膨润土改善鸡粪厌氧消化产酸产甲烷特性

为探究膨润土对鸡粪厌氧消化过程中产甲烷特性和可溶性有机酸代谢特性的影响,采用L8(23)正交试验设计,以鸡粪添加量(有机负荷率)、膨润土添加量和接种量为三因素,每个因素设置2个水平,研究了中温条件下(35±1)℃膨润土添加对鸡粪厌氧消化过程中产酸和产甲烷特性的影响。结果表明:与对照组相比,低有机负荷条件下,膨润土添加能显著(P0.05)提高鸡粪挥发性固体(volatile solid,VS)产甲烷量,添加量为3.0%和1.5%时VS产甲烷量分别提升了22.72%、27.72%(膨润土添加量不同的组差异不显著(P0.05));高有机负荷条件下,膨润土添加能极显著(P0.01)提高鸡粪VS产甲烷量,添加量为3.0%和1.5%时VS产甲烷量分别提升了78.68%和55.41%(膨润土添加量不同的组差异显著(P0.05))。当鸡粪添加量为19.91 g挥发性固体,膨润土添加量为3.0%(占干基比)和接种量为80 m L(体积分数20%)时,单位挥发性固体产甲烷量最高为301.92 m L/g,比对照组高87.8%,此时可变成本也最低为2.43元/m~3,比两对照组分别低1.29和1.68元/m~3。方差分析表明:膨润土添加可提高鸡粪厌氧消化过程中挥发性脂肪酸,pH值,可溶性有机碳和可溶性无机碳的稳定性。膨润土可加强鸡粪厌氧消化系统的稳定性,降低产甲烷的可变成本,为膨润土强化鸡粪厌氧处理提供了试验验证据。     

沼液与木醋液浸种对小麦种子发芽及幼苗生长的影响

为探讨沼液、木醋液及二者耦合对小麦种子的浸种效果,采用沙床培养法,以小麦品种‘小偃22’为材料,分析了沼液、木醋液及沼液稀释木醋液100倍、300倍、500倍和700倍混合液浸种对小麦种子发芽及幼苗生长的影响。结果表明:与对照相比,各处理均能促进种子发芽,其中混合液500倍处理的发芽势和发芽率分别提高159.25%和11.94%;各处理均能提高幼苗株高、茎粗和壮苗指数,其中混合液500倍处理的株高、茎粗较对照分别提高48.93%和18.81%,混合液300倍处理的壮苗指数提高了26.92%;各处理均能增加根长和根条数,其中混合液300倍处理分别较对照增加43.61%和21.74%;各处理均能显著增加幼苗总鲜质量和总干质量,其中混合液500倍处理较对照分别增加62.31%和48.36%;只有沼液、木醋液处理增加了根冠比,其中木醋液处理增加4.16%。试验表明,沼液稀释木醋液500倍混合液浸种的综合效果最优。     

土壤镉污染北方小麦生产阈值及产区划分初探

本研究在从我国北方6个小麦产区的农田点对点收集了147对土壤和小麦样品的基础上,分析了土壤样品的pH、Cd含量、有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、黏粒含量(Clay)及小麦籽粒的Cd含量,并通过线性相关与多元回归方法分析土壤性质与小麦籽粒Cd富集系数(BCF)之间的定量关系。同时,利用物种敏感度分布法对小麦宜产、限产和禁产区进行了划分,并以保护不同比例小麦安全生产反推出了各划分区的土壤Cd含量安全生产阈值。结果表明,研究区域的农田土壤和小麦生产均存在一定的安全风险,土壤Cd超标率95.1%,小麦籽粒Cd超标率47.6%。除CEC外,土壤pH、SOM和Clay含量均与BCF呈显著相关,相关系数分别为-0.18(P0.05)、0.14(P0.05)和-0.53(P0.01)。由土壤pH、SOM和Clay含量3个变量所建立的回归模型可解释54%的BCF变异。基于北方小麦产区土壤的性质特征,设定3种典型情景,即当土壤6.5≤pH7.5(SOM=15 g·kg~(-1),Clay=20%)、7.5≤pH8.5(SOM=30 g·kg~(-1),Clay=20%)和pH≥8.5(SOM=20 g·kg~(-1),Clay=20%)时,小麦宜产区土壤Cd阈值分别为0.33、0.41mg·kg~(-1)和0.64 mg·kg~(-1);禁产区阈值为1.93、2.51 mg·kg~(-1)和2.61 mg·kg~(-1);土壤Cd含量在宜产区阈值和禁产区阈值之间即可划分为小麦限产区。     

生物炭介导的鸡粪厌氧消化产甲烷工艺参数优化

为探究生物炭介导的鸡粪厌氧消化产甲烷最优工艺参数,在前期试验的基础上,以鸡粪添加量、生物炭添加量和碳氮比为参数,在(35±1)℃条件下进行了生物炭介导的鸡粪序批式三因素二次旋转组合厌氧消化试验。以单位挥发性固体(VS)累积产甲烷量为评价指标,通过响应面法获得单位VS累积产甲烷量随三因素变化的二次回归模型。结果表明:回归模型拟合性较好,能较好描述单位VS累积产甲烷量随鸡粪添加量、生物炭添加量和碳氮比变化的规律。通过对模型工艺参数寻优,得到最优工艺参数为鸡粪添加量14.35 g、生物炭添加量4.97%、碳氮比22.02,此条件下单位VS产甲烷量为283 m L/g,为生物炭介导的鸡粪厌氧消化工程应用提供了参考依据。     

生物炭添加对鸡粪厌氧消化产气特性的影响

在(35±1)℃条件下,采用序批式厌氧消化工艺进行了L9(33)正交试验,以生物炭添加量、生物炭粒径和接种量为因素探索生物炭添加对鸡粪厌氧消化产气特性影响,得出了鸡粪添加生物炭厌氧消化产气的最佳工艺组合。结果表明,各因素对鸡粪厌氧消化产沼气特性的影响从大到小依次为:生物炭添加量(极显著)、生物炭粒径(不显著)、接种量(不显著)。最佳处理组合总固体产气率为345.96 m L/g,挥发性固体产气率为420.62 m L/g,比对照组提高了45.24%。生物炭粒径对甲烷体积分数有极显著影响。     

化肥减量替代对华北平原小麦-玉米轮作产量及氮流失影响

为降低氮素流失风险,提高肥料利用效率,在华北平原采用田间定位试验研究了不同施肥措施对小麦-玉米产量、周年氮素淋溶和径流损失的影响。结果表明,相比当地常规施肥处理(CON),减施氮肥150 kg·hm~(-2)的条件下,单施化肥(RF)和10%比例沼液替代(RFM)不会降低小麦和玉米产量。相较于CON处理的氮素年均盈余量218.1 kg·hm~(-2),RF和RFM处理氮盈余量分别显著降低了66.7%和55.9%。CON处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别为33.70 mg·L~(-1)和22.01 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均淋失浓度和年均淋失量分别降低了31.45%和30.58%,而RFM处理分别降低了40.65%和43.39%。试验期间径流产流只发生2次,氮素淋溶发生次数和氮损失量远高于径流损失,因此淋溶是氮素流失的主要途径。CON处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别为23.0 mg·L~(-1)和0.095 kg·hm~(-2),与之相比,RF处理总氮平均径流浓度和年均径流流失量分别降低了32.9%和30.5%,而RFM处理分别降低了45.5%和50.5%。由于施肥量较高,CON处理氮淋溶表观流失率为4.19%,而RF和RFM处理氮淋溶表观流失率分别降低了2.86%和20.76%。NO_3~--N是氮素流失的主要形态,分别占淋溶和径流总氮流失量的66.3%和73.3%,其与总氮流失变化趋势一致。综上,化肥减量配施沼液在保证作物产量的情况下,是降低氮素流失的有效措施。     

木醋液预处理对马铃薯茎叶纤维成分和厌氧消化产气特性的影响

分别用木醋液预处理马铃薯茎叶0、2、4、6、8d和用0、50、100、150、200倍的木醋液预处理,研究不同时间和不同稀释倍数对预马铃薯茎叶粗纤维(CF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、厌氧消化过程中产气量、平均甲烷体积分数、H2S质量浓度的影响。结果表明,CF和ADF降解率、总固体(TS)产气量、平均甲烷体积分数的最大值和H2S质量浓度最小值分别为53.34%、40.08%、190.48mL·g-1、57.38%和53.17mg·L-1。木醋液处理的时间和稀释倍数对TS产气量影响不显著。预处理2d的总固体产气量、挥发性固体产气量以及甲烷体积分数与预处理0、6、8d的差异显著,木醋液稀释100倍预处理与稀释150倍预处理差异显著。综合考虑,马铃薯茎叶是一种产气潜力较优的发酵原料,木醋液是一种集酸预处理与生物预处理为一体的效果甚佳的预处理料液,用稀释100倍的木醋液对马铃薯茎叶进行预处理2d是较优预处理条件。