizer), SN (wheat straw returning plus chemical N fertilizer), OM- 1/2N (chicken manure plus half chemical N fertilizer) and OMN (chicken manure plus chemical N fertilizer) plots in 2008 were 8.51, 72.1, 76.6, 101, 107 ng N/(m²·sec), respectively, and in 2009 were 33.7, 30.0 and 35.0 ng N/(m²·sec) from CK, NP and SN plots, respectively. The emission factors of the applied fertilizer as N₂O-N (EFs) were 3.8% (2008) and 1.1% (2009) for the NP plot, 3.2% (2008) and 1.2% (2009) for the SN plot, and 2.8% and 2.2% in 2008 for the OM-1/2N and OMN plots, respectively. Hydromorphic properties of the investigated soil (with gley) are in favor of denitrification. The large differences of the soil temperature and water-filled pore space (WFPS) between the two maize seasons were suspected to be responsible for the significant yearly variations. Compared with the treatments of NP and SN, chicken manure coupled with compound fertilizer application significantly reduced fertilizer loss rate as N₂O-N.     

低碳经济下农作物秸秆能源利用需求性分析

本文介绍了农作物秸秆能源利用的几个途径,从能源短缺、环境压力、秸秆过剩数量压力以及发展农村经济等方面分析了在低碳经济下秸秆能源利用的需求性和紧迫性,提出应该加强秸秆能源利用技术研究,大力推广秸秆能源利用。     

水稻秸秆生物碳对重金属Pb2+的吸附作用及影响因素

以农业废弃物水稻秸秆为原料,采用限氧裂解法制备了不同温度(350、500和700℃)下的秸秆生物碳(RC350、RC500和RC700),研究了生物碳对Pb2+的吸附性能、作用机制及影响因素,为准确预测生物碳还田固碳对土壤中重金属迁移行为的影响提供理论参考.结果表明,生物碳对Pb2+的吸附行为符合准一级动力学方程,Pb2+在RC350、RC500、RC700上的吸附速率分别为0.167h-1、0.154h-1、0.388h-1;其等温吸附曲线符合Langmuir方程,最大吸附量分别为65.3、85.7和76.3mg·g-1,是原秸秆生物质RC100的5～6倍、活性炭AC的2～3倍.生物碳单位面积上的有效吸附点位比AC高约10倍.经酸化去除表面矿物成分后,RC350和RC700对Pb2+的吸附能力急剧下降,其最大吸附量、吸附亲和力与AC相近;红外光谱分析表明,去灰分后生物碳上有机碳官能团并无明显减少,而无机矿物(如SiO2)含量显著降低.生物碳中的有机碳组分和无机矿物组分对其吸附Pb2+均有重要贡献,其中无机矿物组分的吸附量及亲和力均大于有机碳组分.     

生物炭与硅酸钠复合施加抑制水稻对土壤铅吸收富集的机制研究

将水稻秸秆生物炭（RB）、玉米秸秆生物炭（MB）分别与硅酸钠（G）复合施加到从矿区周边采集的铅（Pb）污染农田土壤,通过盆栽试验,比较分析了Pb在土壤-水稻系统各部位中的迁移和累积情况,探讨了生物炭与硅酸钠复合施加抑制水稻对Pb吸收转运的机制.结果表明,与对照组相比,生物炭与硅酸钠复合施加（RBG和MBG）使糙米Pb含量显著降低71.0%~75.6%,且比生物炭或硅酸钠单一施加时的降幅更大.其主要机制为：①生物炭与硅酸钠复合施加提高了土壤pH和有机质含量,促进了土壤对Pb的固定,从而使土壤Pb从弱酸提取态向可氧化态Pb转化,在成熟期RBG和MBG处理分别使CaCl₂溶液浸提的土壤有效Pb含量降低54.3%和60.0%.②生物炭与硅酸钠复合施加降低了DTPA溶液浸提的土壤有效态Fe含量,减少了根表铁膜的数量（DCB-Fe）,而且根系Pb含量与DCB-Fe含量之间呈显著正相关关系,推测生物炭与硅酸钠复合施加使根表用于存储Pb的铁膜减少,从而降低Pb进入根系的几率.③生物炭与硅酸钠复合施加显著降低了分蘖期TF_根-叶和成熟期TF_土-根、TF_茎-糙米、TF_叶-糙米（p<0.05）,阻碍Pb在糙米中累积.此外,生物炭与硅酸钠复合施加显著提高了稻谷质量（p<0.05）.因此,生物炭与硅酸钠复合施加可用于修复铅污染稻田土壤.