畜禽粪便与秸秆混合热解制备生物炭研究

以牛粪和猪粪为原料,玉米芯秸秆为辅料,采用管式反应器制备生物炭,研究热解温度(200、300、400、500℃)和秸秆添加量(20%、40%、60%、80%)对畜禽粪便生物炭产率和理化特性的影响。结果显示,随着热解温度的升高,混合料生物炭产率降低,挥发分含量逐渐降低,而灰分含量、pH、全磷和全钾含量均呈递增趋势,全氮含量呈先增后减趋势;添加秸秆有利于改善畜禽粪便生物炭的pH,调节养分含量;秸秆添加量为20%时,牛粪秸秆混合生物炭的孔隙特性在400℃表现最好,猪粪秸秆混合生物炭的孔隙特性较差。牛粪秸秆混合生物炭相比猪粪秸秆混合生物炭有更好的炭产率、pH和孔隙特性,其较好的孔隙特性有利于其作为吸附剂等使用,猪粪秸秆混合生物炭具有更好的养分特性,可作为磷肥生产辅料或土壤改良剂使用。     

基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展

沼液可占湿法厌氧发酵后发酵剩余物总质量的80%以上,在农田土地承载量和运输成本的双重限制条件下,大型沼气工程的沼液很难通过还田利用的方式进行完全消纳。对沼液实行资源化处理既能减少沼液体积和降低对环境的潜在威胁,还可实现高附加值的资源回收,促进可持续的农业循环经济发展。作为膜分离技术中的重要分支,膜蒸馏在沼液处理过程中具有适应性强、膜污染程度低、避免发泡与快速脱氨等多方面的优势。在沼液处理与农业废弃物资源回收中具有广阔发展前景。为此,该研究从介绍膜蒸馏的基本原理出发,就膜蒸馏处理沼液过程中最核心的氨氮与水分回收部分进行详细的综述,并针对沼液处理过程中的营养物质回收与减量化处理进行了综合分析,最后对膜蒸馏用于沼气工程中的可行性进行简要计算。相比于其他沼液处理技术,膜蒸馏可在低成本与低碳足迹下实现沼液的资源回收与减量化处理,其处理沼液的成本与反渗透过程基本一致。在无外部能源供给的沼气工程中,膜蒸馏更适用于高有机负荷沼液处理,或对反渗透后剩余的高浓度沼液进行处理。     

设施栽培中渗灌技术研究现状与发展趋势

归纳总结了渗灌对设施栽培作物生长环境及产量的影响、设施栽培渗灌系统的主要设计参数及灌水指标,分析了目前研究中存在的问题。提出了今后应将设施栽培条件下土壤、作物、室内、外空间环境作为一个连续体建议,研究不同渗灌条件及不同土壤类型中连续体内的传热、传质特性;研究渗灌调控土壤水分的技术参数以及各种设施栽培作物的渗灌灌水指标及灌水制度;研究湿润地区设施栽培渗灌调控土壤水分的技术等。     

沼渣有机栽培基质理化特性及栽培效果试验研究

以沼渣为主要原料,与蛭石、珍珠岩按不同比例调配成5种复合基质,并对这5种基质的粒径、容重、孔隙度、饱和含水量、EC、pH值、全N、全P、全K等营养元素含量及重金属元素含量理化特性进行了试验分析研究.研究结果表明,复合基质的基本理化指标大多数满足要求,全N、全P的含量十分丰富;基质富含钙,但Mg,Fe,Mn等元素相对缺乏;重金属的测量结果显示,沼渣的Cu含量较高,但经配制的5种复合基质的重金属含量均低于允许标准值以下.栽培试验结果表明:无论从生长发育、产量还是硝酸盐积累看,Ⅱ号基质最适合于辣椒栽培,Ⅰ号基质次之,而单独的沼渣不宜作为栽培基质使用.     

湿润地区温室集雨系统集雨效果的研究

为充分利用雨水资源,发展生态农业,讨论在我国湿润地区发展温室棚面集雨技术,通过试验测试了集雨量,分析了集雨量与作物需水量的耦合性。试验结果表明,棚面平均径流系数fmk达0.898 9;三茬种植,全年集雨量与需水量相差500 mm,两茬种植,集雨量基本满足需水量。     

秸秆水解液还原糖组分特征及产甲烷特性

为认识预处理方式对秸秆水解液中还原糖组分特征和产甲烷特性的影响,对稻秸分别进行酸、碱预处理：在HCl质量分数较高（9%和7%）时,所得还原糖中木糖所占比例大;在Ca(OH)2质量浓度（2 g/L和4 g/L）较低时,前48 h葡萄糖比例较高。以配水实验研究不同比例的葡萄糖和木糖混合液的产甲烷特性,混合物中葡萄糖摩尔分数对产气特性影响显著,随葡萄糖摩尔分数的增加,产气速率增加,葡萄糖摩尔分数100%时对应最低的产气率191.75 mL/g,25%实验组获得最高产气率633.14 mL/g和最高能量转换效率26.40%,纯木糖发酵存在一定的初期产气迟滞。     

银杏果核物性参数的试验研究

对银杏核的结构尺寸，压缩破坏载荷及临界压缩变形量，密度等物性参数的测定表明；银杏核分极时以级差1mm，分级数以4级为宜；破壳机的挤压腔间隙至少应保证2.44-3.11mm的变形量，以使破壳率和碎仁率能满足生产要求，银杏核，仁和壳的密度有一定差异。用重力式清选机分离是可行的。     

温室表层土壤硝态氮运移的水、热耦合效应研究

为了探讨温室作物生产水肥管理和温度环境对土壤NO3--N向表层迁移的影响,选用5 a的温室土壤样品进行土柱蒸发模拟试验,研究蒸发温度、土壤初始含水量、初始NO3--N含量及其耦合效应对温室土壤迁移速率及其垂直剖面分布的影响。试验结果表明:蒸发温度和土壤初始含水量明显影响NO3--N向土壤表层的迁移,并随蒸发温度和土壤初始含水量的增加而加强;通过正交回归分析得出影响NO3--N迁移速率的因素依次为初始含水量、蒸发温度以及温度与含水量的交互作用;土壤初始NO3--N含量以及它与蒸发温度、土壤初始含水量的交互作用对NO3--N迁移速率的影响不显著,但它影响土壤中各层的NO3--N绝对含量;经过5 d蒸发后,NO3--N沿垂直剖面分布出现上高下低,并出现一小的回升后逐渐趋于稳定。本文建立了蒸发条件下NO3--N迁移速率的回归模型,利用该回归模型,可为温室土壤在不同环境及水肥条件下NO3--N向表层迁移速率的预测提供依据。     

反应温度和停留时间对纤维素水热解产物理化特性的影响

为了解纤维素在水热降解过程中产物的理化特性及其形成机制,该文对生物质主要组分—纤维素的水热降解特性进行了系统地研究,全面分析了反应温度和停留时间对纤维素水热产物分布的影响,并从产物的化学结构入手,对纤维素水热解机理进行了探索。随着温度的升高,重质油产率在250℃时达到最大,重质油组分变得复杂,焦炭产率逐渐降低。随着停留时间的延长重质油产率呈现先增加后降低的趋势,焦炭产率变化趋势较小,然而通过对焦炭的热重、红外、元素、电子扫描显微镜和X射线光电子能谱仪分析表明停留时间的延长可以提高焦炭的化学官能性,这为生物质水热机理的研究提供了依据。     

温室棚面集雨及自压渗灌对作物生长环境的影响

利用棚面与地面自然高差,设计了温室棚面雨水集蓄及自压式渗灌系统,并通过对比试验探讨了雨水自压式渗灌和浇灌条件下温室蔬菜生长环境状况。试验结果表明:冬季集雨渗灌与浇灌相比,晴天全天平均相对湿度降低8.5%,阴雨天全天平均相对湿度降低6.5%;室内空气温度比浇灌平均高出1~3℃;表层土壤平均温度比浇灌低0.26℃,但20 cm深度土壤平均温度比浇灌高0.64℃;全生育其渗灌总灌水量为浇灌的40%,收获蔬菜(包青包)平均高度增加4.3 cm。