牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产沼气工艺优化分析

牛粪与水稻秸秆混合物进行厌氧发酵,不仅能够产出生物质能源、改进能源结构,还能降低农业废弃物对生态环境造成的危害,促进生态、经济同步发展。在牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵过程中,原料配比、预处理剂差异、外部温度等因素都会影响厌氧发酵效果。为了促进生物质能源生产效率与质量的进一步提升,本文开展试验优化牛粪与水稻秸秆混合物厌氧发酵产沼气工艺。结果表明,水稻秸秆和牛粪按照1∶1比例获取混合物进行厌氧发酵,并将浓度为2%的H_2O_2作为预处理剂,厌氧效果最佳。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力学研究

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类(H_2O_2、H_2SO_4、NaOH)、预处理剂浓度(2%、4%、6%)及牛粪与水稻秸秆物料比(1∶1、2∶1、4∶1)对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2%H2O_2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为398.0 m L·g~(-1),发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。     

H_2O_2对水稻幼苗生长和生理的调节

用水稻(Oryza sativa L.)中花11号分析了0.06%、0.006%、0.000 6%H_2O_2处理5 d对水稻幼苗生长、H_2O_2产生、细胞死亡及生长素积累分布的影响。结果表明,高浓度H_2O_2(0.06%)抑制地上部分和不定根的伸长及不定根上侧根的形成和生长,但对初生根上的侧根生长无明显影响。低浓度(0.000 6%)H_2O_2促进初生根和不定根的伸长及其侧根数量增多和长度增加。根尖H_2O_2积累和细胞死亡随着H_2O_2浓度的增大而增加。利用DR5-GUS转基因水稻分析显示高浓度H_2O_2促进生长素在根尖的过量积累,本试验条件下H_2O_2对生长素积累和分布的调节与其激活转录有关。由此可见,高浓度H_2O_2对水稻幼苗生长的抑制作用与其诱导细胞死亡及生长素过度积累有密切关系。     

天津市畜禽粪污处理工艺对抗生素抗性基因的去除效果

为了探究工厂化条件下不同添加剂对猪粪秸秆好氧堆肥过程中氮素和硫素转化规律的影响,掌握其对堆肥过程中NH_3和H_2S气体减排效果,本文共设置4个处理:沸石(质量分数10%)、过磷酸钙(质量分数5%)单独添加及二者同时添加,同时以无添加剂的处理作为对照。结果表明,不同添加剂对堆肥温度影响差异较小;与对照处理相比,单独添加沸石的堆肥产物全氮和全硫含量分别提高17.5%和17.1%,而单独添加过磷酸钙则分别提高26.1%和40.6%,二者同时添加保氮效果最佳,全氮含量提高32.1%,全硫增加52.8%;沸石通过吸附作用可以使堆肥过程中NH_3和H_2S的排放分别减少8.2%和9.4%。过磷酸钙能够通过提高堆体铵态氮含量,减少NH_3释放,减排率达37.6%,但由于过磷酸钙中含有较多的硫,导致H_2S排放量增加;两种添加剂同时添加对NH_3和H_2S减排效果与单独过磷酸钙添加处理差异较小。综合考虑堆肥品质和NH_3减排效果,工厂化堆肥过程中添加一定量过磷酸钙可以达到很好的除臭、保氮效果,过磷酸钙与沸石同时添加并没有协同强化作用,但过磷酸钙添加应该配合恰当的工艺参数,否则有增加H_2S释放的风险。     

不同浓度H_2O_2处理对水稻陈种子活力及幼苗生理特性的影响

为探明过氧化氢引发对水稻陈种子活力的影响,以贮藏2年的水稻种子为材料,分析不同浓度的H_2O_2(0.01、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00 mmol/L)进行浸种处理对水稻陈种子萌发情况、电解质外渗率、根系活力、幼苗生理特性的影响。结果表明,0.01~2.00 mmol/L H_2O_2引发处理可促进水稻陈种子萌发,提高水稻陈种子活力,表现为提高发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数;促进根和芽生长,提高根系活力和幼苗叶绿素含量,增强幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性,而种子浸出液电导率、幼苗丙二醛(MDA)含量降低。5.0 mmol/L的H_2O_2浸种后,种子活力、幼苗生长、根系活力、幼苗叶绿素含量、SOD、CAT、POD的活性下降,种子浸出液电导率和MDA含量增加。可见适宜浓度的H_2O_2处理可以提高老化水稻种子的活力,促进种子的生长发育,其中,以0.5 mmol/L H_2O_2效果最好。     

改性玉米秸秆对含铜废水溶液中Cu~(2+)的去除效果

利用Na OH改性玉米秸秆,研究其对含铜废水中Cu2+的吸附脱除效果。采用平衡吸附法研究改性玉米秸秆的添加量、温度、溶液pH值和反应时间等因素对改性玉米秸秆吸附水溶液中Cu2+的影响。结果表明:改性秸秆的添加量、温度和溶液pH值均对吸附效果有一定影响,其中溶液pH值对玉米秸秆吸附Cu2+的效果影响明显,准二级动力学模型能够很好地反应其动力学行为。     

ABA上调水稻叶片中OsHsf基因的表达

运用半定量PCR方法研究了ABA和H_2O_2诱导水稻热激转录因子基因OsHsfA4a和OsHsfA2的表达情况。结果表明:ABA和H_2O_2均能上调水稻OsHsfA4a和OsHsfA2基因的表达,分别在4 h处理时间内产生2个表达高峰;H_2O_2清除剂和抑制剂预处理试验证明,ABA对水稻OsHsf基因的诱导作用是通过ABA诱导产生的H_2O_2而实现的。     

稻麦轮作猪粪-秸秆还田的环境效益及经济效益

[目的]探明猪粪–秸秆还田的应用效果,确定最佳还田模式。[方法]通过稻麦轮作田间试验,开展猪粪–秸秆还田处理对水稻、小麦生长性状及产量的影响研究,统计分析其经济效益及二氧化碳减排量,确定最佳的猪粪–秸秆还田模式。[结果]猪粪–秸秆还田有利于水稻、小麦的生长,在"30%猪粪氮+20%秸秆氮+50%化肥氮"还田模式下,水稻、小麦产量均最高,分别为7 874.57和6 427.00 kg/hm~2,且稻麦轮作可节约成本5 146.35元/hm~2,水稻、小麦分别增收5 312.56和3 931.93元/hm~2,温室气体平均减排量为1.30 t/hm~2(按CO_2干基计算)。[结论]"30%猪粪氮+20%秸秆氮+50%化肥氮"模式为猪粪–秸秆还田的最佳施肥模式。     

滨海稻区水稻产量及养分吸收对氮肥运筹的响应

从氮肥高效利用和作物高产稳产的角度出发,通过田间试验研究不同氮肥运筹模式下滨海稻区水稻的生育性状、产量特征及收获期养分吸收行为。结果表明,水稻生育性状、产量特征及收获期养分吸收行为受氮肥运筹模式的制约,但影响程度因施氮水平而异。与1次深施相比,分次施氮水稻叶片的SPAD值、籽粒与秸秆养分含量、生育性状指标和籽粒产量总体均呈增加趋势。与其他氮肥运筹模式相比,常规减氮7%1次追肥和推荐施肥1次追肥模式下水稻叶片的SPAD值、籽粒与秸秆养分含量、生育性状指标、籽粒产量及经济效益均表现出一定的优势。综合考虑水稻生育性状、籽粒及秸秆养分含量、经济效益等因子,初步认为N-P_2O_5-K_2O=270-105-90 kg/hm~2,且磷钾肥+80%N作基肥+20%N作穗肥的施肥方式为东北冷凉滨海稻区水稻生产中的最佳氮肥运筹模式。     

水稻秸秆还田氮肥调控试验研究

通过田间试验研究秸秆还田下氮肥用量及不同基追比的施肥效果,为秸秆还田下氮肥合理施用提供依据。结果表明:秸秆还田可增加水稻产量和地上部干物质重。氮肥用量一定时,分3次施用配合秸秆还田水稻增产效果最好,氮肥不同施用方式对水稻氮、磷吸收影响不同,秸秆还田条件下分2次施用有利于磷素吸收,分3次施用有利于氮素吸收。     

牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵工艺优化及动力

为实现牛粪与水稻秸秆资源化利用,采用批式试验,分别研究了预处理剂种类（H2O2、H2SO4、NaOH）、预处理剂浓度（2%、4%、6%）及牛粪与水稻秸秆物料比 （1∶1、2∶1、4∶1）对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气效果的影响。结果表明,采用2% H2O2预处理剂,物料配比控制在1∶1,系统平均原料产气率为3980 mL·g-1,发酵效果最佳。动力学研究发现,一级动力学模型与Modified Gompertz方程均可较为准确地对牛粪与水稻秸秆混合厌氧发酵产气过程进行动态模拟,其中,Modified Gompertz方程的模拟效果更优。     

开放式大气CO2浓度增高对水稻土反硝化活性的影响

利用江都市小记镇的稻-麦轮作FACE平台,研究大气CO2浓度增高对农田反硝化活性的影响.在2005年水稻生长季研究不同施肥(施常规氮量和低氮量)、不同秸秆还田(秸秆半还田、秸秆不还田)处理土壤中的反硝化细菌数量、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性在大气CO2浓度升高(FACE)条件下随时间的变化情况,并且在拔节期测定对照及FACE土壤的反硝化潜势.结果表明:CO2浓度增高对水稻生长各时期的土壤反硝化细菌数量具有一定的抑制作用,这种抑制作用在常规氮肥施用及秸秆不还田情形下最为显著(P＜0.01).FACE对硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性几乎没有影响.对反硝化潜势的研究发现,在低氮与常氮施用条件下,FACE土壤的反硝化潜势分别为对照土壤的84.21%和97.46%.通过与土壤理化性质的相关性研究,认为主要是因为FACE促进植物生长和土壤中的微生物活性,反硝化微生物在竞争中受到抑制,使得反硝化活性降低.     

热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu2+的影响

[目的]探讨热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu~(2+)的影响。[方法]以玉米、水稻、芝麻3类秸秆为原料于400~700℃热解炭化制备生物炭,探讨热解温度对秸秆生物炭的结构官能团、比表面积、孔径分布等结构及理化性质的影响,并评价生物炭对Cu~(2+)的吸附性能。[结果]生物炭的pH和比表面积随热解温度的升高而逐渐增大,而产率却逐渐稳定,其中热解温度的变化对水稻和芝麻秸秆生物炭的影响更为明显;此外,生物炭对Cu~(2+)的吸附效率与生物炭的种类和热解温度有关,升高热解温度有利于提高生物炭对Cu~(2+)的吸附去除率,且水稻和芝麻秸秆生物炭的吸附效率明显高于玉米秸秆生物炭,其中700℃下热解所制备的水稻和芝麻秸秆生物炭对Cu~(2+)的去除率可达100%。[结论]该研究可为控制农业环境污染提供科学依据。     

温度梯度对秸秆炭化物质产率及特性的影响

在300～700℃温度区间,玉米秸秆、水稻秸秆以每100℃为间隔,大豆秸秆以200℃为间隔,研究炭化热解,量化对比产物。结果表明,秸秆热解炭比表面积、总孔容积、pH和碱式官能团随温度升高而增加,孔径和酸式官能团随温度升高而降低;热解液随热解温度升高,酸度降低;热解气中氢气和甲烷含量随温度升高而增加。热解温度平均每升高100℃,热解炭产率平均减少9.31%,热解液产率平均增加4.55%,热解气产率平均增加4.35%。玉米秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为600、611和666℃,水稻秸秆热解炭、热解液和热解气产率拐点分别为666、600和666℃。量化参数可为优化秸秆炭化工艺提供技术支持。     

一氧化氮和过氧化氢诱导水稻细胞过敏反应的协同作用分析

 【目的】本文研究了信号分子一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2)对水稻细胞过敏反应(HR)的诱导作用。【方法】用溴酚兰染色法定量检测这两种信号分子单独或协同诱导作用下水稻细胞的HR。【结果】该两种信号分子可以独立或协同诱导水稻细胞HR的产生，H2O2对NO诱导的HR具有调节作用，但NO与H2O2浓度平衡与否对HR诱导并无影响。【结论】H2O2和NO均是诱导水稻细胞HR的信号分子，诱导过程中并不存在"NO/H2O2 浓度平衡作用机制"。     

温度、湿度及通气状况对土壤中N2O释放量影响的研究

采用乙炔抑制法,利用气相色谱仪测定土壤中 N_2O 释放量,并研究其影响因素。测定结果表明:温度、湿度及通气状况对土壤中 N_2O 释放量的影响具有显著差异,并且交互作用的差异也达到极显著水平。由温度、湿度与土壤中 N_2O 最大释放量的逐步回归方程式看出,在嫌气条件下温度对反硝化作用的影响比湿度的影响较为显著,而好气条件下湿度的影响要比温度的影响显著。     

典型农作物秸秆组成及燃烧动力学分析

为了探讨我国典型区域典型农作物秸秆的组成及燃烧特性,在典型农作物种植区(河北省和吉林省)选择了三种典型秸秆(小麦秸秆、水稻秸秆和玉米秸秆),对其进行组分分析(工业分析、元素分析、纤维组成),借助差热-热重仪对其燃烧动力学特性进行研究。结果表明:三种秸秆中水稻秸秆灰分和综纤维素含量最高,小麦秸秆中S、Hg含量最高,其他工业分析(水分、挥发分、固定碳)和元素(C、H、O、N)组成均无明显差异。不同升温速率下,三种秸秆的TG和DTG曲线总体趋势相似,两个明显的失重峰分别对应挥发分的析出和燃烧阶段、固定碳燃烧阶段,且前者的失重率远高于后者;同一升温速率下,三种秸秆在低温燃烧区(挥发分析出和燃烧)的最大失重率由高到低依次为小麦秸秆水稻秸秆玉米秸秆,而高温燃烧区(固定碳的燃烧)玉米和水稻秸秆的最大失重率没有明显差别,均高于小麦秸秆。秸秆低温区燃烧和高温区燃烧动力学过程均符合二级燃烧动力学方程。研究表明,三种秸秆具有高挥发分、低灰分(水稻秸秆除外)、低硫的特点;秸秆的燃烧失重主要是挥发分的析出和燃烧,其次是固定碳的燃烧,而水分蒸发贡献量最少;快速失重峰形不仅与秸秆的组成有关,还与挥发分初析温度高低有关;双组分分阶段反应模型能够科学地描述农作物秸秆的燃烧动力学过程。     

猪粪堆肥过程中调理剂配比与养分变化研究

[目的]探究猪粪堆肥过程中调理剂的配比及养分变化情况。[方法]猪粪与水稻秸秆的质量比在4：1、6：1、10：1的条件下,研究3个处理（①：120kg猪粪＋30k稻草;②：135．0kg猪粪＋22．5kg稻草;③140kg猪粪＋14kg稻草）的温度、pH值、TN、TP、TK等理化指标的变化情况。[结果]3个处理的温度维持在50℃以上的时问分别为4、10、3d,最高温度分别达到51．0、57．0、60．5℃,在第25天时,3个处理的总养分含量分别达到11．33％、12．07％和13．19％。pH值分别上升至8．73、9．00、8．79。[结论]以猪粪和水稻秸秆的质量比为6：1时,混合腐熟的效果最佳。     

稻草覆盖还田对烤烟生长发育及品质的影响

[目的]研究稻草覆盖还田对烤烟生长发育及品质的影响,探讨邵阳烟区稻草覆盖的最佳使用量,为进一步推广稻草覆盖、增强土壤肥力、降低烟农生产成本提供科学依据。[方法]试验设5个处理:不覆盖稻草,且不覆盖地膜(T1);覆盖地膜(T2);覆盖稻草4 500kg/hm2(T3);覆盖稻草6 000 kg/hm2(T4);覆盖稻草7 500 kg/hm2(T5)。T1为对照。调查烟田的地温、土壤湿度,烟株生育期,烟叶生长发育、干物质的积累分配、经济性状、外观质量、物理特性、内在化学成分、香气物质及吸食质量。[结果]稻草覆盖还田对烟田的地温和土壤湿度都有调控作用。在内在质量上,稻草覆盖还田可明显协调烟叶内在化学成分,有效地提高烟叶总糖、还原糖、氯及钾含量,降低烟叶总氮和总植物碱含量,提高烟叶类胡萝卜素和多酚含量,从而有效提高烟叶的香气品质。[结论]稻草覆盖还田可有效提高烤烟品质,其中以7 500 kg/hm2覆盖量效果最佳。     

有效微生物与调理剂在奶牛粪堆肥中的保氮与除臭效应

[目的]探索一套经济有效的奶牛粪堆肥除臭和保氮措施。[方法]采用正交设计设9个处理,在常温培养条件下研究了有效微生物EM和2种调理剂稻草、蚯蚓粪在奶牛粪堆肥中的保氮和除臭效应。[结果]试验设计的9个处理均有良好效果。在试验的第5d进行的第1次检测中,各试验处理比CK组降低了1～2个臭味等级,NH3去除率达21.09%～78.04%,H2S去除率达23.00%～73.39%;到第20d,大部分处理中检测不到H2S的释放量;到第25d试验结束时,所有处理均检测不到NH3的释放量。统计分析表明,奶牛粪堆肥中保氮除臭效果的最佳组合为:添加3%EM、30%稻草和7%蚯蚓粪。EM、稻草和蚯蚓粪在降低奶牛粪NH3和H2S释放量的效果上均随着添加量的增加而增加。[结论]EM、稻草和蚯蚓粪均对奶牛粪具有良好的除臭和保氮效应。