Effects of Rice Straw Silicification and Characters of Extraction Biogenic Silicon on the Degradation of Fibrous Components in Rice Straw

Straw of seven rice varieties with early-, middle- and late maturity was collected from Huazhong Agricultural University in Hubei. A study was carried out for rice straw in the aspects of the characters of straw silicification and extraction biogenic silica (EBSi), the relationship between characters of EBSi and kinetic characteristics of degradation of fibrous components in fistulated cows, as well as the effect of urea treatment on rice straw desilicification. Although total silica content (ADISi) in rice straw was similar, the efficiency of extraction biogenic silica (EEBSi) and cellulose in early varieties were significantly higher than those in middle (18.9% and 9.1 %) and late ones (26.1% and 11.2%). The degradability of EBSi and cellulose of early varieties were higher than those of middle by 70.0% and 17.5%, and of late varieties by 47.8% and 23.7% , respectively. The in sacco degradability and in vitro VFA production of early varieties were also higher than those of middle by 14.5% and 19.0%, and late by 12.9% and 14.8%. Comparing the morphological fractions of the rice straws, EEBSi, cellulose content, and in vitro VFA production were different with the order of blade < sheath < stem. A significant correlation was found between the contents of EBSi and cellulose (r= 0.86), and the two contents were remarkably correlated with the potential straw degradability (a + b) by r = 0.90 and 0.84 respectively. Therefore, EBSi in rice straw was a main factor affecting the potential degradability of rice straw, rather than the ADISi of straw. Urea treatment improved rice straw degradability, degradation rate and potential degradability by 10.8% , 27.9% , and 10.1% respectively, compared to untreated straws.

党参秸秆水浸提液对中药种子萌发及幼苗生长的影响

为明确不同质量浓度党参(Codonopsis pilosula)秸秆水浸提液对蒙古黄芪(Astragalus membranaceus)、黄芩(Scutellaria baicalensis)和柴胡(Bupleurum chinense DC)3种中药种子萌发及幼苗生长的影响,设置0、0.025、0.050、0.100、0.200 g/mL 5个党参秸秆水浸提液质量浓度,研究其对上述3种中药种子萌发及幼苗生长的化感作用。结果表明,党参秸秆水浸提液明显降低了3种中药种子的发芽率与发芽指数,且水浸提液质量浓度越高抑制作用越大。党参秸秆水浸提液对3种中药幼苗生长的化感作用存在差异,不同质量浓度均对蒙古黄芪幼苗苗高表现为促进作用,对其根长、幼苗鲜质量和干质量均表现为低质量浓度促进、高质量浓度抑制;党参秸秆水浸提液高质量浓度抑制黄芩幼苗苗高,但不同质量浓度对黄芩幼苗根长、鲜质量和干质量均表现为促进作用;党参秸秆水浸提液不同质量浓度对柴胡幼苗生长均表现为较强的抑制作用。党参秸秆水浸提液对3种中药种子萌发均具有化感抑制作用,对蒙古黄芪和黄芩幼苗生长指标的化感效应存在差异。党参秸秆水浸提液对3种中药的综合化感效应指数的影响也存在差异,对黄芩的综合化感效应指数值均大于0,表现为促进作用;0.025 g/mL党参秸秆水浸提液处理对蒙古黄芪的综合化感效应指数大于0,表现为促进作用,其余质量浓度下其综合化感效应指数均小于0,表现为抑制作用;对柴胡的综合化感效应指数值均小于0,表现为抑制作用。与蒙古黄芪和黄芩相比,党参秸秆水浸提液对柴胡抑制作用较强。

谷子秸秆水浸提液对5种作物种子萌发及幼苗生长的化感效应分析

从化感作用角度筛选适宜与谷子[Setaria italica(L.) Beauv.]进行间套轮作的农作物,为建立合理的谷子间套轮作体系提供参考依据。采用水提法制备谷子根、茎、叶浸提液,每种浸提液设4个浓度梯度(5、20、40、100 mg·mL^(-1)),以蒸馏水为对照(CK),研究谷子植株三部位浸提液对受体作物绿豆[Vigna radiate(L.)Wilczek]、红豆[Vigna angularis(Willd.) Ohwi et Ohashi]、玉米(Zea mays L.)、小麦(Triticum aestivum L.)和谷子种子萌发、幼苗生长的影响。结果表明,谷子根、茎、叶浸提液对受体作物种子发芽率和幼苗生长均有抑制作用,叶部浸提液抑制作用最强,根部浸提液的抑制作用最弱。随着浸提液浓度增加,其对受体种子的发芽率和幼苗鲜重、根长、芽长抑制作用加重。整体上看,谷子秸秆浸提液对5种作物种子萌发的抑制作用由小到大排序为绿豆<红豆<小麦<谷子<玉米。综合来看,绿豆更适宜与谷子进行间作、套作和轮作。

苦荞、豆瓣菜和艾秸秆水提液对桃树生长发育的影响

桃是我国重要的栽培果树之一,为了促进桃生长,进而为高品质桃生产提供参考,以早熟桃为试验材料,设置对照(清水)、苦荞秸秆水提液、豆瓣菜秸秆水提液及艾秸秆水提液4个处理,研究3种秸秆水提液处理对桃枝条生长、叶片光合色素含量、不同部位全氮、全磷、全钾含量以及土壤pH值和有效养分含量的影响。结果表明,与对照相比,艾秸秆水提液处理的桃枝条基部的长度和粗度分别降低3.62%和20.15%,艾秸秆水提液处理的桃叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和叶绿素总量分别显著降低15.88%、17.49%、16.30%和16.28%。苦荞和艾秸秆水提液增加了桃果实全氮含量,而豆瓣菜秸秆水提液则降低了桃果实全氮含量;艾秸秆水提液处理的桃茎秆全磷含量较对照提高了5.13%,全钾含量较对照、苦荞和豆瓣菜秸秆水提液分别显著提高4.35%、7.49%和4.45%;苦荞秸秆水提液处理的桃叶片全钾含量最高。0~20 cm土层中,苦荞、豆瓣菜和艾秸秆水提液处理的碱解氮含量分别较对照显著降低8.45%、7.05%和21.43%;有效磷含量变化趋势从小到大依次为豆瓣菜秸秆水提液<对照<艾秸秆水提液<苦荞秸秆水提液;艾秸秆水提液处理的土壤速效钾含量显著高于对照。综上,苦荞、豆瓣菜和艾秸秆水提液处理均能在一定程度上利于桃的生长,其中,艾秸秆水提液的处理效果最好。

油菜秸秆水浸液对花生种子萌发及幼苗生长的影响

为探究油菜秸秆对花生生长发育的影响,为油菜新品系PW-1B的示范推广及油菜与花生的轮作倒茬提供参考,以5个花生品种豫花22、豫花37、豫花65、远杂9102、濮科花9号为受体材料,研究不同质量浓度(0、0.03、0.06、0.10 g/mL)油菜秸秆水浸液对花生种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响。结果表明,油菜秸秆水浸液对种子发芽率影响较小,但会抑制花生种子发芽势;低质量浓度的油菜秸秆水浸液处理增加了豫花22幼苗和濮科花9号幼苗的侧枝长、豫花65和濮科花9号幼苗的主茎高,随着质量浓度增加促进效应不显著,0.10 g/mL的水浸液显著抑制了豫花37幼苗的根长、豫花65幼苗的单株鲜质量;3种质量浓度水浸液处理均显著增加了远杂9102幼苗的根长。水浸液处理对远杂9102全部表现出化感促进效应,而对其他4个花生品种的化感作用则表现为低促高抑。豫花22、豫花65、远杂9102幼苗的可溶性蛋白质含量在不同质量浓度处理下均显著高于对照;豫花37、濮科花9号幼苗的可溶性蛋白质含量在水浸液质量浓度为0.03 g/mL时显著高于对照。水浸液处理后豫花22、豫花65幼苗的3种抗氧化酶的活性均降低,豫花37的POD活性降低。综上,油菜秸秆水浸液对花生品种的化感效应因受试品种不同存在差异,且水浸液处理对远杂9102全部表现出促进效应,表明远杂9102更适合与油菜新品系PW-1B轮作。

Box-Behnken响应面法优化荞麦秸秆中纤维素提取工艺

为了优化荞麦秸秆中纤维素提取工艺,本研究以纤维素含量为评价指标,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken响应面法,考察氢氧化钠浓度、温度和时间对纤维素含量的影响。最佳纤维素提取工艺条件为:氢氧化钠浓度为4.20 g/mL、温度为77.31℃、时间为78.45 min。在此条件下纤维素提取率平均值为69.35%,与预测值相对误差为0.72%。通过扫描电镜、红外光谱和XRD等测试手段对荞麦秸秆和粗纤维素结构进行表征。研究结果表明该工艺准确可靠,且为荞麦秸秆的广泛应用奠定了理论基础。

农作物秸秆纤维提取技术研究进展

农业废弃物的高值化利用有助于缓解资源约束、减少环境污染。秸秆纤维素是细胞壁中最主要的物质,与木质素和半纤维素稳定嵌套,难以分离。因此,秸秆有效组分分离提取是实现其高值化利用的基础和关键。本文对秸秆中纤维微观结构、形成机制及理化性质进行深入阐述,介绍了提取纤维素的多种技术,并对纤维素分离原理与优缺点进行了凝练。针对现有技术壁垒及局限性,展望秸秆纤维分离、提取及纯化等的研究领域和发展方向,以期为探索出高效绿色环保的工艺技术,实现秸秆纤维素的高值化利用奠定基础。

基于神经网络算法的蒜秸秆蒜素提取工艺优化

以山东莱芜白皮蒜秸秆为主要原料,以蒜素主要成分二烯丙基二硫醚含量为指标,考察提取时间、提取温度、液料比3个因素对蒜秸秆蒜素提取效果的影响。在单因素试验的基础上,进行响应面优化试验,通过反向传播神经网络和遗传算法,对优化试验结果进行模拟分析并寻优,结果表明:蒜秸秆蒜素提取最优工艺为提取温度38.5℃,提取时间1.5 h,液料比2.4∶1。在该工艺下蒜素主要成分二烯丙基二硫醚含量为657.21μg/mL。

大蒜秸秆提取工艺响应面法优化及粗提物杀螨毒力测定

为加强对农田废弃物大蒜秸秆的综合利用,应用不同有机溶剂对大蒜秸秆进行粗提,不同溶剂的提取效果评价及对提取液进行杀螨活性测定。以提取温度、时间、次数、料液比为影响因素,大蒜秸秆粗提物的质量为结果指标进行单因素试验并采用响应面法对提取工艺进行优化。结果显示以95%乙醇作为提取剂的粗提物质量为3.54 g,比丙酮、乙酸乙酯、正己烷、石油醚、乙醚提取剂的效果更好,大蒜秸秆提取物具有杀螨活性。由响应面分析得到最佳提取温度为33℃,提取时间为50 min,提取次数为5次,料液比为1:10,由最佳工艺得到的粗提物溶出量为3.68 g。以二斑叶螨和山楂叶螨供试昆虫,进行室内毒力测定,结果显示对二斑叶螨的LC50为5.9403 g/L,对山楂叶螨的LC50为5.1001 g/L,经过提取工艺优化的大蒜秸秆粗提物表现出良好的杀螨活性。为农田废弃物大蒜秸杆的综合利用提供了参考和借鉴。

共降解增产煤层气的秸秆关键组分研究

建立秸秆萃取组分与煤共降解增产生物甲烷的实验体系,分析秸秆萃取组分在共降解增产甲烷作用,探究煤与秸秆共降解增产煤层气机理。结果表明,不同试剂萃取秸秆所得萃余固体与煤共降解表现出显著增产生物甲烷效果,甲烷产量随萃取时间的延长先增加后减少,最大为455.64μmol,比单独煤降解和单独秸秆降解生物甲烷产量之和高252.90%。红外光谱结果显示,萃取会改变秸秆结构,尤其是破坏木质素,释放纤维素,提高秸秆的生物有效性。结论认为,秸秆中纤维素是共降解的关键组分,同时秸秆中也存在不利于甲烷生成的组分,进一步增产甲烷需排除秸秆不利组分影响,提高纤维素等有利组分作用。研究结果为明晰煤与秸秆共降解机理奠定基础,为生物质的综合利用和煤层气的高效开发提供思路。

响应面法优化烟草秸秆中木聚糖的提取工艺研究

为实现烟草秸秆的循环利用,对碱法提取烟草秸秆木聚糖的工艺进行优化。以木聚糖提取率为响应值,在单因素试验基础上,考查提取时间、氢氧化钠浓度、提取温度和料液比对木聚糖提取率的影响。结果表明,烟草秸秆木聚糖的最佳提取工艺为提取时间4.4 h,氢氧化钠质量浓度0.21 g/m L,提取温度71.6℃,料液比1∶15,烟草秸秆木聚糖提取率为26.27%,与预测值25.94%接近。各因素对木聚糖提取率影响程度依次为氢氧化钠浓度>料液比>提取时间>提取温度。研究结果可为烟草秸秆的加工利用及有效成分提取提供一定的技术支持。

MODIS数据在秸秆焚烧监测中的应用研究

秸秆焚烧会产生大量的二氧化碳、一氧化碳、苯等有害气体,不仅危害人体健康,而且给大气环境、生态环境、交通安全和火灾防护造成了极大的负面影响[1]。传统的秸秆焚烧监测手段是靠巡逻小组实地巡查,效率较低,成本较高。而利用遥感技术可以快速获取全市范围内的秸秆焚烧信息,通过分析作物秸秆焚烧火点的时空分布格局、动态变化趋势,准确掌握秸秆焚烧信息。本文围绕保护生态环境、减少大气污染、做好秸秆禁烧工作的需求,利用MODIS、GF4、HJ-1B等遥感数据、参考已有地理国情监测数据和第三次全国农业普查数据,开展秸秆焚烧信息的快速提取研究,通过分析作物秸秆焚烧火点的时空分布格局及动态变化趋势,为监管部门掌握秸秆焚烧信息,制定大气污染防控措施提供有力的技术支持。

稻草浸泡液的抑藻效果与抑藻活性组分的初步分析

通过XAD树脂固相萃取和GC-MS解析,研究了不同降解方式和降解时间的稻草浸泡液中的控藻活性组分与抑藻效果的关系。结果表明,稻草本身存在抑藻活性物质,低温浸泡4天的无菌稻草液在2.5 g/L投加量下,对微囊藻的抑制作用达到了69.3%。好氧和厌氧降解稻草浸泡液均可抑藻效果,如厌氧和好氧浸泡15天的稻草液在1.5 g/L浓度下对微囊藻的抑制作用分别为83%和81%。通过GC-MS检测,稻草浸泡液的活性物质组分主要有萘胺类、酯类和酚类,其中最为典型的酯类物质为邻苯二甲酸二丁酯以及其衍生物。随着稻草降解时间的延长,浸泡液中存在的有机物组分的种类与含量均有所减少,尤其好氧降解处理方式更为显著。稻草浸泡液抑藻物质和抑藻效果有明显的对应关系。

高效液相色谱法测定秸秆浸提液或腐解液中12种酚酸

建立了同时测定秸秆浸提液或腐解液中12种酚酸物质（没食子酸、原儿茶酸、龙胆酸、对羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸、咖啡酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸、芥子酸、水杨酸）的反相高效液相色谱测定方法。采用Waters HLB（500 mg、60μm、6 mL）固相萃取小柱对水溶液中的酚酸物质进行浓缩,以含0.5%乙酸的乙腈和0.5%乙酸的水溶液为流动相进行梯度洗脱,选用二极管阵列检测器,30 min内可对12种酚酸物质同时检测,各种酚酸均可达到基线分离。加标回收试验表明,样品中12种酚酸类化合物的加标回收率为79.41%～101.92%,12种酚酸保留时间和峰面积的RSD分别在0.02%～0.1%和0.25%～2.26%之间。该方法快速、灵敏、准确,适用于同时测定秸秆浸提液、腐解液、土壤溶液及水溶液中12种酚酸物质含量。

大麦秆提取液对铜绿微囊藻生长的影响研究

大麦秆提取液是无害、高效的抑藻剂.未过滤大麦秆提取液对铜绿微囊藻的生长有显著的抑制效果,投加比例在10mL.L-1以上时,抑制效果与大麦秆提取液投加浓度之间无明显相关关系,6d后的抑制率均在95%以上,且培养液澄清透明;而通过0.22μm滤膜过滤后的大麦秆提取液对铜绿微囊藻的抑制效果不显著.在投加未过滤大麦秆提取液的培养液中发现大量原生动物,推测原生动物的吞食作用是大麦秆提取液抑制铜绿微囊藻生长的主要原因之一.

小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻的化感效应

通过设置小麦秸秆浸提液和腐解液对水稻种子发芽和幼苗生长发育影响试验,明确小麦秸秆对水稻的化感效应。水稻种子萌发试验采用平板培养法,水稻生长发育试验采用砂培法。试验结果表明:与对照相比,小麦秸秆浸提液和腐解液均显著降低水稻种子的发芽指数和水稻植株生物量、叶绿素含量以及根系活力(p<0.05),同时显著增加水稻植株丙二醛含量(p<0.05);小麦秸秆腐解液对水稻的化感效应强于秸秆浸提液,小麦秸秆叶部浸提液对水稻的化感效应强于茎秆浸提液,小麦秸秆15 d腐解液对水稻的化感效应强于7 d腐解液;4种浸提液或腐解液5倍稀释后均减缓了对水稻发芽和植株生长发育的抑制作用。小麦秸秆浸提液和腐解液的总酚酸含量均较高,含量介于90.80～222 mg L-1,且总酚酸含量与水稻植株鲜重、根系活力、叶绿素以及水稻发芽指数显著负相关,而与水稻植株丙二醛含量显著正相关。小麦秸秆浸提液和腐解液均对水稻产生化感效应,其作用强度与秸秆腐解方式、秸秆不同部位及腐解时间有关,同时小麦秸秆化感效应的产生与浸提液和腐解液中的酚酸含量有关。

芦笋秆提取物对余干乌鸡产蛋性能及血清免疫生化指标的影响

选择产蛋率和体重相近的26周龄余干乌鸡120只,随机分成6个处理,对照组饲喂基础日粮,试验组分别在基础日粮中添加0.5％、0.4％、0.3％、0.2％、0.1％的芦笋秸秆提取物,研究芦笋提取物对产蛋余干乌鸡产蛋性能、免疫性能及血清生化指标的影响.结果表明：添加0.1％～0.5％的芦笋秸秆提取物与对照组相比产蛋率显著提高（P＜0.05）,料蛋比显著降低（P＜0.05）.添加0.1％～0.4％的芦笋秸秆提取物与对照组相比可显著提高血清中的超氧化物歧化酶和免疫球蛋白G水平（P＜0.05）,在添加0.5％时两者水平皆极显著提高（P＜0.01）.与对照组相比,添加0.1％～0.5％时,血清中低密度脂蛋白胆固醇和谷丙转氨酶水平极显著降低（P＜0.01）；添加0.1％～0.3％时,血清中的免疫球蛋白M水平显著提高（P＜0.05）,添加0.4％～0.5％时其水平极显著提高（P＜0.01）.日粮中添加0.1％～0.5％芦笋秸秆提取物有利于提高产蛋期余干乌鸡产蛋率和免疫功能,并具有降低低密度脂蛋白胆固醇和护肝功效.

秸秆纤维素提取方法比较研究

为了提高秸秆纤维素的能源化利用效率,采用多种方法处理秸秆,找出适合秸秆纤维素的提取方法。分别用高压蒸煮法、硝酸-乙醇法等6种方法从秸秆中提取纤维素,采用重铬酸钾-硫酸亚铁铵法测定纤维素的含量。以纤维素含量、产量、所需时间和外观性状为指标进行筛选和评价。高压蒸煮法提取的纤维素为黄色粉末状,产量大、含量达68.74%,所需时间仅为3.5h;硝酸-乙醇法提取的纤维素为白色花粉状,产量小、含量高达72.89%,所需时间为4.5h,其他提取方法在纤维素含量、产量、所需时间和外观性状方面各有不足。采用高压蒸煮法和硝酸-乙醇法提取秸秆纤维素。高压蒸煮法处理量大,所需时间短,含量较高,适合工业生产需要;硝酸-乙醇法提取的纤维素品质好,含量高,产量小,适用于科研机构及相关部门。

玉米、小麦秸秆水浸提液对蔬菜种子的化感作用

以黄瓜、生菜、茄子种子为受试材料,采用室内生物测定方法研究了玉米、小麦秸秆水浸提液的化感作用。结果表明,作物秸秆对蔬菜种子的影响有抑制、促进、促进/抑制双重作用和无显著作用等多种形式。玉米水浸提液对黄瓜种子活力指数、幼苗根长和鲜质量显著抑制,对苗高和干质量表现低浓度促进高浓度抑制;对生菜、茄子种子的发芽和根系生长显著抑制,对苗高和鲜质量均表现促进/抑制双重作用。小麦秸秆水浸提液对黄瓜苗高、鲜质量表现促进作用;对生菜种子活力指数和幼苗根长具有显著抑制作用,对其苗高和鲜质量均表现促进/抑制双重作用;对茄子发芽率显著抑制作用,对其根长、苗高和鲜质量均表现双重作用。根据化感敏感指数,玉米秸秆水浸提液对受体蔬菜的化感作用强于小麦;生菜对秸秆浸提液最敏感,茄子次之,黄瓜最不敏感。

棉花秸秆浸提液对小麦种子萌发及幼苗生长的化感效应

为了解棉花秸秆对小麦生长发育的化感效应,按每克秸秆粉碎物10mL水的比例浸提制备母液(浓度记为10%),以小麦品种扬麦13为材料,研究不同浓度棉花秸秆浸提液对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,浓度低于7.0%的棉花秸秆浸提液延迟了小麦种子发芽时间,但不影响发芽率;浓度高于7.0%的浸提液不仅延迟了发芽时间,而且降低了发芽率。浸提液对小麦幼苗地上部和根系生长的影响差异较大。浓度低于1.0%的浸提液对根系生长影响较小,高于此浓度水平则抑制根系伸长和根表面积增大,增加根系膜脂过氧化程度,降低根系活力,抑制根系吸收水分和养分及其向地上部的运输能力;4.0%的浸提液促进了小麦幼苗地上部对氮、磷、钾和水分的吸收,当浸提液浓度继续升高,促进作用逐渐减弱,直至表现为抑制作用。浸提液中总酚酸含量较高,10.0%的浸提液中总酚酸含量达到124.0mg·L-1,且总酚酸含量与种子萌发相关指标(发芽率、发芽势和发芽指数)、整株鲜重、根冠比、根系含水量、总根长、根表面积和根系活力均呈显著负相关,与根系氮、磷、钾含量、根平均直径和丙二醛含量呈显著正相关。由此推测,棉花秸秆的化感效应可能与浸提液中总酚酸含量有关,影响小麦种子萌发和幼苗对水分及养分的吸收与运输是其化感效应的主要表现。