秸秆生物炭特性、制备方法及应用价值

生物炭是植物和动物的生物质通过热解或炭化而成的稳定碳产物.我国作为农业大国,在农作物收获后会产生大量的秸秆.秸秆生物炭作为一种废物衍生土壤改良剂,其具有改善土壤肥力的效果而受到广泛关注.本文主要综述了秸秆生物炭的概念、特性、秸秆生物炭的制备与应用研究进展,为后续生物炭材料的研究和应用提供参考.     

东北地区秸秆燃料化利用发展模式探究

为了研究秸秆燃料化利用不同技术装备特点,探索适宜东北地区的秸秆燃料化利用模式与发展路径,通过实地调查,结合实际运行经验与成本效益,分析了东北地区秸秆燃料化利用现状、工艺特征与发展优势,归纳总结了适宜农村分散居住形式的“一村一厂”分户式秸秆压块利用模式;适宜村镇公共事业单位大面积的采暖生物质锅炉改造供热模式,与燃煤锅炉相比,采暖期节支成本约为30%;秸秆打捆直燃技术,适用于城市或乡镇大中型锅炉的集中供热模式,运行成本更加低廉,与燃煤锅炉相比,采暖期节支成本可达30%～36%。针对秸秆燃料化利用存在的关键问题,在强化组织领导、创新发展理念、健全市场化机制,注重技术支撑、加强宣传与意识提升方面提出对策与建议,从而为东北地区秸秆燃料化利用发展提供理论支撑。     

水稻秸秆生物炭制备硅酸钠及白炭黑工艺研究

为有效利用水稻秸秆富硅特性并解决水稻秸秆资源化利用问题,以水稻秸秆生物炭为原料,利用碱溶酸沉方法制备硅酸钠溶液并进一步生产白炭黑。通过单因素试验及中心组合设计响应面法分析硅酸钠溶液及白炭黑最佳制备条件。结果表明,在NaOH溶液浓度2 mol·L^-1、液料比7 mL·g^-1、反应温度90℃、反应时间4 h条件下水稻秸秆生物炭制得硅酸钠模数为0.69,SiO₂溶出率为61.3%;在反应温度80℃、硫酸溶液浓度11%、反应终点pH 9,陈化时间2 h条件下制备的白炭黑纯度为94.68%。通过X射线衍射及红外光谱分析发现制备的白炭黑为无定形水合二氧化硅结构。优化水稻秸秆生物炭制备硅酸钠以及进一步生产白炭黑最佳反应条件,对水稻秸秆高效循环利用具有较高参考价值,为低模数稻秆基硅酸钠制备高纯度白炭黑提供理论依据和技术支撑,对水稻秸秆资源化利用具有积极作用。     

玉米秸秆和小麦秸秆生物炭的热稳定性及化学稳定性

为探究秸秆类农业废弃物所制备生物炭的稳定性,以玉米秸秆和小麦秸秆为原料,分别在200℃和500℃下制备生物炭,通过元素分析、傅里叶红外光谱分析、热重及差热分析等分别探究了生物炭的理化性质及热稳定性。结果表明:玉米秸秆因木质素含量较小麦秸秆高,相同温度下制备的生物炭的热稳定性更高。NaClO、H_2O_2和KMnO4三种氧化剂对生物炭的氧化结果表明,秸秆类生物炭的抗氧化性不仅与高木质素含量有关,且受矿物保护的影响。尤其是在KMnO4体系中,木质素和纤维素含量低、灰分含量高的麦秆及其生物炭的化学稳定性更强,表现出了与热稳定性不同的规律。此外,较高温度下制备的生物炭表现出较强的抗氧化能力,具有较大的碳封存潜力。     

高温秸秆生物炭对苯酚的吸附特性研究

为使农作物秸秆得到资源化利用,研究采用慢速热解技术于650℃条件下制备茄子秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭吸附剂,以去除废水中的苯酚。吸附实验结果表明,废水中苯酚的初始浓度、吸附温度和时间等因素均能影响生物炭对苯酚的吸附效果。两种秸秆生物炭对苯酚的吸附能力表现为玉米秸秆生物炭茄子秸秆生物炭。两种生物炭对苯酚的等温吸附线符合Langmuir模式和Freundlich模式。     

我国东北地区的果树产业现状及发展战略

根据我国东北地区的自然条件和果树产业现状，对该地区的果树产业带进行了科学的划分；在分析了发展果树的有利条件的基础上，提出了该地区发展果树产业应该采取的战略。     

水稻秸秆生物炭和猪粪生物炭对镉的吸附性能

以猪粪和水稻秸秆为原料,在300 ℃和600 ℃的条件下制备生物炭,研究其对Cd²⁺的吸附性能,分析溶液初始pH值、吸附时间和Cd²⁺浓度对吸附的影响。结果表明:溶液初始pH值对生物炭吸附Cd²⁺有影响,当pH值从2.0升高至7.0时,生物炭对Cd²⁺的吸附量表现为先升高后趋于稳定。生物炭对Cd²⁺的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地拟合(R²>0.99)。水稻秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附约4 h达到平衡,而猪粪生物炭吸附对Cd²⁺的吸附约6 h达到平衡。生物炭对Cd²⁺的等温吸附过程可用Langmuir方程较好地拟合(R²>0.95),生物炭对Cd²⁺的吸附量随着热解温度的升高而增加,600 ℃制备的水稻秸秆生物炭的吸附量最大,达到59.84 mg·g^-1。     

氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd²⁺的吸附响应,本文利用H₂O₂对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次,利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法,分析老化前后生物炭对Cd²⁺的吸附及响应机理。结果表明：玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀;经过H₂O₂老化后H/C、O/C和（O+N）/C的原子比逐渐升高,使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强;老化1次（OYM1）、2次（OYM2）、3次（OYM3）后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放,碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭（YM）分别降低了48.23%、95.04%、95.74%;不同处理生物炭对Cd²⁺的最大吸附量表现为： YM（12.42 mg·g^-1） >OYM1（5.98 mg·g^-1） >OYM3（3.88 mg·g^-1） >OYM2（3.61 mg·g^-1）,说明老化作用抑制了其对Cd²⁺的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中,生物炭的老化促进无机组分发挥作用,吸附性能减弱,在进行土壤及水污染修复时应合理使用。     

裂解温度及高锰酸钾活化对棉花秸秆生物炭性状的影响

采用不同浓度的高锰酸钾溶液浸渍棉花秸秆在不同裂解温度下制备棉花生物炭,研究了高锰酸钾浓度及裂解温度对棉花生物炭性状的影响。结果表明,不同制备条件下获得的棉花生物炭的产率位于22.22%～47.17%之间,随着裂解温度的升高而降低,而不同生物炭灰分含量（9.99%～28.83%）、pH（9.7～12.1）及比表面积（2.34～167.58 m²·g^-1）随着裂解温度的提高逐渐升高。棉花生物炭中元素以C和O元素为主。高锰酸钾处理会显著提高棉花生物炭pH及比表面积,并使炭表面官能团种类更为丰富。     

Study of Straw-Biochar on Utilization Potential,Industry Model and Developing Strategy in Northeast China

As a strategic emerging industry, straw-biochar technology and its industrialization are beneficial to systematically and comprehensively solve the prominent problems of straw burning, straw utilization and soil degradation in Northeast China, which has large cultivated land and crop straws resource, thus become a hot research topic. Based on the systematic analysis of nearly 20 years in the Northeast China of straw resources dynamic change, availability utilization resource and development trend, this paper discussed the resource base, technic approach and development potential of straw-biochar utilization, and from an industrialization perspective to comprehensive analyze the resources, technology, conditions, advantages, markets and development potentials of the biochar-industrialization development in Northeast China. Our research results showed that the straw-biochar industrialization had rich available utilization biomass resources, mature industrialization conditions, and huge development potential and space in Northeast China, which had great significance and value on promoting the straws resource utilization, the cultivated land quality improvement and agricultural sustainable development in Northeast China. Finally, based on the actual situation of agricultural, economic and social development, we constructed the straw-biochar industry model including the whole industrial chain, and put forward the development strategy suggestions to the biochar industrialization in Northeast China, aiming at providing reference for solving the practical problems of straws processing and agricultural production, and promoting the healthy and stable development of biochar industrialization.     

东北区域农业信息化发展战略研究

根据目前东北区域特点、农业发展战略、农业信息化现状及存在的问题,从农业信息技术发展前景、农业信息资源的开发和共享、农业信息化应用及与国际合作等5个方面论述了东北区域农业信息化发展战略。     

东北地区农业产业地理集聚格局研究

根据东北地区各省市的农作物统计数据以及152家国家级农业产业化重点龙头企业的地理位置、主营业务等资料,利用区位商、集中系数、生态分布格局理论等方法,分析了东北地区主要农作物的集聚格局以及龙头企业的空间和行业布局特征。结果表明:优势农作物在东北各地市并不是均衡种植的,呈现出不同的集聚态势,农业生产的专业化、区域化趋势明显。农业龙头企业并没有集中分布在优势农作物生产较为集中的县市,龙头企业在各地市内的分布集聚程度不一,在省会城市特别是中心城市的市区集聚较多。龙头企业行业集聚主要受区域农业资源类型、分布、以及市场需求和政策的影响。     

中国生物种业发展的问题、机遇及策略

种业是农业的核心,对保障我国粮食安全具有重要的意义。通过分析制约中国生物种业发展的一系列关键问题包括：专业化人才匮乏、技术落后、研发投入严重不足以及生物种业研发链断层,尚未建立企业主导的商业化育种体系等,同时指出目前中国生物种业正迎来政策利好、资本青睐以及行业整合等良好内外部环境,表明中国生物种业即将迎来新的发展机遇。最后,在此基础上提出中国生物种业的发展策略,即依托资本及人才优势加快建设现代生物种业研发链,构建企业主体的商业化育种体系。同时,整合资源打造具有国际竞争力的"种业航母",振兴民族种业,保障国家粮食安全。     

我国种子产业现状及发展对策

在阐述我国种子产业发展现状、存在问题的基础上，提出了当前中国种子产业发展的对策是：彻底将政企分家，建立现代企业制度；实现相关组织间的有机结合；加强种子市场监管；加大知识产权保护力度，维护企业合法权益；加强国际交流，实现资源共享。     

中国菠萝产业市场定位及拓展策略研究

菠萝是中国重要的热带农业经济作物,但近几年来受国际市场冲击严重。整个产业链资源配置并不合理,致使中国菠萝市场定位仍存在严重局限性。销售终端多集中在国内市场的鲜食部分,菠萝初加工处于萌芽发展阶段,精深加工更有待市场验证。从差异化、动态和目标营销角度对中国菠萝产业市场定位进行分析,并提出市场拓展战略。     

东北地区节水种植模式研究

水安全是粮食安全的重要保障之一,并在东北地区受到极大的重视,现针对东北地区气候特点,综述了该区节水种植模式的研究进展,总结了降雨资源调节型、作物搭配型、土壤水库蓄水量型与综合型节水种植模式的发展特点,并对研究中存在的主要问题做了分析,包括"因雨定植"型种植模式研究不足、大田作物搭配型种植模式研究不足、模式核心技术集成程度低及节水种植模式理论提炼不够等。从节水技术使用、节水农业分区的指导、农户筛选标准与生态效应四方面评述了东北区节水种植模式的发展趋势。     

攀枝花市咖啡产业发展优势与策略研究

近年来,攀枝花依靠地理气候条件优势大力发展咖啡种植,有效地增加了农民收入,改善了金沙江干热河谷地区的生态环境。该研究基于攀枝花咖啡产业发展现状,对攀枝花发展咖啡产业的独特优势和所面临的问题进行分析,结果表明:攀枝花发展咖啡产业的优势在于攀枝花地处金沙江干热河谷地区,拥有得天独厚的气候地理条件,采用林木套种的种植模式和企业带动的发展模式,以及建立在精品咖啡品牌和极好口感基础上的巨大市场需求量;同时,攀枝花咖啡产业面临着产业基础薄弱,农户认知度较低,咖啡产品附加值增值不高等问题。据此,提出了明确咖啡产业发展目标和规划,强化科技、资金支撑和品牌效应,建立企业农户利益共同体等促进攀枝花市咖啡产业发展的对策建议。     

农业咨询业可持续发展战略研究

在市场化、现代化和国际化的进程中,对一个行业或企业及其经营者而言,发展战略是其参与激烈竞争能否取胜的核心问题。在综合分析农业咨询业现状、国内市场需求的基础上,根据有所为、有所不为的原则,在突出比较优势的前提下,农业咨询业可持续发展的战略包括：品牌战略、市场重点集中战略、多种经营战略、合作战略、人才战略和国际化战略。