中国粮食作物秸秆焚烧释放碳量的估算

生物质燃烧对全球大气环境和气候系统会产生重要的影响,根据1999—2008年中国的粮食产量、谷草比,估算了主要粮食作物的秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例计算了中国1999—2008年主要粮食作物秸秆露天焚烧量,进一步依据相关排放因子得出CO和CO2的排放量及碳排放总量。结果发现,中国主要粮食作物年平均秸秆产量达到4.9×108t,粮食秸秆露天焚烧量平均为0.94×108t,约占粮食作物秸秆总量的19,其中稻谷秸秆露天焚烧量占到粮食秸秆露天焚烧量的43.1;粮食作物秸秆露天焚烧排放的CO和CO2总量平均每年分别为9.19×106t和1.07×108t;排放的总碳量平均每年为3.32×107t,其中稻谷、小麦、玉米、豆类秸秆露天焚烧释放的总碳量分别为9.88×106、9.93×106、11.14×106、2.22×106t。     

秸秆类生物质气炭联产全生命周期评价

为探究秸秆类生物质热解转化生物炭及热解气过程的能源转化过程的效率、经济性及温室气体排放,该文依据全生命周期评价分析原理,建立秸秆类生物质气炭联产全生命周期3E(economic,energy and environment)模型,对以玉米秸秆为原料的生物质气炭联产过程进行全生命周期分析,评价范围从作物种植到生物气炭产物的利用,系统分为玉米作物种植阶段、秸秆从田间到转化工厂的收储运阶段、生物质气炭转化阶段、生物质气炭应用阶段等4个阶段,并对比分析了横流移动床生物质气炭联产和竖流移动床生物质气炭联产2种工艺技术优劣。结果表明,横流移动床生物质气炭联产的净能量6 542.2 MJ/t,能量产出投入比为4.5,其中,居能源消费的前三位的是种植氮肥、种植农机油耗、热解电耗,分别占总能耗的30.8%、20.4%、17.2%;气炭联产转化的总成本319.4元/t,其中热解气炭转化阶段成本最高,约占总成本34.0%,产品收入567.6元/t,纯利润248.2元/t;能源消耗过程的温室气体CO_2当量排放量18.05 g/MJ,经生物炭还田固碳,CO_2当量减排量约为40 g/MJ。竖流移动床生物质气炭联产技术能源效益较横流略低,但经济效益较高,2种生物质热解气炭联产技术各具优势,可根据产品应用特点选择最适宜的转化工艺方案。2种气炭联产技术具有一定的经济效益,而且均有较大的节能、减少温室气体排放的效益,具有一定的推广应用价值。     

麦秆还田方式对旱地土壤综合温室效应的影响

采用静态箱–气相色谱法,研究了秸秆还田方式对华北平原旱地玉米生长季土壤温室气体(CO2、CH4和N2O)排放的影响。结果表明:小麦秸秆不同还田方式下,土壤CO2、CH4和N2O的排放动态无显著差异,但排放量因温室气体种类而异。秸秆直接还田处理的CO2、N2O排放量分别显著高于无秸秆还田、秸秆原位焚烧、生物质炭还田处理的29.7%、17.5%、31.7%和78.1%、76.3%、114.0%;而CH4排放量在各试验处理间无显著差异。从各处理的综合温室效应(GWP)来看,生物质炭还田处理的GWP比秸秆直接还田处理显著降低28.7%,而与无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理无显著差异。考虑到作物产量变化,进一步分析表明,生物质炭还田处理温室气体强度(GHGI)比无秸秆还田和秸秆原位焚烧处理分别降低4.9%和14.9%,差异不显著,比秸秆直接还田处理显著降低36.0%。因此,在华北平原秸秆炭化生物质炭还田具有显著的综合减排作用,是一种土壤农田低碳生产的秸秆利用途径。     

秸秆直接还田与炭化还田下土壤有机碳稳定性和温室气体排放潜力的对比研究

选取北方旱地和南方水田两种不同农业利用方式的土壤为研究对象,分别在旱地和水田设置了无秸秆还田(NR)、秸秆直接还田(SR)和秸秆转化为生物质炭还田(BR)三种处理,在作物收获后,采集对应处理的土壤通过室内培养对比研究了秸秆直接还田和生物质炭还田下土壤有机碳的稳定性及温室气体排放潜力的变化。研究结果表明:秸秆直接还田与生物质炭还田均可显著增加土壤有机碳和全氮含量,但不同处理下的土壤有机碳稳定性存在显著差异。从有机碳的矿化量和矿化率来看,生物质炭还田处理与秸秆直接还田处理相比,分别降低旱地、水田土壤矿化量的36.0%、21.5%和矿化率的47.0%、34.7%;水田与旱地相比,表观上水田矿化显著高于旱地土壤,但从土壤有机碳矿化率来看,水田土壤各处理均显著低于旱地土壤相同处理的19.0%、26.2%和9.2%。不同处理显著影响土壤N2O的释放,无论旱地还是水田土壤,与秸秆直接还田相比,施用生物质炭均显著降低土壤N2O的释放;进一步分析土壤产生的综合温室效应(GWP)表明,生物质炭还田下的GWP比秸秆直接还田显著降低39.6%和28.5%。因此,秸秆转化为生物质炭后还田可作为一项重要的农田土壤固碳减排措施进行秸秆利用。     

碳氮添加对雨养农田土壤全氮、有机碳及其组分的影响

为探明碳氮添加4年后,土壤全氮、有机碳及其组分(可溶性有机碳、微生物量碳、轻组和重组有机碳)的变化特征,依托布设于甘肃省定西市安定区李家堡镇的不同碳源配施氮素田间定位试验,涉及秸秆、生物质炭、氮素3个因素,秸秆设置为不施、施用秸秆2水平;生物质炭为不施和施用生物质炭2个水平;氮素设置为不施氮、施纯氮50 kg/hm^2、施纯氮100 kg/hm^2 3个水平,共9个处理。结果表明:不同处理下土壤全氮、有机碳及其组分的含量均随土层的加深而降低。添加生物质炭对土壤全氮、有机碳及其组分均具有不同程度的提升效应。添加秸秆对土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳均具有显著提升效应,仅在0-5 cm土层对重组有机碳有显著提高。添加氮素可显著提升土壤全氮、有机碳和可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳含量。较其他处理,添加生物质炭对土壤全氮、有机碳和重组有机碳的提升效应最高,添加秸秆对可溶性有机碳、微生物量碳、轻组有机碳的提升效果最优。从提升土壤质量的角度出发,推荐秸秆配施氮素模式,该模式下土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度考虑,推荐生物质炭配施氮素模式,该模式有利于碳的封存。     

秸秆及其生物炭对土壤碳库管理指数及有机碳矿化的影响

以河南省粮食主产区壤质潮土和砂土为研究对象,通过盆栽试验和室内恒温培养试验,研究了生物炭与不同腐殖化程度的传统有机物料(秸秆和腐熟鸡粪)单施及配施对壤质潮土和砂土有机碳储量、活性及碳库管理指数的影响,并进一步比较了小麦秸秆直接还田和制炭还田对土壤有机碳矿化的影响,以及生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用。结果表明:相同添加量下,生物炭对土壤有机碳含量的提升效果优于秸秆和腐熟鸡粪,在壤质潮土和砂土上分别较对照提升了63.15%和115.62%。另外,生物炭显著增加了土壤稳态碳含量和土壤碳库指数(CPI),但降低了土壤碳素有效率(SC)和碳库活度指数(AI),对土壤易氧化有机碳(POXC)和碳库管理指数(CMPI)无显著影响,添加秸秆显著增加了2种土壤POXC含量、基础呼吸和CPMI。进一步通过室内恒温培养试验发现,秸秆可在培养前期(0～37天)大幅度提升2种类型土壤有机碳矿化速率和累积矿化量,秸秆制炭还田对土壤有机碳矿化无显著影响。此外生物炭对土壤原有有机碳矿化的调控作用受其施用量、外源活性有机碳输入和土壤类型的影响,高量生物炭(2%)对非秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较强的负激发效应,而低量生物炭(0.55%)对秸秆还田土壤有机碳矿化表现出较明显的负激发效应。因此,从"固碳减排"角度考虑,秸秆制炭还田是更合理的利用方式,且应根据土壤施肥管理措施和土壤类型考虑生物炭的施用量,添加质量比为2%的生物炭可显著抑制土壤原有有机碳矿化,降低CO_2排放,但应避开秸秆快速腐解期施用。     

河南省夏季秸秆焚烧污染物排放量的估算与分析

基于2007年夏季秸秆焚烧卫星遥感监测资料,结合粮食产量、谷草比、排放因子等,估算了河南省秸秆焚烧各污染物的排放量。结果表明,2007年夏季河南省秸秆焚烧共排放：PM2.5 30 433.9 t、SO2 1 586.2 t、NOx 12.2 t、NH3 76.1 t、CH4 39.6 t、VOC 82.2 t、CO477.8 t、CO2 2 799.9 t。秸秆焚烧污染物排放量空间分布受小麦种植面积影响较大,中东部多于西部,其中周口、驻马店和南阳排放量最多;夏季秸秆焚烧较为集中,PM2.5的排放多集中在5月下旬和6月上旬,且与郑州市PM2.5日均浓度有较好的相关性。     

秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放的影响差异

采用室内培养试验,向土壤中添加小麦秸秆和不同量生物质炭,同时比较探究秸秆与生物质炭施用对土壤温室气体排放及微生物活性的影响差异。试验共设5个处理:土壤(S)、土壤+1%小麦秸秆(WT)、土壤+1%生物质炭(BC1)、土壤+2%生物质炭(BC2)和土壤+4%生物质炭(BC4)。在培养期内,施秸秆处理土壤CO2排放量比对照处理S显著增加约12.60%~2005.63%,而施生物质炭处理降低约51.49%~97.93%。施秸秆处理的温室气体增温潜势(GWP)是对照处理S的1.12~19.24倍,而施生物质炭处理,即处理BC1、BC2和BC4的GWP分别降低了0.27%~64.06%,15.78%~94.01%和29.43%~92.28%。小麦秸秆施用会明显增加土壤温室气体排放,增加温室效应;而添加生物质炭对土壤CO2、N2O排放表现出一定的抑制作用,并明显减弱温室气体增温潜势,即生物质炭能明显减弱温室效应。添加小麦秸秆促进土壤微生物生物量碳的增加,提高FDA水解酶、脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性;生物质炭施用一段时间后对土壤过氧化氢酶活性表现为显著激活作用。     

碳氮添加对雨养农田土壤物理性状的影响

为探明添加不同碳源及不同量氮肥4年后对土壤物理性质、产量的影响,依托布设于甘肃省定西市安定区李家堡镇的不同碳源田间定位试验,设置2种碳源(生物质炭15t/hm^2,秸秆4.5t/hm^2),3个氮肥施用量(0,50,100kg/hm^2),共计9个处理。研究了生物质炭、秸秆配施氮肥对试区土壤容重、总孔隙度、土壤饱和导水率、土壤团聚体稳定性、产量的影响。结果表明:较之无碳添加处理,添加生物质炭或秸秆均可改善土壤物理性质,但生物质炭效果最好。秸秆输入对0-5cm土层土壤容重的降低和总孔隙度、水稳性团聚体稳定性的提升具有显著效应,对土壤饱和导水率和0-30cm各土层机械稳定性团聚体稳定性的提升具有显著效应,而生物质炭对0-30cm各土层的土壤物理指标的改善均具有显著效应。氮素添加对土壤物理指标影响较小。生物质炭、秸秆、氮素均可促进作物增产,总体而言,生物质炭增产效果优于秸秆,尤其是生物质炭15t/hm^2+施纯氮100kg/hm^2处理。因此,添加生物质炭更有利于该区土壤物理性质的改善和产量的增加。     

中国耕地非农化趋势及其对碳收支影响的模拟

伴随快速工业化、城镇化进程,中国耕地非农化不断加快,由此带来碳排放迅速增加、生态环境和温室效应不断恶化。鉴于此,该文将耕地非农化与碳收支纳入统一框架,运用系统动力学方法模拟1996-2020年间耕地非农化带来的碳收支盈亏量。结果表明:1)整体分析判断,中国耕地非农化处于递增趋势且空间分布主要集中在东部,并呈现耕地规模递减、建设用地递增状态。2)模拟结果显示,1996-2020年全国耕地由1.293×108hm2减少到1.204×108hm2,建设用地从2.407×107 hm2增加到3.073×107 hm2,并且耕地非农化碳汇量由7.90×108t减少到7.48×108 t,碳源量从9.34×109t增加到1.17×1010 t。3)区域比较发现,全国耕地非农化碳收支表现为碳源且总体上呈递增趋势,并且2020年东部地区碳支出量最大为5.029×109 t,西部次之为2.261×109 t,中部略小于西部为2.216×109 t,东北地区最小为1.084×109 t。     

不同秸秆还田模式对土壤有机碳及其活性组分的影响

为了探讨不同秸秆还田模式对土壤有机碳(total organic carbon,TOC)及活性碳组分的影响,设置了秸秆不还田(CK)、秸秆直接还田(CS)、秸秆转化为食用菌基质,出蘑后菌渣还田(CMS)和秸秆过腹还田(CGS)4种还田模式。通过田间小区试验,研究了不同秸秆还田模式下,土壤有机碳及活性组分的变化规律。结果表明不同秸秆还田模式均提高了土壤有机碳含量,但不同还田模式下土壤有机碳含量差异不显著(P0.05),和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤有机碳质量分数分别增加9.0%、23.9%和26.7%。不同秸秆还田模式也提高了土壤活性碳组分含量。在不同秸秆还田模式下,土壤溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量表现为CSCMSCGSCK,且不同处理间差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤DOC质量分数分别增加64.6%、29.4%和8.9%。土壤微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量表现为CMSCGSCSCK,且差异显著(P0.05)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤MBC质量分数分别增加28.9%、84.7%和59.3%。土壤易氧化态碳(easily oxidizable carbon,EOC)含量表现为CMSCSCGSCK,且差异显著(P0.01)。和CK相比,CS、CMS和CGS处理下,土壤EOC质量分数分别增加24.1%、55.7%、和9.3%。不同秸秆还田模式显著影响土壤活性碳组分在总有机碳中占的比例,改变土壤有机碳质量。在不同秸秆还田模式下,DOC/TOC表现为CSCMSCKCGS、MBC/TOC表现为CMSCGSCSCK、EOC/TOC表现为CMSCSCKCGS,且不同处理间均差异显著(P0.01)。从提高土壤质量角度,推荐秸秆-菌渣还田模式,在该模式下,土壤MBC/TOC和EOC/TOC均最大,土壤碳素有效性高、易于被微生物利用,有利于作物生长。从提高土壤固碳角度,推荐秸秆过腹还田模式,在该模式下,土壤DOC/TOC最小,且土壤有机碳含量最高,有利于碳的固定和保存。该研究结果可为秸秆合理高效利用、改善农业土壤碳库质量提供参考。     

不同黏结剂组合甘蔗渣/麦秆碳复合材料制备与性能研究

该文以甘蔗渣、麦秆为原料,以酚醛树脂、羧甲基纤维素为黏结剂,采用混合后热压再烧结的工艺制各碳复合材料,试验制备了各温度点下的材料并对其残碳率、密度、气孔率、强度、电阻率等性能进行了测试,对该材料的性能、形成机理及规律进行了分析,初步揭示了原料选择、配比、温度等参数对整个制备过程及复合材料性能的影响.试验结果证明:通过该工艺用甘蔗渣(麦秆)和酚醛树脂(羧甲基纤维素)制备复合材料可行的,同时也表明黏结剂和烧结温度对碳复合材料性能影响很大,该试验为甘蔗渣(麦秆)等植物残渣的利用开辟了新的途径.     

阻燃剂对作物秸秆木质陶瓷残碳率的影响

木质陶瓷是一种功能性木质炭素新材料,残碳率是木质陶瓷的一个重要指标,论文试图选择合适的阻燃剂以提高木质陶瓷的残碳率。试验选取了麦秸、热固型酚醛树脂、酒精等为原料,氯化锌、碳酸钾、磷酸氢二氨以及硼砂等为阻燃剂,按照一定的比例混合均匀并热压成一定尺寸的坯体,再将坯体在氮气保护下按两种升温模式分别烧结至300℃、400℃、500℃、600℃、700℃和800℃,制备出各温度点下的木质陶瓷,观察分析了阻燃剂对其残碳率的影响。结果表明,与对照组比较,添加适量的阻燃剂后,在两种升温模式下,木质陶瓷的残碳率分别提高了大约6%和10%,而其抗弯强度、密度、显气孔率及电阻率等性能没有受到影响。结果证明了通过此工艺用麦秸制备木质陶瓷的可行性,同时表明了氯化锌、碳酸钾、磷酸氢二氨以及硼砂等阻燃剂对木质陶瓷残碳率提高的良好效果,试验结果也为麦秸的综合利用开辟了新的方向和空间。     

Effect of the long-term application of organic matter on soil carbon accumulation and GHG emissions from a rice paddy field in a cool-temperate region,Japan. -I. Comparison of rice straw and rice straw compost -

ABSTRACT

The influence of the long-term combination of rice straw removal and rice straw compost application on methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) emissions and soil carbon accumulation in rice paddy fields was clarified. In each of the initial and continuous application fields (3 and 39?51 years, respectively), three plots with different applications of organic matter were established, namely, rice straw application (RS), rice straw compost application (SC) and no application (NA) plots, and soil carbon storage (0?15 cm), rice grain yield and CH₄ and N₂O fluxes were measured for three years. The soil carbon sequestration rate by the organic matter application was higher in the SC plot than in the RS plot for both the initial and continuous application fields, and it was lower in the continuous application field than in the initial application field. The rice grain yield in the SC plot was significantly higher than those in the other plots in both the initial and continuous application fields. Cumulative CH₄ emissions followed the order of the NA plot < the SC plot < the RS plot for both the initial and continuous application fields. The effect of the organic matter application on the N₂O emissions was not clear. In both the initial and continuous application fields, the increase in CH₄ emission by the rice straw application exceeded the soil carbon sequestration rate, and the change in the net greenhouse gas (GHG) balance calculated by the difference between them was a positive, indicating a net increase in the GHG emissions. However, the change in the GHG balance by the rice straw compost application showed negative (mitigating GHG emissions) for the initial application field, whereas it showed positive for the continuous application field. Although the mitigation effect on the GHG emissions by the combination of the rice straw removal and rice straw compost application was reduced by 21% after 39 years long-term application, it is suggested that the combination treatment is a sustainable management that can mitigate GHG emissions and improve crop productivity.     

秸秆还田量对土壤团聚体有机碳和玉米产量的影响

为明确秸秆深还田对土壤团聚体及有机碳和作物产量的影响,在辽宁省半干旱地区进行了6年秸秆深还田小区定位试验,秸秆施用量分别为0(CK)、6 000 kg/hm~2(T1)、12 000 kg/hm~2(T2)、18 000 kg/hm~2(T3)、24 000 kg/hm~2(T4),将秸秆还入20～40cm土壤亚表层,利用干筛、湿筛得到不同粒级土壤团聚体。结果表明:秸秆添加与CK比可降低土壤0～20 cm和20～40 cm土层土壤容重;土壤机械性团聚体主要集中在0.25 mm粒级,而水稳性团聚体主要集中在0.25mm粒级,与CK处理比秸秆的添加增加了土壤机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和土壤水稳性团聚体MWD,随秸秆还田量增加,MWD值增大;秸秆深还田使各粒级团聚体有机碳均高于CK,对20～40 cm土层土壤团聚体碳含量的影响大于0～20 cm土层;秸秆深还田可增加玉米产量,随秸秆还田时间延长,不同秸秆还田量对玉米产量增加存在差异,2016年玉米产量测定结果各处理与CK比,T1增产4.66%、T2增产6.71%,T3增产5.37%、T4增产8.82%。秸秆深还田,能够提升土壤团聚体的稳定性,有利于增加土壤团聚体碳含量,对土壤质量和玉米产量的提高具有促进作用。     

全球黑土区有机物料还田对土壤有机碳固存影响的Meta分析

黑土有机质含量丰富,但随着农业活动加剧,以及黑土区低温特性的限制,土壤有机质大量流失。不同有机物料还田是提升土壤有机质的重要方式,然而目前仍缺少对不同有机物料还田具体恢复效果及过程的评价。该研究使用Meta分析的方法,对2000年1月—2022年9月经同行评议的文章进行整合分析,综合了41篇文献中2 012个观测值,设定低、中、高年限及碳投入量,评估秸秆还田和有机肥还田对黑土土壤有机碳固存的影响。结果表明,有机肥还田处理的土壤有机碳、土壤总氮、土壤总磷含量均高于秸秆还田。随着处理年限的增加,有机肥还田对于土壤有机碳含量的增加效果优于秸秆还田。此外,不同碳投入的条件下,有机物料还田对于土壤碳固存影响不同,其中在中碳投入的条件下,有机肥还田有机碳含量(65.62%)显著高于秸秆还田(20.07%)。21 a以上的长期中碳投入下有机肥还田更有利于黑土土壤有机碳固存的增加。该研究为黑土区有机物料还田的选择提供科学依据。     

秸秆炭基肥料挤压造粒成型优化及主要性能

炭基肥料是以生物炭为基质与其他肥料复合而成的新型肥料,能有效提高土壤的肥力和透气能力,同时具有对肥料的缓释效果等。为了炭基肥料成型工艺优化及工业化生产,该文以复混肥料的国家标准为参考,尿素、过磷酸钙、磷酸氢二铵、氯化钾作为提供氮磷钾元素的基础肥料,并以秸秆炭为基质,着重讨论了成型前加水量、有无添加胶黏剂和成型前物料粒度对炭基肥料成型的影响。研究成型炭基肥料的较佳工艺为基础肥料质量分数占70.36%,总养分的质量分数为28%,其中N:P2O5:K2O养分质量比为10:8:10,秸秆炭质量分数16.64%,不加研磨,配以13%的水,搅拌均匀常温造粒成型;并对在此条件下成型后的炭基肥料养分含量、含水率、溶水性、强度、pH值和对土壤化学性质的影响等性能进行表征,指标如下:氮质量分数为10.07%,水溶性磷质量分数5.47%,有效磷质量分数8.38%,水溶性磷占有效磷65.27%,钾质量分数10.45%,水分质量分数3.24%,机械强度85%以上,pH值为6.41。实测结果符合国家相应标准,工艺设计简单可行,进而为炭基肥料的工业生产提供参考。     

Application of mixed straw and biochar meets plant demand of carbon dioxide and increases soil carbon storage in sunken solar greenhouse vegetable production

Solar vegetable greenhouse soils show low soil organic carbon content and thus also low rates of soil respiration. Processing vegetable residues to biochar and mixing biochar with maize straw might improve soil respiration and increase soil organic carbon stocks, while preventing the spread of soil-borne diseases carried by vegetable residues. In an incubation experiment, we tested how additions of maize straw (S) and biochar (B) added in varying ratios (100S, 75S25B, 50S50B, 25S75B, 100B and 0S0B (control)) affect soil respiration and fraction of added C remaining in soil. Daily CO₂ emissions were measured over 60 days incubation, the natural abundance of ¹³C in soil and in the added biochar and maize straw were analysed. Our result shows that (a) soil CO₂ emissions were significantly increased compared to soil without the straw additions, while addition of biochar only decreased soil respiration; (b) cumulative CO₂ emissions decreased with increasing ratio of added biochar to maize straw; (c) the abundance of soil ¹³C was significant positively correlated with cumulative CO₂ emissions, and thus with the ratio of straw addition. Our results indicate that incorporation of maize straw in greenhouse soils is a meaningful measure to increase soil respiration and to facilitate greenhouse atmosphere CO₂ limitation while producing vegetables. On the other hand, additions of biochar from vegetable residues will increase soil organic carbon concentration. Therefore, the simultaneous application of maize straw and biochar obtained from vegetable residues is an effective option to maintain essential soil functions for vegetable production in sunken solar greenhouses.     

杨木炭胶合成型速燃炭的制备与燃烧性能

为了研究了胶黏剂的类型、胶炭比、引燃剂的种类和添加量、成型压力、成型时间等因素对速燃炭燃烧性能的影响,该文利用杨木屑经炭化后得到杨木炭,以杨木炭为主要原料,添加适量不同种类的胶黏剂和引燃剂制备速燃炭。结果表明：将胶黏剂A和杨木炭以质量比为0.6︰1的胶炭比混合,并添加占杨木炭质量分数为5%的硝酸钾,在25 MPa的成型压力下保持2 min,制备出的速燃炭有较好的速燃效果。不仅具有一定强度,燃烧时无毒、无烟、无味,并能在 5 s内快速点燃速燃炭。速燃炭的抗压系数达8.60 N/mm2,燃烧剩余物的质量分数为6.33%,燃烧时间可持续11.20 min/g,热值达到35 762.76 J/g。该研究可为粉末燃料的成型胶黏剂研制提供依据。     

深松和秸秆还田对旋耕农田土壤有机碳活性组分的影响

土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)及其活性组分能够敏感响应耕作方式变化及有机物输入。为对比长期旋耕农田进行深松后土壤有机碳各活性组分及比例变化,该研究基于连续7a的旋耕转变为深松和秸秆管理长期定位试验,对比了旋耕无秸秆还田处理(rotary tillage with straw removal,RT)、旋耕秸秆还田处理(rotary tillage with straw return,RTS)、旋耕转变为深松无秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw removal,RT-DT)、旋耕转变为深松秸秆还田处理(rotary tillage conversion to subsoiling with straw return,RTS-DTS)下土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)、易氧化有机碳(readily oxidizable organic carbon,ROC)、微生物生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、活性有机碳(labile organic carbon,LOC)在土壤有机碳中比例的变化及各组分间的相互关系。研究结果表明,耕作方式从旋耕转变为深松和秸秆还田对SOC及其各活性组分均产生显著影响,耕作方式转变、秸秆还田及两者的交互效应是影响SOC及其活性组分的主要因素。秸秆还田显著提高了RTS处理和RTS-DTS处理的SOC含量,分别比RT和RT-DT处理高6.1%~15.6%和19.1%~32.3%。并且转变耕作方式后RTS-DTS处理比于RTS处理SOC含量提高16.9%~20.0%。同时,RTS-DTS处理的POC含量比RTS处理高13.6%~53.8%;但RT-DT和RTS-DTS处理的土壤ROC含量较RT和RTS处理都呈下降趋势,RTS-DTS处理的ROC含量比RTS处理下降4.6%~10%;MBC含量降低23.8%~30.6%。虽然秸秆还田显著提高了各处理的DOC含量,但RTS转变为RTS-DTS处理后,其3个土层的DOC含量下降了8%~41%。相比于RT和RTS处理,RT-DT和RTS-DTS处理0~30 cm各土层中LOC在SOC中的比例显著下降。相关性分析结果表明,除POC与ROC之间无显著性相关关系外,SOC及各组分间均呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系。耕作方式转变为深松和秸秆还田提高了SOC含量的同时,显著降低了SOC中的活性有机碳组分,这更有利于SOC的有效积累,促进土壤碳库的稳定固存。