生物质炭对水溶液中Pb2+的吸附性能研究

针对山西省土壤Pb2 +污染问题，为了选择一种环保及可循环利用的生物质材料。以农业废弃物小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭为材料，通过平衡吸附法确定影响吸附的最佳条件。结果表明，当Pb2+初始浓度为200 mg/L时，生物质炭添加量为8 g/L，pH值3~7，25℃条件下震荡360 min，为最适吸附条件，吸附效果最好，吸附量达24.85 mg/g，去除率达99.38%。该种生物质炭对Pb2 +的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，R2分别达0.9994和0.9985。本研究表明，用小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭在一定条件范围内对Pb2+具有良好的去除作用。     

辣木籽壳生物炭对溶液中Cu2+的吸附性能研究

为探究辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附性能,以辣木籽壳为原料,1000℃热解、KOH改性制备生物炭,采用平衡吸附法研究改性前后生物炭对Cu²⁺的吸附机理。结果表明：当pH 7.0时,加入同样量的辣木籽壳生物炭,改性后辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附效果优于改性前。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。造成这种吸附差异的原因与生物炭的比表面积、孔隙结构和芳香结构以及SiO₂含量有关。综上所述,所制备的辣木籽壳生物质活性炭在一定范围内对Cu²⁺有良好的去除作用。     

彭泽鲫异精雌核发育子代生长比较研究

为探究异源精子诱导彭泽鲫雌核发育产生子代生长性能,以彭泽鲫为母本,彭泽鲫、团头鲂、翘嘴鲌、鱤为父本构建4个雌核发育组合,测定各组合子代不同日龄体长、体重。结果表明：整个实验过程（0~180天）,各组合生长速度差异显著(P<0.05),彭泽鲫与翘嘴鲌(P-Q)和彭泽鲫与鱤(P-G)显著大于彭泽鲫与团头鲂(P-T)和彭泽鲫自交(P-P);对比各组合肥满度,发现150日龄时各组合肥满度出现显著性差异(P< 0.05),其中P-Q(3.9945)与P-G(3.7819)显著高于P-T(3.3459)与P-P(3.3697);拟合各日龄体长、体重数据,得到各组合生长曲线公式如下：P-P：W=0.0627L^2.6705,R²=0.9822;P-T：W=0.0644L^2.6469,R²=0.9917;P-Q：W=0.0284L^2.9609,R²=0.9813;P-G：W=0.0648L^2.6586,R²=0.9697。本研究结果表明：不同精子诱导彭泽鲫,子代均能够正常生长,且生长速度出现显著性差异。彭泽鲫与翘嘴鲌雌核发育子代生长性能优于其他组合,具有潜在的推广前景。     

基于无人机多光谱遥感的大豆叶面积指数反演

为给大豆科学管理提供基础数据,利用无人机多光谱遥感数据实现对大豆叶面积指数(LAI)的反演估值。从多种光谱植被指数中选出与LAI相关性较好的5种指数,分析探讨在田块尺度上,适用于东北地区的大豆叶面积指数的低空无人机遥感反演模型。结合田间实测LAI数据及模型精度及拟合效果,NDVI模型精度较好,但拟合效果较差,其余4种植被指数模型精度和拟合效果较好,拟合效果R²均达到了0.6以上;支持向量机模型决定系数R²达到0.688,均方根误差达0.016,具有更好的预测能力。2种模型均表明无人机多光谱遥感系统可以快速反演田间大豆叶面积指数,在指导精准农业生产方面具有实用意义。     

旱地果园土壤有机质对氮素含量的影响

旨在研究果园土壤有机质与土壤氮素养分的相关性与空间分布变化,为果园土壤的可持续利用提供依据。对庆阳苹果主产区30个果园土壤有机质含量和土壤氮素养分进行农化分析。结果表明：0~20 cm果园土壤有机质与全氮含量的相关关系为y=0.055x+0.140,相关系数R²=0.940,土壤有机质与碱解氮含量的相关关系为y=3.061x+26.65,相关系数R²=0.414,土壤全氮与碱解氮含量的相关关系为y=55.28x+18.83,相关系数R²=0.441;20~40 cm果园土壤的有机质与全氮含量的相关关系为y=0.045x+0.250,相关系数R²=0.721,土壤的有机质与土壤碱解氮含量的相关关系为y=2.237x+23.84,相关系数R²=0.158,土壤的全氮与碱解氮含量的相关关系为y=57.47x+5.141,相关系数R²=0.298。     

生物炭施入量对大豆生长发育及产量的影响

为明确生物炭不同施入量对大豆生长发育及产量的影响。采用盆栽试验,生物炭施入量设6个处理。于大豆开花期观测大豆株高,茎叶、根系鲜重和干重等地上、地下部分的主要农艺性状,在大豆收获期测量各处理主要产量性状及产量指标。结果表明,施入生物炭对大豆生长前期主要农艺性状和成熟期产量性状及产量有显著影响,其中生物炭最佳土壤施入量为210.0 kg/hm²,产量比对照提高38.48%。生物炭施入量与大豆产量之间的关系符合二次函数模型(R²=0.9368,P=0.0159)。可见,在土壤中施入适量生物炭对大豆的生长发育及产量有明显的促进作用,过量施入则抑制大豆生长并导致产量降低。     

固废生物炭净化处理猪场废水研究初探

为了探索固废生物炭对集约化猪场废水的净化处理效应,选取玉米秸秆(CS)、松球(PC)、开心果皮(PS)、棕榈皮(PR)等4种不同农林固体废弃物生物质材料制取生物炭,处理编号分别为CS500、PC500、PS500、PR500、PR700,对其理化特性及对猪场废水的吸附净化效果进行了初步研究。结果表明,不同来源的生物炭材料组分存在一定差异,同时生物炭各组分含量还受裂解温度的影响,其中玉米秸秆生物炭CS500的C、K、Cu、Zn含量最高,棕榈皮PR500的N、P、Fe含量最高,而棕榈皮PR700的Ca、Mg含量和pH最高;5种材料对猪场废水都有一定的净化效果,其中化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)的吸附效果明显,最大吸附量分别为81.62、43.67、10.46mg/g,总磷(TP)效果不显著。综合考虑,CS500的吸附效果最优,对COD、NH3-N、TN、TP的吸附量分别为81.62、20.75、10.46、1.19mg/g。本研究对农林固废生物炭的吸附净水效应做了初步探讨,为进一步开发利用生物炭材料在污水处理工程中的应用提供科学参考。     

花生壳生物炭对铵态氮的吸附性能研究

为揭示生物炭对铵态氮的吸附性能,以花生壳为原料,低氧热解(300℃)制备生物炭,采用批量平衡吸附法,研究花生壳生物炭对铵态氮(NH4+-N)的吸附机制及影响因素。研究结果表明：生物炭吸附NH4+-N的量随溶液NH4+-N初始浓度增加而增加,当初始浓度接近100 mg/L 时,吸附趋于饱和,最大吸附量达5.79 mg/g。Langmuir 能较好地拟合花生壳生物炭对NH4+-N等温吸附数据,表明吸附是以单层吸附为主导。生物炭对NH4+-N的吸附约30 min 达到平衡,伪二级动力学方程能较好地描述其吸附动态;随生物炭添加量的增加,其对NH4+-N的吸附量下降,而吸附率逐渐增加,100 mg/L吸附体系中,生物炭适宜添加量为0.6 g/50 mL,最大吸附率达40%。生物炭吸附NH4+-N的量随溶液pH升高而增加,当体系pH 9.0 时,吸附量高达8.8 mg/g。可见,溶液NH4+-N初始浓度、生物炭添加量及pH是影响生物炭吸附性能的重要因素。     

微波裂解稻壳制备活化炭的工艺研究

为了推动生物质产业链,进一步开发生物质能,从而充分有效地利用农林有机废弃物,通过微波裂解稻壳制得稻壳炭,用化学活化法制备高品质的活性炭。采用碱溶法(NaOH)除去稻壳炭中SiO2,固体碳通过化学活化法来制备高质量活性炭。选取活化剂质量比、浸渍时间、活化温度、活化时间4个因素,每个因素三水平,通过正交试验对最佳活化剂制备活性炭的工艺条件进行优化,提高稻壳的综合利用率。以碘吸附值为主要品质衡量指标。通过单因素和正交实验确定最佳活化工艺条件为以氢氧化钠作为活化剂,炭碱比为1:2,活化温度为700℃、活化时间为2 h,浸渍时间为24 h,稻壳活性炭的碘吸附值为965.22 mg/g,超过了净水用活性炭的国家二级品指标,而亚甲基蓝吸附值为148.50 mg/g,达到了净水用活性炭的国家一级品标准。     

不同裂解温度的污泥生物质炭理化特性分析

研究裂解温度对污泥生物质炭基础理化性质的影响,为安全、合理、高效处置污泥提供理论依据。将干燥污泥分别在200、300、500、700℃下进行热裂解处理(SBC200、SBC300、SBC500、SBC700),获得污泥生物质炭,测定其基础理化特性。结果表明：不同温度制备的污泥生物质炭表面颗粒结构完好,孔径范围均集中在10~50 μm,其中低温生物质炭SBC200表面较光滑,最可几孔径和中值孔径最大,分别为20.1 μm和14.8 μm,高温生物质炭SBC700表面较粗糙,比表面积最大,为5.98 m²/g。随裂解温度的提高,污泥生物质炭的产率、含水量、电导率、挥发分、阳离子交换量显著下降,全碳、氧、全氮、氢含量、有效磷和铵态氮均逐渐降低,pH和灰分含量显著增加。将污泥制备成生物质炭,是安全处置污泥的有效途径,低温制得的污泥生物质炭具有更大的提高土壤肥力的潜力,而高温制得的生物质炭在改良土壤酸性的应用上具有更大的潜力。     

基于光谱指数和偏最小二乘的棉花类胡萝卜素/叶绿素a比值估算

类胡萝卜素(Car)与叶绿素a含量比值(Car/Chla)的变化与植被生长发育变化、环境胁迫及叶片衰老特征等密切相关,可作为植被生理生态及物候的监测指标。不同植被类型和植被品种其色素变化随植被生长发育呈现出不同的变化特征。为了探究适用于干旱区棉花Car/Chla比值估算的光谱指数和估算方法,本研究通过2011年和2012年连续2年的大面积田间试验,获取了棉花不同生育期的叶片及冠层尺度光谱反射率及色素含量信息,对多种光谱指数及偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression, PLSR)用于Car/Chla比值和Car估算进行了探讨。对比表明,基于光化学指数(PhotochemicalReflectanceIndex,PRI)的线性和一元二次模型对Car/Chla比值和Car的估算精度最高,由PRI-Car/Chla线性模型得到的叶片和冠层尺度的Car/Chla比值估算值与实测值之间的决定系数R2大于0.6, PRI-Car的R2大于0.36;基于PLSR模型得到的Car/Chla比值估算值与实测值之间的拟合关系略优于基于PRI的估算模型,由其得到的叶片及冠层尺度Car/Chla比值估算值与实测值之间的决定系数R2大于0.80,Car估算值与实测值之间R2大于0.73;不论基于PRI还是基于PLSR方法,对Car/Chla比值的估算精度均高于Car含量,该结论进一步证实了Car/Chla比值遥感监测的可行性,丰富了对棉花生长高温胁迫、养分胁迫等环境胁迫及病虫害等遥感监测的依据指标。     

工厂化杏鲍菇菌渣生物炭制备及质量评价

为了更好地利用菌渣制备稳定、优质的生物炭，以12种不同原料配方工厂化杏鲍菇菌渣为材料，建立高温裂解生物炭制备工艺，利用孔雀石绿吸附能力对生物炭进行快速质量评价。12种菌渣理化性质表现出一定差异。以X₀组菌渣为材料，12种处理炭得率为26.00%~47.17%，且随着温度升高而降低。综合炭得率、孔雀石绿吸附率和能耗，确定400℃、2.5 h为菌渣生物炭最适制备条件。以该条件制备的11种菌渣生物炭各组间炭得率无显著差异，对400 mg/L孔雀石绿2 h吸附率均达到95%以上，表明具有良好的孔隙度和吸附效果。本研究建立了一种菌渣生物炭制备工艺和评价方法，为工厂化菌渣生物炭化利用提供理论和实践依据。     

不同摊放环境下茶鲜叶失水的变化规律

明确不同环境条件下茶鲜叶摊放过程失水动态变化规律,构建鲜叶水分含量变化的预测模型,从而有效预判摊放程度。本研究通过设置不同的温湿度,考察在一定的摊放时间内茶鲜叶水分的变化情况,利用响应面分析软件建立预测模型。结果表明,在不同环境下茶鲜叶水分含量随摊放时间的延长均呈现先快速下降后缓慢减少的趋势,且低温高湿环境能显著延缓鲜叶的失水速率。通过响应面分析得到鲜叶水分含量和温湿度、时间之间关系的预测模型(R2=0.9977),其具备较高的显著性和拟合度,且预测效果良好。构建的模型能较好地预测不同温湿度摊放环境下茶鲜叶水分的变化情况,对摊放进程的调控具有实际应用价值。     

有机质对土壤中氯吡脲吸附-解吸行为的影响

为了明确氯吡脲在土壤中的迁移转化行为及有机质对该过程的影响,采用振荡平衡法研究氯吡脲在有机质含量不同的2种土壤中的吸附-解吸行为。结果表明:拟二级动力学能够最好地拟合吸附动力学过程,且R²为0.9999。在2种土壤中氯吡脲的吸附解吸等温线均呈非线性,Freundlich方程可以对吸附解吸数据有着较好的拟合,且高有机质土壤的吸附容量远大于低有机质土壤,但解吸过程中存在迟滞现象。通过比较表明,有机质存在时以有机质吸附为主,无机矿物吸附很弱,且有机质能够显著增加氯吡脲的吸附容量。同时,高有机质土壤解吸过程存在显著的迟滞行为,平均为0.6273,而在低有机质土壤中迟滞系数存在负值,表明有机质能够加强对氯吡脲的固定,降低其继续迁移转化的风险。     

Nitrogen deficiency effects on plant growth, leaf photosynthesis, and hyperspectral reflectance properties of sorghum

An experiment was conducted under outdoor pot-culture conditions to determine effects of nitrogen (N) deficiency on sorghum growth, physiology, and leaf hyperspectral reflectance properties. Sorghum (cv. DK 44C) was seeded in 360 twelve-litre pots filled with fine sand. All pots were irrigated with half-strength Hoagland's nutrient solution from emergence to 25 days after sowing (DAS). Thereafter, pots were separated into three identical groups and the following treatments were initiated: (1) the control (100% N) continued receiving the half-strength nutrient solution; (2) reduced N to 20% of the control (20% N); and (3) withheld N from the solution (0% N). Photosynthetic rate (Pn), chlorophyll (Chl) and N concentrations, and hyperspectral reflectance of the uppermost, fully expanded leaves were determined at 3- to 4-day-interval from 21 to 58 DAS during the N treatments. Plants were harvested 58 DAS to determine effects of N deficiency on leaf area (LA), biomass accumulation, and partitioning. Nitrogen deficiency significantly reduced LA, leaf Chl content and Pn, resulting in lower biomass production. Decreased leaf Pn due to N deficiency was mainly associated with lower stomatal conductance rather than carboxylation capacity of leaf chemistry. Among plant components of dry weights, leaf dry weight had the greatest and root dry weight had the smallest decrease under N deficiency. Nitrogen-deficit stress mainly increased leaf reflectance at 555 (R₅₅₅) and 715 nm (R₇₁₅) and caused a red-edge shift to shorter wavelength. Leaf N and Chl concentrations were linearly correlated with not only the reflectance ratios of R₄₀₅/R₇₁₅ (r² = 0.68^***) and R₁₀₇₅/R₇₃₅ (r² = 0.64^***), respectively, but also the first derivatives of the reflectance (dR/dλ) in red edge centered 730 or 740 nm (r² = 0.73–0.82^***). These specific reflectance ratios or dR/dλ may be used for rapid and non-destructive estimation of sorghum leaf Chl and plant N status.