p-TsOH对稻草的组分分离动力学及分离产物性质

在当前资源短缺和能源危机问题的背景下,用稻草等非木质纤维素原料制备生物质基材料等的研究备受重视。使用质量分数20%～60%的对甲苯磺酸,在60～80℃的反应温度、15～60 min的时间内对稻草进行组分分离,得到的纤维固体产物的得率基本在60%以上,灰分含量在10%以上。通过固体产物与废液等的化学成分分析,得到组分分离的脱木质素反应动力学曲线、半纤维素降解动力学曲线和反应动力学方程相应的参数值。分析了反应的联合脱木质素因子(CDF)跟固体产物的纤维组成、形态和表面电荷等之间的关系。根据反应剧烈程度,把CDF曲线分成3部分:当CDF值小于3 000 min·mol/L时,纤维分离不彻底;当CDF值为3 000～6 000 min·mol/L时,纤维分离程度较好;当CDF值大于6 000 min·mol/L时,纤维虽分离良好,但纤维断裂较多,碎片化严重。CDF因子越高,纤维表面Zeta电位绝对值越高,但红外光谱和羧基含量结果显示纤维的官能团类型没有变化。CDF曲线转折点附近的P30T80t30和P45T70t60条件下的纤维得到了有效的分离,并较好地保持了纤维形态,适用于造纸。     

Chemical Characterization of Inorganic Phosphorus Desorbed by Ion Exchange Membranes in Short‐ and Long‐Term Extraction Periods

Abstract

The chemical characterization of soil phosphorus (P) desorbed by anion and cation exchange membranes is of major importance to better understand which P forms are available to plants in short‐ and long‐term time periods. Two distinct soils, one acidic and one calcareous, were analyzed for P using two extraction procedures with mixed anion and cation exchange membranes. The short‐term (ST) experiment evaluated the effect of increasing the extraction periods up to 24 h, whereas the long‐term (LT) experiment consisted of a sequential extraction procedure using up to seven successive 24‐h extractions. In both experiments, the Chang and Jackson inorganic P fractionation methodology was carried out after each extraction treatment, and each treatment consisted of three replicates. Data were statistically analyzed by ANOVA and nonlinear regressions. In the ST experiment, increasing the extraction time increased the extracted P according to an asymptotic relationship (y=c?ab ^x ). Extracted P proceeded from the most labile fractions in the acidic soil. In calcareous soils, calcium phosphates may also contribute for extractable P. The LT experiment revealed that a single extraction, regardless of that extraction method, cannot predict the long‐term capacity of soils to supply P to the plants. An exponential relationship (P=a×n ^b ) was found between extracted P and the extraction number. Desorbed P proceeded from the most labile fractions in the acidic soil. However, in calcareous soils, some precaution is needed when considering the biological meaning of the results, because the occluded Fe phosphates also revealed significant decreases, probably due to the redox conditions in which these long extractions are performed.     

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

土壤胶体尤其是水分散性胶体，作为一种重要的污染物载体，在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明，外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度，降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度，提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS)，测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围，各粒径颗粒的组成有所差异，主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化，促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。     

水稻吸收转运铁的生物地球化学机制研究进展

铁的生物吸收转移是环境中铁生物地球化学循环的重要过程之一，不仅控制着铁在稻米的累积，且影响水稻累积锌等养分元素及镉等重金属。阐明土壤-水稻体系中铁的吸收转移机制对深入理解稻田铁的环境行为与归趋具有重要的科学意义。主要介绍了水稻中铁吸收转运的功能基因、土壤-水稻系统铁同位素分馏及水稻植株中铁分布的光谱分析方法与手段，重点总结铁在水稻根部吸收及植物体内的转运过程，探讨铁对水稻根部锌和镉吸收的影响机制，可为提高水稻产量及改善稻米品质提供科学依据。     

长期施肥下旱地红壤不同保护态有机碳库变化特征

为研究长期施肥对旱地红壤不同保护态有机碳组分（库）的影响,在不施肥（CK）、单施氮肥（N）、施常量氮磷钾肥（NPK）、施2倍量氮磷钾肥（HNPK）、氮磷钾肥配施有机肥（NPKM）、单施有机肥（M）6个处理下,分析物理-化学联合分组方法分离的土壤未保护、物理保护、物理-化学保护、物理-生物化学保护、化学保护、生物化学保护的有机碳组分的含量特征及其与总有机碳含量的关系,并探究土壤各保护态有机碳库储量与累积碳投入量间的关系。结果表明,CK与N处理间的土壤各保护态有机碳组分的含量均无显著差异（P>0.05）。与CK相比,施氮磷钾肥（NPK、HNPK）与有机肥（M、NPKM）处理的土壤总有机碳含量、未保护有机碳组分含量、物理保护有机碳组分含量分别提高13.3%～48.0%、39.2%～221.5%、41.9%～132.3%,土壤未保护有机碳、物理保护有机碳占土壤总有机碳的比例提高1.9～10.0、2.5～5.5个百分点,增幅均达显著水平（P<0.05）,该效应在施有机肥条件下表现更为明显。土壤各保护态有机碳组分含量与总有机碳含量均呈正相关关系,线性回归方程拟合结果显示,单位总有机碳含...     

外源磷添加会增加不同年限稻田磷素生物有效性

为明确不同数量外源磷添加对稻田磷生物有效性组分的影响，以江西鹰潭孙家小流域内新稻田(NP, 2 ~ 3 a)、中期稻田(MP, 20 ~ 30 a)和老稻田(OP, 400 ~ 500 a)为研究对象，基于不同浓度外源磷[0 (CK)、125 (P1)、250 (P2)、500 (P3)、625 (P4)、750 (P5) mg?kg-1（以P计）]添加的淹水培养实验(0 ~ 80 d)，采用模拟生物活化的磷素分级方法(BBP法)，分析了淹水条件下外源磷添加后稻田BBP组分磷的增量(?)动态变化，探讨了各组分磷增量的相关关系及影响因素。结果表明：淹水条件下，稻田有效磷(Bray-P)及BBP组分磷增量随磷添加量的增加而显著增加。BBP组分磷增量由小到大依次为：氯化钙磷增量(?Ca-P)、酶提取磷增量(?En-P) 、柠檬酸磷增量(?Ci-P)、盐酸磷(?HC-P)。培养15天时，新稻田?Ca-P 与?Ci-P达到最大值；培养60天时，中期稻田?Ca-P 、?En-P 、?HC-P 及?Bray-P达到最大值；而老稻田中各组分磷随时间变化不明显。通径分析表明：外源添加磷对新稻田和老稻田?Bray-P有显著直接正效应。外源磷添加虽能显著增加稻田磷素生物组分有效性，但其增量最大值的出现时段不同，新稻田与中期稻田中生物有效磷增量最大值分别出现在磷添加后的第15天与60天，因此，适时适量地施用磷肥对稻田磷素肥力提升与稻田磷素流失风险管控具有重要意义。