农作物秸秆微波热解特性试验

为了研究农作物秸秆在微波辐照下的热解特性,采用定制的微波加热装置,进行了整包秸秆的微波热解试验,并对秸秆微波热解的产物和能耗进行了考察。结果表明,微波加热过程中料包内部温度分布均匀,升温迅速。微波输入功率是影响加热过程的关键因素, 同时料包内部的传热传质对温度分布也有重要影响。微波加热会引发秸秆的热解反应,气体产物主要由氢气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳等组成,通过氮吸附方法和扫描电镜分析,得到了固体产物的比表面积、孔容和孔径。微波热解电耗较大,应该合理选择微波功率和物料处理量,以提高经济性。该文结果可为农作物秸秆的资源化利用提供基础性资料。     

微波预处理对玉米秸秆的组分提取及糖化的影响

为了分离得到玉米秸秆中的半纤维素、木质素,改善纤维素的酶水解可及性,对玉米秸秆进行了二步微波预处理法研究.考察了秸秆粒径、液固比、碱及甘油用量、微波功率与处理时间对半纤维素和木质素得率的影响;探讨了预处理后秸秆的酶水解性能.得到的优化预处理条件为:玉米秸秆粒径40～80目;微波-碱预处理功率116.7 W/g、时间10 min、液固比20 mL/g、碱用量150％(质量分数);微波-甘油预处理功率66.7 W/g、处理时间30 min、液固比20mL/g、甘油质量分数100％.试样结果表明:经微波预处理后每10 g玉米秸秆最终可得到2.48 g半纤维素、0.95 g木质素,3.55 g还原糖;二步微波预处理不仅能够提取出玉米秸秆中的半纤维素、木质素,而且提高了纤维素水解的酶可及性,实现了组分的分离.     

秸秆腐解剂在秸秆还田中的效果研究初报

大大田、微区和盆栽条件下，研究了秸杆腐解剂对小麦、水稻生长及产量的影响，同时研究了秸杆腐解剂对小麦、水稻秸秆腐解速率及对土壤肥力的影响。结果表明，稻、麦秸秆还田时施用秸秆腐解剂对提高稻、麦产量具有明显的增产效果。增产的原因是穗数和粒数增加；稻、麦秸秆还田量不同时，还田量大且配施秸秆腐解剂的效果较还田量小好；麦秸秆还田方式不同时，麦秸以栽稻前耕翻还田且配施秸秆腐解剂的效果较好，上水沤制的效果较差；秸秆腐解剂能促进稻、麦秸秆较快腐解，减轻和防止多量秸秆还田给作物生长带来不利影响，并可稳定和提高土壤养分含量。     

氮肥管理对 15N标记水稻秸秆氮吸收利用的影响

利用15N同位素示踪技术,通过盆栽模拟试验揭示氮肥管理方式对水稻秸秆氮吸收利用的影响,设置基肥氮素在插秧前施入和基肥氮素与秸秆同时施入(调节C/N)两个处理,试验结果表明,秸秆中的氮素可以作为下茬作物生长的有效氮源;基肥氮素与秸秆同时施入(调节C/N)处理秸秆氮的利用率显著高于基肥氮素在插秧前施入,水稻从~(15)N秸秆标记物中摄取氮的比例(Ndf_S)明显低于土壤肥料中氮(Ndf_(S+F));水稻地上植株对秸秆氮的综合利用率为6.51%～7.99%,其中,茎叶秸秆氮利用率为1.40%～1.75%,穗利用率为5.11%～5.25%。在秸秆还田的条件下,基肥氮素与秸秆同时施入,可以显著提高水稻对秸秆氮素的吸收能力。     

基于改进秸秆床发酵系统的厌氧发酵产沼气特性

为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处理打捆秸秆和猪粪废水,且不影响各发酵原料的厌氧生物转化率,秸秆床发酵系统中秸秆干物质产气量为394.96 mL/g,略高于秸秆单独发酵(382.11 mL/g);秸秆床发酵系统产气稳定性大幅提高,避免了单一发酵原料日产气量波动较大的问题,对产气中平均甲烷体积分数影响明显,秸秆床发酵系统、纯猪粪废水和纯秸秆发酵产气中平均甲烷体积分数分别为57.40%、60.37%和47.32%;与各物料单独发酵相比,秸秆床发酵系统平均容积产气率大幅提高,纯秸秆和猪粪废水单独发酵容积产气率仅为秸秆床发酵系统的69.42%和66.94%;试验35 d后,秸秆机械强度和孔隙度明显降低,秸秆互相粘结导气性下降,造成秸秆上浮严重及进水短流,反应器出水化学需氧量浓度快速增加并稳定在较高浓度,故在秸秆床反应器后部必须连接废水二级厌氧反应器以进一步处理秸秆床反应器出水。综合以上结果,采用秸秆床发酵系统同时处理打捆秸秆和猪粪废水是可行的,但需解决发酵后期秸秆上浮、导向性下降和进水短流等问题。     

棉花秸秆糖化碱预处理条件优化

新疆含有丰富的棉花秸秆资源,但棉秆需经预处理后才能被纤维素酶高效水解。该文以棉花秸秆资源的综合利用为目的,对其碱预处理及微波/碱预处理条件进行了试验,结果表明：2.0%NaOH,固液比1︰20,120℃,处理棉花秸秆75 min,棉秆中的木质素、半纤维素含量分别降低60.42%,35.05%;利用碱/微波（700 W）预处理棉花秸秆15 min,棉花秸秆中的木质素、半纤维素分别降低61.31%,44.78%,提高微波功率对于处理后的棉秆中木质素、高聚糖（纤维素+半纤维素）收率无明显影响,但功率越高、所需时间越短;不同预处理后的棉花秸秆酶水解试验表明,碱预处理棉花秸秆酶水解96 h,水解率为20.01%,碱/微波预处理棉花秸秆酶水解48 h,水解率为20.05%。     

高度重视农作物秸秆的禁烧与利用——以江苏省姜堰市为例

立足姜堰,直观江苏,剖析了秸秆焚烧之害,探讨了秸秆禁烧之策,指出了秸秆利用之路。针对我国国情,提出大量、就地、高效、简便、安全的秸秆利用方针,资源化、无害化、产业化、高效化的秸秆利用目标,从思想观念、利用方法、利用机制、管理方法上实现秸秆利用的根本转变。     

少免耕对小麦/玉米农田玉米还田秸秆腐解的影响

为了研究高产灌溉条件下土壤耕作模式对还田玉米秸秆腐解的影响,在山东龙口采用4种土壤耕作模式（常规耕作秸秆还田、旋耕秸秆还田、耙耕秸秆还田、免耕秸秆覆盖）进行了一年两季田间试验,测定了秸秆腐解率、秸秆腐解速率和秸秆的纤维素含量。结果表明：秸秆腐解速率与土壤温度具有显著的相关性。旋耕秸秆还田和耙耕秸秆还田两种少耕模式和常规耕作秸秆还田模式的秸秆腐解率、平均秸秆腐解速率无显著差异,说明少耕模式并不因减少耕作程序而降低作物秸秆在田间的腐解。免耕模式的秸秆腐解率和腐解速度显著低于以上3种耕作模式,经过小麦和玉米两个生长季节后仍有37.78%的玉米秸秆剩余,而且秸秆中纤维素质量分数为20.69%,腐解质量差,会对下年作物的出苗产生 影响。     

动定刀同轴水稻秸秆切碎还田装置结构设计与试验

针对中国南方稻田留茬高、土壤黏重,油菜栽种复式作业机耕整地作业部件易缠草、壅泥,影响作业质量和油菜出苗的难题,提出了将田间稻秸秆收集切碎并绕过耕作部件后均匀覆盖于播种行行间的种植方法,研发了多功能油菜覆草直播播种机,围绕该机器设计了一种动刀与定刀及风送叶片同轴安装的稻秸秆切碎装置,并分别对稻秸秆的"站秆"和"残茬"进行切碎台架试验。结果表明:喂入压辊转速、动刀转轴转速、动定刀间隙3个影响因素对切碎长度合格率、功耗影响显著;对"站秆"和"残茬"切碎的各因素取值为:喂入压辊转速399.2、401.64 r/min,动刀转轴转速968.12、977.23 r/min,动定刀间隙0.52、0.49 mm时,稻秸秆切碎合格长度率为95.78%、96.98%,功率损耗为3.09、2.68 k W。经整机田间试验,该装置的秸秆田间覆盖效果达到油菜种植农艺要求。该研究为多功能油菜覆草直播播种机产业化提供了技术参考。     

超声波改善大蒜秸秆不溶性膳食纤维结构及吸附性

为了增强大蒜秸秆膳食纤维的功能特性,采用超声波对大蒜秸秆的不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)进行改性处理。以提高葡萄糖吸附能力为目标,利用单因素试验和响应面法优化大蒜秸秆IDF的超声改性条件,通过胆固醇结合力、吸水性、持油性及膨胀能力等来评价改性后IDF的功能特性,并通过扫描电镜和红外光谱分析其结构变化。结果表明:液料质量比30:1、超声功率700 W和超声时间40 min时,大蒜秸秆IDF的葡萄糖吸附能力明显提高,比对照组提高了12.8%,胆固醇吸附力则提高了45.0%(P0.05);超声处理所得IDF的色泽品质和物理化学特性也明显优于对照组(P0.05);超声处理和对照IDF的红外吸收光谱基本相同,电镜结果显示超声波处理使IDF的组织结构变得更加疏松,其表面呈现蜂窝状,有助于表现出较强的吸附性,从而赋予大蒜秸秆IDF更强的功能品质和物理化学特性。     

秸秆供应链物流网络系统研究概况及几点思考

建立健全秸秆供应链物流网络系统,是实现秸秆利用产业化发展的前提和保障。本文综述了相关文献,比较分析了秸秆收储运分散型和集约型2种物流模式的特点,集约型是分散型物流模式的继承和发展,从长远角度来看,集约型物流模型更有利于降低物流成本,提高秸秆供应链网络的经济收益;概述了秸秆储运选址的定性和定量分析方法,认为秸秆选址布局需要定性和定量分析方法相结合;提出了秸秆物流模式选择的三级评价指标体系、秸秆供应链物流网络可靠性评价方法,为秸秆物流模式选择提供一个系统全面的决策方法;同时,提出应加强秸秆物流网络系统化、智能化、信息化研究建议,推进秸秆的产业化、市场化演变。     

油菜秸秆还田施用不同品种腐熟剂效果初探

为了搞好秀山县清溪场镇秸秆还田技术推广工作,同时比较不同秸秆腐熟剂的腐熟效果,于2010年进行了油菜秸秆还田试验。结果初步表明:油菜秸秆直接还田种植水稻具有增产增收的效果,增产率为0.5%～11.5%,667m2净增产值4.8～105.8元。宝地生KS100生物菌扩培剂腐熟剂对油菜秸秆的腐熟效果最好,京圃园生物工程有限公司生产的有机腐物发酵菌曲腐熟剂对水稻的增产效果最好。     

中国粮食作物秸秆焚烧排碳量及转化生物炭固碳量的估算

生物质燃烧对全球大气碳排放和气候变化产生重要的影响。近年来,利用生物质制备生物炭实现碳封存备受重视。该文根据2001-2010年中国粮食产量,估算了主要粮食作物秸秆产量,结合秸秆露天焚烧比例及CO和CO2排放因子,得出CO和CO2的排放量及碳排放总量。同时,根据实验室条件下秸秆转化为生物炭的产率及碳含量,估算了中国粮食作物秸秆转化生物炭后固定碳的量。结果发现,中国粮食作物秸秆因焚烧年排放CO、CO2和总碳量分别为1.15×107、1.57×108和4.77×107t。中国粮食作物秸秆全部转化为生物炭后年平均可固碳0.96×108t,如果把每年焚烧秸秆的量全部转化为生物炭可减少近一半因焚烧秸秆排放碳的量,可见,生物炭固碳技术是一种非常有前景的碳汇技术。     

秸秆的污染治理及其综合利用

<正>我国有丰富的农作物秸秆资源,然而秸秆资源在我国的利用率很低,大多被焚烧,造成严重的资源浪费和环境污染,成为一大公害问题。本文提出治理秸秆污染的根本途径和秸秆综合利用的几种方式。     

水稻秸秆养分垂直分布特征与不同留茬高度下还田养分估算

为了明确水稻植株不同层次的秸秆养分特征,科学估算不同留茬高度下稻秸养分还田量,通过在成熟期采集江苏省生产上主推的水稻品种植株,用分层切断法,将秸秆从基部向上依次截取5段长度为5 cm的秸秆,剩余部分为第6段(分别用0~5、5~10、10~15、15~20、20~25和25 cm表示6段秸秆),对穗部单独进行脱粒处理获取穗轴与枝梗,对植株各部分秸秆分别进行烘干称重,并进行养分分析。结果表明:在植株基部0~25cm范围内5个层次秸秆干重占植株秸秆干重的比例都表现为随基部向上依次减少的趋势。水稻秸秆N与P含量呈现出从冠层向下递增的趋势,而秸秆K含量则表现出从冠层向下递减的趋势。江苏省水稻秸秆N、P和K养分总量分别为16.16×10~4、2.81×10~4和30.21×10~4t,不同留茬高度秸秆养分还田量不同,留茬高度为15 cm时,水稻秸秆N、P和K养分还田量分别为6.02×10~4、1.43×10~4和6.78×10~4t。不同稻区秸秆还田时应根据留茬高度及稻谷产量水平进行估算秸秆养分还田量,同时结合其它条件科学制定肥料运筹策略。     

秸秆还田对农田棕壤氧化亚氮排放动态的影响

通过田间试验,采用静态箱法对不同量秸秆还田(单施氮肥、半量秸秆还田、全量秸秆还田)下不同时期土壤氧化亚氮排放动态进行了研究。结果表明,和单施氮肥相比,秸秆覆盖还田提高了土壤氮素积累,也同时影响土壤N_2O排放动态。在玉米生长期间,半收获量秸秆还田增加了7.8%的N_2O排放,全量秸秆还田降低了2.2%的N_2O排放,与土壤铵态氮变化一致;玉米收获后,秸秆还田显著增加了N_2O排放,增幅分别为6.7%(半量秸秆还田)和22.6%(秸秆全量还田)。试验期间单施氮肥、半量秸秆还田和全量秸秆还田三个处理N_2O排放的年累计量分别为1183 g hm~(-2)、1269 g hm~(-2)和1294 g hm~(-2)。尽管秸秆还田增加了总的N_2O排放,但是,由于秸秆增加了土壤氮素的投入,当以N_2O损失的氮素占总氮素投入的比例进行估算时,全量秸秆还田损失率最低为0.52%、半量秸秆还田为0.57%、单施氮肥为0.59%。由此可见,秸秆还田在增加土壤肥力的同时,降低了单位氮素的氧化亚氮损失,有利于氮素在土壤中的保留。     

秸秆灰混凝土力学性能试验及强度预测

为了优化混凝性能,减少水泥产业耗能,尝试采用以部分秸秆灰替代水泥制备混凝土。该文通过试验对油菜秸秆灰混凝土拉压性能进行了研究,得到秸秆灰质量分数和水胶比对秸秆灰混凝土拉压性能的影响规律,如当秸秆灰质量分数增大时,混凝土拉压性能呈下降趋势;当水胶比过大时,混凝土力学性能急剧下降。同时提出秸秆灰混凝土抗拉性能与抗压性能间的线性函数关系以及混凝土轴心抗压强度计算公式,并与其他混凝土抗压强度公式进行比对验证。采用小波神经网络的预测方法,引入随机函数,对试验数据抽样进行训练,而后预测数据并与试验数据进行比对,计算误差,并将预测数据用于该文提出的拉压公式进行验证,结果表明验证较好。最后试验结果表明:当秸秆灰替代掺量为10%时,秸秆灰混凝土劈裂抗拉强度下降了25%,抗压强度仅下降了8%;当替代掺量为20%时,抗压强度下降了31%。     

不同秸秆还田年限对稻麦轮作系统温室气体排放的影响

为揭示稻麦轮作系统不同秸秆还田年限下温室气体排放特征及减排调控机制,本研究采用大田小区试验,考察了稻麦轮作不同秸秆还田年限[空白对照(CK)、常规处理秸秆不还田(NT)、1年秸秆还田(SR1)和5年秸秆还田(SR5)]对CH4、CO2和N2O 3种温室气体排放规律的影响,同时测定了土壤固碳量,估算了秸秆焚烧产生的温室气体排放量,综合计算了4种处理对全球变暖的贡献。试验结果表明,SR1和SR5均显著提升CH4和CO2的排放通量,分别高出NT、CK处理73.52%、309.49%和13.29%、13.06%;同时显著降低N2O排放通量,较NT降低29.68%和42.55%;但SR1和SR5之间温室气体排放通量差异不显著;与NT相比,SR1和SR5可以显著提高土壤固碳量517.9%和709.03%,SR5土壤固碳量高出SR1达30.93%;NT秸秆焚烧产生的全球气温变暖贡献为9 698.49 kg(CO2-eqv)·hm?2,比CK高126.98%。综合分析温室气体排放、土壤固碳以及秸秆焚烧3个因素,SR1全球升温贡献最低,显著低于NT 4.72%。短期全量秸秆还田有助于降低总体温室气体排放,长期进行秸秆还田后降低幅度会逐步减小。     

秸秆丝化机锤片参数的优化设计

目前市场上秸秆丝化机机型众多,但存在消耗功率较大,生产效率低,丝化质量差等问题。为了对秸秆丝化机的主要参数设计提供理论参考,该文通过正交试验的方法,并借助计算机统计分析软件,研究了新研制的9JST-20型秸秆丝化调质机样机性能指标的影响因素,获得影响丝化性能指标的主次因素及影响规律。     

秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用

【目的】低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土,土壤贫瘠,作物产量低。本文研究探讨了小麦、 水稻、 油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田对低产黄泥田的土壤改良效果。【方法】在荆门市双季稻区设置了单施化肥(对照),化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆,化肥配施小麦、 水稻、 油菜秸秆同时添加秸秆腐熟剂等七个处理的田间试验。取样分析了这些处理对双季稻产量、 土壤理化性质、 土壤团聚体组成、 土壤腐殖质组成及结合形态的影响。【结果】1)在早、 晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量,比单施化肥最多增产1423.2 kg/hm2,增幅为23.5%; 添加秸秆腐熟剂也能够增加稻谷的产量,比单独秸秆还田最多增产653.8 kg/hm2,增幅为9.6%。与对照比较,油菜秸秆+腐熟剂处理晚稻显著增产。2)土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量、 阳离子交换量秸杆+腐熟剂处理高于对应的秸秆还田处理,而土壤容重则下降。3)与对照比较,秸秆处理5 mm土壤风干团聚体含量增加3.78%~8.62%,0.25 mm土壤风干团聚体含量也都增加,0.25 mm水稳定性团聚体含量下降。秸秆还田有利于＞0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加,减少了土壤团聚体破坏率。4)与对照比较,秸秆处理的土壤水溶性物质、 土壤胡敏酸、 富里酸、 可提取腐殖物质总量、 胡敏素含量增加。添加腐熟剂后,胡敏酸与富里酸比值低于相对应的秸秆还田处理; 土壤松结合态腐殖质、 稳结合态腐殖质、 紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高,所有的处理都在60%以上。【结论】秸秆还田配施秸秆腐熟剂不仅能够增加早稻和晚稻的稻谷产量,还提高了土壤有机质、 全氮、 碱解氮、 有效磷、 速效钾含量及阳离子交换量,降低了土壤容重。秸秆还田主要提高了＞0.25 mm风干团聚体、 水稳性大团聚体含量,减少了土壤团聚体破坏率。秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以提高作物产量、 提高土壤肥力、 改善土壤结构、 增加土壤腐殖质含量与活性,能够改良低产黄泥田。化肥+油菜秸秆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。