施用木质素对土壤中尿素转化及释放的影响

通过室内培养试验,研究木质素不同用量对土壤NH4+-N含量、NO3--N含量、脲酶活性的影响。结果表明,木质素能抑制土壤脲酶活性,并且随木质素施入量的增加抑制强度增强。木质素对土壤脲酶活性的抑制时间主要在尿素施入土壤后1～14 d,在培养第8 d前后木质素对脲酶抑制率出现最大值,21 d后木质素对脲酶活性不再具有明显的抑制作用。木质素通过抑制土壤脲酶活性而延缓尿素的水解,降低铵态氮释放速度。在加入等量尿素态氮的情况下,木质素用量为0.3～0.6 g/kg,尿素水解时间延缓3 d;当木质素用量增加至2.7～6.7 g/kg时抑制时间延长到7 d。木质素同时抑制了土壤中铵态氮向硝态氮转化,降低土壤硝态氮含量,使施入的尿素较长时间以铵态氮的形式保存在土壤中。     

木质素酶及其生产菌的筛选育种

木质素酶降解木质纤维素材料中的木质素,使木质素-半纤维素-纤维素结构解体,纤维素得以暴露出来供后续步骤处理。它广泛应用于生物制浆、生物漂白、废水处理等工业过程中。由于近年利用可再生木质纤维素材料用酶法水解生产酒精成了研究热点,因而作为纤维素材料生物转化工艺预处理过程中的关键角色,木质素酶也极大地唤起人们的研究兴趣。本文介绍了木质素与白腐真菌（phanerochaete chrysosporium）木质素降解酶系的特征以及锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶、漆酶等3种木质素酶的催化作用机理,归纳了目前流行的木质素酶产生菌的筛选方法及近年来从自然界筛选木质素酶高产菌的种类,并对产木质素酶野生菌株的诱变育种与基因工程改造的进展进行了阐述。     

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.     

冬枣采后果皮成分及氧化酶活性变化与乙醇积累机理的研究

乙醇积累是冬枣果实贮藏期间导致变质的主要原因之一。该文研究了不同成熟度的冬枣果肉和果皮成分及氧化酶活性变化与乙醇积累的关系。试验结果表明，冬枣果实由点红转至半红、进而全红到酒软的过程中，随着成熟度的增加，果肉的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性逐渐上升，酒化后活性都下降，并且都显著低于果皮的；而冬枣果肉的抗坏血酸氧化酶活性却显著高于果皮，并也呈逐渐增加趋势；果皮木质素和纤维素含量逐渐增加，并且显著高于果肉的，而果肉的木质素和纤维素含量变化不大。随着成熟度的增加，果肉乙醇积累增高，酒化时达最高；乙醛含量在全红时达到最高，酒化时下降。该文对果实乙醇积累与果皮木质素含量及氧化酶活性变化的相关性进行了讨论。     

玉米芯碱液预处理条件优化

该文对木质纤维素原料玉米芯碱液预处理条件进行了优化,以去除木质素,提高半纤维素、纤维素的酶解得率为目的。采用单因素多水平和正交试验方法得到最优预处理条件为：预处理时间12 h,温度70℃,液固比23︰1,反应液中各物质质量分数为氨水2.5%、过氧化氢 0.6%、硅酸钠5%、硫酸镁0.05%。在此最优条件下,玉米芯残渣得率为59.74%、半纤维素保留率为56.60%、纤维素的保留率为86.20%、木质素的保留率为11.83%。残渣经分步酶解（木聚糖酶和纤维素酶）,半纤维素、纤维素、总的酶解得率分别为41.36%、88.09%、69.21%,比未经预处理的玉米芯酶解得率分别提高了39.18%、40.89%、44.88%。结果表明,酶解得率与半纤维素的损失、木质素的去除有直接相关性。     

根系主要成分含量对根系固土效能的影响

选取中国北方两种常见树种油松(Pinus tabulaeformis)和元宝枫(Acer truncatum),对这两种树0.2~6mm直径的根系直径、根系抗拉强度、整根的根土复合体强度、根系3种主要成分含量(纤维素含量、半纤维素含量与木质素含量)进行测定。结果表明,随着根系直径的增加,植物根系半纤维素含量增高,纤维素含量与木质素含量降低,从而植物的抗拉强度降低。植物根系抗拉强度与纤维素含量、木质素含量成正相关关系,与半纤维素含量成负相关关系。因此,在排除根系结构影响的前提下,植物根系纤维素含量与木质素含量是导致不同植物种固土效果差异的直接原因。     

CrCl3预处理和表面活性剂对杨木酶解效率的影响

为了探究预处理和表面活性剂对纤维素酶水解效率的影响,该研究以杨木为研究对象,探究了温度对CrCl₃预处理的影响,同时从表面活性剂种类、用量和酶添加量3个方面分析表面活性剂对CrCl₃预处理后样品酶解的促进作用。结果表明：CrCl₃预处理对杨木组分分离有良好的促进效果,经160 ℃预处理后葡萄糖得率达到65.9%。通过结构表征发现预处理后杨木结构完整度降低,提高了纤维素的可接触面,进而提高了酶解效率。在酶解段加入木质素磺酸钙可显著缩短酶解时间,提高酶解效率,同时有效降低纤维素酶用量,最终酶解72h后葡萄糖得率达85.5%,当酶用量为该研究为提升木质纤维原料预处理效率和降低酶解成本提供了一定的理论支持。     

基于木质素部分脱除及其含量对生物质热解特性的影响

该研究采用固定床热解炉,研究不同木质素含量花生壳、核桃壳样品的裂解行为,利用元素分析、工业分析、气相色谱-质谱联用以及气相色谱法对原料和热解产物进行分析,探究木质素与综纤维素在原始交联结构下的交互作用及其对热解产物分布特性影响。研究结果发现,300℃热解条件下,随着木质素含量的增加,样品中固体产率增加,液体产率和气体产率下降。500、700℃热解条件下,固体产率相比300℃有大幅度的下降,且随样品中木质素含量的增加,固体产率无明显变化,液体产率稍微增加,气体产率下降。500℃时,H2产率很低,随样品中木质素含量的增加,CO2含量减少,CH4含量增加,CO含量有稍微的上升。而700℃时,综纤维素的脱氢、缩合、成环会生成大量的H2。同时,木质素能够促进综纤维素分解生成大量左旋葡聚糖,并抑制其分解;而综纤维素抑制木质素单体愈创木基的脱甲氧基反应,促进苯丙烷基的脱烷基反应,形成更多的酚类化合物。该研究对于生物质组分间交互和产物形成特性研究具有积极意义。     

城市污泥与调理剂混合堆肥过程中有机质组分的变化

【目的】研究城市污泥堆肥过程中各项有机质组分及碳、 氮在堆肥过程中的形成与转化,以期改善堆肥的生物有效性,促进其土地利用。【方法】在工厂规模化下,以城市污泥、 蘑菇渣锯末以及返混料按照6∶3∶1的质量比混合形成堆肥物料,辅以强制通风措施和翻抛,进行为期18 d的高温堆肥试验。堆肥期间定期采样,测定指标包括温度、 C/N值、 pH、 含水率、 有机质降解率、 水溶性组分、 半纤维素、 纤维素和木质素,研究堆肥期间不同阶段堆肥物料中有机质组分的动态变化。【结果】堆体温度随着发酵时间的延长呈现先升高后降低的趋势,最高温度达到71.3℃; 含水率由60.7%降低到51.4%,pH呈现先升高后降低的趋势,总体处于6.0~7.5之间; 总有机碳含量持续下降,氮素含量表现为高温期持续下降随后呈上升的趋势; 初始阶段,堆肥物料中四种成分含量分布为: 水溶性组分纤维素半纤维素木质素,至堆肥结束变化为: 纤维素水溶性组分木质素半纤维素,经过堆肥之后水溶性组分及半纤维素含量分别由39.5%和20.1%下降为27.9%和14.4%,纤维素含量由初始的21.8%上升至29.5%,木质素含量相对稳定不变。物料经过堆肥化处理后达到腐熟标准,水溶性组分和半纤维素含量分别降低了38.6%和38.8%,纤维素和木质素含量在高温期分别降解了11.7%和18.5%; 物料总量降低了9.8%。水溶性组分的主要降解阶段为高温期,期间降解部分占总降解量的65.5%; 半纤维素的主要降解阶段为稳定期,稳定期降解部分占总降解量的69.1%,且有继续降解的趋势; 纤维素和木质素仅在高温期有少量降解; 氮素则表现为高温期铵态氮的损失及稳定期硝态氮的积累。【结论】堆肥化处理在实现污泥减量化基础上,污泥中有机质得到了稳定化,有利于城市污泥的土地利用。     

常压温和条件下丙酸预处理小麦秸秆的工艺优化

为了提高小麦秸秆木质纤维素的能源化利用效率,该文研究了常压温和条件下丙酸预处理小麦秸秆的工艺优化。该方法的最佳工艺条件为：料液比1∶16、粒度40目、丙酸质量浓度900 g/L、催化剂质量浓度3 g/L、温度70℃,处理时间150 min。在此条件下,小麦秸秆的纤维素保留率为92.6%,半纤维素和木质素的脱除率分别为98.3%和70.5%。丙酸预处理后小麦秸秆的酶解得率90.3%。研究表明,在常压温和条件下,丙酸法预处理小麦秸秆,可有效地将其分离为纤维素、半纤维素、木质素3大组分。     

木质素-苯酚-甲醛树脂胶黏剂的性能与合成机理

为了降低酚醛树脂的制备成本,该研究分别以30%、40%和50%碱木质素部分替代苯酚合成木质素-苯酚-甲醛（Lignin-Phenol-Formaldehyde, LPF）树脂胶黏剂,主要研究了其替代比对LPF树脂胶合性能、固化性能和热稳定的影响,同时探讨了LPF合成机理。结果表明：1）LPF树脂具有透明度低、固体含量大、游离甲醛较低、黏度大导致活性期短和施胶困难的特点。2）LPF制备的胶合板胶合强度随碱木质素增加呈先增加后减小的趋势,但均高于PF树脂,碱木质素取代苯酚量最大可达50%。3）DSC分析表明LPF树脂固化温度高,且随碱木质素添加量增加而升高。4）碱木质素加量过高或过低都会影响LPF的热稳定性,为40%时的热稳定性高于PF树脂。5）碱性条件下,无论是以苯酚、木质素酚环还是木质素侧链为反应起点合成LPF,羟甲基苯酚经E1cb反应机理形成亚甲基共轭结构,是合成LPF的关键。该研究工作的开展可为LPF合成工艺改进和实际应用提供进一步的科学指导。     

抑制咖啡酰-辅酶A甲基转移酶(CCoAOMT)表达的转基因多年生杨树检测与分析

本文以生长4年的转反义CCoAOMT基因的白杨杂种（欧洲山杨与银白杨,Populus tremula x Populus alba）及野生型对照为实验材料,测定Klason木质素含量并分析了木质素组分,结果表明转基因植株木质素含量经历4个生长季后,依然比对照降低13%,同时转基因植株木质素组分的G/S比比对照轻微降低。对茎杆切片显微观察表明转基因植株中部分导管向内凹陷,存在轻度变形。转基因植株与野生型对照在株高、胸径等外部生长形态上没有明显差别。     

Study the N Turnover of Legume Seed Meals for Designing a Slow-Release Nitrogen Fertilizer

To mitigate environmental problems and synchronize releasing nitrogen (N) with crop demand, slow-release N fertilizers can be a solution. In this research, the mechanism of the N immobilization in stable sources (not unstable sources such as microbial biomass and extractable organic N) for finding an appropriate compound in designing a slow-release N fertilizer was investigated. The experiments were carried out in a randomized complete block design using an incubation chamber to study the N mineralization in coarse and fine fractions of yellow lupin, blue lupin, and faba bean. The results showed that the major N immobilization occurred at 10 to 17 days after incubation. At this phase, only the polyphenols had a significant correlation coefficient with the N immobilization (r = 0.80). At 17 to 31 and 31 to 61 days after incubation, the N immobilization had significant relationship with cellulose (r = 0.96) and hemicellulose (r = 0.89), respectively. It seems that with advancing incubation time, cellulose and hemicellulose were released from cell walls, and similarly to polyphenol were bound to nitrate N (NO₃^?-N), ammonium N (NH₄⁺-N), or extractable organic N through different interactions. Although the main mechanisms of N immobilization in soil after adding plant materials with a high carbon (C)/N ratio are described in the literature, the available data do not yet present an appropriate composition of targeted, innovative, and slow-release N fertilizers. According to the obtained results, tests are suggested to find the optimum nitrification inhibitor using the powder of plant residues with different ratios of these compounds incorporated with inorganic fertilizers.     

利用麦草造纸碱木素生产螯合锌肥及其对玉米生长的影响

利用麦草造纸碱木素(AL)和微量营养元素锌为原料,制成木质素锌肥(Zn-LS),通过盆栽试验验证其肥效。结果表明,在粤北石灰性土壤上,施用Zn-LS处理玉米长势好,生物量比无机锌肥高,而且Zn-LS供锌平稳、缓释、高效。     

工业木质素的热裂解试验研究

本文研究了木薯水解剩余木质素在N2氛围下的TG和DTG曲线,以及在不同升温速率下热裂解产物的组成随温度的变化情况。试验结果表明,在290~430℃之间热裂解速率最快;在400~800℃之间时,焦炭产量随着温度的升高而降低,焦油产量首先会随着温度升高而增加,在达到一个最大值后,随着温度的进一步升高,部分挥发分的二次热解会使焦油产量降低,气体产量随着温度的升高而增加,H2、CO、CH4和CO2等组分也随着温度的升高而有相应的变化;快速热解在600℃以下有利于焦油和焦炭的生成,在600℃以上有利于气体的生成。通过GC—M S分析发现焦油中的组分主要是苯酚类化合物。     

添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响

研究添加木质素和生物炭对土壤氮、磷养分及水分损失的影响,降低土壤改良剂使用成本,增加造纸黑液中木质素的利用途径,促进木质素在土壤改良中的应用。试验选取生物炭改良剂与木质素作为对比,通过土柱淋溶和静态吸收法,研究不同添加量(质量分数为0,1%,2%,4%)的木质素和生物炭对土壤氮磷养分、水分、脲酶活性以及pH的影响。土壤中添加木质素和生物炭均能减缓pH变化程度;抑制土壤脲酶的活性,且在添加氮肥后的1～20天抑制效果明显,其抑制效果与添加量呈正相关。添加量为1%,2%,4%的木质素和生物炭与对照组相比,铵态氮挥发量分别显著减少8.29%,14.29%,14.86%和3.79%,11.65%,15.26%;全氮淋溶量分别显著减少32.37%,37.70%,42.49%和25.43%,30.70%,39.54%;全磷淋溶量分别显著减少23.68%,40.48%,48.12%和6.97%,22.88%,35.30%;水分淋溶量分别显著减少7.71%,15.82%,9.29%和9.91%,15.00%,16.06%。在本试验中,木质素、生物炭质量分数分别为2%和4%时对降低土壤氮、磷养分和水分损失的效果最佳。因此,可以说明木质素和生物炭在水肥保持上的效果相近,在一定程度上可以替代生物炭改良剂在土壤中的应用。     

Nitrogen use efficiency with the application of controlled release fertilizers coated with Kraft pine lignin

The aim of the present paper is to assess the efficiency of several experimental fertilizers in a soil-plant system. The laboratory-prepared fertilizers consisted of granular urea coated with Kraft pine lignin. Five fertilizers were used with coatings differing in thickness and/or the addition of linseed oil as a sealing agent. The experiment was carried out in pots inside a glasshouse. The crop used was rye-grass. Results were compared with those from a urea control treatment without coating and a soil without fertilizer application.

The dry matter yield and the N uptake by the plant were higher in the treatments with coated controlled release fertilizers (CRF) than in those with uncoated urea. There was a lower nitrogen loss through leaching when using CRF (34 to 68%) was used than when using uncoated urea (over 74%) was used. The N use efficiency was lower for urea than for coated fertilizers. This index increased with the thickness of the coating and the addition of the sealing agent.     

木质素吸附缓释性质及在肥料中的应用

综述了木质素的吸附缓释性质,介绍了其作为载体基质材料在肥料中的应用开发研究进展情况,为工业木质素的综合利用和解决造纸行业及由于普通肥料流失所带来的环境污染问题提供了一条新的途径。     

蒸汽爆破过程麦秆木质纤维素的转化

采用低压蒸汽爆破技术处理小麦秸秆木质素。通过单因素试验,考察蒸汽爆破过程汽爆压力、液固比、物料粒度、维压时间对木质纤维素降解的影响,木质素的降解率达到22.67%。设计L9(34)正交试验,上述因素影响主次顺序为汽爆压力>液固比>维压时间>物料粒度,优化条件为汽爆压力0.6 MPa,液固比为20︰1,维压时间为30 min,物料粒度为20～60目,且对优化结果进一步验证。红外光谱分析表明,经汽爆后麦秆木质素结构受到了一定程度的破坏;扫描电镜观察,麦秆的纤维束受到了破坏,发生了断裂,且出现了多孔的结构。     

添加木质素降解菌对堆肥中酶活性的影响

以奶牛粪便和稻草为堆腐材料,采用静态好氧堆肥的方式研究接种木质素降解菌对堆肥过程中的温度、pH等理化性质以及木质素降解酶活性动态变化的特征,从生物酶学角度考察人工接入外源菌剂对堆肥的影响。结果表明,接菌后的堆肥处理较CK早2 d进入高温期,并且维持时间多于CK 12 d。发酵前8 d pH值的上升幅度大且高于CK,而且接种处理比对照的C/N提前5 d达到20∶1,提早达到腐熟指标,加快堆肥腐熟化进程。堆肥中酶活分析结果表明,加入菌剂后,β-葡萄糖苷水解酶在堆置第6 d达到第一个峰值14.7μmol,较CK早6 d;羧甲基纤维素钠酶在第12 d达到峰值3 270 U,同比CK高出1 220 U;漆酶酶活峰值高达93.5U,而CK峰值只有82.8 U;锰过氧化物酶进入高温期后酶活最高为75.25 U,CK最高为54.8 U。由此可见,加入微生物菌剂后可使相关酶活性提高并提高堆体温度,加快堆肥腐熟,加速堆料中各种有机质的降解,提高微生物对底物的利用,从而提高好氧堆肥的效率。