厌氧和好气条件下作物秸秆的腐解特征研究

1文献综述 (1)

1.2秸秆还田及其对土壤的影响 (1)

1.2.1秸秆还田方式 (1)

1.2.2秸秆腐解规律 (2)

1.2.3秸秆还田对土壤养分和作物产量的影响 (3)

1.3红外光谱应用技术 (6)

1.3.1红外光谱技术原理 (6)

1.3.2红外光谱技术特点和应用 (7)

1.4选题意义与研究内容 (8)

1.4.1选题意义 (8)

1.4.2研究内容 (8)

1.5技术路线 (9)

2引言 (9)

3材料和方法 (10)

3.1试验场地基本情况 (11)

3.1.1室内试验概况 (11)

3.1.2田间试验地情况 (11)

3.2试验材料与方法 (11)

3.2.1试验材料 (11)

3.2.2室内试验设计 (11)

3.2.3田间试验设计 (12)

3.2.4样品采集 (12)

3.3测定项目与方法 (12)

3.4数据处理方法 (12)

3.4.1作物秸秆质量变化及模型拟合分析 (13)

3.4.2作物秸秆碳、氮变化及模型拟合分析 (13)

3.4.3统计分析 (13)

4结果与分析 (13)

4.1室内小麦秸秆腐解特征研究 (14)

4.1.1厌氧和好气条件小麦秸秆残留质量变化 (14)

4.1.2小麦秸秆腐解过程中碳释放特征 (15)

4.1.3小麦秸秆腐解过程中氮的释放特征 (16)

4.1.4小麦秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素和木质素变化规律 (17)

4.2田间培养条件下小麦秸秆腐解特征研究 (18)

4.2.1厌氧和好气条件小麦秸秆残留质量变化 (18)

4.2.2小麦秸秆腐解过程中碳残留变化 (19)

4.2.3小麦秸秆腐解过程中氮的残留变化 (20)

4.2.4小麦秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素和木质素变化规律 (21)

4.2.5小麦秸秆腐解过程红外光谱特征 (21)

4.3室内玉米秸秆腐解特征研究 (23)

4.3.1厌氧与好气条件玉米秸秆质量残留变化特征 (23)

4.3.2好气与厌氧条件下玉米秸秆碳释放变化特征 (24)

4.3.3厌氧与好气条件下玉米秸秆氮释放变化特征 (25)

4.3.4厌氧与好气条件下玉米秸秆纤维素、半纤维素和木质素残留量变化 (26)

4.4田间培养条件下玉米秸秆质量残留变化特征 (27)

4.4.1厌氧和好气条件玉米秸秆质量残留变化特征 (27)

4.4.2厌氧和好气条件玉米秸秆残留碳量变化 (28)

4.4.3厌氧和好气条件玉米秸秆残留氮量变化 (28)

4.4.4厌氧和好气条件玉米秸秆组分残留量变化 (28)

4.4.5玉米秸秆腐解过程红外光谱特征 (29)

4.5室内水稻秸秆腐解特征研究 (30)

4.5.1厌氧与好气条件水稻秸秆质量残留变化特征 (30)

4.5.2厌氧与好气条件下水稻秸秆碳残留量的变化特征 (31)

4.5.3厌氧与好气条件下水稻秸秆氮残留量的变化特征 (32)

4.5.4厌氧与好气条件下水稻秸秆不同组分残留质量变化的研究 (33)

4.6田间培养条件下水稻秸秆腐解特征研究 (34)

4.6.1厌氧和好气条件下水稻秸秆残留质量变化 (34)

4.6.3厌氧和好气条件下水稻秸秆氮残留量变化 (36)

4.6.4厌氧和好气条件下水稻秸秆组分残留量变化 (36)

4.6.5水稻秸秆腐解过程红外光谱特征 (37)

4.7油菜秸秆腐解特征研究 (38)

4.7.1厌氧和好气条件下油菜秸秆的生物量变化 (38)

4.7.2厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解过程中的残留碳量变化 (39)

4.7.3厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解过程中的残留氮量变化 (40)

4.7.4油菜秸秆腐解过程中纤维素、半纤维素和木质素变化规律 (41)

4.7.5油菜秸秆腐解过程红外光谱特征 (42)

5讨论 (43)

5.1厌氧和好气条件作物秸秆腐解变化规律 (43)

5.2厌氧和好气条件作物秸秆腐解差异特征 (44)

6结论 (45)

参考文献 (48)

致谢 (57)

作者简介 (58)

1文献综述

1.1我国秸秆资源及其资源化利用现状

作物秸秆是农作物收获其籽实后木质素、半纤维素和纤维素含量较高的残留部分，包括小麦、油菜、玉米、水稻以及棉花和甘蔗等农作物。作物秸秆富含粗蛋白、粗纤维和氮（N）、磷（P）、钾（K）及微量元素，是一种重要的可再生资源。我国是农业大国，农作物的年产量达7亿吨，并且以小麦、玉米和水稻为主的三大粮食种类产生的秸秆最多，约有5.3亿吨[1]。，我国秸秆产量居世界前列，其中适于秸秆还田的占90%以上，相当于标准煤量3.5亿吨[2]。据统计，我国作物秸秆的35%是作为农村生活能源，25%的秸秆可作为牲畜饲料，而只有一成的秸秆通过还田提供肥料资源，作为工业原料利用则更少，而因废弃和焚烧造成的损失量高达21％，浪费非常严重[3]。由于受到传统生活方式的影响和农村能源结构调整，秸秆作为一种宝贵的可再生资源并未得到充分利用，有相当一部分的秸秆被焚烧或弃置，不能有效利用且造成资源浪费和环境污染，严重影响交通安全和人们生活水平提高。焚烧秸秆不仅造成环境污染，也会带来很大的经济损失[4-5]。秸秆焚烧会提高土壤温度，引起土壤微生物被大量烧死，造成土壤氮、磷元素及土壤水分的90%以上损失，并造成环境污染。秸秆焚烧百害而无一利，不利于农村可持续发展建设[6,7,8]。因此，解决农村秸秆焚烧问题，充分利用秸秆资源显得尤为重要。为避免资源浪费、保护农村环境、缓解因肥料、饲料和燃料带来的资源紧张状况，需要对秸秆还田进行理论和技术上的研究与突破[9-10]。

1.2秸秆还田及其对土壤的影响

1.2.1秸秆还田方式

秸秆还田，就是将原来不适合做肥料的秸秆通过直接或间接还田，通过微生物作用让其腐烂分解，并释放秸秆中的养分元素的过程。直接还田方便、快捷，节省人力，主要直接还田方式有翻压还田和覆盖还田，可以在保证提供养分元素的同时改善土壤的理化性质，提高化肥利用效率和土壤抗旱耐盐碱性[11]。间接还田主要分高温堆沤还田、过腹还田等方式。高温堆沤还田是将秸秆以堆肥、沤肥的形式，待秸秆发酵后归还于土壤的过程，又分为好氧堆肥和厌氧堆肥两种方式。高温堆沤还田有腐熟矿化迅速、利于养分释放的优点，可以将多酚、有机酸等有害物质有效降解成有机质[12]，秸秆过腹还田利用秸秆饲喂牛、马、猪、羊等牲畜后，秸秆先作饲料，经禽畜消化吸收后变成粪、尿，以畜粪尿施入土壤还田。中国民间素有秸秆作粗饲料养畜的传统：约有20%经过处理用作饲料，大部分仅经切碎至3~5cm后直接饲喂家畜。随着秸秆处理技术的提高和推广，青贮、氨化等技术已明显加快，1990~2000年间中国累计青贮饲料850Mt，年递增14.24%；1990~2000年间中国累计氨化秸秆饲料0.28亿，年递