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作物秸秆及其他废弃物栽培食用菌的农业生态效益研究

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河南农业 2024年第10期 19-21页

作者：任勇攀肖运强邓善初喀什职业技术学院

该研究以作物秸秆及其他废弃物栽培食用菌的农业生态效益为研究对象,通过综合分析相关文献和实证研究,探讨了该栽培模式对农业生态系统的影响。研究表明,利用作物秸秆和其他废弃物进行食用菌的栽培可以实现废弃物资源化利用、减少环境... 详细信息

该研究以作物秸秆及其他废弃物栽培食用菌的农业生态效益为研究对象,通过综合分析相关文献和实证研究,探讨了该栽培模式对农业生态系统的影响。研究表明,利用作物秸秆和其他废弃物进行食用菌的栽培可以实现废弃物资源化利用、减少环境污染、促进土壤生态恢复等多重效益。同时,该栽培模式还具有较低的成本和较高的经济效益,对农民增收和农村可持续发展具有积极的推动作用。因此,作物秸秆及其他废弃物栽培食用菌是一种可行的农业生态模式,值得进一步推广和应用。

关键词：农村可持续发展栽培食用菌作物秸秆农业生态系统农民增收多重效益废弃物栽培模式

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甘肃省主要农作物秸秆养分资源估算

甘肃科学学报 2024年第2期36卷 16-20页

作者：孙健马静张国森李晓仁甘肃省酒泉市农机推广服务中心甘肃酒泉735000

基于统计数据,分析了甘肃省2011—2020年的主要农作物产量和氮(N)、磷(P_(2)O_(5))、钾(K_(2)O)肥料的用量,并根据草谷比估算出甘肃省秸秆年产量,进而计算出秸秆中的总养分含量,为甘肃省化肥减量提供理论依据。结果表明,甘肃省的农作物... 详细信息

基于统计数据,分析了甘肃省2011—2020年的主要农作物产量和氮(N)、磷(P_(2)O_(5))、钾(K_(2)O)肥料的用量,并根据草谷比估算出甘肃省秸秆年产量,进而计算出秸秆中的总养分含量,为甘肃省化肥减量提供理论依据。结果表明,甘肃省的农作物中产量最大的是蔬菜,其中2016年产量最高,为1951.48万t,占到了农作物总产量的一半;其次是玉米,2020年产量最高,为616.83万t,占到了农作物总产量的25%。2011—2020年甘肃省的氮肥、磷肥和钾肥的施用量分别为30.93万t、14.93万t和7.83万t。农作物秸秆年总产量为1 948.17万t,其中含有N、P_(2)O_(5)、K_(2)O等养分总量分别为19.88万t、5.57万t、30.79万t。当这些秸秆完全还田后可使氮肥减量64.27%,磷肥减量37.31%,钾肥达到零施用。

关键词：作物秸秆草谷比养分资源化肥减量

作物秸秆水解条件优化及其对小球藻培养的影响

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应用生态学报 2023年第4期34卷 1123-1129页

作者：李瑞春季春丽苏胜崔红利张春辉薛金爱孙希平李润植山西农业大学农学院山西晋中030801

以小麦、玉米、谷子秸秆为原料,使用碱性双氧水对其进行预处理后再添加纤维素酶和木聚糖酶进行水解,以水解液中总糖含量为指标,评估水解效果并进行条件优化。将3种作物秸秆水解液作为有机碳源,探究其用于培养小球藻的效果。结果表明:3... 详细信息

以小麦、玉米、谷子秸秆为原料,使用碱性双氧水对其进行预处理后再添加纤维素酶和木聚糖酶进行水解,以水解液中总糖含量为指标,评估水解效果并进行条件优化。将3种作物秸秆水解液作为有机碳源,探究其用于培养小球藻的效果。结果表明:3种作物秸秆最佳水解条件为固液比1∶15、温度30℃、处理时间12 h。在此条件下,玉米、谷子和小麦秸秆水解液总糖含量分别达1.677、1.412和1.211 g·L^(-1)。采用3种作物秸秆水解液培养小球藻,可显著提高小球藻的生物量和油脂含量。其中,玉米秸秆水解液效果最佳,小球藻生物量和油脂含量分别达到1.801 g·L^(-1)和30.1%。表明利用作物秸秆水解液为碳源,可显著提高小球藻的生物量并促进油脂富集。研究结果为秸秆木质纤维素原料的高效转化利用奠定了基础,为农业废弃物资源化利用提供了新思路,也为利用秸秆水解液高效培养小球藻提供了理论依据。

关键词：作物秸秆预处理条件水解小球藻油脂积累

作物秸秆水解条件优化及应用于小球藻培养的研究

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作物秸秆水解条件优化及应用于小球藻培养的研究

作者：李瑞春山西农业大学

学位级别：硕士

作物秸秆是农业生产过程中产生的废弃物,也是一种重要的可再生生物质资源。作物秸秆经过一定预处理和水解后可获得葡萄糖和木糖等糖类物质,可以作为有机生物质原料。微藻生物技术是实现高效CO2固定和生物能源生产的理想途径之一,微藻生... 详细信息

作物秸秆是农业生产过程中产生的废弃物,也是一种重要的可再生生物质资源。作物秸秆经过一定预处理和水解后可获得葡萄糖和木糖等糖类物质,可以作为有机生物质原料。微藻生物技术是实现高效CO2固定和生物能源生产的理想途径之一,微藻生物能源产品成本过高仍是目前制约微藻产业化应用关键因素,而秸秆水解产物可作为一种廉价的微藻培养有机碳源,利用秸秆水解液培养微藻可同时实现农业废弃物资源化利用和微藻生物质高效低成本生产。为此,本研究以玉米、小麦、谷子秸秆为原料,以小球藻为目标藻种,通过研究不同预处理条件对作物秸秆水解的影响、筛选出具有高产纤维素酶能力的菌株并对其产酶条件进行优化以及探讨不同作物秸秆水解液应用于培养微小球藻提高其生物量及油脂富集效能,以期为建立经济可行的秸秆水解液应用于微藻规模化培养联产高值生物产品奠定科学基础。主要研究结果如下:(1)作物秸秆的预处理条件优化及应用验证:以小麦、玉米、谷子秸秆为原料,使用碱性双氧水对其进行预处理后再添加纤维素酶和木聚糖酶进行水解,以水解液中总糖含量为指标评估预处理条件对水解效果的影响并进行条件优化。3种作物秸秆最佳水解条件为固液比1:15、温度30℃、处理时间12 h。在此条件下,玉米、谷子和小麦秸秆水解液总糖含量分别达1.677、1.412和1.211 g/L。采用3种作物秸秆水解液培养小球藻,可显著提高小球藻的生物量和油脂含量。其中,玉米秸秆水解液效果最佳,小球藻生物量密度和油脂含量分别达到1.801 g/L和24.1%。表明利用作物秸秆水解液为碳源,可显著提高小球藻的生物量并促进油脂富集。(2)纤维素降解菌的筛选与评价:对收集到的高腐殖质土壤、生物菌肥、生物农药等样品,通过初筛、复筛,筛选出一株纤维素酶活力较高的菌株KD-1,经过分子生物学鉴定,鉴定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。通过正交试验对枯草芽孢杆菌的产酶条件进行优化,得到最佳产酶条件为接种量4%、培养温度30℃、培养时间3d。在此条件下测得菌株KD-1的滤纸酶活为12.781 U/mL,羧甲基纤维素酶活为10.243 U/mL。(3)秸秆-枯草芽孢杆菌水解液培养小球藻及条件优化:将所得枯草芽孢杆菌应用于预处理后的作物秸秆进行水解,所得的秸秆-枯草芽孢杆菌水解液作为碳源培养小球藻,其中,以玉米秸秆-枯草芽孢杆菌水解液效果最佳,小球藻生物量密度和油脂含量分别达到1.81 g/L和24.8%,其作为碳源对小球藻生长及油脂积累具有显著促进作用。通过对作物秸秆-枯草芽孢杆菌水解液作为碳源培养小球藻的光照周期、接入量、碳氮比等最优培养条件进行优化,得到最佳培养条件为:光照周期1:1、接入量10%、碳氮比1,在此条件下,小球的生物量、油脂含量分别为2.30 g/L和29.1%,相较于优化前分别提高了 22.1%和18.8%。综上所述,本研究为提高作物秸秆的资源化利用,通过优化作物秸秆预处理过程,筛选高效纤维素降解菌用于作物秸秆水解,利用所得水解液作为碳源培养小球藻,并进一步优化培养条件来提高小球藻生物量及油脂积累。研究结果可为秸秆原料的高效转化利用奠定基础,为农业废弃物资源化利用提供了新思路,也为利用秸秆水解液高效培养小球藻提供理论依据,对于解决农业废弃物污染和能源危机以及绿色低碳可持续发展有着重要的现实意义。

关键词：作物秸秆预处理条件水解纤维素降解菌小球藻

作物秸秆高铁酸钾复合液预处理及其厌氧消化过程研究

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作物秸秆高铁酸钾复合液预处理及其厌氧消化过程研究

作者：田鑫山西农业大学

学位级别：硕士

高铁酸钾复合液（CFS）是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液,其内含有大量碱（OH）和氧化剂(Cl O和Fe),具有破坏木质纤维素顽固结构,提升酶解效率的潜力。为实现秸秆的资源化利用与高铁酸钾制备废液再利用,本文首先以山西储量丰富的玉米秸秆... 详细信息

高铁酸钾复合液（CFS）是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液,其内含有大量碱（OH）和氧化剂(Cl O和Fe),具有破坏木质纤维素顽固结构,提升酶解效率的潜力。为实现秸秆的资源化利用与高铁酸钾制备废液再利用,本文首先以山西储量丰富的玉米秸秆（CS）、高粱秸秆（SS）和谷子秸秆（MS）为原料,采用CFS进行预处理,对比三种秸秆的酶解糖化率,分析秸秆的理化结构变化,筛选优势原料;然后以优势原料进行预处理条件优化及机理解析;最后,探究CFS预处理对优势原料厌氧消化过程的影响。试验结果如下:（1）通过研究CFS预处理对三种秸秆（CS、SS、MS）酶解糖化的影响,结果表明,CFS预处理中碱和氧化剂共同参与了三种秸秆的降解,促进了酶解糖化率;在24h最佳预处理条件下,CS、SS和MS的还原糖产量分别较对照提高了252.8%、236.4%、216.7%,其中CS的酶解效率最高;组分分析表明,CFS处理能有效去除三种秸秆中木质素成分,增加纤维素相对含量,进而有利于纤维素酶的可及性;结构分析显示,CFS处理后,三种秸秆的理化结构发生了不同程度变化,粗糙度增加,官能团发生断裂,纤维结晶度升高,热稳定性变差。三种秸秆中,CS结构变化最明显,更有利于被生物转化。（2）以CS为原料,进行预处理条件优化及机理解析。通过单因素试验考察了存储时间、固液比、预处理时间、温度对CFS预处理效果的影响,结果表明,CFS预处理在新鲜状态（存储0 h）、固液比10%（m/V）、预处理24 h、45℃条件下,秸秆的酶解糖化效果最佳,还原糖产量高达362.92 mg·g,较对照提高了308.9%;通过机理研究发现,CFS中起主要作用的离子是OH和Cl O,两者相互促进,但不具协同作用;CFS会破坏秸秆表面结构,去除木质素和部分半纤维素,使更多纤维素暴露出,从而提高酶解效率;通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论;经6次循环利用后,CFS的预处理效率降低了约55.5%。（3）通过研究CFS预处理对CS厌氧消化过程影响发现,未稀释CFS预处理会抑制厌氧消化产气,而其经洗脱后产气量明显高于对照;稀释可缓解CFS抑制效应,稀释2倍的未洗脱组产气效果最好并且优于洗脱组,产气、甲烷量较对照分别提高了43.9%、70.5%。上述结果充分说明CFS经稀释2倍后对厌氧发酵产气基本无抑制,且预处理液中的可溶性有机物会促进后续厌氧消化产气。挥发性脂肪酸（VFAs）浓度在第3 d达到峰值,随后保持较低浓度,其主要成分为乙酸和丙酸。与产气规律相反,未稀释组中未洗脱处理VFAs浓度(2519.15～5788.47 mg COD·L)明显高于洗脱处理(346.26～479.66 mg COD·L),说明CFS对水解酸化过程的影响较小。通过p H分析可知,p H变化趋势与VFAs相反,除未稀释未洗脱处理,试验组均在产甲烷菌的最适p H范围内;未稀释未洗脱处理ORP下降较快,说明微生物分解底物相对旺盛。厌氧消化过程中,正磷酸盐的含量低,在0.67～11.97 mg·L之间;未洗脱组的氨氮、可溶性化学需氧量（SCOD）浓度均高于洗脱组和对照。综上,通过预处理效果及机理分析,说明CFS预处理可改变作物秸秆的理化结构,破坏其致密结构,促进后续酶解效率,是一种较理想的预处理技术。此项预处理技术的研究实现了“以废治废”绿色环保目标,为农业废弃物的资源化利用提供了新思路。厌氧消化分析结果进一步表明稀释后的CFS能明显提升厌氧消化产气、产甲烷量,因此,CFS是一种有效促进作物秸秆厌氧消化效率的预处理剂。

关键词：高铁酸钾复合液预处理作物秸秆酶解糖化厌氧消化

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作物秸秆能源转化技术研究进展

现代化工 2005年第6期25卷 14-17页

作者：张荣成李秀金北京化工大学环境工程系北京100029

利用作物秸秆生产可再生能源是解决秸秆环境污染和开辟新的能量资源的重要途径之一。作物秸秆能源转化技术主要有热解气化、厌氧消化、液化、乙醇化、直接燃烧和固化等。简要介绍了我国作物秸秆的资源量及利用现状,着重对国内外作物秸... 详细信息

利用作物秸秆生产可再生能源是解决秸秆环境污染和开辟新的能量资源的重要途径之一。作物秸秆能源转化技术主要有热解气化、厌氧消化、液化、乙醇化、直接燃烧和固化等。简要介绍了我国作物秸秆的资源量及利用现状,着重对国内外作物秸秆能源转化技术的发展、研究现状及工业化应用情况进行了详细介绍。通过对各技术特点和存在问题的分析,探讨了未来发展趋势。建议加强作物秸秆液化与乙醇化技术的系统性研究以及工艺过程的开发。

关键词：作物秸秆能源转化热解气化厌氧消化液化乙醇化固化

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四种农作物秸秆基质化栽培平菇的研究

山东农业大学学报（自然科学版） 2022年第3期53卷 368-373页

作者：崔永峰赵培强甘肃省武威生态环境监测中心甘肃武威733000 甘肃省生态环境科学设计研究院甘肃兰州730070

以玉米、小麦、马铃薯、水稻4种农作物秸秆为原料,按不同的比例配以棉籽壳、麸皮、石膏、石灰等辅助原料制成培养基,在实验室环境下接种平菇菌种,研究平菇的菌丝、子实体的长势及营养价值.结果表明:四种农作物秸秆基质化均可栽培平菇,... 详细信息

以玉米、小麦、马铃薯、水稻4种农作物秸秆为原料,按不同的比例配以棉籽壳、麸皮、石膏、石灰等辅助原料制成培养基,在实验室环境下接种平菇菌种,研究平菇的菌丝、子实体的长势及营养价值.结果表明:四种农作物秸秆基质化均可栽培平菇,其中玉米、小麦秸秆基质化后栽培平菇,菌丝生长生物学效率高,子实体产量高,营养价值丰富,马铃薯、水稻秸秆基质化后栽培平菇,菌丝生长生物学效率较低,子实体产量较低,营养价值较丰富;同时,相同原料,不同配比辅助原料制成的培养基栽培平菇,结果显示:配料中棉籽壳占比越高,平菇栽培效果越好,以玉米、小麦秸秆为原料基质化栽培平菇,棉籽壳占比在40%以上平菇栽培效果显著,马铃薯、水稻秸秆基质化栽培平菇,棉籽壳占比在60%以上栽培效果显著。

关键词：作物秸秆食用菌栽培平菇

东北-黄淮海平原旱作区作物秸秆养分资源量及还田替代化肥潜力

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安徽农业大学学报 2022年第4期49卷 621-629页

作者：汪秋云李庆阳柴如山李军利王擎运郜红建张世文马东豪张佳宝徐明岗安徽农业大学资源与环境学院农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室自然资源部江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心合肥230036 安徽理工大学地球与环境学院淮南232001 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所耕地培育技术国家工程实验室北京100081

东北-黄淮海平原旱作农业区(旱作区)是中国重要的粮食产区,估算旱作区主要作物秸秆养分和化肥替代潜力,可为该区域秸秆养分资源的合理利用和秸秆还田条件下化肥减施提供科学依据。基于2015-2018年统计年鉴数据,对旱作区各市小麦、玉米... 详细信息

东北-黄淮海平原旱作农业区(旱作区)是中国重要的粮食产区,估算旱作区主要作物秸秆养分和化肥替代潜力,可为该区域秸秆养分资源的合理利用和秸秆还田条件下化肥减施提供科学依据。基于2015-2018年统计年鉴数据,对旱作区各市小麦、玉米和大豆3种作物秸秆养分资源量和利用潜力进行分析。结果表明:小麦、玉米和大豆累积播种面积占旱作区作物播种面积的81.49%;作物秸秆资源年均产量分别为9432.24万t(小麦)、13485.91万t(玉米)和732.94万t(大豆),占全国相应作物秸秆资源总量的70.96%、51.63%和42.34%。秸秆养分总量为678.60万t,包含167.75万t(N)、67.12万t(P_(2)O_(5))和443.73万t(K_(2)O),累计占该区域三大作物推荐施肥总量的53.75%。秸秆还田模式下,小麦、玉米和大豆秸秆当季替代化肥(N+P_(2)O_(5)+K_(2)O)潜力分别为188.88、138.71和38.51 kg·hm^(-2)。小麦主要种植区(黄淮海平原)小麦秸秆可实现N 16.15~30.11 kg·hm^(-2),P_(2)O_(5)7.89~14.71 kg·hm^(-2),K_(2)O 112.18~209.16 kg·hm^(-2)的化肥替代;玉米主要种植区(东北平原)玉米秸秆可实现N 20.39~39.85 kg·hm^(-2),P_(2)O_(5)10.39~20.31 kg·hm^(-2),K_(2)O 66.60~130.18 kg·hm^(-2)。可见旱作区秸秆还田替代化肥潜力较大。

关键词：旱作农业区作物秸秆养分资源量秸秆还田化肥替代

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高效降解作物秸秆复合菌群的构建及效果研究

高效降解作物秸秆复合菌群的构建及效果研究

作者：佟旭楠天津农学院

学位级别：硕士

作物秸秆是自然界中的一种可再生资源,目前,秸秆很大一部分是被废弃随意堆放在农田,少部分的被农民焚烧。我国秸秆的年产总量达9亿吨,传统处理方式对土壤造成影响,随之即来的还有环境和农业资源浪费问题。纤维素、半纤维素以及木质素是... 详细信息

作物秸秆是自然界中的一种可再生资源,目前,秸秆很大一部分是被废弃随意堆放在农田,少部分的被农民焚烧。我国秸秆的年产总量达9亿吨,传统处理方式对土壤造成影响,随之即来的还有环境和农业资源浪费问题。纤维素、半纤维素以及木质素是构成作物秸秆的主要成分,微生物对作物秸秆中的组成成分进行生物降解,以此来加快作物秸秆的有效降解。所以,如何构建作物秸秆的高效降解菌群,对于提高农业资源的利用率具有重要意义。本试验针对天津地区盐碱性土壤上的农作物秸秆还田问题,特别是玉米秸秆还田,主要研究了降解菌株的分离、筛选,高效降解复合菌群的构建,优化高效降解复合菌群的培养条件,高效降解复合菌群对三大主要作物玉米、水稻及小麦秸秆降解的实际效果等。主要研究结果如下:1、通过对几种土壤初筛及复筛,最终得到12株可以降解秸秆的菌株。通过观察,比较菌株周围出现的透明水解圈大小,通过比较水解圈直径与菌落直径的比值为K-7菌株的D/d值较大,为4.333,得到了一株降解能力较强的,经形态学鉴定K-7为黑曲霉（Aspergillus niger）。2、经过筛选得到产酶活力较高的菌株以及组合购买的菌株两两组合分别进行培养,测定各复合菌群的羧甲基纤维素酶（CMCase）酶活力、滤纸酶（FPA）酶活力、木聚糖（Xylanase）酶活力和漆酶（Laccase）活力,选择出可以高效降解纤维素的复合菌群DF。复合菌群的作物秸秆降解酶活性和单菌株相比,DF的羧甲基纤维素酶（CMCase）活力为38.40U/m L;淀粉酶活力（FPA）为38.40U/m L;木聚糖酶活力（Xylanase）36.14U/m L;DF的漆酶活力（Laccase）也是最大的,为34.24U/m L。3、通过对影响复合菌群产酶活性的条件进行优化,如培养温度和培养基p H值等对玉米、小麦及水稻秸秆降解复合菌群的影响。通过试验得到本研究构建的复合菌群的条件:酶活力最高出现在培养的第4d、最适宜的培养温度是为15℃、最适宜的培养基p H值是9.0。4、将构建的复合菌群加入到土壤和秸秆中,盆栽种植小麦,通过小麦长势、叶绿素含量及秸秆降解率等指标,得到玉米秸秆复合菌群DF的全钾含量为2.25%,比CK提高了15.98%,比单株菌K-7提高了2.03%;碱解氮含量为0.098g/kg,比CK提高了24.05%,比单株菌K-7提高了2.74%;速效磷含量为145.3mg/kg,比CK提高了6.60%,比单株菌K-7提高了9.26%;速效钾含量为431.01mg/kg,比CK提高了29.86%,比单株菌K-7提高了14.66%;有机质含量比单株菌K-7提高了8.81%。与空白对照相比,秸秆降解菌剂处理的p H和电导率没有下降,也不存在显著差异。结果表示试验所构建的高效降解复合菌群对玉米秸秆的降解效果良好。最终总降解率分别比菌株K-7、复合菌群DE、市售菌剂和CK高11.5%、1.2%、7.85%、56.05%。

关键词：作物秸秆降解菌复合菌群模拟大田试验