稻草及稻草循环利用后的废弃物还田效益研究

本文针对中南丘陵水稻产区农田稻草经过稻草直接还田(鲜稻草)、稻草过腹还田(新鲜牛粪)、稻草栽培食用菌后还田(新鲜菌渣)、稻草产沼气后还田(新鲜沼渣)等几种主要的循环利用方式后的废弃物还田,结合化肥配施对水稻产量及土壤基本理化性状影响的研究,以期寻找一种既能达到有机废弃物的循环再利用,改善生态环境,又能够改良土壤理化性状并达到水稻丰产的目的.试验结果显示:相对于常规的化肥施用,几种有机废弃物还田加化肥配施均有利于土壤有机质(1.71%～6.98%),碱解氮(4.30%～15.05%),有效磷(11.22%～21.43%)等养分的提高;增加了土壤团聚体R0.25(干筛6.60%～8.74%,湿筛2.64%～45.06%)、平均质量直径(干筛26.91%～52.69%,湿筛4.55%～32.73%)及几何平均直径(干筛17.88%～35.56%,湿筛3.08%～6.15%);在产量方面,虽较常规施肥有所下降,但经济效益却是增加的,较常规施肥增收75.6元·hm2到1 057.0元·hm2,其中沼渣还田的增益率最高达8.59%.     

稻草原理的启示

稻草原理是说将一根稻草放到一匹强健的骏马身上,骏马毫无反应,又放一根,骏马还是没有反应,再放一根,骏马依然没有反应,继续放下去,当稻草累积到一定程度,此时哪怕再放一根稻草,强健的骏马也会不堪重负,轰然倒地.     

与黄孢原毛平革菌协同降解稻草的混合菌筛选

在纤维素筛选培养基中加入黄孢原毛平革菌稻草固态发酵的浸提液,用这种培养基从自然环境中筛选出与黄孢原毛平革菌相容的菌株,在PDA和MEA平板上进行相容性测试,选择出生长稳定,可以与黄孢原毛平革菌较好共存的6株真菌.考察了6株真菌分别与黄孢原毛平革菌混合培养降解稻草时的酶活和对木质纤维素类组分的降解,筛选出3组更优的组合,其混合培养时,对于纤维素酶能产生较好的协同效果,纤维素降解效果较好.对于木质素降解效率的显著提高,可能是由于发酵体系内的胞外酶和一些活性因子的作用.     

古水稻土中多环芳烃的分布特征及其来源判定

测定了马家浜文化(距今约6 000a)遗址2个剖面表层土壤、古代水稻土和古代旱地土壤、以及底层土壤中15种多环芳烃的含量,并对其可能来源进行了判定.结果表明,表层土壤中PAHs的含量分别为202.9μg·kg^-1和207.7μg·kg^-1,主要来源于大气沉降;古水稻土中PAHs含量明显降低,仅为56.0μg·kg^-1,但高于古旱地土壤及底层土壤。古旱地土壤及底层土壤PAHs含量在32.0～36.9μg·kg^-1.古水稻土中,2环和3环所占比例较大,达63%,萘和菲含量最高,而4环以上的多环芳烃含量较低.Phe/Ant和BaA/Chr比值和有机质¹³C-NMR图谱显示,古水稻土中的多环芳烃主要来源于水稻秸秆的焚烧,同时还原条件下的生物合成可能是其另一个重要来源.     

水分调节材料对牛粪堆肥氨气挥发的影响

利用通风式堆肥发酵方式研究了牛粪堆制过程中氨气的挥发特征和锯末、稻壳、稻草等不同水分调节材料对氨气挥发的影响。结果表明，牛粪堆制过程中主要在前期，尤其是在最初的2周内释放氨气；堆肥期间挥发的氨态氮约为牛粪总含氮量的17％～50％。不同水分调节材料都可以在一定程度上抑制氨气的挥发，但锯末抑制氨气挥发效果最好，其次是稻壳，稻草抑制氨气挥发的效果较小。因此，为了减少氮素损失，应采取适当措施抑制氨挥发或回收挥发的氨气。     

覆草旱作对晚稻田土壤氮素肥力的影响

在南方季节性丘陵干旱区通过田间定位试验研究了覆草旱作、裸地旱作和常规水作三种水稻栽培措施对双季稻轮作系统下晚稻田土壤氮素肥力的影响.结果表明,与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻移栽前和成熟期土壤碱解氮和矿质氮含量.在晚稻生育期,覆草旱作和裸地旱作稻田土壤无机氮以硝态氮为主.与裸地旱作相比,覆草旱作和常规水作处理显著提高晚稻成熟期土壤可矿化氮含量.与裸地旱作和常规水作相比,覆草旱作处理显著提高晚稻抽穗期和成熟期土壤微生物量氮含量和土壤脲酶活性.     

石灰预处理和干发酵对稻草热解特性影响

深入研究生物质热解有助于热解机理的理解,利用热重分析来探讨石灰预处理和干发酵对稻草热解特性的影响。结果表明:预处理使木质素和半纤维素含量增加,而干发酵使VS、半纤维素和纤维素含量降低;预处理和干发酵改变稻草热解特性,但未改变稻草的热反应机理;热解一级动力学方程很好模拟稻草热解的主失重阶段,稻草热解活化能数值为42.3～47.8 kJ/mol,属于正常范围;预处理降低反应活化能,而干发酵增加反应活化能。这为秸秆及其干发酵残渣的气化提供了重要的设计依据。     

稻草生物炭对土壤中Cd2+和Pb2+的吸附特性

为了探究稻草生物炭对土壤中重金属Cd2+和Pb2+的吸附机制,采用水稻秸秆在500℃下热解制备稻草生物炭,设置不同吸附时间、Na+和Ca2+离子强度、pH等影响因素,拟合稻草生物炭对重金属的吸附动力学、吸附等温线;在此基础上,采用黄沙模拟土柱试验得出稻草生物炭固定Cd2+和Pb2+的穿透曲线,着重分析比较pH和Na+离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属的影响.结果表明:在高pH、低离子强度下,稻草生物炭对重金属的吸附效果较好;当pH为6时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附效率分别为92.58%、63.36%;当离子强度为10 mmol/L时,稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的最高吸附效率分别为97.58%、68.35%;准二级动力学模型能很好地拟合稻草生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附规律,拟合系数（R2）均大于0.995 8,表明稻草生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;此外,稻草生物炭对Pb2+的吸附规律适合采用Langmuir等温吸附模型进行描述,而对Cd2+的吸附规律采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能进行很好的模拟,表明稻草生物炭对Pb2+的吸附是近似单分子层吸附,而对Cd2+的吸附存在多分子层吸附.由黄沙土柱模拟试验结果得出,稻草生物炭对Pb2+和Cd2+的滞留率随着pH的升高和离子强度的降低而增强.在Pb2+和Cd2+同时存在条件下,当pH为6、离子强度为1 mmol/L、稻草生物炭按黄沙质量的0.5%投加时,稻草生物炭对土柱中Pb2+、Cd2+的滞留效果最好.研究显示,高pH对稻草生物炭吸附固定重金属起到促进作用,而高离子强度对稻草生物炭吸附固定重金属起到抑制作用.      

氢氧化钠固态预处理对稻草中木素结构特性的影响

为探明这种NaOH固态预处理对稻草产气量影响的内在机理,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、氢质子核磁共振波谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法,对NaOH固态处理前后稻草中木素结构的变化进行了多方位研究.结果表明,NaOH固态预处理使稻草中木素内部结构、木素-碳水化合物复合体的形态结构发生了明显的变化,使得纤维素从木素的包裹中释放出来,木素成分也由难降解的三维网状大分子转变成了易降解的直链结构的小分子,从而使得厌氧微生物能够接触到更多的纤维素并对其进行更有效的消化.这些木素形态结构的变化是导致稻草厌氧消化产气量提高的内在原因.     

DX新型高效天然吸油材对海上溢油治理的研究

随着石油工业和海上石油运输业的迅速发展，海洋的石油污染已充分引起公众的重视。在对海上溢油的危害及其主要处理技术的简要分析基础上，提出了DX新型高效天然吸油材料研制的必要性。研究结果表明：DX新型高效天然吸油性能较好，具有广泛的应用范围，可以反复使用；而且DX型高效天然吸油材的后处理对环境不会造成二次污染。