秸秆与沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解特性的影响

为探讨秸秆和沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解的影响规律,在室温条件下,105 d试验周期内,采用网袋法模拟翻埋还田,系统研究添加沼肥和自来水对秸秆腐解的影响,以及添加沼肥后不同土壤类型和不同秸秆长度对秸秆腐解过程各主要参数的影响规律。结果表明,沼肥对秸秆腐解具有显著的促进作用,添加自来水组的秸秆降解率为33.61%,而添加沼肥组的秸秆降解率则达到42.37%;配施沼肥后,秸秆的降解主要集中在前70 d,试验结束时各试验组的秸秆降解率均高于42%,秸秆长度20 mm试验组的秸秆降解率高于10 mm秸秆,试验结束时20 mm试验组的秸秆降解率达到52%;秸秆长度对半纤维素的降解影响较明显,而土壤类型则对纤维素和木质素降解具有较显著的影响。     

秸秆覆盖还田及腐解率对土壤温湿度与玉米产量的影响

为探究东北黑土区秸秆覆盖还田及其腐解率对土壤温湿度和玉米产量的影响,2019年和2020年在大庆市肇州县进行了秸秆覆盖全量还田（试验组）和留茬10cm左右还田处理（对照组）对比试验。结果表明：试验组秸秆腐解率4月仅为4.3%和4.5%,5月为17.8%和16.8%,6月为22.3%和27.8%,秸秆腐解主要集中在7、8月。土壤温湿度受地表残余秸秆影响较为明显,5月试验组土壤含水率比对照组分别低1.2、1.1个百分点,但随着秸秆腐解率增大,试验组土壤含水率在6—9月平均高出对照组约3个百分点。试验组0cm处土壤温度在5—8月日间大气升温阶段受到抑制,相同时段温度与对照组最大差值为4.8、3.8℃,10、20cm处土壤温度在5、6月受地表秸秆覆盖影响较为明显,7—9月影响不显著,30cm处土壤温度除6月影响明显外,其他月份相比对照组变化较小。在每天大气降温时段,试验组不同深度处的土壤温度降温较对照组平缓,保温保墒作用较明显。地表秸秆覆盖影响作物出苗,试验组比对照组出苗分别晚4、3d,在拔节期对照组比试验组的作物株高分别高7.3、7.4cm,茎粗大0.2、0.1cm,但在抽穗期和灌浆期试验组的株高和茎粗均大于对照组;2019年试验组的玉米产量为10716.0kg/hm2,比对照组增产193.5kg/hm2。综合分析,秸秆覆盖还田对土壤温湿度具有双向阻碍作用,秸秆腐解程度对双向阻碍作用有一定影响,秸秆覆盖全量还田的保温保墒作用促进了玉米的生长和产量提升。     

不同处理方式的作物秸秆田间腐解特性研究

采用尼龙网袋法,结合热重分析,研究玉米和大豆秸秆在3种试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的腐解率和组分变化,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,腐解前期0~20 d作物秸秆腐解20%以上,20~120 d腐解率无明显变化,120 d后继续腐解至60%~70%,大豆秸秆前期较玉米秸秆腐解快。热重分析得出,玉米秸秆在腐解期间(20~45 d)会产生TG曲线上200~300℃阶段的失重(20%~30%),腐解后期,大豆秸秆在300~400℃的失重百分比高于玉米秸秆,TG-DTG曲线在600~700℃阶段的失重量到腐解末期(300 d)均为6%左右,随着腐解的进行,固定碳和灰分百分比上升至40%。作物秸秆的腐解率、组分百分比在不同处理间(新鲜与干燥处理、大豆秸秆与玉米秸秆处理、加氮与未加氮处理)差异显著(P0.05),在3个试验地之间则无明显差异(P0.05),腐解率、固定碳与土壤温度和降水量都呈极显著正相关,挥发分与土壤温度、降水量呈显著负相关(P0.05)。玉米和大豆秸秆还田有增加土壤碳含量的作用,作物秸秆种类、碳氮比、干湿程度以及土壤温度、降水条件都会影响作物秸秆在土壤中的腐解率和组分变化。     

机械化秸秆整体翻埋还田的试验研究

机械化秸秆直接粉碎还田技术已大面积推广应用。在一年一作水浇地区域，对秸秆粉碎、翻埋两次机械作业的工艺进行改进，试验成功了一次机械作业即可完成秸秆整体翻埋还田的新工艺，可以达到农艺要求并得到了较大面积示范推广。     

黑龙江省玉米秸秆还田腐解规律的研究

秸秆还田优势突出,为得到自然条件下玉米秸秆还田的最优处理方式,以农作物收获后为还田时间起点,通过田间直接还田的方式,对不同秸秆长度(5、10、15、20、25cm),不同还田深度(5、10、15、20、25cm),不同茎部部位的交互作用下的腐解规律进行了研究,并通过回归分析分别得到秸秆腐解率关于单因素及多因素的规律曲线。结果表明:秸秆的腐解率随秸秆长度的增加而下降,且随还田深度的增加而下降,取样前期越接近茎部顶部的腐解率越高,取样后期茎部底部处的腐解率略高于茎部顶部的腐解率。     

冬小麦产量及水分利用效率对生物炭与秸秆还田的响应研究

探讨生物炭与秸秆还田两种还田方式对潮土区冬小麦产量及水分利用效率的影响,可为秸秆资源高效农业利用提供理论依据.通过田间小区试验,设置对照(CK,无秸秆及生物炭还田),秸秆还田量为玉米秸秆干物质量的0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)、2.0(S2.0)倍,生物炭为等量玉米秸秆炭化(450℃)后还田...     

秸秆还田八法

1.覆盖免耕还田 此方法包括早稻草量覆盖稻田,在不进行犁田条耕下直接插晚稻。具有节省犁田用工,争取季节的优点,但插秧速度较慢。适合于灌溉条件好,泥脚较深的农田。晒田不能硬泥,保持田泥浆糊状,尽可能低割桩以利插秧。     

覆膜喷灌对玉米秸秆腐解率和土壤酶活性影响

通过田间试验,对覆膜与喷灌条件下玉米秸秆还田有机物料腐解情况和土壤酶活性季节动态变化进行了研究。结果表明,与玉米常规种植比较,覆膜加喷灌、覆膜与喷灌使玉米秸秆腐解率提高了2.1%~16.7%,对玉米秸秆腐解率大小影响的顺序为覆膜加喷灌、喷灌、覆膜;在玉米秸秆腐解过程中,各处理对土壤转化酶活性和土壤磷酸酶活性均有不同程度的促进作用,分别提高了2.3%~43.5%和1.9%~46.6%;对土壤脲酶活性的影响表现为先抑后促,既在玉米秸秆腐解60 d时表现抑制作用,脲酶活性降低了16.8%~20.7%,相对湿度越大降低幅度越大;120 d时有促进作用,脲酶活性提高了1.1%~18.5%。     

稻油轮作秸秆还田效果及节能降耗技术

该文对稻油轮作模式下水稻、油菜秸秆还田环节不同机具作业的秸秆还田效果和机具作业油耗进行了对比,分析了不同秸秆还田方式与作业油耗之间的关系,为稻油轮作选择还田效果好、节能环保的作业方式提供了依据。      

尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学研究

为探究尿素预处理玉米秸秆降解木质素的动力学特性,解析尿素对玉米秸秆木质素的作用规律,研究了总固体质量分数（10%、30%、50%和70%）和尿素添加比例（1∶100、1∶20、1∶10、1∶2和7∶10）对玉米秸秆木质素含量的影响,并进行模型拟合,获得了尿素预处理玉米秸秆降解木质素动力学模型。结果表明：总固体质量分数在50%以内时,随着尿素添加比例的增加,玉米秸秆的木质素去除率先增加、后降低,总固体质量分数为70%时木质素去除率随着尿素添加比例的增加而增加,当总固体质量分数为10%和70%、对应尿素添加比例为1∶20和7∶10时,获得的最大木质素去除率分别为71.05%、68.69%;不同预处理条件下,玉米秸秆的残余木质素质量与总固体回收量均呈现较好的线性关系,在整个尿素预处理过程中脱木质素选择性系数稳定在0.32~0.48g/g之间;尿素预处理玉米秸秆的脱木质素过程符合初始脱木质素、大量脱木质素和残余脱木质素3个阶段连续一阶动力学模型,大量脱木质素阶段的最大可脱除木质素质量比可达0.71,在低、高总固体含量下,尿素转化的液态铵和气态氨对玉米秸秆均具有较好的脱木质素作用。     

玉米秸秆水热炭化产物特性演变分析

为了研究玉米秸秆水热炭化过程及固体目标产物特性的演变规律,在高温高压反应釜中,进行反应温度为180~290℃、停留时间为8 h的水热炭化实验研究。研究发现,随反应温度的升高,玉米秸秆固体水热焦产率从180℃时的71%逐渐下降至290℃时的36%,而C质量分数从玉米秸秆原料中的44.86%增加至72.36%,O质量分数从原料中的44.2%下降至15.36%,明显提高了其能量密度。至290℃时,水热焦的H/C和O/C原子比分别为0.88和0.16,接近于煤的H/C和O/C原子比,高位热值高达29.79 MJ/kg。水热焦中特征官能团随温度升高而减少,而C=C、C=O和芳香特征峰红外吸收逐渐增强,同时热重分析表明水热焦热稳定性逐渐提高。元素组成和傅里叶红外光谱分析表明玉米秸秆经水热炭化处理,低于230℃时主要经历脱水和脱羧反应,而高于230℃以后,以缩聚反应和芳香化为主。     

玉米秸秆AFEX预处理纤维素酶解特性研究

为了探究氨纤维膨胀(Ammonia fiber expansion,AFEX)预处理产生的酚类物质和木质素暴露程度的变化对酶解的影响,对玉米秸秆(CK)进行了高、低两个温度水平的AFEX预处理(L-AFEX:90℃、5 min;H-AFEX:140℃、15 min,载氨量和含水率分别为1 g/g和60％),对预处理后玉...     

PAM预处理玉米秸秆中半纤维素水解动力学分析

过氧乙酸复合马来酸(Peracetic acid and maleic acid, PAM)能有效将玉米秸秆中木质素和半纤维素脱除分离得到纤维素,同时将半纤维素降解为木糖,然而PAM预处理中半纤维素的降解机制尚不清楚。以单独过氧乙酸(Peracetic acid, PA)预处理为对照,考察了90～120℃PAM预处理玉米秸秆中半纤维素的水解动力学,采用双相水解动力学模型拟合分析了玉米秸秆中半纤维素的水解反应动力学参数。结果表明,半纤维素的水解由快速水解和慢速水解两个阶段构成,慢速水解部分的比例随着反应温度的升高而下降。与PA预处理对比发现PAM预处理可以将木聚糖快速反应和慢速反应的活化能分别降低至71.4 kJ/mol和79.1 kJ/mol,并且显著提高木聚糖的水解反应速率。研究结果证实了该模型可以有效模拟木聚糖的水解过程,揭示了PAM预处理促进半纤维素水解作用的动力学机制。     

秸秆湿贮存过程添加剂协同调控对甲烷产量的影响

以干黄玉米秸秆为原料,研究可溶性糖(葡萄糖)及其与同型乳酸菌、异型乳酸菌、乙酸协同添加对原料湿贮存过程中品质及甲烷产量的影响。结果表明:单一葡萄糖添加组,贮存30 d,干物质损失率为4.7%,以乳杆菌属、片球菌属、肠球菌多种乳酸菌主导,乳酸与乙酸含量(干基质量比)分别为36 g/kg和5 g/kg,秸秆产甲烷潜力比空白组提高6.8%;葡萄糖植物乳杆菌协同(同型发酵)组,贮存30 d,干物质损失率为4.6%,乳酸含量升高至62 g/kg;葡萄糖短乳杆菌协同(异型发酵)组,贮存30 d,干物质损失率为5.5%,乳酸与乙酸含量分别达到44 g/kg和12 g/kg;两类乳酸菌的协同添加均未对产气潜力产生进一步促进作用;葡萄糖乙酸协同组,贮存30 d,干物质损失率为3.6%,乳酸与乙酸含量分别升高至75 g/kg和20 g/kg,异型乳酸发酵魏斯氏菌属丰度升高至16.87%,有效抑制肠杆菌属(腐败菌)生长,秸秆产甲烷潜力提高8.7%。综合分析本试验结果,当原料可溶性糖含量不足时,外源糖的补充是保证原料高效贮存及产气的关键,协同乙酸添加可强化以魏斯氏菌属为主导的异型发酵过程抑制腐败菌生长,强化贮存过程的稳定性。     

机械力催化玉米秸秆醇解合成乙酰丙酸乙酯工艺研究

利用农作物秸秆醇解合成乙酰丙酸酯近年来受到广泛关注,但秸秆的难降解结构制约了秸秆的醇解利用。机械球磨是一种新兴的机械预处理方式,机械力作用可以有效破坏生物质致密结构,提高生物质化学反应性能。以玉米秸秆为对象,首先研究了球磨工艺对乙酰丙酸乙酯及其中间产物和副产物的影响,考察了催化剂类型、催化剂浸渍球磨、球磨时间、球磨介质填充率和球料体积比等因素;球磨显著提高了乙酰丙酸乙酯的产率。在相同H+浓度的条件下,催化剂酸性越强催化效果越好;球磨时间对乙酰丙酸乙酯的影响最大,介质填充率和球料体积比对乙酰丙酸乙酯产率的影响不显著;以乙酰丙酸乙酯产率为指标优化出的球磨工艺为:不添加催化剂球磨,球磨时间为60 min、介质填充率为35%、球料体积比为2。在此球磨条件下,乙酰丙酸乙酯的摩尔产率由20.08%提高到33.34%,基于纤维素的醇解产物总产率由73.18%提高到83.03%。     

玉米秸秆及其发酵沼渣热解动力学研究

为研究厌氧发酵过程对秸秆类生物质热解特性及动力学的影响,以玉米秸秆及其厌氧发酵沼渣为研究对象,分析了二者热解特性,分别采用Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法和Starink法对热解活化能分布进行研究,并结合Malek法对其主要热解阶段的最概然机理函数进行了探讨。原料基本特性分析结果表明,玉米秸秆经过厌氧发酵后,挥发分含量减少19.48%,固定碳含量增加27.87%,半纤维素与纤维素相对含量分别降低了39.94%与30.96%,木质素相对含量增加了109.14%。热重试验结果表明,与玉米秸秆相比,发酵沼渣最大失重速率减小,且残炭率较高。对二者热解动力学分析结果表明,发酵沼渣的活化能主要分布于91~130 k J/mol之间,低于玉米秸秆原样;二者机理函数可采用两阶段理论描述,当转化率小于0.6时可由反应级数n=2机理模型进行描述;当转化率大于0.6时,玉米秸秆更符合圆柱形对称三维扩散机理(D4),发酵沼渣更符合球形对称三维扩散机理(D3)。本研究为发酵沼渣热解制备生物燃料工艺条件优化和工业化应用提供了理论依据。     

三氟乙酸催化玉米秸秆纤维素制备三醋酸纤维素研究

以玉米秸秆纤维素为原料,以三氟乙酸(Trifluoroacetic acid, TFA)为催化剂,提出采用一锅法高效制备三醋酸纤维素(Cellulose triacetate, CTA)的新工艺,并进行了合成试验。以CTA的取代度和产率为指标,分析了TFA添加量、反应温度、反应时间以及乙酸酐添加量对CTA取代度及产率的影响,并优化了合成工艺,结果表明,CTA的最佳制备条件为：TFA添加量15mL/g、反应温度25℃、反应时间30min、乙酸酐添加量5mL/g,得到的CTA的取代度为2.95,产率为96.2%。通过傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析以及氢核磁共振分析对产物理化特性进行了表征,结果表明,纤维素发生了乙酰化反应,并合成了CTA;热重分析结果表明,该工艺制备的CTA具有较高的热稳定性。     

玉米秸秆纤维素的磷酸结合碱性过氧化氢分离

传统玉米秸秆纤维素分离工艺中,一般采用硫酸等强酸进行处理,存在酸腐蚀性强及碱消耗量大等问题。基于此,研究以磷酸预处理结合碱性过氧化氢的处理工艺,探究处理过程中玉米秸秆纤维素、半纤维素及木质素质量分数的变化。通过单因素试验优化得到适宜工艺为:磷酸处理温度150℃,处理时间1. 5 h,磷酸质量分数1. 67%,氢氧化钠质量分数1. 0%,过氧化氢质量分数2. 0%,处理温度50℃,处理时间3 h,在此条件下制备的玉米秸秆纤维素得率达89. 02%,半纤维素去除率达93. 25%,木质素去除率达95. 18%,纤维素质量分数达90. 19%,同时在稀磷酸处理过程获得的滤液中能得到高副加值产物木糖、阿拉伯糖以及糠醛,半纤维素的回收率高达93. 81%。通过FTIR、SEM、AFM和XRD等测试分析发现,玉米秸秆经过磷酸处理后能有效去除半纤维素,碱性过氧化氢处理能脱除木质素组分,两步处理过程中秸秆纤维素晶型无变化,但是结晶度显著提高,热稳定性增强。     

玉米秸秆饲料营养成分NIRS在线检测

玉米秸秆本身营养成分含量低,需作为粗饲料和其它饲料混合生产全混合日粮或经黄贮等技术工艺改善其品质。为在利用和改善处理过程中对其营养成分含量进行实时检测,采用217个玉米秸秆样品,利用优化后的近红外在线光谱采集系统,探索了利用近红外光谱技术在线检测玉米秸秆水分、粗蛋白、酸性洗涤纤维和可溶性糖等营养成分含量的可行性。研究结果表明利用近红外光谱技术可以实现对玉米秸秆饲料营养成分的定量分析。水分、粗蛋白、酸性洗涤纤维、可溶性糖含量模型的相对标准偏差和相对分析误差分别为9.03%和1.97、11.36%和2.31、3.75%和2.02、16.18%和3.61。