小麦和玉米秸秆热解反应与热解动力学分析

为了对生物质快速热解液化设备进行分析和计算 ,该文用热重、差热分析仪分别对小麦和玉米秸秆在不同升温速率下进行了热分析研究。结果表明 :小麦和玉米秸秆的热解特性基本一致 ,热解过程可以用同一种模型描述 ;随升温速率的提高 ,热解最高速率时的温度和热解最高速率明显提高。分析了小麦和玉米秸秆热解反应过程 ,提出了平行一阶反应动力学模型并计算出模型中各参数 ,将该模型的计算结果、现有一阶反应模型的计算结果分别和试验数据进行了对比 ,结果表明 。

小麦玉米秸秆掺土还田量对土壤水分运动特性的影响

为探求小麦、玉米秸秆还田对土壤水分运动特性的影响,利用非饱和导水率测定仪测定土壤水分特征曲线,采用van-Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线。试验以不掺加任何秸秆为对照,另设计分别掺加小麦或玉米秸秆的4个处理,掺加量分别为干土质量的1.0%、1.6%、2.25%、3.2%,比较各处理土壤水分运动参数和水分有效性差异。结果表明,掺加秸秆后模型进气值倒数值均小于对照;在秸秆掺加量为1%~2.25%时,形状系数值随着秸秆掺加量的增大而增大,当掺加量为3.2%时反而减小;秸秆的掺入还影响到土壤水分特征曲线的土壤残余含水率和土壤饱和含水率,掺加2种秸秆后,土壤饱和含水率均比未掺时小;土壤残余含水率变化规律与形状系数值一致,掺加小麦秸秆后,土壤残余含水率略低于对照,而掺加玉米秸秆后,土壤残余含水率略高于对照。掺加秸秆能减少土壤重力水19.3%~73.3%,在掺加小麦秸秆3.2%、掺加玉米秸秆2.25%时,土壤中易利用水比例系数最大,分别为26.3%、30.6%,所以通过掺加秸秆能显著提高土壤的保水性。研究可为阐明秸秆还田后土壤水分运动规律提供理论依据。

小麦、玉米秸秆与不同比例牛、羊粪堆置腐熟研究

采用小麦、玉米秸秆分别与牛、羊粪按不同比例进行高温堆肥,通过测定堆体温度、pH值、发芽指数等理化指标,研究不同物料配比对高温堆肥的影响。结果表明,添加玉米秸秆进行堆肥发酵的效果好于添加小麦秸秆,其高温持续时间较小麦秸秆处理长15～24d,腐熟时间短3d左右。添加羊粪处理腐熟效果优于牛粪处理。综合分析可知,以玉米秸秆和羊粪质量1∶1配比效果最佳,堆肥升温快,第3天即达50℃以上,高温持续时间为22d,反应结束时pH值为8.35,发酵第30天种子发芽指数即可达80%以上,达到了快速腐熟的目的。

微生物菌喷施对集沟还田稻麦秸秆的影响

在稻麦轮作、秸秆集沟还田模式下,针对沟内秸秆因腐解过慢而妨碍下茬作物正常生长的问题,利用微生物复合菌对秸秆的催腐特性,采用已研制的稻麦联合收获开沟埋草多功能一体机的喷施功能,对沟内秸秆进行喷菌使其快速腐解还田。为考察菌剂对秸秆的腐解效果,设计了裂区对比试验。试验结果表明:观察期内,夏季麦秸秆在液体菌剂+覆土处理下腐解率达74.60%,远高于对照组(不施菌剂+覆土)的12.80%,也高于未覆土+液体菌剂处理的44.11%,表明适宜的菌剂对麦秸秆有较好的促腐效果;冬季稻秸秆在各菌剂处理下秸秆的腐解率均不超过30%,且与对照组无显著差异(P>0.05)。粉末状菌剂的各处理腐解率均在25%以下,促腐效果不明显,表明粉剂在该模式下适用性有限。该研究为集沟还田的秸秆进一步处理提供了参考。

秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦茎秆抗倒性研究

为研究秸秆覆盖和宽幅精播对冬小麦茎秆抗倒伏的影响,采用宽幅精播和常规种植,设置秸秆覆盖和不覆盖2种覆盖方式,研究了宽幅精播和秸秆覆盖对冬小麦茎秆主要物理性状参数、机械强度和抗倒伏指数等的影响。结果表明,在拔节期和抽穗期各灌60mm的情况下,冬小麦生育后期茎秆抗倒伏特性与株高、重心高度和倒数第二节间壁厚有较强的相关性。无秸秆覆盖条件下,宽幅精播冬小麦抗倒伏指数和常规种植没有显著差异,而在秸秆覆盖条件下宽幅精播冬小麦抗倒伏指数则显著提高。秸秆覆盖显著降低冬小麦产量,但宽幅精播种植模式能够通过增加穗数弥补秸秆覆盖造成的产量损失。秸秆覆盖和宽幅精播相结合有利于改善冬小麦的抗倒性能,但显著降低冬小麦产量。

麦秸秆外表面膜及异氰酸酯对麦秸与LDPE界面结合的影响

采用物理及力学性能以及界面结合形态分析相结合的方法,研究了麦秸秆外表面膜及异氰酸酯(PAPI)对麦秸与低密度聚乙烯(LDPE)两相界面结合的影响。研究结果表明:1.3% PAPI可显著提高麦秸/回收LDPE复合材料干态及2 h沸水后内结合强度、静曲强度及弹性模量,对24 h吸水厚度膨胀率的降低改善不大;麦秸秆外表面膜具有改善麦秸与LDPE两相界面结合作用;PAPI可将麦秸与回收LDPE、麦秸秆外表面与新LDPE两相界面由相分离转变为相连续。PAPI具有有效改善麦秸与LDPE两相界面结合强度的作用。

神经网络在麦秆秆茎机械强度确定中的应用

为了避免重复性力学实验来确定麦秆茎秆机械强度,将神经网络技术用于麦秆茎秆机械强度的计算,建立神经网络多几何参数确定麦秆茎秆机械强度的预测模型.详细介绍麦秆机械强度神经网络预测模型的操作过程,并根据预测误差结果分析,证实了该方法的有效性和可行性.

麦草的化学活性基团、润湿性与MDI的热反应特征

以麦秸、麦叶、穗轴为研究对象,通过傅里叶红外光谱分析表明,麦秸内表面羟基浓度高,易于胶黏剂的润湿;麦秸外表面、麦叶和穗轴的表面羟基浓度非常低,不利于胶黏剂的润湿。通过接触角测量表明,MDI对麦秸内表面的接触角最小,润湿性最好,与麦秸外表面之间的润湿性次之,对麦叶的润湿性最差。差示扫描量热法(DSC)分析的结果表明,MDI可以与麦草中的羟基发生放热反应,MDI与麦秸反应的放热量较与麦叶和穗轴反应的放热量大。

棉秆与麦草蒸煮反应的动力学比较

比较了棉秆和麦草蒸煮反应的脱木质素速率常数,提出一种研究蒸煮反应动力学的实验和计算新方法。通过对不同恒温条件下的反应速率常数计算,采用与实际蒸煮反应相同的液比,用较短时间周期的有效碱浓度变化值和木质素含量变化值计算得出了两种原料烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能和麦草烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能在整个脱木质素阶段基本是不变的。麦草烧碱-蒽醌蒸煮反应的活化能为51.0 kJ/mol。棉秆烧碱-蒽醌法蒸煮反应的活化能是138.1 kJ/mol,高于麦草蒸煮反应活化能,说明麦草蒸煮脱木质素反应比棉秆更容易。

发酵秸秆饲喂生长育肥猪的效果

通过对发酵玉米、发酵高粱秸和发酵麦秸3种秸秆进行发酵处理,添加于饲料中确定其对生长育肥猪的效果。选用48头健康生长状况相似的杜花F1杂种猪,将其随机分为4组,每组12头。第1组作为对照组,饲喂基础日粮;第2、3、4组作为试验组,分别饲喂添加了发酵玉米秸、发酵高粱秸和发酵麦秸的饲料。根据生长育肥猪的采食量、饮水、日常活动、粪便及日增重的效果探讨发酵秸秆的饲喂效果。结果表明,发酵玉米秸喂猪较好,其增重速度与对照组无明显差异。而发酵高粱秸和发酵麦秸效果较差,日增重分别比对照组低11.32%(P<0.05)和12.28%(P<0.05),每1kg增重耗料分别高于对照组12.20%和13.24%。

氨化、微贮秸秆饲喂鲁西黄牛不同增重效果的比较研究

将小麦秸、玉米秸经氨化、微贮处理后进行饲喂鲁西黄牛增重肥育试验。30头供试牛随机分成6组,分别与饲喂未处理秸秆牛进行对比,其结果为:氨化小麦秸组、氨化玉米秸组每头日均增重分别为0.931kg、1.012kg;饲喂微贮小麦秸组、微贮玉米秸组每头日均增重分别为0.985kg1、.064kg;小麦秸对照组、玉米秸对照组每头日均增重分别为0.684kg0、.708kg。小麦秸和玉米秸经氨化或微贮处理后增重效果都优于对照组,差异极显著(P<0.01),而氨化处理组与微贮处理组差异不显著(P>0.05)。将所耗精料、粗料及增重按当时市价进行分析,60d试验期结束,期内每头每日获利:小麦秸氨化组、微贮组、对照组分别为:2.103元、2.665元、0.806元;玉米秸氨化组、微贮组、对照组分别为:2.279元、2.960元、0.819元。玉米秸秆微贮后饲喂鲁西黄牛经济效果优于小麦秸秆的氨化、微贮,更优于未处理秸秆,且操作简单,值得在农区进行推广。

应用复合微生物菌剂发酵作物秸秆和饲喂奶牛试验

复合微生物菌剂接种量相同，发酵72-96h时玉米小麦混合秸秆的粗蛋白提高28．38％，活菌数达13．15亿／g（P〈0．01）；发酵秸秆饲喂奶牛的试验结果表明，头均产奶萤提高85．8kg，净增经济收入177.75元。经济效益显著（P〈0．05）。

不同生物质原料水热生物炭特性的研究

以木屑、小麦秸秆和玉米秸秆为原料,采用水热法制备生物炭,研究不同生物质水热生物炭特性,分析了水热生物炭的产率、元素组成、表面特性、多环芳烃含量及表面官能团的变化。结果表明:以木屑为原料制备的水热生物炭产率最高(54.66%),C含量(52.59%)较水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为43.73%和43.93%)高,但O含量(41.56%)明显低于水热小麦和玉米秸秆生物炭(分别为49.94%和50.95%)。扫描电镜显示水热木屑生物炭表面光滑,孔状结构较多且排列整齐,水热小麦生物炭表面粗糙孔隙较少,而水热玉米生物炭孔隙结构不明显。傅里叶红外光谱分析显示原料经水热炭化后官能团种类差异不大,但相对含量发生了变化:水热小麦和玉米秸秆生物炭有机官能团含量相对增加,而无机矿物(如SiO2)含量略有减少;水热木屑生物炭有机官能团和无机矿物的含量均明显增加。采用气质联用仪(GC-MS)分析水热生物炭多环芳烃含量,结果表明三种水热生物炭总多环芳烃含量依次为水热小麦秸秆生物炭>水热木屑生物炭>水热玉米秸秆生物炭,并以菲和萘为主。

体外法评价玉米秸秆、小麦秸秆与玉米秸秆青贮的组合效应

试验旨在利用体外产气法研究玉米秸秆(CS)、小麦秸秆(WS)与玉米秸秆青贮(CSS)的组合效应。试验采用单因素试验设计,首先研究CS与WS,筛选出的最优CS-WS组合后,再与CSS选出最优组合,每个组合设3个重复。结果表明:不同饲料组合间产气量达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,CS与WS组合的SFAEI在60∶40比例时达到最优、最优CS-WS组合与CSS组合在40∶60产气量达到最优;各饲料间的干物质消失率影响达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平,其最优SFAEI的比例组合分别是50∶50和20∶80;不同饲料组合间pH差异不显著(P>0.05);微生物蛋白产量在两组饲料组合中达极显著(P<0.01)影响,分别是随小麦秸秆比例的增加而减少、随玉米秸秆青贮比例的增加而增加,其最优SFAEI的比例组合分别是60∶40和40∶60;不同饲料组合间氨态氮浓度影响显著(P<0.05),在10.71~26.05mg/dl变化,均在正常浓度范围内;用多项组合效应指数评定各饲料组合的最优比例分别为:CS和WS为60∶40;最优CS-WS组合(60∶40)与CSS为20∶80。综合分析得出:玉米秸秆、小麦秸秆和玉米秸秆青贮三者的适宜组合比例为12∶8∶80。

碱-离子液体预处理对麦草秸秆酶水解糖化的影响

将离子液体[BMIM]Cl应用于麦草秸秆预处理,并结合碱(N a O H)处理工艺,探讨不同预处理方法对麦草酶水解糖化的影响。研究发现,130℃时,离子液体溶解3g未经碱处理的麦草秸秆所用时间为15h;而溶解4g碱处理后的麦草秸秆所需时间仅为10h,溶解时间大大缩短。麦草在不经过碱处理情况下,在离子液体中15h,其溶解度为4.50%;麦草在经过碱处理情况下,在离子液体中10h,其溶解度为6.01%。由酶水解实验可知,不同预处理方法对酶水解率影响很大,单独碱处理的麦草秸秆的酶水解率为70.7%,而经碱和离子液体联合处理的试样的酶水解率达到95.3%,后者的酶水解率远大于前者,而直接经离子液体处理的麦草后续的酶水解率最低,仅为26.9%。这说明碱处理过程具有脱除部分木质素、降低结晶度和提高纤维比表面积的作用,从而使麦草后续酶水解率提高。

BM秸秆腐熟剂在小麦上的应用效果

在大田条件下,研究了BM秸秆腐熟剂对还田玉米秸秆腐熟程度和小麦生长发育及产量的影响,结果表明:施用BM秸秆腐熟剂与不施用BM秸秆腐熟剂相比,还田秸秆提早30d腐熟,且小麦植株生长健壮,分蘖多,千粒重提高。最佳处理方法是在施用配方肥的基础上(525kg/hm2)进行秸秆还田并加施BM秸秆腐熟剂30kg/hm2,与在习惯性施肥基础上(底施磷酸二铵375kg/hm2)不施用BM秸秆腐熟剂相比,可使农田秸秆提早55d腐熟,小麦生长健壮,分蘖多增产1667.5kg/hm2,增幅19.7%。

农业废弃物抄造瓦楞原纸研究

以麦草和棉秆等农业废弃物为原料,经弱碱处理后,采用机械法制浆,用于抄造瓦楞原纸。麦草经2%的碱处理后,成纸环压指数可达到A级瓦楞原纸的要求,成纸裂断长可达到C级瓦楞原纸的要求。棉秆不进行碱处理,直接进行机械制浆,成纸环压指数可达到A级瓦楞原纸的要求。

负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤的稳定化机制研究

为探讨负载磷酸盐生物质炭材料对重金属复合污染土壤中共存重金属的稳定化效果和迁移转化特征,以玉米秸秆和小麦秸秆为原材料,负载磷酸盐后在600°C下无氧热解制备两种生物质炭材料,并将其用于重金属复合污染土壤中进行稳定化批处理试验.结果表明:负载磷酸盐的玉米秸秆和小麦秸秆生物质炭材料可通过增加土壤中无定形铁、铝氧化物的含量而促进其对Cd的吸附,且负载磷酸盐后玉米秸秆生物质炭材料对土壤中无定形氧化物含量的增幅和游离态氧化物含量的降幅高于小麦秸秆生物质炭;同时,两种生物质炭材料均显著提高了土壤铁的活化度,进而有效控制了土壤重金属的生物有效性.添加不同比例(如5%、10%和15%)的负载磷酸盐生物质炭均可降低土壤中Pb、Cd、Zn和Cu的迁移风险,并促进Pb的酸可提取态、铁锰结合态向有机结合态和残渣态转化,以及Cd、Zn和Cu的酸可提取态向残渣态转化.两种负载磷酸盐生物质炭材料均可有效降低重金属的浸出浓度,10%及以上的添加量均可使Pb的浸出浓度降低98%以上.15%的负载磷酸盐玉米秸秆生物质炭可使Cd和Zn的浸出浓度分别降低89%和47%,而15%的负载磷酸盐小麦秸秆生物质炭可使Cu的浸出浓度降低56%.研究显示,施用10%~15%的负载磷酸盐生物质炭材料可显著降低重金属复合污染土壤中Pb和Cd的潜在环境风险,对矿区重金属污染土壤的安全利用具有参考和指导意义.

糙皮侧耳对几种粗饲料营养成分的影响

实验以玉米秸秆,小麦秸秆,干苜蓿为主要研究对象,用糙皮侧耳进行菌化并发酵培养,分析对比菌化前后三种粗饲料在感官指标和营养成分方面的变化情况。结果表明,三种粗饲料被糙皮侧耳菌化后颜色变鲜艳,质地变软,有淡淡的香味;玉米秸秆粗蛋白提高11.70%,粗脂肪提高6.18%,粗纤维降低17.25%,木质素降低6.62%;小麦秸秆粗蛋白提高9.21%,粗脂肪提高5.42%,粗纤维降低17.47%,木质素降低8.07%;干苜蓿粗蛋白提高9.32%,粗脂肪提高5.54%,粗纤维降低14.18%。糙皮侧耳对秸秆的饲料化利用具有重要意义。

秸秆还田对玉米病虫草害影响的研究进展

为明确秸秆还田对玉米田有害生物发生及为害的影响,分别从病、虫、草害三方面对相关研究成果进行了综述。秸秆还田后主要通过造成菌源、虫源积累以及腐解产物参与和有害生物的互作的方式,影响病虫害的发生;健康秸秆还田且充分腐解可避免病害加重,秸秆粉碎、合理翻耕等处理方式则可有效控制玉米螟、二点委夜蛾等害虫。秸秆还田后主要通过影响土壤系统和线虫群落多样性抑制玉米田植物寄生线虫为害,并通过化感作用影响杂草和玉米植株生长。基于已有研究,提出加强研究成果转化应用、深入探究互作机理及开展长期综合评价的展望,以期为科学开展秸秆还田、有效防控有害生物提供参考。