长期覆膜和施用有机肥对黄土高原春玉米产量和品质的效应

【目的】通过田间定位试验探究长期覆膜和施用有机肥对春玉米产量、品质、干物质累积和氮素吸收的影响。【方法】长期定位试验在中国科学院水利部水土保持研究所长武黄土高原农业生态试验站开展。试验设4个处理:覆膜,不施氮,作为对照(F);不覆膜,施氮225 kg·hm~(-2)(N);覆膜,施氮225 kg·hm~(-2)(FN);覆膜,施氮225 kg·hm~(-2),并施有机肥(FSN)。2020和2021年在玉米吐丝期(R1)和收获期(R6)分别采集植株样品,测定植株生物量,并按器官分类测定不同部位的氮含量,收获期测定玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪和粗淀粉含量。【结果】(1)施氮条件下覆膜显著提高春玉米产量,覆膜条件下增施有机肥能使产量进一步提高。不覆膜施氮处理与对照相比增产106%—176%,覆膜处理在此基础上产量增加21%—75%,在覆膜条件下增施有机肥后进一步增产6%—8%。(2)施氮条件下覆膜显著提高春玉米干物质累积和氮素吸收,施用有机肥后二者进一步得到提高。(3)不覆膜施氮处理的粗蛋白含量为8.67%—8.94%,施氮条件下覆膜使粗蛋白含量提高至8.99%—9.34%,增施有机肥后粗蛋白含量没有进一步提高。3个处理间粗脂肪和粗淀粉含量没有显著差异。【结论】覆膜(FN)可以显著提高春玉米产量和粗蛋白含量,覆膜条件下增施有机肥(FSN)在维持籽粒粗蛋白含量的基础上进一步增加产量,实现春玉米的高产优质。

常规尿素掺混控释尿素一次施用对旱作春玉米产量及氮素利用的影响

【目的】通过田间试验研究施氮量和施肥方式对旱作春玉米产量、经济效益、干物质累积量、氮素累积利用和土壤无机氮残留的影响,为春玉米高产及高效施肥提供理论支撑。【方法】本研究采用裂区试验,以施肥方式为主处理,包括常规尿素一次施肥(OF)、常规尿素分次施肥(TF)和常规尿素掺混控释尿素一次施肥(MF);施氮量为副处理,设0、60、120、180、240、300 kg/hm^(2)6个施氮水平(N0、N60、N120、N180、N240、N300)。在玉米十叶期(V10)、吐丝期(R1)、灌浆期(R3)、成熟期(R6)分别采集植株样品,测定植株生物量,并按器官分类测定不同部位的氮含量。【结果】1)3种施肥方式下,随着施氮量的增加产量逐渐增加,当施氮量达到240 kg/hm^(2)后,产量不再显著增加。MF施氮处理的平均产量较OF和TF处理分别显著提高了5.0%和4.2%,经济效益分别提高了7.9%和25.7%。2)增施氮肥显著增加了干物质累积量,当施氮量达到240 kg/hm^(2)后,收获期干物质累积量不再显著增加。N240处理吐丝期和收获期的干物质累积量MF较OF分别增加了19.5%和12.5%。3)增施氮肥显著增加了花前、花后和氮素总累积量。MF方式的N240处理氮素总累积量较OF和TF方式分别显著增加了32.7%、20.9%。4)增施氮肥显著增加了收获期茎、叶、籽粒氮含量以及茎氮、叶氮转移量。相同施氮量下,收获期茎、叶、籽粒氮含量和茎、叶氮向籽粒的转移量都表现为MF>TF>OF,且MF方式显著高于OF方式。5)相比OF和TF方式,MF方式显著提高了氮肥农学效率、偏生产力和表观回收率,显著降低了无机氮残留和氮表观损失。【结论】常规尿素掺混控释尿素一次施肥方式在施氮量为240 kg/hm^(2)时,显著提高了春玉米的产量、经济效益、氮素累积量和肥料利用率,降低了土壤无机氮残留,为当地高产和高效施肥的最佳方式。

CuO-Bi2O3-MgO/γ-Al2O3催化剂的制备及催化合成1,4-丁炔二醇的研究

采用等体积浸渍法制备了系列不同Mg O含量的Cu O-Bi2O3-Mg O/γ-Al2O3催化剂,用N2-BET、XRD和TPR对其进行表征,并考察了其催化甲醛溶液和乙炔合成1,4-丁炔二醇的性能。结果表明,添加适量的Mg O可显著改进催化剂的活性和选择性,其中γ-Al2O3先负载质量分数1%的Mg O,700℃焙烧后,再共浸渍Cu O和Bi2O3后500℃焙烧制备的30%Cu O-2%Bi2O3-1%Mg O/γ-Al2O3催化剂性能较好,1,4-丁炔二醇产率和选择性可分别达到67.9%和90.3%。

CuO-Bi_2O_3/SiO_2催化剂的制备及其催化活性

采用等体积浸渍法制备了一系列CuO-Bi2O3/SiO2催化剂(CatT),其结构和性能经N2-BET,XRD,XPS和H2-TPR表征。以甲醛和乙炔反应合成1,4-丁炔二醇为探针反应,考察了焙烧温度(T)对CatT催化活性的影响。结果表明:于400℃焙烧的催化剂(Cat400)具有较好的催化活性,转化率69.3%,收率54.5%。催化剂的活性与其织构性能、活性组分分散度及CuO还原能力有一定的相关性。

高比表面积介孔SiO_2负载V-P氧化物催化乙酸-甲醛羟醛缩合制丙烯酸研究

以不同孔径的高比表面积介孔SiO_2为载体,通过浸渍法制备VPO/SiO_2-x(x=6、8、10、12,平均孔径)催化剂。采用BET、XRD、XPS和NH_3-TPD对催化剂进行表征,并考察了其对甲醛-乙酸多相催化制丙烯酸的催化性能。结果表明,不同孔径VPO/SiO_2催化剂均具有较高的比表面积(>180m^2/g)和发达的介孔结构,其平均孔径分别为6.5nm、8.7nm、10.6nm和13.0nm;VPO/SiO_2上丙烯酸的催化选择性由于受催化剂孔径的影响依次为VPO/SiO_2-10>VPO/SiO_2-12>VPO/SiO_2-8>VPO/SiO_2-6。反应温度为350℃时,孔径为10.6nm的VPO/SiO_2上丙烯酸的选择性和收率分别达到76.8%和47.1%,甲醛转化率为61.2%。

TiO_2掺杂CuMnCe/Al_2O_3催化剂对甲烷催化燃烧脱氧反应的影响

以掺杂了不同TiO_2含量的Al_2O_3作为载体,通过等体积浸渍法制备了一系列不同TiO_2含量的CuMnCe/TiO_2-Al_2O_3催化剂,用BET、H_2-TPR、XRD和XPS表征技术对催化剂物理化学性质进行表征,并考察了催化剂在含甲烷气脱氧反应中的催化性能。结果表明,在载体中添加TiO_2对催化剂活性组分的晶相结构和分散度没有明显影响;但有效改善了Al_2O_3载体抗烧结能力;增加了CuMnCe/Al_2O_3催化剂表面Ce^(3+)/(Ce^(3+)+Ce^(4+))的相对含量,从而提高了活性氧的移动性,且使催化剂表面可氧化还原物种含量和表面吸附氧Osur/(Osur+Olatt)的含量增多。有效改善了催化剂在含甲烷气催化燃烧脱氧上的催化活性。其中,CuMnCe/4%TiO_2-Al_2O_3表现出最优的催化活性,在387℃时可使含甲烷气中氧气的转化率达到100%。

施肥方式对黄土高原旱作春玉米农田土壤氨挥发的影响

【目的】通过两年田间氨挥发测定,研究不同施氮量和不同施氮方式对黄土高原旱作春玉米农田土壤氨挥发的影响。【方法】该试验采用裂区试验设计,主处理设置0、180、300 kg·hm^(-2)3个氮肥用量,同一施氮量下副区分尿素一次性基施(UR)、尿素分次施用(URT)(基肥40%,十叶期追肥60%)以及尿素与控释尿素掺混一次性基施(CRU)3种施氮方式,采用海绵吸收通气法进行原位测定。【结果】(1)对于施基肥后的氨挥发速率,3种施肥方式均出现挥发峰值,且UR处理的氨挥发峰值高于另外两种施肥方式,特别是在高施氮量的情况下;对于追肥后的氨挥发,只有URT处理出现峰值,且高于基肥后的挥发峰值。(2)氨挥发累积量随着施氮量的增加而增加。在同等施氮量处理下,URT处理氨挥发累积量最高(2.88—36.84 kg·hm^(-2)),且主要集中在追肥期(占整个生育期的72.2%—90.4%);其次是UR处理(1.08—10.07 kg·hm^(-2));CRU处理氨挥发累积量最低(0.96—5.69 kg·hm^(-2))。(3)施氮量和施肥方式对氨挥发量的交互作用极显著,氨挥发的年间差异主要是受到施肥后的降雨影响。【结论】对于西北旱作覆膜春玉米,尿素与控释尿素掺混一次性施用方式(CRU)既能减少追肥人工投入,又能减低氨挥发损失,可作为该区域值得推广的绿色施肥方式。

钴基催化剂催化燃烧VOCs的研究进展

在挥发性有机化合物(VOCs)的催化燃烧反应中,由于贵金属催化剂存在易挥发、烧结、中毒和稀缺等缺点,限制了其进一步商业应用;而非贵金属钴催化剂因其具有较高的催化活性和低成本而展现出良好的应用前景。介绍了钴基催化剂的结构、晶粒尺寸、形貌与晶面效应,并总结了钴基催化剂的制备方法和Co3O4的助剂、载体效应,概述了催化燃烧VOCs的反应机制,最后指出了现阶段钴基催化剂存在的问题及今后的研究方向。

焙烧温度对甲醇氧化制甲醛铁钼催化剂结构及性能的影响

以Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和(NH_(4))6Mo_(7)O_(2)4·4H_(2)O为Fe源和Mo源,通过共沉淀法制备了系列不同焙烧温度的铁钼催化剂,并考察了催化剂对甲醇氧化制甲醛反应性能的影响。结果表明,400℃焙烧的铁钼催化剂具有最佳催化性能,其甲醇转化率为96.6%、甲醛收率为87.6%、甲醛选择性为80.7%。进一步通过BET、XRD、Raman、SEM、XPS及H_(2)-TPR对催化剂进行表征,发现焙烧温度对催化剂的织构、形貌、晶相结构以及表面Fe、Mo、O物种的种类和分布具有显著影响。当焙烧温度从350℃提升至400℃时,催化剂中钼氧化物由六方相h-MoO_(3)转变为正交相α-MoO_(3),催化剂表面Mo^(5+)和晶格氧含量增加是催化性能提升的主要原因。

调控制备pH值对铁钼催化剂结构及性能的影响

通过调控共沉淀中钼酸铵溶液的酸度制备了系列铁钼催化剂,采用N_2吸附-脱附、Raman、XRD、SEM、H2-TPR等方法对催化剂的结构进行了表征,并考察了不同酸度条件下制备的铁钼催化剂的甲醇氧化制甲醛催化活性。结果表明,钼酸铵溶液酸度影响催化剂的粒径、形貌及表层铁、钼物种的分布与富集。恰当的钼酸铵溶液酸度范围,优化了催化剂表层MoO_3和Fe_2(MoO_4)_3物种的比例,改善了催化剂的催化氧化性能,有利于甲醇氧化制甲醛收率和选择性的提高。

Mg改性对Co/γ-Al2O3-TiO2催化燃烧丙烷性能影响

采用分步浸渍法制备了系列Mg改性的Co/γ-Al2O3-TiO2催化剂,通过X射线衍射(XRD)、紫外可见漫反射光谱(DR-UV-vis)、N2吸附-脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)和H2程序升温还原(H2-TPR)等技术对催化剂进行表征,并考察了其对丙烷燃烧的催化性能。结果表明,Co在原始γ-Al2O3-TiO2载体和Mg改性MgO/γ-Al2O3-TiO2载体上均以Co3O4的形式存在;Mg掺入后与Al2O3作用形成MgAl2O4尖晶石,改善了载体的织构性质,提升了Co3O4在催化剂载体表面的暴露数量和分散程度。此外,MgAl2O4与Co3O4相互作用提升了Co3O4颗粒表面Co3+/Co2+和Oads/Olatt的比例,并削弱了Co-O键键能,从而提升了其对丙烷的催化燃烧活性。当Mg负载量为15%(质量分数)时,在Co/MgO(15%)/γ-Al2O3-TiO2催化剂上进行丙烷燃烧,丙烷90%转化率的温度比无Mg掺杂的Co/γ-Al2O3-TiO2催化剂的降低了45℃,并且连续反应40 h其活性保持稳定。

催化燃烧法用于煤层气脱氧的研究进展

对已报道的国内煤层气开采及脱氧的研究进展进行了综述,介绍了贵金属和非贵金属(过渡金属氧化物型、钙钛矿型等)两类催化剂催化燃烧甲烷在低浓度煤层气脱氧中的研究进展,并对两类催化剂脱氧机理进行了阐述,简要介绍了低浓度煤层气脱氧工艺改进,并在此基础上提出了煤层气脱氧中需要解决的问题和应用前景。

炔醛化反应中pH值对铜基催化剂催化性能影响的研究

炔醛化反应通常采用铜基催化剂,pH值对反应有较大影响,控制反应过程中pH值在6~7范围内,1,4-丁炔二醇收率与选择性最佳。通过SEM、N2吸附-脱附、XRD和FT-IR对反应前后的碱式碳酸铜催化剂进行表征,研究pH值对催化剂催化性能的影响。结果发现反应过程中pH值较低,会造成催化剂形貌与织构性质发生改变,导致活性物质乙炔亚铜降低,促进线型碳(尤其是β型线型碳)增加,不利于催化反应的进行。同时,研究还发现了炔醛化反应中间物CuC≡CCH2OH的存在。

山西高产氮高效玉米品种的筛选及其干物质氮素累积与分配

通过分析16个玉米品种在施氮(225 kg/hm^(2))和不施氮条件下的产量及其节氮潜力等筛选高产氮高效品种。结果表明,两年中晋玉18、登海605、先玉335增产潜力在5%以上,节氮潜力为15.48%~18.39%(2018年)和14.26%~29.47%(2019年)。根据供试品种在施氮和不施氮条件下的产量平均值作为分界线,将这16个品种划分为4种类型。通过对其生物量及氮素累积与转运特征的分析,表明高产氮高效品种具有较高的花后干物质累积量,在保证一般水平的花前氮素转运量的基础上有较高的花后氮素吸收量。