水稻秸秆拆解工艺参数优化及纤维自交织结构

大尺寸高长径比纤维是影响非织造秸秆纤维生态毯质量的关键。机械揉搓是获得高长径比纤维的最佳处理技术工艺。该研究探究了揉丝机主轴转速和锤齿间隙对不同含水率秸秆纤维拆解揉丝的影响,其工艺参数为主轴转速、锤齿间隙及物料含水率,指标输出为秸秆丝化率与标定单位生产率,并对纤维自交织结构特性进行评价。结果表明,采用Box-Behnken响应面法(response surface method,RSM)开发了一个可确定输入和输出参数间的函数,2种评价指标模型均具有较高的可信度,决定系数分别为R^(2)>0.95,R^(2)>0.84。优化数学模型工艺参数:含水率41.2%,主轴转速2498 r/min,锤齿间隙12.84 mm组合下秸秆丝化率达96.93%,标定单位功率生产率为29.33 kg/(kW?h)。大尺寸高长径比秸秆纤维长度>70 mm和长宽比>80比例增幅分别达120.55%和16.01%,有效改善纤维自交织能力,所开发的RSM模型秸秆的实际揉搓拆解丝化率达96.27%,加工成本降低27.50元/t,可广泛应用于生产大尺寸纤维秸秆基高值农用制品。该研究为生物质秸秆的有效循环利用和高值化材料产业的绿色可持续发展提供重要依据和技术支撑。

木质素优先解聚对碳水化合物影响的研究进展

木质纤维素类生物质是丰富的可再生资源,有潜力替代化石资源来生产清洁燃料和化工产品。将木质纤维素类生物质全组分转化利用,既减少了环境污染,又提高了资源利用率。木质素的优先解聚是实现木质纤维素类生物质全组分高值转化的有效途径之一。本文综述了木质素优先解聚策略对木质素解聚产物及碳水化合物的影响,包括还原催化、氧化催化、碱催化、酸催化、水热、热解等6种不同催化方法的研究进展,以及各个解聚方法的反应机理,并且对不同解聚方法的优缺点进行了分析:还原催化解聚,酚类单体产率高,可以保留绝大部分碳水化合物;氧化催化解聚反应条件温和,可以使用廉价、绿色的氧化剂将木质素转化为低聚物或芳香族单体,并且可以保留高质量的纸浆;碱催化和酸催化常用于预处理阶段使原料进入膨胀状态,并使碳水化合物尤其是半纤维素降解,导致木质素解聚产物难以分离;水热解聚操作简单,反应温和,但在木质素解聚的同时纤维素和半纤维素也会逐渐水解;热解可同时生成木质素衍生的酚类和糖衍生物,但是产物选择性较低,对下游分离存在较大障碍。最后对木质素优先解聚的研究重点和发展方向进行了展望。

植物纤维拆解及自成型技术研究进展

植物纤维属于植物的厚壁组织,植物纤维的利用对我国减少碳排放,实现碳中和目标具有重要意义。植物纤维是一种具备高长径比,能够自交织成型的生物质材料,将其加工成纤维制品,可以减轻对石油基等不可再生资源的依赖。重点介绍了化学拆解、物理拆解和生物拆解获得不同尺度植物纤维的机理、优缺点,并且对拆解后不同尺度的植物纤维所需的成型工艺和发展趋势进行了综述。未来需要在木质素高效拆解的基础上,开发不同尺度纤维的高效成型技术,使预处理和成型工艺更加低碳环保,提高植物纤维制品的应用效果和使用性能。

秸秆纤维尺寸对育秧基质块干燥及吸水速率的影响

为阐明秸秆纤维尺寸对真空脱水成型的育秧基质块干燥及吸水速率的影响,利用粗粉发酵磨浆(A),细粉发酵磨浆(B),细粉发酵(C)3种纤维处理工艺经真空脱水制备水稻育秧基质块,通过基质块中纤维尺寸频率分布、纤维与水分结合能,结合不同基质块孔隙度、干燥和吸水速率变化,拟合出育秧基质块的干燥及吸水模型。结果表明,磨浆和粉碎分别减小纤维直径和长度,基质块A的纤维长宽比最大为19.5,持水孔隙和总孔隙度分别达到85.66%和93.48%,纤维与水分结合能(XA=0.11 kg water/kg DS)显著优于其余纤维处理工艺。干燥动力学Logarithmic模型较优拟合出基质块水分损失速率,纤维长宽比最小的基质块C的水分干燥速率最快为0.29 kg/(kg·h),水分扩散系数最大为1.962×10^(-5)m^(2)/s,基质块C达到饱和含水率的时间最短为61.5 min,但饱和含水率数值最低为531.06%。综上所述,细分发酵工艺制备的纤维长宽比小的基质块干燥效率和吸水速率最优。

秸秆块墙体日光温室在苏北地区应用效果试验

为探讨秸秆块构建日光温室墙体的可行性，分析了小麦秸秆块对空气水分吸附解析性能及其导热性能，并在苏北地区建造了一座小麦秸秆块墙体日光温室，以土墙体和砖墙体日光温室为对照，监测了3种温室室内外空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度及作物产量。结果显示，小麦秸秆具有相对稳定水吸附与解吸性能，高空气湿度下小麦秸秆吸附空气水分，低空气湿度下小麦秸秆所吸附的水发生解吸作用，秸秆含水率与所处空气湿度呈正相关。与砖墙和土墙相比，秸秆块墙热传导率、体积热容和热扩散系数显著低于前两者，这种热工特性利于隔热保温但不利于蓄积热量。田间监测发现，秸秆块墙体温室内平均气温和土温比土墙体温室分别低2.1和1.1℃、比砖墙体温室分别高1.3和1.2℃，但整个冬季秸秆块墙体温室最低气温为9.6℃，最低土温为12.1℃，可以保障所定植彩椒安全越冬；冬季覆膜条件下，秸秆块墙体温室室内空气湿度最低，砖墙和土墙温室空气湿度比秸秆块墙体温室平均高出10个百分点，秸秆块墙体秸秆含水率在12.5%～23.6%区间波动；土墙体、砖墙体和秸秆块墙体日光温室的彩椒产量分别为6375，7130和6833 kg。秸秆块替代土壤、红砖等常规建材构建日光温室保温墙体具有可行性，有利于节约土地资源和实现秸秆综合利用。

两种不同生态型麻疯树夏季光合特性的比较

以来源于海南及贵州的两种不同生态型麻风树(Jatropha curcas L.)为试材,利用LI-6400便携式光合作用测量系统及PAM-2100调制叶绿素荧光仪,在夏季对其气体交换特性及叶绿素荧光参数等进行测定。光强-光合速率响应曲线显示两种不同生态型叶片最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)分别为18.9μmol.m-.2s-1、1600μmol.m-2.s-1(贵州型)和20.4μmol.m-.2s-1、1700μmol.m-.2s-1(海南型),而CO2光合速率响应曲线则显示两者的差异不大。两者的净光合速率(Pn)的日变化曲线都呈双峰型,主峰出现在10:00,在14:00左右出现低谷,次峰出现在16:00左右,有明显的光合"午休"现象。海南麻风树的Pmax、LSP、光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)均高于贵州麻风树。两种生态型麻风树PSⅡ最大原初光化学效率(Fv/Fm)日变化无显著差异,而实际光化学效率(ΦPSⅡ)变化趋势与Pn相同。这表明麻风树是一种具有较高的光合速率和强光适应性的木本能源植物,不同生态型麻风树的气体交换特性及叶绿素荧光参数有一定的差异,海南麻风树对强光的适应能力强于贵州麻风树。

区域畜禽粪便产生量估算及其农田承载预警分析——以江苏为例

根据2011年江苏省畜禽养殖与农作物产量资料,运用加权法获得的畜禽粪便日排泄系数估算畜禽粪便产生量,并计算畜禽粪便农田负荷和全年作物氮磷吸收量,在此基础上采用可被利用粪便氮磷量与全年作物氮磷吸收量比例关系进行污染风险评价。结果显示:2011年江苏省畜禽粪便产生总量7.57×107t、总氮4.91×105t、总磷1.02×105t,因运输、转移过程中最终进入农田实际可利用粪便氮、磷分别为1.33×105t和8.37×104t;江苏省粪便氮、磷污染风险指数均低于0.4,属于Ⅰ级无污染水平。江苏省各市畜禽污染指数存在较大差异,且总体呈现苏北>苏中>苏南。

一株地衣芽孢杆菌碱性蛋白酶的研究I

从皖北盐碱地土样中分离到 0 1 1菌株 ,对其进行了菌种鉴定以及胞外碱性蛋白酶的初步研究。结果表明 :0 1 1菌株符合地衣芽孢杆菌种的特征 ,但该菌芽孢端生、孢囊膨大、中度耐盐、高度耐碱 ,可在NaCl浓度为 1 3%和pH1 1的培养基中生长 ,这些特征又不同于该种几个模式株 ,因而将 0 1 1菌株鉴定为地衣芽孢杆菌的一个亚种 ,命名为地衣芽孢杆菌砀山亚种(Bacilluslicheniformissubsp .dangshanensis)。该菌在发酵培养基中能产生较高产量的胞外碱性蛋白酶 ( 72 5u/mL)。酶的最适作用条件 :60℃、pH9.0 ,该酶在pH6.0～ 1

不同次生种源麻疯树对高温胁迫的响应

The response of two secondary provenances of Jatropha curcas originated respectively from Hainan Province and Guizhou Province to heat stress treatments was investigated.The capacity of scavenging organic free radical of DPPH· in both secondary provenances firstly increased and then decreased with increasing temperature,and presented one peak pattern.The peak value was at 30 ℃ in Guizhou secondary provenance and at 35 ℃ in Hainan secondary provenance,respectively.Antioxidative ability in Hainan secondary provenance was significantly higher than that in Guizhou secondary provenance under high temperature treatment(>35 ℃).The maximal photosynthetic evolution of oxygen was at 40 ℃ in Hainan secondary provenance,whereas 35 ℃ in Guizhou secondary provenance.There was little change in the maximal primary photochemical quantum efficiency(F_v/F_m)of the PSⅡ,however the non-circle PSⅡquantum efficiency(Φ_PSⅡ)and the photochemical quenching(q_P)of Hainan were obvious higher than those of Guizhou secondary provenance.The nonphotochemical quenching(NPQ)of Hainan displayed more tolerance to high temperature than that of Guizhou secondary provenance.F_o-temperature curves showed that the inflexion temperature(T_i)of Hainan and Guizhou secondary provenance was 52 ℃ and 50 ℃ respectively.The experiment results indicated that Hainan secondary provenance of J.curcas was able to maintain relative higher function of photosynthetic apparatus because of its high antioxidative ability and more stability of membrane under high temperature condition.This would be one of possible reasons that Hainan secondary provenance displayed stronger resistance to high temperature than Guizhou secondary provenance.

猪粪沼液施用对稻麦轮作系统土壤氧化亚氮排放的影响

以典型的猪粪尿发酵沼液为对象,探讨了沼液施入量和管理方式对以中国东部稻麦轮作农田系统土壤N2O排放规律和排放量的影响。研究结果表明,与化学氮肥相比,沼液施用未影响稻麦轮作系统土壤N2O排放的季节变化规律,但影响其排放量的大小。稻季100%施用沼液的处理(N100%DPS)其累积排放量为0.71kg·hm-(22008年)和1.38kg·hm-(22009年),显著高于100%施用化肥的处理(N100%Ure)a,即0.68kg·hm-2和1.06kg·hm-2。麦季N100%DPS处理N2O的累积排放量分别为6.56kg·hm-(22008年)和5.05kg·hm-2(2009年),与N100%Urea处理(2008年:5.89kg·hm-2;2009年:3.93kg·hm-2)无显著差异,但均显著高于稻季各处理。随着沼液替代化学肥料用量的降低,稻田N2O排放量呈降低趋势,而沼液一次性施入和分次施入对稻田N2O排放的季节动态和累积排放量均无显著影响;但沼液不同的管理方式对麦季累积N2O排放量更为复杂。稻、麦两季N100%DPS处理中N2O排放系数(f)均最大,分别达到0.3%和1.6%,但沼液分次施入和一次性施入的处理间f值均无显著差异。

猪粪沼液施用对稻、麦产量和氮磷吸收的影响

在江苏太湖稻麦轮作区,开展了连续2年不同沼液替代化肥比例及沼液基追比的等氮田间试验,结果表明:单施化肥处理(NPK)及沼液化肥配施处理水稻、小麦生物量及产量均显著高于无肥对照,各处理以75%沼液替代比例分3次施入(N75%)处理的水稻生物量和产量为最高,其生物量及产量分别比单施化肥处理提高2.7%和7.5%;而小麦生物量和产量以50%沼液替代比例(N50%)处理最高,其生物量和产量比单施化肥处理分别提高15.9%和7.8%。沼液化肥配施对稻麦的增产作用主要体现在提高水稻与小麦总穗数及穗粒数上;各处理水稻、小麦的氮素累积量和氮素当季表观利用率分别以75%(N75%)和50%(N50%)替代比例为最高;在50%～100%替代比例内沼液分次施用,水稻、小麦氮肥农学效率、偏生产力都高于化肥处理。水稻、小麦不同器官的氮分配比例显示,沼液配施化肥促进氮素向籽粒转移;相同沼液替代比例下,沼液分次施用水稻、小麦的产量、氮素累积量及氮素利用率均较基肥一次性施入高。稻、麦根、叶部磷含量分别以N75%和N100%处理最高。以上表明稻麦配施50%～75%的沼液分3次施用,可获得与纯化肥处理相当的产量,且在一定程度上提高稻麦氮素利用率。

不同堆制方法对牛粪和鸡粪发酵脱水的影响

以新鲜鸡、牛粪为材料 ,研究了不同堆制方法对粪便发酵温度与脱水率的影响。结果表明 :牛粪中添加 10 0g·kg-1的稻草在堆制开始 5d ,温度较高 ,但第 3 0天时脱水率反而低于添加 5 0g·kg-1稻草的处理 ;覆盖薄膜降低了粪便脱水速率 ;分批添加物料方法发酵 12d ,堆肥含水量由开始的 5 2 0g·kg-1下降到 5 0 3g·kg-1,而同期 1次添加物料方法发酵 ,堆肥水分含量为 5 5 4g·kg-1。

大豆分离蛋白水解物改性三聚氰胺脲醛树脂的合成及表征

以水解大豆分离蛋白(SPI)、尿素、三聚氰胺和甲醛为原料通过溶液聚合反应合成了一种含有三嗪环结构的水解大豆蛋白基改性三聚氰胺脲醛树脂(SPI/MUF)胶黏剂。利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)及胶体流变性分析等手段对产物进行了表征。结果表明:MUF中成功接入了大豆分离蛋白;TG分析表明该树脂具较高初始分解温度,至800℃时SPI/MUF残余质量28.84%,MUF的残余质量仍有22.13%,合成树脂热稳定性高于MUF胶;DSC表明SPI改性MUF胶固化温度降低,热稳定性提高;流变性分析表明加入氯化铵后,SPI/MUF的初始储能模量(G')提高,损耗模量(G″)降低,在70℃时树脂仍有较高的黏性。

麦秸秸秆花盆堆肥化研究及评价

为探明麦秸秸秆花盆堆肥化过程养分变化规律,为废弃秸秆花盆堆肥化处理提供理论参考,提出将秸秆花盆粉碎物料(Crushed straw flowerpots,CSF)分别与半腐熟有机肥(4份腐熟平菇渣+1份腐熟中药渣+1份新鲜金针菇渣)按照干质量比0∶10(CK)、1∶10(TⅠ)、2∶10(TⅡ)、3∶10(TⅢ)混合进行4种处理堆腐发酵试验,研究秸秆花盆堆肥化阶段理化性状动态变化,并结合综合性腐熟评价指标——种子发芽指数(GI),对其堆腐程度进行评价。结果表明:CSF添加量对堆腐温度、p H及水分变化无显著影响,但显著影响了堆腐发酵产物中有机碳和全氮含量,全氮随CSF添加量的增加显著升高,TⅠ、TⅡ和TⅢ3个处理堆腐结束与初期的全氮含量相比均有所下降,表明添加适量CSF后会发生氮素的降解。氮形态分析发现,CSF的添加可提高堆腐发酵产物中铵态氮相对含量,堆腐初期氨基酸态氮和氨基糖态氮存在上升趋势,适量添加CSF利于植株生长及微生物的活动;反映种子活力的GI指标分析结果显示,TⅠ、TⅡ和TⅢ处理的GI值均高达0.8,表明添加CSF堆腐优于CK,可削弱对种子萌发的毒害作用。

添加缬氨酸和异亮氨酸对哺乳母猪及其仔猪生产性能的影响

本试验旨在探讨在哺乳母猪日粮中添加缬氨酸和异亮氨酸对母猪及其仔猪生产性能、母猪采食量和乳成分的影响。试验选用健康、体况、预产期相近的第2胎法系JALAX母猪144头,分成3个处理组,即对照组、试验A组和试验B组,每个处理48头母猪。对照组饲喂基础日粮,试验A组饲喂添加低水平支链氨基酸日粮(基础日粮+缬氨酸0.26%+异亮氨酸0.06%),试验B组饲喂添加高水平支链氨基酸日粮(基础日粮+缬氨酸0.36%+异亮氨酸0.14%)。试验从母猪妊娠108d进产房开始,到仔猪21日龄断奶时结束。试验结果表明:(1)添加缬氨酸和异亮氨酸提高了仔猪的断奶窝重、断奶窝增重、平均日增重和21日龄仔猪成活率,但以试验A组的效果较好,和对照组比,上述指标分别提高了23.10%(P<0.01)、30.45%(P<0.01)、19.26%(P<0.05)和7.16%(P<0.05);(2)添加缬氨酸和异亮氨酸提高了哺乳母猪哺乳11～15d、16～21d以及哺乳全期的采食量,试验A组比对照组分别提高了35.61%(P<0.01)、27.72%(P<0.01)和24.21%(P<0.01),试验B组虽然与对照组之间差异不显著(P>0.05),但有提高的趋势;(3)添加缬氨酸和异亮氨酸极显著提高了泌乳第1天、第7天和第15天乳中乳脂、乳蛋白、总固形物、非乳脂固体的含量(P<0.01),极显著降低了乳糖的含量(P<0.01),但以试验A组的效果最好;(4)添加缬氨酸和异亮氨酸极显著提高了初乳(泌乳第1天)的总必需氨基酸、总非必需氨基酸以及总氨基酸的含量(P<0.01),但对第7天和第15天乳中氨基酸含量影响不显著。因此,日粮中添加缬氨酸和异亮氨酸可以提高哺乳母猪的日采食量和改善母猪乳品质,从而提高哺乳仔猪的生长性能。

青蒿中黄酮类化合物的提取及其抗氧化性研究

[目的]确定从青蒿中提取黄酮类化合物的优化条件,并研究其抗氧化活性。[方法]用正交试验法确定青蒿中黄酮类化合物提取的最佳方案,测定提取的粗黄酮类化合物的抗氧化活性。[结果]结果表明,青蒿中黄酮类化合物的最佳提取条件为:乙醇的体积分数为90%,提取时间3.0 h,固液比为1 g∶40 ml,提取温度为70℃,在此条件下青蒿中黄酮类化合物的提取率为2.885%。此外,青蒿黄酮类化合物具有明显的抑制脂质过氧化作用,随着猪油中黄酮类化合物添加量的增加,其抗氧化作用逐渐增强。[结论]青蒿中黄酮类化合物具有良好的抗氧化活性,作为天然的抗氧化剂,青蒿黄酮类化合物具有一定的开发利用价值。

嗜热菌的筛选及菌种的初步鉴定

从自然堆肥中分离嗜热细菌 ,通过纯化获得 11株 (编号TH1～TH11)能在 6 0℃条件下生长的高温细菌。将所分离菌株接入浓度为 2 0 % (w v)的新鲜奶牛粪水中 ,检测菌株适应性能力。试验结果显示 ,TH9在粪水中生长良好 ,6 0℃培养 36h活菌数达到 6 .4× 10 8CFU ml。经初步鉴定 ,TH9为微杆菌 (Microbacteriumspp .)

苦竹叶总黄酮的超声提取及其抗氧化研究

目的探讨苦竹叶中总黄酮的提取、鉴别方法及对羟自由基的清除能力,以充分利用苦竹叶植物资源,避免资源的浪费。方法采用超声波乙醇浸提法从苦竹叶中提取黄酮类化合物,用分光光度法测定黄酮类化合物的总含量,并利用对羟自由基的清除能力就苦竹叶总黄酮的抗氧化性进行研究。结果测得样品中黄酮类化合物的总含量为C=0.407mg/ml,回收率为100.5%,其纯度和产率均较高。结论该方法采用全物理过程,无任何污染,是提取苦竹叶中黄酮类化合物的有效途径。苦竹叶黄酮类化合物提取液对Fenton体系产生的.OH自由基有很好的清除作用。

黄体素和β-胡萝卜素清除超氧阴离子和羟自由基能力的比较

利用抑制邻苯三酚自氧化法和番红花红漂白法分别检测离体条件下黄体素和β-胡萝卜素(从紫苜蓿叶片中提取的)对超氧阴离子(O_2^-)、羟自由基(·OH)清除作用的结果表明:黄体素清除O_2^-能力为β-胡萝卜素的2.78倍,清除·OH^-的能力是β-胡萝卜素的3.46倍。

大宝山污染弃耕农田不同植物对重金属的吸收与富集特征

为了从重金属污染弃耕农田自然恢复植被中筛选出重金属超富集植物,2011年2月采用野外采集与实验室分析的方法对大宝山矿坝心区污染弃耕农田土壤上的斑茅、小白菜、铺地黍、类芦、芦苇和乌毛蕨6种植物进行Cu、Zn、Pb、Cd的富集调查。结果表明:Cu、Zn、Pb、Cd 4种重金属中,Cd最容易被植物吸附转移,之后依次是Pb、Zn、Cu;6种植物中,斑茅和小白菜对Cd、Zn和Cu具有富集优势,斑茅不仅是Cu的超富集植物,而且对Zn、Cd、Pb的富集系数和转运系数也均大于1;小白菜对Zn和Cd具有富集优势,其中对Cd的富集系数高达15.55。因此,斑茅和小白菜可以作为修复Cu、Cd、Zn和Pb多金属污染土壤的富集植物种植,但因小白菜体内4种重金属含量均超出国家食品(叶菜类)中污染物限量标准,所以,小白菜可以作为富集植物种植,但不适宜作为蔬菜食用。