山西农业大学资源环境学院
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山西农业科学 2023,51(12):1426-1434Journal of Shanxi Agricultural SciencesCFS 预处理对不同秸秆原料酶解和理化结构的影响田鑫,王雨萌,徐师苗,汪强杰,胡轲,张海波,程红艳(山西农业大学 资源环境学院,山西 太谷 030801)摘要:高铁酸钾复合液(CFS )是制备高铁酸钾的剩余滤液,其含有大量碱(OH -)和氧化剂(ClO -和Fe 6+),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的再利用,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3种秸秆的酶解糖化率,分析秸秆的理化结构变化。
结果表明,CFS 预处理中碱和氧化剂共同参与了3种秸秆的降解,促进了酶解糖化率;在最佳预处理时间24 h 下,CS 、SS 和MS 的还原糖产量分别较对照提高252.77%、236.39%、216.66%,其中CS 的酶解效率最高;组分分析表明,CFS 处理能有效去除3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,3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。
在3种秸秆中,CS 结构变化最明显,更有利于被生物转化。
综上,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,是一种理想的预处理技术。
关键词:高铁酸钾复合液(CFS );预处理;作物秸秆;还原糖产量;理化结构中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1002‒2481(2023)12‒1426‒09Effects of CFS Pretreatment on Enzymatic Hydrolysis and PhysicochemicalStructure of Different Straw MaterialsTIAN Xin ,WANG Yumeng ,XU Shimiao ,WANG Qiangjie ,HU Ke ,ZHANG Haibo ,CHENG Hongyan(College of Resources and Environment ,Shanxi Agricultural University ,Taigu 030801,China )Abstract : Composite ferrate solution(CFS) is the residual filtrate for preparing potassium ferrate. It contains a lot of alkali (OH -) and oxidant(ClO - and Fe 6+), which has the potential to destroy the recalcitrant structure of lignocellulose and improve the efficiency of enzymatic hydrolysis. In order to realize the utilization of straw resources and reuse of preparation waste liquid of potassium ferrate, in this paper, corn straw(CS), sorghum straw(SS), and millet straw(MS), which are abundant in Shanxi province, were pretreated with CFS, the enzymolysis and saccharification rates of the three kinds of straw were compared, and the change of physicochemical structure of the straw was analyzed. The results showed that the alkali and oxidant in the pretreatment of CFS were involved in the degradation of three kinds of straw, which promoted the enzymatic hydrolysis rate and saccharification rate. Under the optimal pretreatment time of 24 h, the reducing sugar yield of CS, SS, and MS was increased by 252.77%, 236.39%, and 216.66% compared with that of the control, respectively, and the enzymatic hydrolysis efficiency of CS was the highest. Component analysis showed that CFS treatment could effectively remove lignin in three kinds of straw and increase the relative content of cellulose, which was beneficial to the accessibility of cellulase. Structural analysis showed that after CFS treatment, the physicochemical structure of the three kinds of straw changed in different degrees, roughness increased, functional group fractured, fiber crystallinity increased, and thermal stability decreased. Among the three kinds of straw, CS had the most obvious structural change and was more conducive to biotransformation. In conclusion, CFS pretreatment could change the physicochemical structure of crop straws, destroy the dense structure and promote the efficiency of subsequent enzymatic hydrolysis, so it was an ideal pretreatment technology.Key words :composite ferrate solution(CFS); pretreatment; crop straw; reducing sugar yield; physicochemical structuredoidoi:10.3969/j.issn.1002-2481.2023.12.11收稿日期:2023-01-04基金项目:山西省高等学校科技创新项目(2020L0137);山西农业大学科技创新基金项目 (2018YJ39);山西省优秀博士来晋工作奖励基金(SXYBKY201803);国家自然科学基金(52100149);山西省水利科学技术研究与推广项目(2022GM034)作者简介:田 鑫(1997-),女,山西汾阳人,在读硕士,研究方向:农业环境保护与废弃物资源化利用。
不同类型开发区土地集约利用评价及障碍因素分析——以山西省为例杨鹏彦; 李富忠; 路小仓【期刊名称】《《湖北农业科学》》【年(卷),期】2019(058)016【总页数】6页(P32-37)【关键词】工业主导型开发区; 产城融合型开发区; 土地集约利用; 障碍度【作者】杨鹏彦; 李富忠; 路小仓【作者单位】山西农业大学资源环境学院山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】F301经过30多年的发展,开发区在很大程度上助力了区域经济的发展,同时也成为了资金和人才集聚的地方。
但是在开发区快速发展的过程中,土地粗放利用等一系列问题的出现,很大程度上阻碍了开发区的发展。
正确认识开发区土地浪费和粗放利用问题,并找出阻碍开发区土地集约利用的障碍因素,将有利于开发区土地集约利用水平的提升,从而促进区域经济的发展。
众多学者对开发区土地集约利用进行了较深入的研究,现阶段也取得了一些研究成果。
大部分是从开发区土地集约利用的评价体系[1,2]、评价指标[3-5]和评价方法[6-8]等方面进行研究。
赵鹏军等[9]认为在建立评价指标体系时,应该考虑用多个因素综合评价的方法来建立,这样才能得出更加真实准确的评价成果;潘锡辉等[10]认为至少要设置两层指标来构建开发区评价指标体系,这样才能更加全面地评价开发区土地利用集约程度;翟文侠等[11]认为可以从投入、利用、产出3个方面来评价开发区土地利用的集约度,还将开发区划分为粗放集约、基本集约、集约和高度集约4个层次;王梅等[12]认为对工业用地集约度量化评价的方法有多种,比如可以用聚类分析法、多因素综合评价法和专家打分法。
然而将开发区分类型、分区域进行土地利用集约度评价并找出阻碍开发区土地集约利用水平障碍因素的研究比较鲜见,故本研究根据《山西省城镇体系规划》将山西省分为4个一级经济区,并根据《开发区土地集约利用评价规程》将开发区分为工业主导型和产城融合型两种类型开发区,分析两种类型开发区在4个经济区土地集约利用水平呈现出的不同趋势及制约土地集约度的主要障碍因素。
中国农业土壤多环芳烃污染现状及来源研究尚庆彬;段永红;程荣【摘要】随着我国人口的增加以及城市化、工业化的快速发展,农业土壤中多环芳烃(PAHs)的污染也日趋严重.本研究对有关中国农业土壤多环芳烃污染的90篇研究成果进行整理,得到29个省(自治区、直辖市、特别行政区)的多环芳烃采样点数和平均浓度,在此基础上运用统计学方法分析了我国农业土壤中多环芳烃的污染特征,并对污染来源进行了解析.结果表明:(1)我国农业土壤已普遍受到多环芳烃污染,且污染处于中等水平.在空间分布上各区域含量存在较大差异,华北地区污染较重,西南地区污染最小.(2)我国农业土壤中PAHs以中高环组分为主,污染源主要来自燃烧源,包括燃煤和生物质燃烧.本研究可为中国农业土壤多环芳烃污染防治和环境风险评价提供参考依据.【期刊名称】《山东农业科学》【年(卷),期】2019(051)003【总页数】6页(P62-67)【关键词】农业土壤;多环芳烃;含量分布;源解析【作者】尚庆彬;段永红;程荣【作者单位】山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S159.2;X131.3多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)是指分子结构中苯环数不小于2的碳氢化合物,分布范围广,污染种类多,因其具有“三致”毒性(致癌、致畸、致突变)[1],现已成为各国环境污染问题关注的焦点。
早在1976年美国环境保护署(USEPA)就已经将16种PAHs列入优先控制的有毒有机污染物名单[2],我国也于1990年将其中7种列入“中国环境优先控制污染物”黑名单。
自古以来我国就是农业大国,用仅占世界7%的耕地养育着22%的世界人口,土壤污染则是影响社会发展的障碍。
全国土壤污染状况调查公报显示,农业土壤环境质量总体堪忧,部分地区污染较重,滴滴涕(DDTs)和多环芳烃(PAHs)等有机污染物对农业土壤的污染程度仅次于重金属等无机污染物[3]。
第41卷 第1期 生 态 科 学 41(1): 237–2422022年1月 Ecological Science Jan. 2022收稿日期: 2020-06-04; 修订日期: 2020-06-24基金项目: 山西省自然基金项目“沿黄丘陵沟壑区煤炭资源性县域水土保持生态空间格局的时空演变及驱动力分析”; 国家自然科学基金项目“铁矿干排尾矿坡面生态恢复侵蚀调控机理研究”(41401619)作者简介: 张徐(1994—), 男, 山西运城人, 在读硕士研究生, 主要从事土地生态研究,E-mail:******************通信作者: 吕春娟, 女, 博士, 教授,主要从事生态修复、土地整治、土壤侵蚀方面的研究,E-mail:**************张徐, 李云霞, 吕春娟, 等. 基于InVEST 模型的生态系统服务功能应用研究进展[J]. 生态科学, 2022, 41(1): 237–242. ZHANG Xu, LI Yunxia, LYU Chunjuan, et al. Research progress on application of ecosystem service functions based on InVEST model[J]. Ecological Science, 2022, 41(1): 237–242.基于InVEST 模型的生态系统服务功能应用研究进展张徐1, 李云霞2, 吕春娟1,* , 毕如田1, 夏露1, 郭岩松1, 王煜1, 许彩彩1, 孙波11. 山西农业大学资源环境学院, 山西农业大学农业资源与环境国家级实验教学示范中心, 晋中 0308012. 中水北方勘测设计研究有限责任公司, 天津 300222【摘要】生态系统服务功能的模拟、评估、预测及其权衡关系的研究成为生态系统服务研究领域的热点。
InVEST 模型包含近20项生态服务模块, 不仅涵盖了生态系统服务的众多方面, 能满足不同功能的评价、模拟和预测需求; 而且具有很强的空间化、动态化、可视化等特点。
山西农业科学2022,50(4):551-558Journal of Shanxi Agricultural Sciences doi:10.3969/j.issn.1002-2481.2022.04.14doi山西省植被净初级生产力时空变化特征及影响因素苏尚军1,靳东升2,张婷3(1.山西森绿环境科技有限公司,山西太原030006;2.山西农业大学资源环境学院,山西太原030031;3.重庆工商大学环境与资源学院,重庆400067)摘要:通过模拟估算不同时期植被净初级生产力(NPP),可以有效评估区域生态环境质量和碳汇的变化状况。
研究利用2000—2019年时序的遥感数据,基于光能利用率模型(CASA),对山西省全域不同年份、不同土地利用类型植被NPP进行了估算和比对,分析了山西省全域植被NPP的时空变化特征以及影响NPP变化的主要因素。
结果表明,2000—2019年山西省全域植被NPP整体呈先快后慢的上升趋势,年均增长3.99g/(m2·a),多年平均值为273.67g/(m2·a);植被NPP增加的区域占山西省全域面积的87.66%,主要分布于吕梁山脉以西、吕梁山脉和晋北一带;植被NPP降低的区域占山西省全域面积的12.34%,主要分布于太原盆地和长治盆地局部地区以及南部王屋山与中条山交界处。
2000—2019年山西省不同土地利用类型年均植被NPP差异较大,由高到低排列分别是林地(315.14g/(m2·a))>草地(281.94g/(m2·a))>耕地(264.52g/(m2·a))>水域用地(110.59g/(m2·a))>其他用地(101.88g/(m2·a))>建设用地(75.39g/(m2·a))。
不同土地利用类型植被NPP均呈增长趋势,其中草地NPP增长率最高,为5.11g/(m2·a);建设用地NPP增长率最低,为0.57g/(m2·a)。
2023 ,43(5) : 070J.SHANXI AGRIC, UNIV . ( N atural Science Edition )学报(自然科学版)04222高粱根际高亲和性解磷复合菌系的构建及溶磷、促生效果白文斌1,冯家璇2,高振峰3*(1.山西农业大学 高粱研究所,山西 晋中, 030600;2.山西农业大学 资源环境学院,山西 晋中,030801;3.山西农业大学 食品科学与工程学院,山西 太原,030031)摘要:[目的]本文旨在构建既可在高粱根际高效定殖,又可显著强化单菌株溶磷、产吲哚⁃3⁃乙酸(IAA )能力的复合菌系,提高土壤中难溶性磷利用率,实现高粱节磷栽培。
[方法]采用抗生素标记、Salkowski 比色法、田间灌根试验、室内液态发酵试验和响应面CCD 设计相结合的方法,对可在高粱根际高效定殖、促生效果明显的解磷细菌进行鉴选,并在此基础上构建复合菌系并测定其对高粱栽培的磷肥减施效果。
[结果]菌株gz4⁃1、gz2⁃2、1⁃1和1⁃3可在主推高粱品种(晋杂22号、晋糯3号和晋杂2001号)根际高效定殖,灌根处理20 d 后活菌数量均可达4.00×105 cfu·g -1,同初始接种浓度1.00×105 cfu·mL -1相比活菌数量呈现增加趋势;4菌株产IAA 能力以gz4⁃1、gz2⁃2、1⁃1较优,均高于20 mg·L -1;发酵72 h 菌株1⁃3发酵液中的IAA 浓度虽然低于菌株gz4⁃1、gz2⁃2、1⁃1,但仍达9.12 mg·L -1,且促生效果明显;复合菌系中菌株gz4⁃1、gz2⁃2、1⁃1和1⁃3的较优起始发酵浓度配比为8.75×103、1.33×103、1.00×103和9.90×103 cfu·mL -1,且发酵72 h 的溶磷和产IAA 能力同单菌株相比显著提升(P <0.05);相同复合菌系接种浓度下和相同施磷水平下,复合菌系促生效果均随施磷量的增加或接种浓度增加呈现先升高后下降趋势,且高粱地上、地下表型指标普遍以接种量为1.00×108 cfu·mL -1时效果较优。
不同石灰性土壤磷素形态及其有效性差异卜玉山;梁美英;张广峰;郭淑红;史晓凯;马茹茹【摘要】研究了山西中部和中西部盆地与丘陵区26个石灰性土壤的磷素总量及其形态差异,并利用通径分析分析了不同磷素形态与速效磷的关系,以了解供试土壤利用状况对土壤磷素总量、形态分布及其有效性的影响.结果表明供试土壤无机、有机磷总量均差异明显,无机磷以Ca-P为主,有机磷以MLOP为主.大棚石灰性褐土无机磷中Ca2 -P、Ca8 -P和Al-P显著高于其它供试土壤,且Ca8-P含量超过Ca10-p,有机磷中MLOP显著高于其它供试土壤,且LOP和MROP含量也较高.无机形态磷与速效磷均显著正相关,除HROP外,其余有机形态磷与速效磷均为显著正相关.通径分析进一步表明,Ca2-P对速效磷的直接影响达显著水平,其余无机形态磷的间接影响均达显著水平;MLOP和LOP对速效磷的直接影响均达显著水平,LOP和MROP的间接影响都达显著水平,HROP既无直接影响,也无间接影响.利用管理强度特别是施肥不同是导致供试石灰性土壤有机和无机磷总量及其不同形态分布差异的主要原因.通径分析不同形态磷素对土壤速效磷的影响更为简单明确.【期刊名称】《山西农业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2011(031)003【总页数】7页(P193-199)【关键词】石灰性土壤;有机形态磷;无机形态磷;速效磷;相关性;通径分析【作者】卜玉山;梁美英;张广峰;郭淑红;史晓凯;马茹茹【作者单位】山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西省农业科学院玉米研究所,山西忻州 034000;山西农业大学资源环境学院,山西太谷030801;山西省农业科学院经济作物研究所,山西汾阳 032200;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801;山西农业大学资源环境学院,山西太谷 030801【正文语种】中文【中图分类】S153土壤是植物磷素营养的主要来源,而我国北方石灰性土壤缺磷现象十分普遍,施用磷肥成为提高作物产量和品质的重要农艺措施。
山西农业大学学报第6卷(第5期) 000034J.S ha nxi Agric.U niv.N o.5Vol.62007收稿日期622作者简介程红艳(62),女(汉),山西太谷人,高级实验师,硕士,主要从事《土壤农化分析》教学与农业环境科学的研究。
《土壤农化分析》课程教学改革初探程红艳,谢英荷,冯两蕊,白彦真(山西农业大学资源环境学院,山西太谷030801)摘要:针对土壤农化分析课程特点及教学中存在的一些问题,我们从教学内容、教学方法、教学成绩的评定等方面进行了改革。
实践表明,不仅提高了学生自主学习能力、动手能力、创新能力、解决问题能力和科学思维能力,而且显著地提高了教学效果。
关键词:土壤农化分析;教学改革中图分类号:G 64210 文献标识码:A 文章编号:16712816X (2007)0520089203R esearch of Teaching Refor m of S oil A nal ysis in Agr icult ura l Chemistr y CHENG H ong 2yan et al.(Colle ge of Resource a nd Envir onmenta l Science ,S ha nxi A gr icultur al University ,T ai gu S ha nxi 030801,Chi na)Abstra ct :Be aimed at the problem in teaching of t he soil analysis in agric ultural che mistry ,a t eac h 2ing reform was ta ken f rom the conte nt of cour se s ,the teaching method ,t he teaching ac hieve me nt.It indica te d that the st udent s n ot only imp rove d the ability of lear ning ,practice ,solving p ro ble ms ,scie ntific thinking and innovation ,but al s o raised t he teaching r esult notably.K ey w o r ds :Soil analysis in a gricultural c hemistr y ;Teaching reform《土壤农化分析》是农业资源与环境专业一门重要的专业基础课程。