水稻秸秆养分垂直分布特征与不同留茬高度下还田养分估算

为了明确水稻植株不同层次的秸秆养分特征,科学估算不同留茬高度下稻秸养分还田量,通过在成熟期采集江苏省生产上主推的水稻品种植株,用分层切断法,将秸秆从基部向上依次截取5段长度为5 cm的秸秆,剩余部分为第6段(分别用0~5、5~10、10~15、15~20、20~25和25 cm表示6段秸秆),对穗部单独进行脱粒处理获取穗轴与枝梗,对植株各部分秸秆分别进行烘干称重,并进行养分分析。结果表明:在植株基部0~25cm范围内5个层次秸秆干重占植株秸秆干重的比例都表现为随基部向上依次减少的趋势。水稻秸秆N与P含量呈现出从冠层向下递增的趋势,而秸秆K含量则表现出从冠层向下递减的趋势。江苏省水稻秸秆N、P和K养分总量分别为16.16×10~4、2.81×10~4和30.21×10~4t,不同留茬高度秸秆养分还田量不同,留茬高度为15 cm时,水稻秸秆N、P和K养分还田量分别为6.02×10~4、1.43×10~4和6.78×10~4t。不同稻区秸秆还田时应根据留茬高度及稻谷产量水平进行估算秸秆养分还田量,同时结合其它条件科学制定肥料运筹策略。     

生物能源物质与土壤微生物数量及磷素转化关系

本研究是通过为土壤微生物提供大量的新鲜有机能源物质,激发土壤微生物快速繁殖。微生物在繁殖过程中降解有机能源物质转化难溶性磷,保护有效磷,使土壤中有效磷含量得以提高。     

麦秆表面形貌及表面元素分析

利用光学显微镜和X射线光电子能谱仪对麦秆表面形貌及表面元素进行了分析研究。研究表明：麦秆横切面上有表皮组织、薄壁组织和维管组织3种组织；外表面壁上有长细胞、短细胞、栓质细胞、硅细胞和气孔器，外壁被强烈加厚，其不被叶鞘包围的部分有发达的角质层；内表面主要是薄壁细胞，这些细胞之间排列不是很紧密，也没有形成角质层。在麦秆的不同层面上，C元素含量由外及里逐渐降低；O元素、N元素含量由外及里逐渐升高；Si元素含量中间层最高。麦秆表面经过氩离子溅射后，由外及里，随着氩刻的加深，C含量呈现降低趋势，O、N、Si含量呈现升高趋势。由20℃到270℃的升温过程中，170℃是C、O元素含量的转折点，而N、Si元素含量在升温过程中变化幅度不是很大。     

不同秸秆还田方式对红壤性质及花生生长的影响

通过田间小区试验研究化肥配合不同秸秆还田方式对红壤养分、生物学特性和作物生长的影响。结果表明,与其他(NPK、NPKD1、NPKD2)处理相比,氮磷钾化肥配合秸秆直接还田(NPKJG)处理土壤碱解氮降低了7.88%~31.37%,速效磷降低了7.72%~23.81%。各处理土壤脲酶活性在花生的生长期间先降低后升高,而转化酶活性先升高后降低(除NPK处理的转化酶活性持续降低外)。氮磷钾化肥配合Fe SO4促腐秸秆堆肥还田处理(NPKD2)提高了土壤脲酶活性26.14%,而配合碱渣促腐秸秆堆肥处理(NPKD1)提高了土壤转化酶活性66.13%。氮磷钾化肥配合Fe SO4促腐秸秆堆肥处理土壤微生物生物量碳含量较高,且提高了花生各农艺性状指标和产量。     

Influences of indigenous phototrophs on methane emissions from a straw-amended paddy soil

A pot experiment was conducted to investigate the influences of indigenous phototrophs on methane (CH₄) emissions from a paddy soil where rice straw was incorporated or was surface-applied. During the cultivation, half of the pots were covered with aluminum foil, except for the minimum space for rice plants, to prevent ambient light reaching the floodwater or the soil surface. Growth of oxygen-producing phototrophs was hardly observed in the unilluminated plots, whereas intensive growth of algae, duckweed and hydrophytes was found in the illuminated ones. Plant growth was not affected by the different treatments. Seasonal changes in CH₄ emission determined by a closed chamber method indicated that illumination had no or only minor effects on CH₄ emissions when rice straw was incorporated or was not applied, but significantly reduced CH₄ emissions when rice straw was surface-applied. Methanogenesis occurring in the soil-floodwater interface was further investigated in two lab-scale model experiments measuring methanogenic activity. As a result, more activated methanogenesis was found in the surface-applied rice straw and the soil around the straw compared with the soil incubated without rice straw. The magnitude of the methanogenic activity in the rice straw incubated under illuminated conditions was significantly lower than that incubated in the dark. Consequently, this study demonstrates that methanogenesis in paddy soil occurs even in the soil-floodwater interface if plant residues like rice straw exist, and such methanogenesis is likely to be suppressed by growth of indigenous phototrophs under illumination.     

秸秆可溶性糖测定时样品前处理条件的优化

为确定秸秆可溶性糖测定时样品的最佳前处理条件,研究单因素对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率的影响。利用中心组合试验(Box-Behnken)和响应曲面法(RSM)对主要前处理参数进行优化,并得到回归模型。结果表明:固液比(秸秆质量与水体积比)、水浴温度、提取时间和存放时间对玉米秸秆和小麦秸秆可溶性糖得率影响显著(P<0.05)。回归方程较好的反映了可溶性糖得率与固液比、水浴温度和提取时间的关系。玉米秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.31g/mL,水浴温度94℃,提取时间63min,此条件下的可溶性糖得率为3.85%。小麦秸秆可溶性糖测定的最佳前处理条件为,固液比0.33g/mL,水浴温度95℃,提取时间58min,此条件下的可溶性糖得率为3.39%。     

菌种添加量对生物预处理小麦秸秆厌氧发酵的影响

对小麦秸秆进行了氨-生物联合预处理,在实验室自制的小型厌氧发酵装置上,对预处理后的小麦秸秆进行了厌氧发酵制取沼气试验,探讨了氨-生物联合预处理中,菌种的添加量对小麦秸秆厌氧发酵产沼气的影响.结果表明,在氨预处理尿素溶液质量浓度为35 g/L,生物预处理pH值为4,黄孢原毛平革菌和里氏木霉的添加比例为1∶1(数量级为109)的条件下,小麦秸秆厌氧发酵过程中沼气总产气量最大,为7 968 mL,较空白组提高了23.11％.发酵过程终了pH值、VFA和甲烷的变化均在正常的范围内,甲烷最高体积分数为51.33％,较空白组提高了6.01％,整个发酵过程历时23 d.     

水热处理对黄豆秸秆体外发酵、甲烷生成及微生物的影响北大核心CSCD

本试验旨在研究水热处理对黄豆秸秆体外发酵、甲烷生成及微生物的影响。黄豆秸秆经水热处理后,利用全自动体外模拟瘤胃发酵系统发酵72 h,评估化学成分变化、降解特性、发酵参数、产气参数及微生物区系。结果表明:水热处理降低黄豆秸秆中性洗涤纤维(P<0.001)、酸性洗涤纤维(P<0.001)及半纤维素(P<0.001)含量,提高中性洗涤可溶物(P<0.001)、水溶性碳水化合物(P<0.001)、阿拉伯糖(P<0.001)及半乳糖(P<0.001)含量;水热处理提高黄豆秸秆干物质消失率(P<0.001)和发酵液挥发性脂肪酸浓度(P<0.05),降低乙酸/丙酸(P<0.001)、甲烷(P<0.001)与氢气产量(P<0.001)及真菌(P<0.01)、产琥珀酸丝状杆菌(P<0.05)和产甲烷菌(P<0.05)数量。结果显示:水热处理可破坏黄豆秸秆纤维素-半纤维素-木质素结构,增加中性洗涤可溶物含量,促进瘤胃降解,并减少真菌和产甲烷菌的数量,降低甲烷产量。     

适宜原料压实度改善玉米秸秆厌氧干发酵特性

干发酵原料中固形物含量高,结构疏松,原料的压实度直接关系到发酵罐的利用率和生产成本。为了探讨原料压实度对厌氧干发酵过程的影响,该文以玉米秸秆粉为试验材料,研究了不同固形物含量(TS)条件下原料压实度对厌氧干发酵产气特性及物料特性变化的影响,结果表明:相同TS下,随着压实度的增加,日产气量(基于可挥发性固形物,VS)峰值降低且出峰时间略有滞后;原料压实度对累积产气量、日产气量变化趋势以及甲烷体积分数的影响不明显。基于发酵罐容积计算产气量时,原料压实度与日产气量峰值、累积产气总量以及累积甲烷产量均呈显著正相关。不同TS条件下的原料压实度对厌氧干发酵过程的影响程度不同,TS含量越高原料压实度对产气量的影响越明显。TS为20%和25%时,逐层压实发酵罐的单位容积累积产气量比自然填料罐分别提高了37.1%和60.2%。当发酵料初始TS为20%时,原料压实度的增加可促使物料中形成连续的液相,改善物料层间的传质,从而使发酵料上下层间的差异减小。当发酵料初始TS提高到25%时,原料压实度增加对传质特性无明显影响。综上所述,在该试验研究范围内,提高原料压实度可以保证玉米秸秆厌氧干发酵产气过程的正常进行,且可以显著提高发酵罐的容积利用率。该研究对厌氧干发酵原料压实度与发酵特性之间的关系进行了初步探讨,以期为有效提高厌氧干发酵罐的产能能力提供参考。