冬枣优良单株果实品质的因子分析与综合评价#br#

 【目的】建立一套适合冬枣果实品质评价的方法,探求冬枣果实品质评价中的主要影响因子,并为选择品质优良的冬枣单株(或候选单株)提供依据。【方法】测定20项冬枣优良单株的果实品质指标,采用隶属函数法对各项指标数据进行转化,采用SPSS13.0软件进行因子分析,采用四次方最大旋转法获得因子载荷矩阵,以公因子贡献率为权重,计算样品前6个公因子分值与相应权重之积的累加和,得到综合分值,结合公因子的二维排序图进行优良单株的选择。【结果】转化后的数据经因子分析,提取出6个特征根＞1的公因子,累计方差贡献率为80.571%,第1公因子为果实甜脆因子,方差贡献率为26.257%,第2公因子为果重及其它内质因子,方差贡献率为16.734%,第3公因子为果皮质地因子,方差贡献率为14.503%,第4公因子为果实外观因子,方差贡献率为9.091%,第5公因子和第6公因子统称为其它因子;二维排序图揭示了不同优良单株前3个公因子的分布情况,可以为冬枣选优提供参照;20份冬枣优良单株及对照的综合排序为：16、22、14、15、18、5、12、17、4、21、1、19、8、10、13、6、2、7、3、CK和20号。【结论】隶属函数法同时考虑到果实品质指标对评价体系的正、负影响,采用该法转化的数据适于进行因子分析;影响冬枣优良单株果实品质综合评价的关键因子依次是果实甜脆因子、果重及其它内质因子、果皮质地因子、果实外观因子和其它因子;20份优良单株及对照冬枣的综合评价结果为：16、22、15和18号综合品质性状较优,可作为候选单株,结合其它性状进行下一步筛选,其它单株不宜选择。     

冬枣优良单株果实品质的因子分析与综合评价

【目的】建立一套适合冬枣果实品质评价的方法,探求冬枣果实品质评价中的主要影响因子,并为选择品质优良的冬枣单株(或候选单株)提供依据。【方法】测定20项冬枣优良单株的果实品质指标,采用隶属函数法对各项指标数据进行转化,采用SPSS13.0软件进行因子分析,采用四次方最大旋转法获得因子载荷矩阵,以公因子贡献率为权重,计算样品前6个公因子分值与相应权重之积的累加和,得到综合分值,结合公因子的二维排序图进行优良单株的选择。【结果】转化后的数据经因子分析,提取出6个特征根1的公因子,累计方差贡献率为80.571%,第1公因子为果实甜脆因子,方差贡献率为26.257%,第2公因子为果重及其它内质因子,方差贡献率为16.734%,第3公因子为果皮质地因子,方差贡献率为14.503%,第4公因子为果实外观因子,方差贡献率为9.091%,第5公因子和第6公因子统称为其它因子;二维排序图揭示了不同优良单株前3个公因子的分布情况,可以为冬枣选优提供参照;20份冬枣优良单株及对照的综合排序为:16、22、14、15、18、5、12、17、4、21、1、19、8、10、13、6、2、7、3、CK和20号。【结论】隶属函数法同时考虑到果实品质指标对评价体系的正、负影响,采用该法转化的数据适于进行因子分析;影响冬枣优良单株果实品质综合评价的关键因子依次是果实甜脆因子、果重及其它内质因子、果皮质地因子、果实外观因子和其它因子;20份优良单株及对照冬枣的综合评价结果为:16、22、15和18号综合品质性状较优,可作为候选单株,结合其它性状进行下一步筛选,其它单株不宜选择。     

‘羊角脆’类甜瓜果实品质因子分析及综合评价

【目的】筛选评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质的代表性指标和高品质材料,为建立品质评价标准和选育优良品种提供参考和依据。【方法】以6个‘羊角脆’类甜瓜栽培品种和26份高代自交系成熟果实为试材,测定与果实品质相关的18个数量性状指标,将其分为经济性状指标和果肉品质指标,经因子分析、逐步回归和相关分析,得到果实品质的代表性指标,结合二维排序图,进行高品质材料筛选。【结果】18个指标中单果重、硬度、维生素C(VC)含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比变异性较大,变异系数20%,果实横径、肉厚率和pH变异性较小,变异系数10%;经济性状中筛选出3个公因子,累计方差贡献率为87.71%,解释指标为果实纵径、果实横径、果形指数、果腔纵径、果腔横径和肉厚率;果肉品质性状中筛选出4个公因子,累计方差贡献率为90.03%,解释指标为VC含量、硬度、可溶性固形物含量、总糖含量、可滴定酸含量、糖酸比和固酸比。将以上筛选出的6个经济性状指标和7个果实品质指标进行综合品质分析,得到5个公因子,累计方差贡献率为87.35%,根据指标间的相关性,以指标简便易用和避免信息重叠为原则,果实纵径、肉厚率、硬度、总糖和可滴定酸5项指标可作为评价‘羊角脆’类甜瓜果实品质相关数量性状的代表性指标。根据以上5个公因子得分及其方差贡献率计算各材料综合品质排名,结合二维排序图,筛选出10份高品质材料。【结论】果实纵径、肉厚率、硬度、总糖和可滴定酸5项指标可作为评价‘羊角脆’类甜瓜品质的代表性指标;自交系25、24、22、21、8、1、17、18、20和23为高品质材料。     

不同秸秆生物炭对贵州黄壤细菌群落的影响

【目的】表征不同生物炭处理的黄壤细菌群落结构特征和组成差异,探讨引起黄壤细菌群落变化的主控环境因子,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以玉米、水稻和油菜秸秆500℃炭化得到的生物炭为添加材料,以贵州省地带性黄壤为供试土壤,通过室内培育试验,采用高通量测序(Illumina HiSeq)技术,研究不同生物炭处理的黄壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析和因子分析。试验共设4个处理:对照(CK)、添加玉米秸秆生物炭(BC1)、水稻秸秆生物炭(BC2)和油菜秸秆生物炭(BC3)。【结果】细菌16S rRNA基因拷贝数与土壤全氮、pH和全碳呈极显著或显著正相关关系(r分别为0.78**、0.62*和0.66*)。施用生物炭增加了细菌门和纲水平上的优势菌群的丰富度和多样性,且与pH和C/N具有较强的正相关性。Actinobacteria(放线菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)和Chloroflexi(绿弯菌门)为黄壤的3大优势菌门,占所有菌门的68.5%。因子分析显示,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和阳离子交换量(CEC)总共解释了80.8%的群落变化,成为黄壤细菌群落结构变化的主控环境因子,贡献率依次为:土壤C/NpH有效磷全氮CEC。【结论】生物炭改变了细菌的群落构成和化学性质,土壤全氮、C/N、pH、有效磷和CEC对细菌群落结构变化贡献较大,其中全氮和pH是提高土壤细菌群落多样性和丰富度的主控环境因子。     

成都地区欧李品种果实品质分析与综合评价

【目的】建立一套适合欧李果实品质评价的方法。【方法】选取引种到成都地区的9个欧李品种,对12项果实品质指标进行测定,应用隶属函数法对各项指标进行转化,并对其进行主成分分析,以主成分贡献率为权重计算前4个主成分值与相应权重之积的累加和,得到综合分值。【结果】欧李果实的各品质指标间存在不同程度的相关性,其中,单果重与可溶性蛋白之间,可食率与含水率之间,可滴定酸与固酸比、糖酸比之间,固酸比与糖酸比之间相关性达极显著。利用主成分分析法,提取了4个主成分,累计方差贡献率达86.515%;第1主成分为口感因子,方差贡献率为50.126%;第2主成分为质量因子,方差贡献率为16.028%;第3主成分为可食因子,方差贡献率为11.159%;第4主成分为营养因子,方差贡献率为9.203%。建立了不同欧李品种果实品质的综合评价模型:F=0.579 4F_1+0.185 2F_2+0.129 0F_3+0.106 3F4。果实综合品质排序为:燕山2号>农大7号>燕山1号>京欧1号>鲁1>内蒙大>蒙艳早红>鲁2>16-8。其中,燕山2号的果实综合品质最优,可考虑作为引种成都地区的优良经济果树品种。【结论】综合评价模型的建立为欧李的引种与推广提供了重要参考。     

不同生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化特征的影响

【目的】探究不同生物质来源制备的生物炭材料对酸性紫色土有机碳矿化的影响,为生物炭的合理利用提供科学依据。【方法】选取玉米秸秆、鸡蛋壳和紫茎泽兰为原料制备生物炭,分析不同生物炭理化特性差异,通过室内恒温培养试验研究生物炭施入对酸性紫色土有机碳矿化量、矿化速率、激发效应及CO2释放等的影响。【结果】紫茎泽兰、玉米秸秆生物炭比表面积、孔隙度大于鸡蛋壳生物炭;鸡蛋壳生物炭C、H含量最低,C/H含量占比最高,达到79.33%,稳定态碳含量占比最大,可达86.03%。生物炭施入均能增加土壤总有机碳含量,且其增幅随培养时间延长呈下降趋势;生物炭施入促进了土壤呼吸,产生正激发效应,但有机碳矿化率增幅随培养时间延长而下降,最终降至25 mg/（kg·d）左右,以鸡蛋壳生物炭处理的土壤有机碳矿化速率下降趋势尤为明显。【结论】添加玉米秸秆和紫茎泽兰生物炭后,土壤总有机碳增幅远大于鸡蛋壳生物炭处理,固碳作用强;添加鸡蛋壳生物炭后,土壤有机碳矿化速率最大,土壤碳库稳定作用弱,相较于秸秆类（玉米秸秆和紫茎泽兰）生物炭处理,不利于固碳减排。     

热解温度对滤泥生物炭结构性质的影响

[目的]研究热解温度对滤泥生物炭性质特征的影响,为制糖废弃物处理提供参考依据.[方法]将滤泥置于200~600℃下热解制备生物炭,对生物炭进行工业分析、pH和元素含量测定,以及傅里叶红外光谱、扫描电镜、比表面积和碘值吸附分析.[结果]随着热解温度的升高,生物炭产率和挥发分含量下降、灰分含量上升,pH不断增加,表面的C-O和C-O-C等活性官能团及-CH3和-CH2逐渐消失,H/C、O/C和(N+O)/C的原子比降低,表明生物炭芳香性及稳定性增强,亲水性和极性减弱;生物炭的孔隙结构丰富,随着热解温度的升高,生物炭中孔隙数量增加,比表面积增大,孔径和孔容有所增加,对碘值的吸附能力持续上升,热解温度为500℃时,比表面积、孔容和对碘值吸附量均达最大值,分别为83.71 m2/g、0.027 m3/g和170.38 mg/g.[结论]在500℃下热解制备滤泥生物炭,其产率相对较高,结构更稳定,且比表面积及孔容最大,对碘的吸附效果最佳,可作为一种优异的吸附材料.     

生物炭对酚酸胁迫下番茄生长和土壤微生态的影响

【目的】明确施用生物炭对酚酸胁迫下"番茄植株-土壤-微生物"体系的调控效应。【方法】通过盆栽试验比较添加生物炭处理对酚酸胁迫下番茄生长和生理指标、番茄产量与品质、土壤理化性质及微生物多样性的影响,并通过冗余分析解析各因素之间的互作机制。【结果】与外源酚酸胁迫处理相比,施用5%生物炭可有效缓解酚酸对番茄植株生长的胁迫作用,提高根系活力和根冠比,番茄单株产量和单果重分别提高15.2%和4.3%,糖酸比增加32.0%。施用生物炭处理与酚酸胁迫处理相比,收获期土壤pH提高0.59个单位,EC值降低21.9%,残余总酚酸质量分数降低25.3%。冗余分析结果表明,生物炭通过改变pH、碱解氮、总氮、总酚酸含量4个主要土壤环境因子,进而促进与番茄产量和品质呈正相关的微生物丰度的增加,抑制与番茄产量和品质呈负相关的微生物丰度。【结论】生物炭可通过改变土壤pH、氮素、总酚酸含量等理化性质,选择性促进或抑制与番茄产量和品质相关的土壤微生物群落丰度,通过根际土壤微生态环境的改变,缓解酚酸类化感物质对番茄植株的胁迫作用,从而达到促生、增产、提质的效果。     

鲜食枣品质的综合评价

以14个品种的鲜食枣为试材,通过分析其10项果实性状指标对其果实品质进行评价。结果表明:①14个品种的鲜食枣可食率和可溶性糖含量的差异相对较小,而单果质量、果实整齐度、果实硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量和糖酸比的差异相对较大;②用隶属函数法从转化后的数据中提取公因子,特征根1的公因子为果实风味因子、果实营养及贮藏因子、果实外观及口感因子、果实V?C含量及可食率因子,其方差贡献率分别为26.338%、23.273%、20.865%、12.374%,累计方差贡献率为82.85%;③金丝4号、沾化冬枣、脆枣、大果冬枣、金丝蜜枣、糖枣、鸡蛋枣、苹果冬枣、早脆王、芒果冬枣、玉泉8号、特早4号、蜜枣和梨枣果实品质的综合评价分值依次降低,这一结果与感官评价结果基本一致,表明因子分析法可以用于对鲜食枣果实品质性状进行综合评价。     

葡萄干品质指标探讨及因子分析

为了探讨葡萄干品质指标的变异情况和相关性,提出一种适合葡萄干品质评价的方法,对50个葡萄干品种的总糖、还原糖、可滴定酸、纤维素、多酚等9项品质指标变异情况及相关性进行分析,并运用因子分析对葡萄干进行评价。结果表明,多酚、单宁、百粒质量的变异系数最大,均达到40%;还原糖和总糖的变异系数最小,均为10%以下;还原糖与总糖、单宁与多酚、纤维素与可滴定酸均呈极显著正相关。经因子分析提取出的前6个公因子,累计方差贡献率为95.814%;第1公因子为糖分因子,第2公因子为风味因子,第3、4、5公因子统称为功能因子,第6公因子称为果重因子,可作为6个相互独立的新的综合性指标进行评价。另外,从中筛选出红宝石无核、波尔莱特、和田红、粉红无核、京早晶、琼尼、金星无核、无核白鸡心、紫香无核9份品质较好的葡萄干。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

生物炭对不同土壤化学性质、小麦和糜子产量的影响

以小麦和糜子为供试作物,利用室外盆栽试验,研究了不同添加量生物炭与矿质肥配施对两种不同土壤化学性质及小麦和糜子产量的影响。生物炭当季用量设5个水平：B0 (0 t/hm2)、B5 (5 t/hm2)、B10 (10 t/hm2)、B15 (15 t/hm2)和B20 (20 t/hm2),氮磷钾肥均作基肥施用。结果表明：1.与对照相比,施用生物炭可以显著增加新积土糜子季土壤pH值,其他处理随生物炭用量的增加虽有增加趋势但差异不显著;显著增加新积土土壤阳离子交换量,增幅为1.5 %—58.2 %;显著增加两种土壤有机碳含量,增幅为31.1 %—272.2 %;2.两种土壤的矿质态氮含量、新积土土壤有效磷和速效钾含量随生物炭用量的增加而显著提高,氮磷钾增幅分别为6.0 %—112.8 %、3.8 %—38.5 %和6.1 %—47.2 %;3.生物炭可显著提高塿土上作物氮吸收量,而作物磷、钾吸收量虽有增加,但差异不显著。生物炭对小麦和糜子的增产效应尚不稳定,在试验最高用量时甚至产生轻微抑制作用。总之,施用生物炭在一定程度上可以改善土壤化学性质,提高土壤有效养分含量,但生物炭对土壤和作物的影响与土壤、作物类型及土壤肥力密切相关。     

微生物固定化生物炭对水体铵态氮去除效果的研究

为探究微生物固定化生物炭对水体铵态氮(NH_4~+-N)去除效果的影响,以花生壳生物炭(BC)为载体,通过吸附和包埋两种方法将脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans)、假单胞菌(Pseudomonas)和拉乌尔菌(Raoultella)固定在生物炭上,然后将该微生物固定化生物炭投加到NH_4~+-N模拟废水中,结合表面微观结构表征,研究其对水体NH_4~+-N的去除性能。结果表明:吸附和包埋法均能将微生物固定到生物炭表面,并在生物炭表面呈饼状、杆状和粒状分布。吸附法固定脱氮副球菌和假单胞菌,分别缩小生物炭比表面积和孔容积5.5%～17.2%和5.4%～25.8%。吸附法固定拉乌尔菌,分别增大生物炭比表面积和微孔容积45%和43%,缩小介孔和大孔容积。包埋法引入—CH_2、C—H和C=O键等新的官能团,但由于带入包埋材料,使固定微生物生物炭比表面积减少87.3%～96.3%,孔容急剧缩小,其中介孔缩小84.1%～98.2%,微孔几乎全部被封堵。因此,吸附法制得的固定化微生物生物炭对水体NH_4~+-N去除速率较包埋法高1.16～3.44倍。研究表明,吸附法和包埋法均能将微生物固定在生物炭表面,包埋法对生物炭的孔隙结构和表面官能团影响更大,吸附法对水中NH_4~+-N的去除效率更高。     

固定化改性生物质炭模拟吸附水体硝态氮潜力研究

为了有效去除水体硝态氮污染,对两种生物质炭(花生壳炭、小麦秸秆炭)进行铁改性处理,研究其对硝态氮吸附特性,考察吸附时间、硝态氮初始浓度、p H、生物质炭添加量和共存离子对改性生物质炭吸附效果的影响。在此基础上,为解决粉末态生物质炭易随水流失的问题,对改性生物质炭进行固定化处理,探索固定化改性生物质炭对硝态氮吸附潜力。研究结果表明,改性生物质炭对硝态氮的吸附主要发生在前6 h,并在24 h左右达到吸附平衡,其吸附量随着水溶液中硝态氮浓度的上升而升高,改性花生壳炭和小麦秸秆炭对硝态氮最大吸附潜力分别为2674、1285 mg N·kg-1,且酸性至中性条件有利于改性生物质炭对硝态氮的吸附。在20 mg·L-1的硝态氮溶液中,改性花生壳炭和小麦秸秆炭的适宜固液比分别为10、28 g·L-1,其去除率达到80%。当包埋载体海藻酸钠浓度为2%、改性生物质炭含量为0.1 g·m L-1时,固定化改性生物质炭微球成形完整,对硝态氮具有较强的吸附能力,固定化并未显著降低改性生物质炭的吸附性能。因此,固定化改性生物质炭能有效吸附水体硝态氮,为污水处理厂尾水等低污染水硝态氮去除提供有效的技术方法。     

金属氧化物改性生物炭对镉污染土壤菠菜生长和镉积累的影响

对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明：在施用量均为5 g·kg^-1的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量（59.5%）。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。     

不同秸秆生物炭对红壤性水稻土养分及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同秸秆转化生物炭对红壤性水稻土养分含量及微生物群落结构的影响差异,为土壤改良和秸秆资源的合理利用提供理论参考。【方法】以水稻和玉米秸秆300℃、400℃和500℃裂解得到的生物炭为添加材料,以发育于第四纪的红壤性水稻土为供试土壤,通过135 d室内培育试验,研究秸秆生物炭添加对红壤性水稻土pH、有机碳和养分含量、土壤微生物生物量碳（MBC）的影响,及其对磷脂脂肪酸（PLFA）表征的微生物群落结构的影响。试验共设7个处理：对照（CK）、添加水稻秸秆炭300℃（RB300）、400℃（RB400）、500℃（RB500）和添加玉米秸秆炭300℃（CB300）、400℃（CB400）、500℃（CB500）。【结果】物料类型和制备温度因素显著影响裂解得到生物炭材料的养分含量和化学性质。培育试验表明,两种秸秆生物炭的添加,平均提高土壤pH值0.16个单位;土壤有机碳、速效磷和速效钾水平,分别比对照增加26.1%、20.6%和281.8%。水稻秸秆炭对土壤速效钾水平促进作用较大,而玉米秸秆炭则主要增加速效磷含量。低温裂解秸秆炭（300℃）的添加,并没有显著影响土壤碱解氮和无机氮含量;而添加RB500和CB500处理的碱解氮分别比对照低10.4%和8.1%,硝态氮含量分别比对照高63.6%和100.7%（P＜0.05）。添加生物炭处理,微生物生物量碳和磷脂脂肪酸总量平均比对照增加63.4%和47.5%,但添加300℃秸秆炭处理与对照差异不显著;两种秸秆炭的输入均可以增加革兰氏阴性细菌（G-）、革兰氏阳性细菌（G+）、放线菌和真菌的含量,且不同制备温度处理间的差异表现为300℃＜400℃＜500℃。主成分分析表明,水稻秸秆炭对土壤微生物群落结构的影响较玉米秸秆炭更为显著;不同温度水稻秸秆炭间,群落结构差异明显,而不同温度玉米秸秆炭间没有区分开来。典范对应分析结果表明,生物炭添加可以通过改变土壤性质,间接影响微生物群落结构;其中,土壤速效磷、有机碳和速效钾含量与土壤微生物群落分布显著相关。【结论】水稻和玉米秸秆炭均可以改良红壤性水稻土的酸度,提高土壤养分含量和微生物量水平;两种秸秆炭的添加均改变了土壤微生物群落结构,其中以水稻秸秆炭的影响更为明显。     

3种新型改性玉米秸秆生物炭对Cd2+吸附特性的比较

为比较3种新型改性生物炭对溶液中镉（Cd）的吸附行为,以玉米秸秆生物炭为原料,制备巯基改性生物炭（S-BC）、铁改性生物炭（Fe-BC）和氮掺杂生物炭（N-BC）,分析改性前后生物炭的元素组成、比表面积、表面官能团等性质的变化,通过系统的吸附试验,比较3种改性生物炭对Cd的吸附性能和作用机理。结果表明：与未改性生物炭（BC）相比,N-BC和Fe-BC比表面积分别增加了6.3和9.0倍,总孔体积分别增加了2.68和4.08倍。S-BC因改性后表面光滑,使得生物炭比表面积减小,但其表面官能团变化明显,S-BC在2 977 cm^-1处出现新的吸收峰对应脂肪族（C-H）的伸缩振动,而且在1 089 cm^-1、1 044 cm^-1位置出现双特征吸收峰。3种生物炭对Cd²⁺的吸附主要为化学吸附过程为主,且Langmuir吸附等温线模型所拟合的热力学吸附优于Freundlich吸附等温模型,推测N-BC、Fe-BC、S-BC 3种生物炭对Cd²⁺的吸附过程为单分子层物理吸附。通过Langmuir模型计算可以得到几种生物炭对Cd²⁺最大吸附量表现为Fe-BC (69.11 mg·g^-1) > N-BC (61.92 mg·g^-1) > S-BC (53.85 mg·g^-1) > BC (40.34 mg·g^-1)。     

不同生物质炭对酸化茶园土壤N2O和CO2排放的影响

为了研究不同生物质炭对酸化茶园土壤温室气体排放的影响,采用原料为小麦秸秆、柳树枝、椰壳3种生物质炭,通过室内培养试验来探究不同生物质炭对茶园土壤性质及N_2O、CO_2排放特征的影响。试验中生物质炭添加量为20 g·kg~(-1),同时设置了施氮肥处理,采用尿素作为外加氮源,施氮量为100 mg·kg~(-1)。结果表明,施加生物质炭提高了酸化茶园土壤pH值,柳树枝生物质炭处理土壤pH值最高为6.71,显著高于其他处理。不同生物质炭对土壤DOC含量的影响效果存在差异,柳树枝生物质炭使土壤DOC平均含量增加了95.6%,椰壳生物质炭使土壤DOC含量降低36.1%,小麦秸秆生物质炭则影响不显著。生物质炭通过抑制土壤硝化和反硝化作用降低土壤N_2O的排放,椰壳生物质炭降低N_2O排放比例达91.7%,减排效果最显著。在施氮条件下柳树枝生物质炭对土壤N_2O的减排效果显著低于小麦秸秆和椰壳生物质炭。土壤CO_2的排放通量与pH值、DOC含量均呈极显著正相关,生物质炭促进了土壤CO_2的排放,柳树枝生物质炭处理CO_2的排放显著高于其他处理。此外,外加氮源降低了土壤pH值,增加了土壤N_2O的排放,但是对土壤DOC含量变化无显著影响。     

不同原料生物炭理化性质的对比分析

为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外（pH=6.76）,其他生物炭均呈碱性（pH=8.49~9.96）。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高（588.43 g·kg^-1）,污泥生物炭最低（168.17 g·kg^-1）。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭 > 葡萄藤生物炭 > 小麦秸秆生物炭 > 污泥生物炭 > 褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜（SEM）结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。     

腐植酸和巯基改性生物炭对水中Cd2+的吸附性能和机制研究

本研究以水稻秸秆为原料制备生物炭（BC300），通过使用腐植酸和3-巯丙基三甲氧基硅烷（3-MPTS）丰富其表面官能团，得到腐植酸改性生物炭（HBC300）和巯基改性生物炭（SBC300）两种改性生物炭，分析改性生物炭对Cd²⁺的吸附能力，借助FT-IR、XPS和Boehm滴定等表征手段和密度泛函理论（DFT）计算探究改性生物炭的理化性质及官能团对吸附Cd²⁺的作用。结果表明：改性过程改变了生物炭的理化性质，HBC300表面增加了COOH和OH官能团，而SBC300表面COC、CO和SH官能团增多。通过丰富其生物炭表面官能团提升了生物炭对Cd²⁺吸附反应速率和吸附性能，表现出改性生物炭在水中去除Cd²⁺的潜力。其中，SBC300对Cd²⁺吸附效果最佳，其最大平衡吸附容量为49.5 mg·g^-1，但吸附反应速率小于HBC300，符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。表征数据及DFT计算拟合数据结果表明，生物炭表面修饰官能团加快了对Cd²⁺吸附反应速率，但COC和CO官能团限制了SBC300对Cd²⁺的吸附反应速率。