陕西省秸秆资源能源化潜力评价

农作物秸秆是一种重要的生物质能源。由于滞后的思维方式、传统的观念以及技术落后等问题而造成大量的农作物秸秆仍无法取得高效的利用,陕西省的农作物秸秆资源利用率仅不到30%,剩下的70%多仍为废弃、焚烧等方式粗犷利用,导致环境污染严重、能源大量流失。通过对陕西省2011年的农作物秸秆产量进行分析,利用统计数据,计算出可利用的秸秆资源量,并将可利用秸秆资源量转化成标准煤量,为陕西省秸秆资源利用提供基础数据及决策参考,得出假设:将所有的可收集利用秸秆资源完全用作能源使用,计算得2011年陕西省农作物秸秆可收集利用资源量1 196.82万t,折合标准煤663.56万t,约占当年陕西省总能源消耗的6.55%。     

畜禽粪便和秸秆资源化利用技术

本文针对中国目前畜禽粪便和农作物秸秆已成为农村新污染源这一现状,阐述了利用畜禽粪便、秸秆进行微生物强化堆肥和干法厌氧发酵等肥料化利用技术以及利用畜禽粪便、秸秆进行纤维素乙醇生产技术和沼气化利用工艺流程、装置。     

稻田不同供钾能力条件下秸秆还田替代钾肥效果

【目的】研究稻田不同土壤供钾能力条件下,秸秆还田配施钾肥对水稻产量、地上部钾素累积量以及钾肥利用率的影响,为秸秆还田水稻钾肥合理施用提供科学依据。【方法】2011-2012年在鄂中、江汉平原和鄂东地区的10个县（市）选择不同供钾水平田块布置水稻试验。根据湖北省第二次土壤普查制定的速效钾分级标准,本文将土壤速效钾含量＞150 mg•kg-1的试验点如钟祥和宜城归为高钾供应能力土壤（1级水平）,简称为高钾土壤,标记为High-K;土壤速效钾含量100-150 mg•kg-1的试验点如团风、仙桃、洪湖和枝江归为中钾供应能力土壤（2级水平）,简称为中钾土壤,标记为Middle-K;土壤速效钾含量＜100 mg•kg-1的试验点如麻城、广水、鄂州和蕲春归为低钾土壤,标记为Low-K。试验共设6个处理,分别为：（1）CK（-K）;（2）+K;（3）+S;（4）S+1/3K;（5）S+2/3K;（6）S+K,其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,以此来考查当前推荐钾肥用量（K2O 75 kg•hm-2）对水稻的增产效果以及轮作模式下麦秆或油菜秸秆还田钾素对钾肥的替代作用。【结果】结果显示CK处理（-K）,高钾、中钾和低钾土壤的稻谷产量分别为8 372、8 710和7 767 kg•hm-2,施钾和秸秆还田均可以不同程度地增加水稻产量和地上部钾素累积量。与CK相比,高钾、中钾和低钾土壤均以秸秆还田配施钾肥处理的增产效果最显著,增产量分别为633、1 098和814 kg•hm-2,增幅分别为7.7%、12.6%和12.5%;地上部钾素累积吸收增量分别为40.2、56.5和49.3 kg•hm-2,增幅分别为15.9%、21.3%和36.8%。在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田会造成高钾土壤的钾肥吸收利用率下降,但可明显提高中钾和低钾土壤的钾肥吸收利用率;同时秸秆还田也会显著降低高钾土壤的钾肥农学利用率,但对中钾和低钾土壤的钾肥农学利用率没有明显影响。同钾肥利用率相比,钾素利用率均有所降低,但中钾土壤和低钾土壤的钾素利用率要显著高于高钾土壤的钾素利用率。通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、地上部钾素累积增幅的相关性分析得出高钾土壤和中钾土壤的推荐钾肥用量偏高。根据线性加平台肥效模型拟合得出,在秸秆还田条件下,高钾土壤田块（速效钾含量＞150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为38.2 kg•hm-2,比推荐用量减少49.1%;中钾土壤田块（速效钾含量100-150 mg•kg-1）适宜钾肥用量平均为60.0 kg•hm-2,比推荐用量减少20.0%;而低钾土壤田块（速效钾含量＜100 mg•kg-1）,增产效果显著,推荐钾肥用量不足。【结论】因此,短期秸秆还田条件下,高钾和中钾土壤田块,秸秆还田钾素可不同程度地替代部分化学钾肥施用;而低钾供应田块推荐用量略显不足,增施钾肥仍有较大的增产空间。     

施氮对不同栽培模式旱地土壤有机碳氮和供氮能力的影响

【目的】研究不同栽培模式下,施氮量对西北旱地土壤有机碳氮累积及供氮能力的影响。【方法】通过5年(2002-2007年)定位大田试验,以不施氮为对照,比较不同施氮量(120,240kg/hm2)对常规、覆草和覆膜3种栽培模式土壤有机碳氮累积和供氮能力的影响。【结果】施氮0,120,240kg/hm2时,覆草栽培土壤有机碳含量分别为9.74,9.57,9.19g/kg,全氮含量为0.99,1.02,1.03g/kg,土壤氮素矿化势为25.0,26.7,29.7mg/kg,矿化速率常数为0.053,0.062,0.056/d;覆膜栽培土壤有机碳含量分别为9.82,8.78,9.80g/kg,全氮含量为0.98,0.98,0.95g/kg,土壤氮素矿化势为23.2,25.8,24.1mg/kg,矿化速率常数为0.058,0.061,0.072/d;常规栽培土壤有机碳含量分别为9.79,9.93,9.20g/kg,全氮含量为0.93,0.99,0.96g/kg,土壤氮素矿化势为23.2,26.2,25.7mg/kg,矿化速率常数为0.057,0.061,0.063/d。【结论】施氮能提高3个栽培模式土壤的供氮能力,促进土壤氮素的矿化。适量氮肥能够提高常规模式土壤的有机碳含量,但会降低覆草和覆膜土壤的有机碳含量,故在采用地表覆盖模式栽培时需配施有机肥。     

有机物料还田对夏玉米田土壤氮素形态、转化及利用的影响

为探究不同有机物料还田对土壤氮素转化与利用的影响,通过田间定位试验,在夏玉米季不同生育时期以无机肥(CF)为对照,测定秸秆(ST)、猪粪(PM)和沼渣(BR)3种有机物料等氮量还田处理的土壤全氮、硝态氮、铵态氮以及微生物量氮以及玉米产量等指标,并通过室内培养测定不同物料还田的土壤净氮矿化速率。结果表明:从对土壤总量影响来看,添加3种有机物料均能不同程度地增加土壤全氮含量,成熟期PM、BR和ST处理分别比CF提高16.62%、9.14%和8.60%。从氮素形态来看,PM处理可以提高土壤硝态氮含量,在玉米扬花期和成熟期分别提高37.05%和75.86%;BR处理可以提高土壤铵态氮含量,在整个玉米生育期土壤铵态氮提高16.83%。3种有机物料还田均可提高土壤微生物量氮,ST、PM和BR分别比CF高出15.76%、14.84%和17.85%。从不同有机物料还田的土壤氮矿化速率来看,PM和BR处理可显著提高土壤氮矿化速率,分别比CF高出33.53%和12.93%,ST处理的土壤氮矿化速率最低(0.03~1.06 mg/(kg·d))。就产量与氮肥吸收而言,PM处理玉米产量比ST处理提高8.10%,PM和BR处理氮肥吸收效率均显著高于CF和ST处理。3种有机物料还田均可提高土壤全氮水平,但在土壤氮素形态和氮矿化速率上有差异。在3种有机物料处理中,沼渣处理最有利于增加土壤无机氮含量,猪粪处理对于促进土壤氮矿化效果最佳,秸秆则显著减弱了土壤中氮的矿化速率。综上,猪粪和沼渣还田在提高土壤供氮能力、促进氮矿化与促进氮肥吸收上均显著优于秸秆,猪粪还田有利于提高玉米产量。     

生物炭老化对土壤重金属的固定效应研究进展

生物炭作为一种环境友好、稳定性强的钝化材料,因其巨大的比表面积、丰富的含氧官能团等特点成为目前修复重金属污染土壤的有效材料.然而,生物炭(改性)对重金属的固定能力及效应除受本身特性影响外,还受到材料老化过程及环境条件等因素的影响,导致生物炭(改性)固定土壤重金属的稳定性、持久性发生变化,从而使得生物炭材料的钝化性能受到影响.本文重点综述了当前生物炭(改性)及其老化产物对土壤重金属固定效应的相关进展,分析了生物炭及其老化产物固定重金属的相关机制及影响因素,并对生物炭及其老化过程可能带来的土壤重金属固定长效性影响,以及今后以此为基础的钝化技术的研发趋势进行了展望,以期为利用生物炭钝化修复重金属污染土壤及相关辅助技术研发提供支撑.     

原料、炭化温度和生物质炭组分对小白菜生长的影响

【目的】探究不同原料、炭化温度和生物质炭不同组分对植物生长的影响,进而揭示生物质炭的增产机制。【方法】分别以木屑和玉米秸秆为原料,在350、450、550℃下裂解得到生物质炭。采用热水浸提法将生物质炭中的可溶性组分（浸提液）与难溶性组分（炭骨架）分离。通过盆栽试验,研究不同生物质炭及组分对小白菜生长的影响。【结果】添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下,小白菜地上部生物量平均为16.1 g/盆,显著高于添加木屑生物质炭及其各组分（13.0 g/盆）和对照处理（13.5 g/盆）。与地上部生物量类似,添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数等形态学指标较木屑生物质炭和对照处理显著改善。添加炭骨架处理下小白菜地上部生物量平均为16.5 g/盆,较添加原状生物质炭和浸提液分别提高26.9%和17.9%。添加炭骨架处理下小白菜根长、根表面积、根体积和根尖数较添加浸提液处理分别提高64.1%、51.1%、38.3%和80.0%。不同炭化温度裂解得到的生物质炭对小白菜地上部生物量和根系生长无显著影响。与添加原状生物质炭处理相比,添加炭骨架处理下小白菜地上部氮含量提高25.9%,而磷和钾含量分别降低39.7%和14.1%。添加玉米秸秆生物质炭及其各组分处理下土壤pH、有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量较添加木屑生物质炭处理分别提高0.1个单位、20.3%、19.1%、29.1%和189.2%。与添加原状生物质炭相比,添加生物质炭骨架处理下土壤有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量分别降低14.6%、6.6%、41.3%和55.1%,土壤pH升高0.13个单位;而添加生物质炭浸提液处理下土壤有机碳、全氮和速效磷含量分别降低49.8%、18.9%和24.2%,土壤pH和速效钾含量无显著变化。相关分析表明,不同处理下小白菜地上部生物量与根长、表面积、平均直径、根体积、根尖数等根系形态指标和土壤pH呈正相关,与小白菜地上部磷含量呈负相关。【结论】生物质炭制备原料和组成是影响植物生长的重要因素,玉米秸秆生物质炭较木屑生物质炭有更好的增产效果;玉米秸秆生物质炭经热水浸提后再添加至土壤中有更好的增产效果。生物质炭中可溶性组分对根系生长的促进作用是生物质炭增产的主要机制,而可溶性组分对根系促生作用与原料、制备温度和其本身物质组成密切相关。     

不同土壤改良剂对土壤养分及烤烟内在品质的影响

为探讨不同土壤改良剂对植烟土壤和烤烟品质的改良效果,设置不施用肥料（CK）和分别施用聚丙烯酰胺（T1）、生物炭（T2）和高碳基有机肥（T3）共4个处理,采用大田试验研究了不同处理对烤烟农艺性状、土壤理化性质、烟叶内在品质和经济性状的影响。结果表明,T3处理烤烟具有更高的生长指标,尤其在最大叶面积上显著高于T1和T2处理,增幅分别为17.06%和14.48%;T3处理土壤电导率显著增高,较T1和T2处理分别提高了83.38%和85.82%;T2处理土壤有机碳含量最高,相比于T1和T3处理,增幅分别为113.60%和53.45%;相比于CK,T3处理土壤细菌数量显著提高了10.44%,真菌数量显著降低17.51%;与CK相比,T2和T3处理显著提高了烟叶总糖、还原糖、钾含量和糖碱比、钾氯比,烟叶氯含量不同程度降低。T3处理下烟叶总糖、还原糖和钾含量较T1处理显著提高了8.22%、12.67%和5.26%;在产量、产值指标上,T3处理较T1和T2处理分别显著提高了14.29%和7.01%、20.81%和12.62%。说明施用土壤改良剂能不同程度提高土壤养分和烟叶内在品质,以高碳基有机肥处理效果最佳。     

MAPP对麦秸纤维-聚丙烯复合材料热力学性能的影响

以麦秸纤维为增强材料、聚丙烯为基体物质、马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）为改性剂,制备麦秸纤维-聚丙烯复合材料。利用DMA、DSC、TG和SEM,探讨了MAPP的添加量（质量百分比1%、2%、5%、10%）和麦秸纤维形态（9、9～28、28～35、35目）对麦秸纤维 聚丙烯复合材料的热力学性能和结晶性能的影响。结果表明:①当MAPP的添加量为2%时,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的储能弹性模量减小;当MAPP的添加量增加到5%、10%时,复合材料的储能弹性模量增加。②在麦秸纤维-聚丙烯体系内添加MAPP后,麦秸纤维 聚丙烯复合材料的结晶温度提高约1℃,结晶度增加了4%～8%;麦秸纤维以28～35目的形态作为聚丙烯基体的增强材料时,其复合材料的结晶温度为122.7℃,结晶率达到45.8%。③麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热分解峰温分别为355和460℃。④麦秸纤维以纤维束的形态分布在基体聚丙烯中起增强作用,在整个体系内,麦秸纤维局部团聚且断裂明显。添加MAPP后,有利于基体物质在麦秸纤维表面的均匀覆盖。      

室内模拟条件下玉米秸秆的分解特征及物质组成变化

以玉米秸秆为材料,研究了在室内模拟的条件下不同处理的玉米秸秆的腐解率、粗纤维以及全钾含量的变化。结果表明,随着腐解时间的延长,各处理的腐解率不断增大,在其他条件一致的前提下,添加微生物的处理平均腐解率 大于未添加微生物的处理,秸秆长度为1 cm的处理平均腐解率大于秸秆长度为3 cm的处理;粗纤维含量的变化总体趋势是下降,其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理粗纤维含量小于秸秆长度为3 cm的处理,在添加物微生物的处理中秸秆长度为1 cm且C/N=25的处理粗纤维平均含量最小,其含量为31.57%;其他条件一致的前提下,秸秆长度为1 cm的处理全钾含量大于秸秆长度为3 cm的处理。