水热炭化温度和时间对鸡粪生物质炭性质的影响

水热炭化被认为是极具潜力的安全处置与资源化利用鸡粪的技术措施之一。该研究将鸡粪在190和260℃水热炭化处理不同时间(1、6和12 h),收集并测定固体产物生物质炭特性,目的在于了解水热炭化反应温度和时间对鸡粪生物质炭特性的影响。结果表明,鸡粪经过水热炭化处理后,46%~56%的干物质转化为生物质炭,C、P质量分数分别增加了5%和59%以上,而H、O、N、K质量分数则分别降低了9%~18%、26%~65%、19%~37%和92%~97%。表面电荷量降低,p H值依变性也减弱,其中有效阳离子交换量降低了50%~90%。生物质炭中1~5μm孔隙显著减少,主要形成1和100μm左右的孔隙。总体来看,水热炭化反应温度越高,反应时间越长,这些指标提高或降低的幅度越大,生物质炭的炭化程度越高;比起反应时间,反应温度对生物质炭性质的影响更大。该文还讨论了鸡粪生物质炭作为土壤调理剂的应用价值与潜力,研究结果可为鸡粪生物质炭在土壤改良等方面的应用提供基础数据。     

生物质炭对不同pH值土壤矿质氮含量的影响

为了揭示生物质炭作为土壤调理剂添加后对土壤矿质氮形态、含量等土壤性质的影响,该研究利用芒草分别在350和700℃裂解制得生物质炭,发现2个温度尤其是700℃制得的生物质炭,对NH4+有很强的吸附能力,但对NO3-的吸附能力很弱。将生物质炭分别加入到酸性(pH值为3.8)和碱性(pH值为7.6)土壤中,25℃下室内培养180d。结果表明,生物质炭提高了土壤全氮含量,酸性和碱性土壤分别平均提高了22%和17%;但使土壤铵态氮含量大幅降低至接近仪器检测限水平;生物质炭对土壤硝态氮含量的影响因生物质炭和土壤类型而异。生物质炭对土壤矿质氮形态和含量的影响,显然与生物质炭对铵的吸附作用、提高土壤pH值、增强氨挥发损失,以及形成微生物量氮等密切相关。该研究可为开展生物质炭基氮素新型肥料及制剂等方面的科学研究提供参考。     

水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究

以水稻秸秆为原料,分析了不同热解温度下所制备的生物质炭的性质,并采用批处理法,分析了生物质炭添加量和不同热解温度制备的生物质炭对土壤磷吸附特性的影响。结果表明:随着热解温度的升高,生物质炭的碳化程度、比表面积和磷含量增加。添加生物质炭显著减少了土壤对磷的吸附量,而且随着生物质炭热解温度的增加,土壤对磷的吸附量显著增加。Langmuir方程和Freundlich方程都能够较好地拟合添加生物质炭土壤的磷等温吸附曲线。准一级动力学方程和准二级动力学方程可较好地描述添加生物质炭土壤的磷吸附动力学行为。通过以上研究结果可知,水稻秸秆生物质炭可以减少土壤对磷的吸附并增加土壤有效磷的含量,因此在土壤磷肥肥效改良方面具有一定的应用潜力。     

热裂解温度对生物质炭吸附解吸Cd~(2+)行为的影响

以玉米秸秆、水稻秸秆、稻壳为原料分别在350℃、450℃、550℃、650℃热裂解温度下制备玉米秸秆炭(MSB)、水稻秸秆炭(RSB)和稻壳炭(RHB),比较不同热裂解温度下三种生物质炭对溶液中重金属离子Cd~(2+)的吸附解吸特性。利用准一级、准二级和颗粒内扩散模型对吸附过程进行拟合,结果表明三种生物质炭对Cd~(2+)的吸附满足颗粒内扩散方程。随着热裂解温度的升高,同一种原料制备的生物质炭达到吸附平衡的时间缩短。Langmuir方程和Freundlich方程拟合结果显示,三种生物质炭对溶液中Cd~(2+)的吸附更符合Langmuir方程。单位数量的RSB在一定浓度Cd~(2+)溶液中对Cd~(2+)的吸附量显著高于MSB和RHB。三种生物质炭对Cd~(2+)的吸附量随制备生物质炭的热裂解温度的升高而降低。三种生物质炭中玉米秸秆炭的解吸率最小。因此评价生物质炭对溶液中重金属的去除效果需要考虑原料、热裂解温度等多种因素的影响。     

生物质炭中多环芳烃的潜在环境风险研究进展

作为土壤改良剂和环境污染修复材料,生物质炭在近年来得以广泛应用。生物质炭制备过程中会产生一定量的多环芳烃(PAHs),对其潜在环境负面效应和风险尚缺乏应有的认识。本文总结了生物质炭中PAHs的形成机理、影响因素(包括原材料、裂解温度、裂解升温速率和保留时间等)、总量和生物有效含量及其分析方法,旨在为生物质炭在环境中的安全应用提供理论依据和技术参考。     

生物质炭对土壤物理性质影响的研究进展

生物质炭在农业与环境中的应用已成为近期国内外研究热点,有关生物质炭特性以及生物质炭对土壤化学、生物学性质和作物产量的影响,已经有一些综述,但是生物质炭对土壤物理性质影响的相关综述很少。本文对近10年生物质炭对土壤物理性质影响相关的研究成果进行了整理分析。研究结果发现生物质炭可以降低土壤容重,提高土壤团聚体稳定性,增加田间持水量和土壤有效水含量,降低饱和导水率等。生物质炭影响土壤物理性质的主要原因是生物质炭具有较大的比表面积和孔隙度。此外,生物质炭与土壤矿质颗粒结合,并通过对土壤微生物活性和植物生长的影响间接影响土壤物理性质。生物质炭对土壤物理性质的影响与多种因素有关,如生物质炭原料、裂解温度、施用量和颗粒大小,土壤质地和处理时间等。关于生物质炭对土壤物理性质影响的长期研究很少,且缺乏田间试验。因此,将来的研究应更加倾向于长期田间条件下生物质炭对土壤物理性质的影响,并逐渐发现生物质炭的作用机理,为实际的农业生产和生态治理提供科学依据。     

生物质炭复混肥对土壤肥力与玉米和大豆生物量的影响

将玉米秸秆在300℃和500℃下裂解制备生物质炭,再按照一定比例(0%,5%,10%,15%)与NPK化肥混合制成颗粒状生物质炭复混肥料,通过盆栽试验,比较不同生物质炭复混肥对玉米和大豆生长的影响。结果表明,土壤碱解氮和有效磷,种植玉米的土壤比种植大豆的土壤平均分别高21%和25%;与施用常规复混肥相比,施用生物质炭复混肥时,玉米干物质质量增加了6%~58%,平均增加了35%。总体来看,不同处理间土壤性质和作物生物量均没有显著性差异。这一方面说明,肥料效果受肥料本身性质、施肥量、作物等多种因素的影响,另一方面可能与实际输入土壤生物质炭量比较少有关。长期施用生物质炭复混肥料能否对土壤性质及作物生长产生显著的影响还有待进一步研究。     

生物质炭对植物表型及其相关基因表达影响的研究进展

【目的】生物质炭研究是近十年农业可持续发展研究的重要前沿领域。作为一种良好的土壤改良剂,生物质炭不仅能改善土壤肥力,而且能够通过改变土壤与植物的相互作用关系影响植物生长发育,最终影响作物的生产力。因此,以植物表型及其相关基因表达为视角的生物质炭研究有助于深入了解生物质炭对土壤和植物效应的作用机理,进一步充实生物质炭的农业应用的理论基础。 主要进展本文回顾了近年来国内外关于生物质炭对植物生长影响的研究,从作物生产力、作物根系生长、作物病虫害和作物基因表达四个方面论述了生物质炭对植物表型和相关基因表达的影响;分析了生物质炭对植物表型及其相关基因表达的可能机理,探讨了生物质炭对植物表型及其相关基因表达研究的不足,提出了未来研究的发展方向。 问题与展望未来生物质炭对植物表型和相关基因表达的研究应注重其系统性和全面性,例如建立规范化的生物质炭试验技术,特别是生物质炭相关标准和数据库的建立,同时应加强生物质炭对转基因作物的影响等方面的研究。     

两种水分含量下生物质炭对黑土N2O排放及硝化反硝化基因丰度的影响

生物质炭对土壤结构改良、土壤肥力提升和农田温室气体排放具有重要意义。本研究以吉林省梨树县典型黑土为研究对象，通过培育实验，研究不同土壤水分含量（40%WHC和100%WHC）下，生物质炭种类（玉米秸秆生物质炭和稻壳生物质炭）和施加量（0%、1%和4%（w/w））对黑土N2O排放及硝化反硝化功能基因丰度的影响。结果表明，随着秸秆生物质炭施加量的增加，土壤N2O排放呈下降趋势，4%高量秸秆生物质炭添加下，土壤N2O排放量仅为1%低量秸秆生物质炭添加下的33.9%。同时土壤NO- 3-N也表现出一致性规律，4%高量生物质炭添加下土壤NO- 3-N含量显著低于1%低量生物质炭。在100%WHC土壤水分状况下，玉米秸秆生物质炭显著增加了土壤N2O排放，而稻壳生物质炭则显著降低了土壤N2O排放。高土壤水分显著促进了土壤N2O排放，进一步为实时荧光定量PCR结果所证实，高土壤水分通过增加nirS基因丰度进而促进了土壤反硝化作用过程，而4%高量稻壳生物质炭添加下nosZ基因丰度显著高于玉米秸秆生物质炭添加，表现出更强的N2O还原潜力。尽管amoA-AOA基因丰度在不同生物质炭添加量下并未发生显著变化，但amoA-AOB基因丰度在高量玉米秸秆生物质炭添加下显著下降。结果说明，土壤水分和生物质炭通过影响土壤硝化反硝化微生物的营养底物和代谢过程，进而影响土壤N2O排放特征。     

玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭及其对盐碱土壤理化性质的影响

[目的]研究不同温度制备的玉米秸秆和污泥基生物质炭不同施加量对盐碱土壤基本理化性质的影响,为盐碱土改良及土壤污染物质的生态修复等方面的研究提供科学依据。[方法]以质量比5∶2的玉米秸秆和剩余活性污泥为原料,分别在300,350,400,450,500℃共5个不同温度条件下热解制备生物质炭,通过扫描电镜、元素分析和红外光谱对其性质及结构进行分析,并通过培养试验研究其对盐碱土壤基本理化性质的影响。[结果]随着热解温度的升高,生物质炭微观结构越发达,比表面积越大,表面官能团的种类和数量也产生了显著性变化;同时随着热解温度逐渐升高,生物质炭C含量不断增加,而O,H和N含量却逐渐降低;添加玉米秸秆和污泥共热解制备的生物质炭能够显著增加盐碱土壤中有机碳含量,而土壤中总氮、总磷、有效磷、速效钾含量变化幅度较小;水溶性盐含量降低明显;加入生物质炭后大幅度提高了土壤阳离子交换能力,添加量越大,阳离子交换量越大;但生物质炭对土壤pH值影响不大。[结论]玉米秸秆和污泥基生物质炭提高了土壤养分含量和肥力指标,降低了土壤盐碱性。玉米秸秆和污泥基生物质炭可用于盐碱土壤的改良。     

苹果果实成熟期间电特性的研究

为了了解果实成熟期间电特性的变化规律,该文以红富士苹果为对象,研究了测试信号的频率和电压对成熟期苹果电参数的影响,果实生长中电参数和生理生化参数的变化,并分析了电参数变化的原因。研究结果表明：频率对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度无关,但电压对苹果电参数的影响规律与苹果成熟度有关。苹果成熟期间,其呼吸强度持续下降;果实成熟前期,相对介电常数和pH值逐渐下降,后期逐渐增大;而电阻率和可溶性固形物含量在前期逐渐增大,后期减小。这些参数的转折点皆出现在同一时间,说明电参数与苹果内部品质之间存在必然的联系,可以用电参数反映内部物质成分的变化。     

几种栽培花卉基质的理化特性研究

对几种重要的花卉栽培基质的理化性质进行了测定,结果表明:岩棉的通透性能很好,几乎不含有效养分、无缓冲能力。泥炭本身含有一定的养分,大小孔隙度、容重适度,总盐含量适中,有一定的缓冲能力。椰糠的总盐含量和水溶性盐含量过高,在使用前必须进行处理。泥炭、椰糠采用混合基质后,理化性质有所改善。蛭石:珍珠岩(V:V=1:1)的保水力相对较差。在生产中,除考虑基质的上述理化性质即实用性外,还必须根据经济性的原则考虑基质的选择。     

沼渣物理特性及沼渣纤维化学成分测定与分析

以反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气剩余物沼渣为研究对象,采用振动筛分分组、统计分析、图像处理和Fibertec 2010&M6纤维分析系统分析等方法,对沼渣的物理成分及沼渣纤维化学成分进行了测定分析。研究结果表明,沼渣主要由质量分数为64%的纤维、35%的非矿物质和1%的矿物质组成;沼渣纤维中纤维素、半纤维素、木质素、灰分及其它各成分的质量分数分别为44.8%、21.9%、15.6%和17.7%。从而得出结论：反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气后的沼渣中纤维素含量较水稻、小麦和玉米等作物秸秆的高5%以上,半纤维素含量较水稻、小麦和玉米等农作物秸秆低5%。研究结果为沼渣资源化、高值化利用技术研究奠定了基础。     

Role of Soil Organic Matter in Maintaining Sustainability of Cropping Systems

Soil organic matter (SOM) has long been recognized as an important indicator of soil productivity. The SOM refers to the organic fraction of the soil exclusive of undecayed plant and animal residues. It plays a crucial role in maintaining sustainability of cropping systems by improving soil physical (texture, structure, bulk density, and water-holding capacity), chemical (nutrient availability, cation exchange capacity, reduced aluminum toxicity, and allelopathy), and biological (nitrogen mineralization bacteria, dinitrogen fixation, mycorrhizae fungi, and microbial biomass) properties. The preservation of SOM is crucial to ensure long-term sustainability of agricultural ecosystems. Improvement/preservation of soil organic matter can be achieved by adopting appropriate soil and crop management practices. These practices include conservation tillage, crop rotation, use of organic manures, increasing cropping intensity, use of adequate rate of chemical fertilizers, incorporation of crop residues, liming acidic soils, and keeping land under pasture. Organic matter can adsorb heavy metals in the soils, which reduce toxicity of these metals to plants and reduce their escape to ground water. Similarly, SOM also adsorbs herbicides, which may inhibit contamination of surface and ground water. Furthermore, SOM also functions as a sink to organic carbon and mitigates carbon dioxide (CO₂) gas escape to the environment. Globally, soil organic matter contains about three times as much carbon as found in the world's vegetation. Hence, organic matter plays a critical role in the global carbon balance that is thought to be the major factor affecting global warming. Overall, adequate amounts of soil organic matter maintain soil quality, preserve sustainability of cropping systems, and reduce environmental pollution.     

Influence of Gypsum and Organic Amendments on Soil Properties and Crop Productivity in Degraded Black Soils of Central India

ABSTRACT

Attempts were made to ameliorate sodic black calcareous soils by using different crop residues (composted cotton stalk and biomulch 5 t ha^?1, respectively) and green manures (in-situ Crotalaria juncea, Sesbania aculeata, Vigna unguiculata, Vigna radiata, and ex-situ Leucaena leucocephala loppings 5 t ha^?1) and gypsum 2.5 t ha^?1. The organic amendments were outperformed with respect to improvement in soil microbial biomass carbon and dehydrogenase activity, not gypsum. The application of dhaincha significantly improved the mean weight diameter by 14% over control. The application of gypsum and dhaincha recorded a significant drop in pHs (0.1 and 0.07 units) and exchangeable sodium percentage (26.7% and 20.6%) over control. After 2 years of experiments, dhaincha (14.8%) and sunhemp (15.5%) also showed the commensurable potential of improving yields of chickpea as compared to gypsum (14.8%) over control. Hence, dhaincha and sunhemp can be a better alternative choice to gypsum in sodic soils.     

红花甜荞籽粒淀粉的理化特性

为明确红花甜荞籽粒淀粉理化特性,选用12个红花甜荞品种为材料,分析了其淀粉颗粒形态、粒度分布特征、直链淀粉含量、溶解度、透明度及糊化特性以及品种间差异。结果表明,红花甜荞淀粉颗粒多为不规则多角形和球形,多角形多且颗粒较大,球形颗粒较少且颗粒小,淀粉粒径范围介于0.38～25.78 μm;品种间淀粉粒径、直链淀粉含量、溶解度、透明度存在显著性差异（P＜0.05）;起始糊化温度在62.80～72.60℃,峰值黏度在126.58～141.00 RU;品种间谷值黏度、最终黏度、破损值、回生值和峰值时间差异显著。定边甜荞谷值黏度大,为118.00 RU;破损值及回生值小,分别为13.00和57.33 RU;达到峰值时间最长,达5.80 min;淀粉糊稳定性好。因此,在进行优质专用品种选育和产品加工时,应根据不同目标选择不同的甜荞品种。     

车辆越野行驶有关的沙漠沙土特性分析

运用试验分析方法对与越野行驶有关的沙漠沙土的物理特征、承载特性和剪切特性进行研究,分析载荷作用方式各含水量等对沙土承载特性和剪切特性的影响,为发展沙地高通过性车辆提供依据。     

不同干燥方法对栗粉的理化性质与功能特性的影响

以毛板红板栗品种为原料，研究了4种不同干燥方法加工所得栗粉的理化与功能特性，结果表明自然干燥与热风干燥加工成的栗粉在理化和功能特性上差异较小，但自然干燥粉比热风干燥粉具有更好的起泡能力和泡沫稳定性；微波干燥粉比热风干燥有较多的淀粉发生糊化，表现在具有较低的峰粘度、崩解值和回复值，其吸水能力较热风干燥粉大，但起泡能力、泡沫稳定性和复水成泥后的一些质地特征值较热风干燥粉低。高温蒸后热风干燥粉的理化与功能特性与微波干燥粉类似，但有较高的崩解值和较低的回复值。从色泽来看，自然干燥和热风干燥粉比微波干燥和高温蒸后热风干燥的要白，而且有光泽。     

储存方式对生物质燃料玉米秸秆储存特性的影响

为了解不同储存方式对农作物秸秆理化特性变化规律的影响,该文针对整株、打捆、粉碎3种预处理方式、且分别储存在露天、覆盖、密封条件下的秸秆进行为期5个月的试验研究。结果表明,粉碎秸秆的全水分、灰分较高,分别比整株与打捆秸秆高出约3.46%、3.83%与5.95%、4.62%;但挥发分较整株、打捆秸秆分别低5.81%、4.47%;密封储存全水分、灰分较露天、覆盖储存高,挥发分较露天、覆盖储存低。秸秆储存期间,温度平均值变化不明显,极差仅在3.24~3.71℃之间,温度最高值可达50℃左右,故应保持良好的通风。发热量与全水分呈负相关变化,与整株和打捆秸秆相比,粉碎秸秆发热量下降约1 000 k J/kg左右。秸秆长期储存时,应优先选择整株或打捆秸秆,露天和覆盖储存则需要进一步研究。     

采后苹果电特性与生理特性的关系及其应用

为了了解果蔬的电学特性，并为果蔬品质自动化识别提供新方法，该文从生理特性角度分析了影响采后苹果电参数变化的原因。基于电参数的变化，将BP神经网络技术应用于苹果新鲜等级的识别。研究结果指出：采后红富士苹果相对介电常数的变化规律与乙烯释放量变化规律相似，电阻率与乙烯释放量变化规律相反，在乙烯释放峰出现时，相对介电常数达到最大值，电阻率达到最小值。根据采后苹果可溶性固形物含量和pH值的变化，将苹果分为3个新鲜等级，以相对介电常数和电阻率作为BP神经网络的输入特征参数，在2-20-3的网络结构下，苹果新鲜等级平均识别率达到79%。该研究为了解采后果品电特性变化的原因提供了信息，为基于电特性的新型果品内部品质检测技术的研究提供了基础。