秸秆湿贮存过程添加剂协同调控对甲烷产量的影响

以干黄玉米秸秆为原料,研究可溶性糖(葡萄糖)及其与同型乳酸菌、异型乳酸菌、乙酸协同添加对原料湿贮存过程中品质及甲烷产量的影响。结果表明:单一葡萄糖添加组,贮存30 d,干物质损失率为4.7%,以乳杆菌属、片球菌属、肠球菌多种乳酸菌主导,乳酸与乙酸含量(干基质量比)分别为36 g/kg和5 g/kg,秸秆产甲烷潜力比空白组提高6.8%;葡萄糖植物乳杆菌协同(同型发酵)组,贮存30 d,干物质损失率为4.6%,乳酸含量升高至62 g/kg;葡萄糖短乳杆菌协同(异型发酵)组,贮存30 d,干物质损失率为5.5%,乳酸与乙酸含量分别达到44 g/kg和12 g/kg;两类乳酸菌的协同添加均未对产气潜力产生进一步促进作用;葡萄糖乙酸协同组,贮存30 d,干物质损失率为3.6%,乳酸与乙酸含量分别升高至75 g/kg和20 g/kg,异型乳酸发酵魏斯氏菌属丰度升高至16.87%,有效抑制肠杆菌属(腐败菌)生长,秸秆产甲烷潜力提高8.7%。综合分析本试验结果,当原料可溶性糖含量不足时,外源糖的补充是保证原料高效贮存及产气的关键,协同乙酸添加可强化以魏斯氏菌属为主导的异型发酵过程抑制腐败菌生长,强化贮存过程的稳定性。     

蒸汽爆破木质纤维原料的乙醇脱毒研究

以乙醇为溶剂,采用抽提的方法去除蒸汽爆破玉米秸秆中的甲酸、乙酸、糠醛及羟甲基糠醛等抑制物,比较了动态和静态两种不同的抽提方法对抑制物和糖的抽提效果,考察了温度、固液比和时间等因素对不同条件下乙醇静态抽提效果的影响。以总抑制物抽提率/总糖抽提率为评价指标,通过正交试验,对温度、固液比、时间3个因素在不同水平下的乙醇静态抽提效果进行直观分析和方差分析,确定了乙醇静态抽提的最佳试验条件为:温度80℃,固液比1∶10(g∶mL),抽提时间60 min。在最佳试验条件下,两种最重要的抑制物甲酸和乙酸的抽提率分别达到84%和98%。     

秸秆捆烧清洁供暖技术评价

中国北方地区秸秆资源丰富,将秸秆打捆转化为能源实现清洁取暖,既能解决秸秆过剩问题,又能有效替代煤炭,对改善大气质量和人居环境具有重要意义。为探究秸秆捆烧清洁供暖技术的能源效率、经济效益和温室气体排放,采用3E（Economic,Energy and Environment）评价模型,从作物种植收获到秸秆捆烧供暖应用全过程开展系统评价,结果表明,秸秆捆烧供暖技术的能源和经济效益较好、温室气体排放少,适于居住较集中的村镇地区冬季供暖,也可用于农业、工业园区等区域供热。供暖面积0.5×104～10×104m2范围内,供暖面积越高,能源和经济环境效益越好,秸秆捆烧供暖的净能量10 512～10 774.8 MJ/t,能量产出投入比8.4～8.5,能源转化率较高,温室气体CO2当量排放量为9.67～11.21 g/MJ;技术经济成本391.1元/t（折合16.2元/m2）～560.5元/t（折合23.8元/m2）,按基准收益率8%计算,供暖规模应不小于2×104 m2,若不考虑折旧只考虑运行成本,则供暖面积应不小于1×104 m2。与秸秆成型燃料和秸秆炭气联产供暖技术比较,均具有较好的经济效益,秸秆捆烧供暖技术的能量效益最优,温室气体排放量最少。与煤炭供暖技术相比,3种秸秆供暖技术的净能量产出不如煤炭,但温室气体排放仅为煤炭的1/10～1/7,秸秆清洁供暖技术的环境效益显著。     

玉米秸秆饲料营养成分NIRS在线检测

玉米秸秆本身营养成分含量低,需作为粗饲料和其它饲料混合生产全混合日粮或经黄贮等技术工艺改善其品质。为在利用和改善处理过程中对其营养成分含量进行实时检测,采用217个玉米秸秆样品,利用优化后的近红外在线光谱采集系统,探索了利用近红外光谱技术在线检测玉米秸秆水分、粗蛋白、酸性洗涤纤维和可溶性糖等营养成分含量的可行性。研究结果表明利用近红外光谱技术可以实现对玉米秸秆饲料营养成分的定量分析。水分、粗蛋白、酸性洗涤纤维、可溶性糖含量模型的相对标准偏差和相对分析误差分别为9.03%和1.97、11.36%和2.31、3.75%和2.02、16.18%和3.61。     

不同压缩比和青贮时间下玉米秸秆厌氧发酵性能研究

青贮是保障秸秆长期贮存和可持续供应的重要方式,秸秆压缩后青贮更便于贮存和运输。选用玉米秸秆为原料,采用不同时间、不同压缩比进行青贮,分析了相应的玉米秸秆成分变化,并对压缩青贮后秸秆进行了厌氧发酵产气特性实验。结果表明:玉米秸秆在长期青贮时,采取高密度贮存可有效减少干物质损失,青贮300 d时,未压缩组的总固体(TS)回收率为26.5%,1∶6压缩组的TS回收率为51.0%,较未压缩组提高了92.5%。延长青贮时间会显著降低玉米秸秆沼气产量,青贮40 d时,未压缩组的累计产气量为23.2 m L/g,而1∶6压缩组为282.9 m L/g;青贮300 d时,未压缩组产气潜力丧失,1∶6压缩组累计产气量达200.3 m L/g,说明采用高压缩比对保持青贮秸秆的产沼气性能更为有利。     

几种化学物质对稻草秸秆酶解糖化的影响

在木质纤维素酶解研究领域,高浓度还原糖的获得是实现其能源转化的基础。以稀硫酸预处理后的稻草秸秆为原料,初始酶解物料条件为20%（重量/体积）,木聚糖酶220U.g-（1底物）,纤维素酶6FPU.g-（1底物）,果胶酶50U.g-（1底物）,选取吐温80（Tween80）、MgSO4、FeSO4、聚乙二醇（PEG）和牛血清白蛋白（BSA）作为酶解体系添加物,分别考察了其添加量对还原糖浓度的影响。试验结果表明：在稻草秸秆酶解体系中,Tween80、MgSO4、FeSO4、PEG和BSA5种化学物质各自最佳添加量分别为0.05、0.0005、0.02、0.01g和0.0005g.g-（1底物）;助催化作用强度依次为MgSO4〉Tween80〉BSA〉FeSO4〉PEG。添加MgSO40.0005g.g-（1底物）,48h糖化后,还原糖浓度达到72.45g.L-1,比对照提高了7.98%。试验结果表明添加适量化学物质可以有效提高还原糖浓度。     

秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸结构的影响

中国每年农作物秸秆总量巨大,大部分农民选择焚烧,焚烧秸秆会减少表层土壤有机质,损害土壤墒情,引起环境污染,进而危害人类健康。将玉米秸秆施入土壤亚表层(20~40 cm之间),即"秸秆深还"(Corn stover deep incorporation,CSDI),可以有效解决秸秆利用问题,以及由于焚烧秸秆造成的诸多问题,继而达到固碳、蓄水、培肥、稳产的目的。以吉林农业大学试验站玉米连作耕地0~20 cm和20~40 cm土层土壤为研究对象,设CK(未施用秸秆)、CS(秸秆深还)、NPK(单施化肥)、CS+NPK(秸秆深还配施化肥)4种处理,主要研究秸秆深还及配施化肥对土壤腐殖质组成和胡敏酸(HA)结构的影响。腐殖质组成采用腐殖质组成修改法测定,胡敏酸样品采用IHSS方法提取纯化,其结构经元素组成、红外光谱进行研究。结果表明:秸秆深还及秸秆配施化肥对不同土层土壤有机碳(SOC)含量以及腐殖质各组分含碳量均有显著积累作用,PQ值(胡敏酸在腐殖酸中所占的比例)无显著变化。秸秆深还及秸秆配施化肥均能使HA分子的芳香结构比例增加,但CS处理还能同时增加脂族链烃的比例;而CS+NPK处理则使HA的缩合度提高,氧化度下降。说明CS和CS+NPK使HA变稳定的机制有所不同,除了分子结构芳香性提高的作用以外,前者还体现在疏水性的提高上;而后者则体现在分子结构变复杂上。     

基于专利分析的玉米秸秆创新利用态势研究

为洞悉全球玉米秸秆利用的共性关键技术和发展态势,利用Innography检索1854—2021年的全球玉米秸秆专利,综合分析全球玉米秸秆专利的申请趋势、申请机构、综合实力和各国专利布局等信息,并利用可视化工具分析专利技术聚类相关内容。以高专利强度的专利为代表讨论了减排固碳、绿色生态、现代装备、高值材料、智能信息和生物化学等领域专利对玉米秸秆综合利用方向的引领。结果表明,我国玉米秸秆专利中存着授权率低、研发领域发展不均衡、缺乏国际专利布局、创新利用方法专利较少和企业研发占比偏低等问题。2017—2021年的玉米秸秆创新利用专利技术中,利用玉米秸秆进行固、液、气3种形式的碳储存技术可实现创新减排固碳技术;利用玉米秸秆实现种植还田方法的特异化、肥料利用的创新、制备农产品的基质和绿色产品,实现创新绿色生态技术;利用现代信息技术优化玉米秸秆处理流程和方法,提高资源利用效率;利用创新现代装备技术对秸秆收储运、预处理和利用设备的优化,可实现农业机械高效化;从原料创新和高性能材料需求角度对玉米秸秆进行秸秆高值材料技术研发和创新;利用生物化学技术包含发酵技术青贮、微生物菌剂技术和酶解技术等,实现对玉米秸...     

Effects of Feeding Maize Stover and Cottonseed Cake on Onset of Puberty in Bunaji (Bos indicus) Heifers

A study was conducted to determine the influence of maize stover and cottonseed cake supplementation on age and live weight at onset of puberty in Bunaji heifers. A total of 49 pre-pubertal Bunaji heifers approximately 12 months of age were allotted randomly to one of two treatments of feed supplementation: (i) supplementation with maize stover and (ii) supplementation with cottonseed cake. The heifers were monitored for a period of 18 months for first observable oestrus or onset of puberty. The maize stover group were given maize stover (crop residue) supplementation ad libitum during the dry season; in the cottonseed cake group each heifer received 500 g of cottonseed cake per day during the dry season. The heifers supplemented with cottonseed cake attained puberty at an earlier age (23.9+/-1.2 months) than the heifers supplemented with maize stover (28.2+/-1.3 months; p<0.05). Similarly, heifers on the cottonseed cake supplementation attained puberty at a live weight of 270.5+/-3.5 kg; while the heifers on maize stover attained puberty at 237.6+/-5.8 kg (p <0.05). The cottonseed cake-supplemented heifers had higher daily gains than the maize stover-supplemented heifers. It is concluded that provision of cottonseed cake as a supplement for heifers hastened the onset of puberty when compared to the maize stover supplemented heifers. Puberty can be achieved at an early age with improved nutrition and this can in turn reduce the generation interval and thus increase the rate of genetic gain of indigenous animals. Provision of protein supplements in cattle is recommended, especially in the tropics where marked seasonality of rainfall results in extremely poor pastures and herbage and low available protein.     

乳酸菌和烷基多糖苷对玉米秸秆黄贮品质及其体外发酵特性影响研究

研究玉米秸秆中添加乳酸菌和烷基多糖苷时对其黄贮品质与体外发酵特性的影响。采用3×3双因素试验设计,即乳酸菌设3个水平(0、1×10¹⁰、2×10¹⁰ CFU·kg^-1),烷基多糖苷设3个水平(0、0.10、0.20 g·kg^-1),每个处理3个重复。玉米秸秆黄贮完成后,采用体外发酵技术评定其瘤胃发酵特性。结果表明:随乳酸菌添加水平的上升,黄贮玉米秸乳酸含量、比表面积、外观总评分、酸性洗涤纤维和干物质含量显著(P<0.05)提高,氨氮/总氮显著(P<0.05)降低,体外发酵潜在最大产气量显著(P<0.05)增加、总挥发性脂肪酸浓度极显著(P<0.01)增加、产气速率显著(P<0.05)降低;随烷基多糖苷添加水平的升高,黄贮玉米秸外观总评分、酸性洗涤纤维和干物质含量、以及体外发酵后Zeta电位、电子迁移率及干物质消失率显著(P<0.05)升高;黄贮玉米秸粗蛋白质、pH值、乙酸和异丁酸含量以及体外发酵后丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸的摩尔百分比受乳酸菌与烷基多糖苷交互作用(P<0.05)的影响。结果表明:乳酸菌添加量为2×10¹⁰ CFU·kg^-1,烷基多糖苷添加量为0.2 g·kg^-1时,既能够保证玉米秸秆较好的黄贮品质,同时又能提高其降解特性。