Kinetic study of hydrolysis of xylan and agricultural wastes with hot liquid water

We investigated the kinetics of hot liquid water (HLW) hydrolysis over a 60-min period using a self-designed setup. The reaction was performed within the range 160-220 °C, under reaction conditions of 4.0 MPa, a 1:20 solid:liquid ratio (g/mL), at 500 rpm stirring speed. Xylan was chosen as a model compound for hemicelluloses, and two kinds of agricultural wastes-rice straw and palm shell-were used as typical feedstocks representative of herbaceous and woody biomasses, respectively. The hydrolysis reactions for the three kinds of materials followed a first-order sequential kinetic model, and the hydrolysis activation energies were 65.58 kJ/mol for xylan, 68.76 kJ/mol for rice straw, and 95.19 kJ/mol for palm shell. The activation energies of sugar degradation were 147.21 kJ/mol for xylan, 47.08 kJ/mol for rice straw and 79.74 kJ/mol for palm shell. These differences may be due to differences in the composition and construction of the three kinds of materials. In order to reduce the decomposition of sugars, the hydrolysis time of biomasses such as rice straw and palm shell should be strictly controlled.

黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量和有机质分布特征

通过野外调查采样和室内分析,研究了黄土高原小流域土壤pH、阳离子交换量(cat-ion exchange capacity,CEC)和有机质的分布特征及其与土地利用方式、地形条件和土壤类型的关系.结果表明:黄土高原小流域土壤pH、CEC和有机质分别介于7.7~8.6、11.9~28.7cmol.kg-1和3.0~27.9 g.kg-1,分别服从正态分布、对数正态分布和负二项分布.3种土壤性质随地形、土地利用方式和土壤类型的不同差异很大.不同土地利用方式下,土壤有机质和CEC以林地、草地和农田较高,果园较低;pH则以林地较低,其他利用方式较高;不同地形条件下,3种土壤性质均呈塬面和坡地大于沟道和梯田的趋势;不同类型土壤中,有机质和CEC以黑垆土和红土较高,pH则以黄绵土较高.整体上,土壤有机质和CEC呈现出相似的变化趋势,而pH的分布特征则与之相反

黄土高原土壤水库及其影响因子研究评述

土壤是疏松多孔体,具有存蓄和调节土壤水分的功能。就目前黄土高原土壤水库及其影响因子进行了评述,重点阐述了土壤水库功能及其与三个主要影响因子(气象因子、植被因子、土壤因子)的关系,并对今后的研究做了展望。土壤水库下边界的界定、不同因子对土壤水库的影响以及土壤水库模型的构建等都有待进一步的研究。

黄土高原旱地小麦氮磷钾与有机肥优化配施试验

试验研究了不同施肥处理对小麦产量及肥料、水分利用率的影响。结果表明:氮磷配施对产量的贡献率最高,产量达5 099.8 kg/hm2,增产率达21.5%,较氮、磷肥单施产量分别增产14.0%和18.4%,具有正交互效应;单施有机肥较NM、PM、NPM增产率分别达到6.63%、4.12%、11.3%。化肥配施可显著提高旱地小麦的肥料利用率和水分利用效率,氮磷有机肥配施肥料氮、磷肥的利用率分别较氮、磷肥单施提高1.71和12.55个百分点;氮磷配施可同时提高氮肥、磷肥肥效,此时氮贡献率为15.53%,磷贡献率达12.26%,且水分利用率提高了24.1%,耗水系数降低了17.57%。

黄土区不同土地利用方式下径流量的神经网络模拟

基于黄土坡面降雨—径流关系的复杂性且非线性特性,引用3层前馈型BP网络模型,对不同土地利用方式(草灌地、刈割地、翻耕地)径流量进行模拟,以植被盖度、降雨强度、坡度、土壤前期含水率和土壤容重5个因子作为输入层变量,次降雨下径流量作为输出层变量,并利用野外人工模拟降雨试验所得到不同降雨强度下各类土地利用径流小区的径流量实测资料,对网络进行模拟训练和预测,取得了较好的结果,平均误差不超过10%。研究结果表明,与传统回归统计方法进行了误差比较,该模型的预测精度更高。

模拟降雨下初始含水量对砂黄土硝态氮迁移特征的影响

利用室内人工模拟降雨,研究了不同初始含水量砂黄土在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀,以及NO3--N随径流流失和土壤深层淋溶特征。结果表明,初始含水量对产流时刻的影响在相对含水量为49.4%和76.9%之间存在一个转折点,高初始含水量较低含水量产流提前大约15 min;土壤侵蚀量随着土壤初始含水量的增加而增加,相对含水量为97.1%时,侵蚀泥沙量分别是相对含水量22.9%时的2.8倍,49.4%时的2.3倍,76.9%时的1.5倍。初始含水量高的处理径流初始NO3--N浓度高,随后各处理均衰减很快,10 min左右NO3--N含量趋于雨水本底值;土壤初始含水量越低,NO3--N被淋洗的程度越严重,土壤剖面中NO3--N的浓度峰越深。对于黄土高原坡地砂黄土NO3--N迁移特征来看,按照NO3--N迁移数量,随径流和泥沙流失量比向土壤深层迁移的数量小。说明在降雨条件下,NO3--N主要通过土壤深层淋溶损失,且土壤初始含水量越低其损失越严重。针对黄土高原降水量小、分布集中的特点,采取措施增加入渗,蓄积水分,在一定含水量下施肥,以提高氮肥利用率,降低NO3--N的淋溶。