生物质基SiC陶瓷材料制备及应用研究进展

生物质基SiC陶瓷是一种环境友好的新型材料，具有硬度高、抗氧化、耐腐蚀、力学性能优异等特点，因而受到越来越广泛的关注。文中主要阐述了国内外学者对生物质基SiC陶瓷材料制备方法及应用的研究进展，包括以木材、竹材、稻壳、纸张、废弃棉绒等生物质材料为碳模板，运用液态渗硅法、溶胶凝胶-碳热还原法、气相渗透法3种方法制备生物质基SiC陶瓷方面的研究现状，以及对其作为电磁屏蔽材料、防弹材料、电容器、电极材料、催化剂材料等方面的应用进行了探讨，并分析了当前SiC陶瓷研究存在的问题及未来发展趋势。     

养殖废水灌溉下施用生物质炭和果胶对土壤养分和重金属迁移的影响

【目的】 养殖废水中含有丰富的养分，但也含有一定的重金属。本文研究了生物质炭和果胶对养殖废水灌溉下的土壤–植物系统养分和重金属迁移规律的影响，以利用养殖废水中的养分，并对其重金属进行调控。 【方法】 选取新乡市郊区农田土壤为供试土壤，采用根箱试验方法种植玉米。设置根箱土壤中添加1%的生物质炭和果胶，分别灌溉蒸馏水和养殖废水发酵产生的沼液。测定了土壤中养分和重金属的含量，探讨了其在土壤–植物系统的迁移规律。 【结果】 沼液灌溉的植株地上部生长与蒸馏水灌溉无显著差异。果胶相比于生物质炭可以促进植株生长。沼液灌溉时，果胶处理的根系和地上部生物量分别比对照增加了25.38%和31.21%。沼液灌溉普遍降低了根际和非根际土壤的pH，生物质炭处理和果胶处理与对照根际和非根际土壤的pH均无显著差异。沼液灌溉增加了非根际土壤的电导，生物质炭相比于果胶增加了土壤的电导。沼液灌溉增加了土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量。果胶根际土壤的全磷、碱解氮、有效磷、有效Fe、有效Mn均高于生物质炭处理，生物质炭处理根际和非根际土壤的全钾和速效钾含量均高于果胶处理。沼液灌溉相比于蒸馏水灌溉，增加了植株根、茎中N含量和Ca含量。生物质炭处理植株根茎叶N含量、根茎P含量、茎K含量、根茎叶Ca含量、根茎Mg含量高于果胶处理，但果胶处理养分的转运系数较高。养殖废水灌溉增加了根际和非根际土壤中有效Cu和Zn尤其是Zn的含量。与对照相比，生物质炭降低了根际土壤Cu、Pb、Ni的含量，而果胶增加了它们的含量。沼液灌溉增加了植株根茎叶中Cu、Zn、Pb含量，果胶处理植株根系Cu、Zn、Pb、Cd、Ni含量最高，但向地上部转运较少。 【结论】 在北方碱性土壤灌溉养殖废水发酵产生的沼液时，施用生物质炭和果胶可以提高土壤肥力和植株养分含量，生物质炭通过减少土壤中有效态重金属含量以减少重金属在植物体内累积，果胶虽然增加土壤有效态重金属含量，但可以降低其向地上部的转运，避免了重金属在植物体内的累积。      

生物质炭添加对重金属污染稻田土壤理化性状及微生物量的影响

分析了生物质炭添加对红壤性水稻土理化性状、重金属含量及微生物生物量的影响。通过田间小区长期定位试验,一次性施入不同量生物质炭(0,10,20,30,40t/hm2),于2017年9月采集各处理表层土样(0—15cm),研究土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量的变化。结果表明:生物质炭添加对土壤理化性状、重金属含量及微生物生物量均有显著影响。与对照相比,供试土壤的pH、EC和有机质含量随生物质炭添加量的增加而增大,增幅分别为5.11%~18.43%,37.62%~104.31%和1.72%~22.41%,而有效磷和铵态氮含量随生物质炭添加量的增加呈先增大后减小趋势,分别在生物质炭添加量为10t/hm2和30t/hm2时达到最大值。随生物质炭添加量的增加,土壤有效态Cd和有效态Pb含量均呈降低趋势,而土壤有效态As含量呈先增加后减少的趋势,三者均在生物质炭添加量为40t/hm2时达到最小值。土壤微生物生物量碳、氮和微生物商随生物质炭添加量的增加均呈先升高后降低的趋势,均在生物质炭添加量为20t/hm2时达到最大值。相关分析表明,生物质炭添加量分别与土壤有效态Cd和Pb含量之间呈极显著负相关(P0.01);通径分析表明,生物质炭主要是通过直接作用影响土壤有效态Cd含量,而土壤pH、EC、有机质、微生物生物量碳、氮和有效磷主要是通过间接作用影响土壤有效态Cd含量。因此,添加适量生物质炭不仅可以改善土壤重金属污染现状和土壤理化性状,提高土壤养分含量,还可以改良土壤生物学性质,增加土壤微生物量。研究结果可为提高稻田土壤肥力和改善土壤重金属污染状况提供科学依据。     

盐碱地不同柳枝稷品种生物质产量及氮素吸收利用特性研究

为寻求适合宁夏银北盐碱地区种植的柳枝稷品种,通过田间试验,分析比较了11个不同来源柳枝稷品种的生物质产量及氮素吸收利用规律。结果表明:在11个柳枝稷品种中,Alamo生物产量最高,为20. 47 t/hm~2,显著高于其他品种生物产量(P 0. 05),在整个生育期内氮素吸收效率均呈现先下降然后上升最后再下降的总趋势,而且Cave-in-Rock氮素吸收效率在开花期和灌浆期均较高,显著高于其他品种的吸收速率(P 0. 05),Black Well氮素利用效率最高,达69. 26 kg/kg,由聚类结果可知,分为四类。其中第2类中Alamo品种柳枝稷生物产量最高,氮素利用效率仅次于Black Well,为67. 66 kg/kg,二者之间没有显著性差异(P 0. 05)。综合分析得出:在该地区种植Alamo品种柳枝稷既能获得较高的生物产量,又能避免因施用过量的氮肥而带来一系列环境污染问题,为其在盐碱地栽培管理提供一定的理论依据。     

土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

农村新能源利用技术和零碳村镇设计

随着社会经济的不断发展,以及农村脱贫攻坚的持续深入,农村生活水平不断提升,农村地区能源需求量不断增大。因此,广大农村须因地制宜,利用当地的自然资源,如太阳能、生物质能等多种清洁能源形式,来提升能源利用的科学性与多样性,提升农村的电气化水平。在提高能源利用便捷性的同时降低成本,增强农民的幸福感。     

低温鸡粪生物质炭的制备及其对土壤理化性质的影响

低温条件下热裂解制备鸡粪生物质炭,既可以减少炭化过程中矿质元素的损失,又可以固定重金属,还可以缓释营养物质,是鸡粪肥料化利用的一个新途径。试验对300℃下鸡粪生物质炭的制备及其在恒温培养条件下对土壤理化性质的影响进行研究。结果表明:低温制备的鸡粪生物质炭的产率为57.43%,产率较高,孔隙数量较少,pH为9.82,呈碱性,K、Mg、Cu、Zn等矿质元素的含量明显增加。低温炭化过程中通过减少酸溶态和可还原态含量,增加可氧化态含量来固定鸡粪中的Cu和Zn。低温制备的鸡粪生物质炭添加到土壤中后可提高土壤的pH,短期内可增加土壤有效态Cu和Zn的含量,但随着时间的延长对土壤中的Cu和Zn则起到一定的固定作用。这说明低温制备的鸡粪生物质炭能够固定鸡粪中的重金属,缓释营养,但过量使用时可能存在Cu和Zn的短期释放风险。     

纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

为探讨纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺单一及复合溶液的吸附特性，通过静态吸附实验，针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨，应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明，纳米Fe₃O₄负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m²·g^-1，表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加，芳香性增强，等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L^-1为合理吸附剂用量，pH为5.0时，吸附效果最好，吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高，吸附主要是化学吸附，吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用，Pb²⁺、Cd²⁺的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe₃O₄负载酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的最大吸附量（Q_m）分别达42.54 mg·g^-1和25.79 mg·g^-1，为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍，复合溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的Q_m分别为单一溶液的65.16%和54.21%，这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明，纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附能力，且Pb²⁺的吸附性能及吸附竞争性优于Cd²⁺。     

空气源热泵烤房与生物质新能源烤房对烤后烟叶经济效益的影响

为空气源热泵烤房及生物质新能源烤房的推广提供参考，比较常规燃煤烤房、空气源热泵烤房及生物质新能源烤房烘烤烟叶的用工成本、能耗成本、烟叶等级及经济性状差异。结果表明：空气源热泵烤房烤后烟叶经济性状最佳，上等烟率、中等烟率、桔黄烟率分别达81.00%、19.00%和95.05%，下等烟率为0.00%；用工成本、能耗成本空气源热泵烤房均比生物质新能源烤房和常规燃煤烤房低40%以上，综合效益提高13%以上，差异显著。