基于响应面法优化玉米秸秆酶解条件

以蒸汽爆破玉米秸秆为原料,基于Box-Behnken试验设计,选取MgSO4、吐温80(Tween80)和牛血清白蛋白(BSA)作为酶解体系添加物,采用响应面法优化了玉米秸秆的酶解条件,并建立了数学模型.结果表明,在玉米秸秆酶解体系中,分别添加质量浓度为0.62mg·g-1MgSO4(底物),53.0mg·g-1Tween80(底物),0.48mg·g-1BSA(底物),48h糖化后,还原糖质量浓度从60.05g·L-1提高到73.64g·L-1,比对照提高了22.63％,糖化率质量分数达到理论值的85.38％,并验证了数学模型的有效性,获得较高的还原糖质量浓度.表明添加适量的化学物质,可以显著提高还原糖质量浓度.     

响应面法优化玉米秸秆蒸汽爆破预处理条件

在木质纤维素利用研究领域,高浓度还原糖的获得是实现其能源转化的基础。基于Box-Behnken试验设计,选取维压时间、蒸汽压强和碳酸氢铵浓度为主要影响因素,采用响应面分析法优化了玉米秸秆蒸汽爆破预处理的工艺条件,并建立了工艺数学模型。结果表明：最佳蒸汽爆破预处理条件维压时间227?s,蒸汽压强3.08?MPa,碳酸氢铵2.11%。爆破后的物料经48?h糖化,还原总糖浓度达到60.04?g/L,糖化率达到理论值（71.7%）的83.7%,并验证了数学模型的有效性。试验结果表明蒸汽爆破预处理可以有效提高还原糖浓度。     

蒸汽爆破前后生物质秸秆的物理化学特性

为深入了解汽爆过程对生物质秸秆的影响,采用扫描电镜和太赫兹时域光谱系统,对汽爆前后的秸秆分别做了检测,分别得到了它们的形貌特征、微区成分分布和太赫兹图谱。其形貌特征显示,秸秆薄壁细胞和表皮被汽爆过程所粉碎,秸秆物质的比表面积大大增加,致使增加了物料的接触面积,在制备沼气或生物质燃料过程中,使得其发酵速度增加。太赫兹时域图谱表明,薄壁细胞和表皮物质的吸收系数,随着频率的增加而增加。同时,由于汽爆因素的影响,它们的吸收系数在汽爆前后明显不同,表明其结构发生了一些变化,微区成分分析也证明了这一点。更为重要的是,薄壁细胞在汽爆前后,其吸收光谱分别检测出2个明显的吸收峰,且前后频率位移较大,但其结构变化的机制、变化与振动峰的关系和对振动峰的归属和指认需要做进一步的研究。     

哈茨木霉对商洛烟区植烟土壤细菌多样性的影响

探究哈茨木霉对植烟土壤细菌多样性与群落结构的影响,为优化轮作烟草根际土壤的细菌群落结构、物种组成及土壤的可持续发展奠定了一定的基础。采用大田试验方法,设置CK(常规施肥)和T₁(常规施肥+哈茨木霉菌剂7.5 kg/hm²)2个处理,通过高通量测序技术探究施用哈茨木霉对各处理土壤细菌多样性、菌落结构及理化指标的影响。结果表明,哈茨木霉菌剂的施用降低了土壤细菌群落结构的α多样性指数,与常规施肥相比,增加了放线菌门(11.06%)的丰度,减少了变形菌门(4.03%)、绿弯菌门(2.28%)及酸杆菌门(1.71%)的丰度,土壤全氮和速效钾含量显著提高,分别提高14.2%和37.1%。表明在植烟土壤中施加哈茨木霉菌肥可进一步优化植烟土壤细菌群落结构,提高土壤肥力。     

不同年限烤烟连作对土壤养分和微生物变化的影响

为探究烤烟连作障碍的关键影响因素及规律,对汉中地区种植5种不同年份处理：连作0 a（CK）、连作2 a（T1）、连作4 a（T2）、连作6 a（T3）和连作8 a（T4）的烤烟土壤进行了土壤理化性质、微生物多样性及群落结构变化的分析。结果显示：烤烟土壤有机质、土壤pH和总碳含量随着种植年限的增加而降低;T4处理相比于CK处理,土壤有机质、土壤pH和总碳含量分别减少8.34%、25.39%和25.20%;土壤中细菌和真菌多样性及丰富度均呈现先增加后减少的趋势,其中细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门;真菌优势菌门为子囊菌门、担子菌门和毛霉菌门,相比于CK处理,T3处理下微生物相对丰度变化较大,其中放线菌门、厚壁菌门和担子菌门变化幅度分别为4.04%、6.24%和28.86%。结果表明,连作降低了土壤有机质含量、土壤pH和全碳含量,影响土壤微生物群落组成。     

生物质炭对烤烟旺长期根系发育及光合特性的影响

旨在通过改变生物质炭在植烟土壤中的施入量,明确优质烤烟在生产环节的根系发育、叶片光合特性及地上和地下部分协调生长的生理指标,以改善东北植烟区烤烟品质较差的现状,于2015—2016年采用大田试验方式,设置6个处理(CK、T1、T2、T3、T4、T5),与当地常规施肥相比,各处理氮肥施入量均减少40%,分析不同生物质炭用量对烤烟旺长期根系生理指标与叶片光合生理指标的影响。结果表明:烤烟烟株在旺长期根系发育状况与光合生理指标、叶绿素含量、叶面积系数的状况是协调一致的;施用生物质炭2 400kg/hm~2的处理较对照提高根系活力177.8%、根系总面积91.35%、总根尖数100.9%、叶面积73.29%、叶绿素相对值(spad)57.68%、净光合速率77.32%、叶面积系数23.48%。生物质炭能够有效促进烤烟根系形态的生长发育,优化根系生理指标,并通过改善根系的发育,进而改善叶片光合生理特性及叶片发育指标,而生物质炭这种改良作用在T4(2 400kg/hm~2)达到顶峰。     

叶面喷施钙素对光胁迫条件下烤烟光合生理特性的调控效应

以烤烟品种K326为供试材料开展土培盆栽试验,在人工气候室条件下设置3种光照强度,研究叶面喷施钙素对不同光照强度下烤烟叶片光合色素、气体交换参数、抗氧化酶活性、渗透调节物质及干物质积累的影响,探明外源钙对光胁迫条件下烤烟光合生理特性及抗氧化系统的调控作用。结果表明,喷施外源钙可以增加不同光照强度下烤烟叶片的叶绿素（Chla+b）及类胡萝卜素（Car）含量,Chla+b和Car含量的最高值分别出现在400~500μmol/(m²·s)低光（L1）和1500~1800μmol/(m²·s)高光（L3）处理。烤烟叶片的净光合速率（P_n）随光强增加而升高,但光能利用效率（LUE）以L1处理最高。增施外源钙后烤烟叶片的P_n、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）以及LUE显著增加,且在L1与L3处理下LUE增加比例较高,分别比对照增加了3.83%~5.63%和4.65%~7.75%。高光喷钙处理的超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、可溶性糖含量以及干物质积累量最高,丙二醛含量最低。喷施外源钙可提高烟草叶片活性氧清除酶活性和渗透调节物质含量来保护光胁迫条件下光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心不受伤害,促进光合效率提高,有利于光合碳同化产物的积累。     

蒸汽爆破玉米秸秆热解特性及其动力学分析

生物质的热解作为生物质能研究开发的前沿技术已得到较为广泛的重视。本文采用热重分析法(thermo gravimetric analysis,TGA)对蒸汽爆破预处理后玉米秸秆的热失重特性及其动力学进行了研究。试样加热速率分别为10、20、30、40、50℃/min,加热终温为800℃,采用高纯氮气作为保护气体。结果表明：蒸汽爆破预处理后玉米秸秆在同样加热速率条件下,热解过程特性显著改变,最大热分解速率提高34.57%;分别利用Coats-Redfern法和Kissinger法确定了热解动力学参数,并获得热解动力学模型;试样与原玉米秸秆相比活化能（E）降低24.13%～32.56%,指前因子（A）提高8%～10%。     

生物炭对东北黑土理化性质影响研究

为探明生物炭对我国黑土理化性质的影响,本研究通过大田试验,设置了设计5个处理,1个空白对照,每个处理0.06 hm2,共3个重复,分别为600 kg/hm2,1200 kg/hm2,1800 kg/hm2,2400 kg/hm2,3000 kg/hm2其依次定为T1、T2、T3、T4、T5,空白对照为CK。研究表明：在土壤物理性状方面,生物炭能够提高土壤空隙度、电导率以及持水量,同时降低土壤容重;在化学养分方面,生物炭能够有效提高土壤有机碳、破解氮、有效磷、有效钾的含量;在供试作物方面,生物炭能够有效提高根系活力以及总根尖数。总之,改善土壤物理结构以及其他物理性状,同时提高土壤养分含量,促进作物根系活力以及根尖数的提高,但对于生物炭对不同土壤作用的特点、施用量以及作用程度还有待进一步研究。