中国作为传统的农业大国,高消耗、高投入、高需求的农业发展模式推动着中国农业非CO2温室气体排放总量持续增长.农业源非CO2气体以极具增温潜势的CH4和N2O为主,控制农业源非CO2温室气体排放是我国实现农业绿色发展和"双碳"目标的重要环节.我国农业系统非CO2温室气体核算尚处于不断探索完善的过程之中,在估算方法、模型参数等方面还未形成一套完整和公认的体系.研究参考IPCC分类法建立了适用于中国农业系统的,包括种植业、畜牧业和农业废弃物的农业非CO2温室气体排放核算体系.以2020年为基准对中国农业温室气体排放情况进行了核算.结果显示,我国农业系统非CO2温室气体排放总量为62801.68万t CO2-e,CH4是农业系统排放贡献最大的温室气体.我国农业系统温室气体排放类型具有明显的空间分异特征;西北、华北、西南以畜牧业温室气体为主导,华东、华南地区以种植业为主导,东北、华中地区较为特殊,主导类型相对复杂;农业废弃物排放主要分布在东北、华东地区.研究所构建的温室气体核算体系可充分体现我国农业温室气体排放现状,体现各省域农业温室气体排放结构,有利于各区域制定有针对性的农业规划政策,可为降低我国农业温室气体核算研究中的不确定性、为碳中和实现过程中明确农业系统的温室气体贡献提供方法支持与数据基础.

为研究钢渣混合基质对大花绣球扦插生根的影响,创制可部分替代常规扦插基质、实现固体废弃物高效利用的新型基质,本试验以常规扦插基质(泥炭+珍珠岩)为对照(CK),研究在其中添加体积分数为10％(T1)、20％(T2)、30％(T3)和40％(T4)钢渣的条件下,混合基质的理化性质及其对大花绣球'红粉佳人'生根的影响.结果表明:钢渣混合基质的pH值、电导率和容重均显著高于CK,T2处理通气孔隙度高于其他处理,但总孔隙度和持水孔隙度无显著差异;扦插苗地上部分生长表现为:各处理鲜重和干重均大于CK,茎粗除T4处理外均大于CK,株高除T4处理外与CK相比无显著差异,叶片叶绿素含量均显著低于CK;扦插苗根系生长表现为:根长为T2＞CK＞T1＞T3＞T4,根表面积和根体积均为T2＞T1＞CK＞T4＞T3,根尖数为T2＞CK＞T1＞T4＞T3,各处理平均根直径和根系活力均显著高于CK,且以T2处理最高;扦插苗叶片可溶性糖含量为T2＞T4＞T3＞CK＞T1.根系生长发育指标权重排序为:根系活力＞平均根直径＞根体积＞根表面积＞根尖数＞根长;冗余分析发现,基质pH值、电导率、通气孔隙度和持水孔隙度是影响插穗根系生长发育的关键因子.综上,添加体积分数为10％～40％钢渣的混合基质均能够用于大花绣球扦插育苗,其中以20％(T2)的效果最好,可显著改善插穗成活率、生长状况和根系发育.本研究证实了钢渣作为花卉新型育苗基质部分替代泥炭、珍珠岩等常规不可再生基质的可行性,既可降低农业生产成本,又能实现工业固废的高值化利用.

[目的]为解决在D-乳酸工业发酵生产中使用农业粗加工或废弃物等廉价原料(含有少量L-乳酸)而导致终产物D-乳酸光纯降低的问题.[方法]构建了带有不同启动子的L-乳酸脱氢酶基因lldD的表达质粒:pUC19-PLD(PpflBp6)、pUC19-NLD(PnirB)及pUC19-PNLD(PpflBp6-PnirB),并将它们分别转化入大肠杆菌D-乳酸工程菌HBUT-D中,得到菌株HBUT-D3、HBUT-D5 和HBUT-D7.通过LldD的酶活检测以及对NBS培养基(添加 1 g/L L-乳酸)发酵结果的TOPSIS多元评估,优选出可快速去除L-乳酸且不影响D-乳酸发酵的菌株,并使用农业廉价原料进行发酵.[结果]HBUT-D7 的LldD比酶活为64 U/g,L-乳酸的消耗速率为 34 mg/(L·h),D-乳酸的生产强度为 4.09 g/(L·h),综合评估为最优菌株.以玉米浆为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7 的L-乳酸消耗速率分别为 10.41 mg/(L·h)及 34.75 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为 4.24 g/(L·h)及 3.87 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为 99.07%及 99.92%.以糖蜜为原料进行发酵时,HBUT-D及HBUT-D7 的L-乳酸消耗速率为6.87 mg/(L·h)和 17.18 mg/(L·h);D-乳酸生产强度分别为 1.93 g/(L·h)及 1.88 g/(L·h);D-乳酸光学纯度分别为 99.22%及 99.99%.[结论]厌氧诱导启动子的表达质粒可提高菌株HBUT-D7 的L-乳酸脱氢酶酶活,使其在使用廉价原料发酵时能有效消除L-乳酸,提高发酵终产物D-乳酸的光学纯度.

综述回顾我国农业碳排放的主要特征及类型,并指出农田利用、畜禽养殖、农业废弃物处置和土地利用管理等 4 方面的农业碳减排潜力.合理的农艺管理和经济政策措施可以减少农田利用碳排放;源头农业碳减排、过程控制和末端处理等措施可以降低畜禽养殖碳排放;优化粪便管理模式和农业秸秆利用可以减少农业废弃物处置碳排放;优化土地资源利用结构、实现土地集约利用和建设高标准农田是土地利用管理碳减排的重要举措.综述可为提升我国农业碳减排潜力提供参考.

利用农业废弃物甘薯藤及蛹虫草培养基废弃物作为培养基的主要原料进行蛹虫草菌种驯化.蛹虫草子实体培养基中添加不同比例蛹虫草培养基废弃物及甘薯藤粒,通过适宜的培养条件,废弃物中淀粉、蛋白质、糖类、氨基酸等营养物质及蛹虫草胞外酶酶解产生的小分子物质被充分利用,以培育优质蛹虫草子实体.当一级种子中加入蛹虫草培养基废弃物20 g/L和甘薯藤粉10 g/L,二级种中加入蛹虫草培养基废弃物20 g/L、甘薯藤粉10 g/L,使蛹虫草子实体栽培料中蛹虫草培养基废弃物占32％～45％,甘薯藤粒占10％～15％,二者比例为(3～4)∶1时,栽培效果最好.本研究蛹虫草培养基替代原料资源丰富易得,并可节约生产用粮,降低原料成本,从而实现农用废弃物再利用,减少环境污染,也符合绿色环保可持续发展的理念.

[背景]木霉是自然界中常见的纤维素和半纤维素降解菌,在农业废弃物降解中具有重要应用潜力.[目的]筛选可在低温环境降解玉米秸秆的木霉菌株.[方法]测定 31 种木霉 111 个菌株在低温下的生长状况、水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径及部分菌株对玉米秸秆的相对降解率(relative degradation rate,RDR);利用DNS法测定不同RDR代表菌株的纤维素滤纸酶(filter paper cellulase,FPase)、羧甲基纤维素酶(carboxymethyl cellulase,CMCase)和木聚糖酶(xylanase)活性,并分析它们在不同发酵阶段的酶活与秸秆降解率的关系.[结果]在 10℃和 5℃培养分别有100 株和 42株供试菌株能够生长,在 15℃均能生长,其中 19个菌株培养 6 d产生的水解纤维素和木聚糖产生的透明圈直径大于 60 mm、培养 10 d对玉米秸秆的RDR为 0.45%-8.09%;菌株 9145、TC425、TC505 和 8987 的FPase、CMCase和xylanase活性随着培养时间呈现动态变化,其中前两者的活性变化趋势基本一致,与 RDR 的关系密切.[结论]钩状木霉、西蒙斯木霉、深绿木霉和深褐木霉菌株在低温条件下对玉米秸秆具有较高的降解能力,将为后续玉米秸秆腐熟剂开发、降解机理研究及秸秆资源化利用提供种质资源.

[背景]我国农业废弃秸秆存量大,微生物发酵无法实现其彻底转化,仍造成二次污染和资源浪费的问题.秸秆发酵废弃物可经热解炭化制备吸附剂用于水体有机污染物的高效去除.[目的]探究以秸秆发酵废弃物为原料所制备秸秆炭对有机污染物的去除效率,明确发酵过程对秸秆炭吸附性能的影响及机制,为水体有机污染物的高效去除和秸秆发酵废弃物的再利用提供参考.[方法]以丝状真菌里氏木霉 QM6a 和棘孢木霉 T-1 为发酵菌株,分别对小麦和水稻秸秆进行固态发酵,发酵残渣经热解炭化后用于吸附典型有机偶氮染料亚甲基蓝(methylene blue,MB).[结果]发酵处理可缩短吸附平衡时间,有效提高小麦秸秆炭对 MB 的吸附效率,但对水稻秸秆炭吸附性能无明显提升作用.棘孢木霉 T-1 发酵的小麦秸秆经 600℃热解所得秸秆炭(BaWS 600)对 MB(50 mg/L)的吸附效率较天然秸秆炭(BWS 600)提高 53.6%.准二级动力学模型可有效模拟吸附过程,BaWS 600 的平衡吸附量比BWS 600 和BWS 800 高 119.4%和 299.4%.Freundlich模型可较好描述等温吸附过程,表明 MB 在秸秆炭表面的吸附为多分子层吸附.秸秆发酵将小麦秸秆炭比表面积提高 47.4%?245.8%不等,且可增加热解炭化产物表面含氧官能团丰富度,是MB吸附效率得以有效提升的主要原因.[结论]真菌发酵过程可有效改善秸秆炭性状和污染物吸附性能,而棘孢木霉T-1 因具有更优的纤维素酶分泌能力,更适合作为发酵菌株用于改良秸秆炭污染物吸附性能.

[背景]大球盖菇是我国新兴的食用菌栽培品种,其栽培技术简单、产量高、效益高,在农业废弃物高效转化和农民增收方面发挥重要作用.[目的]探究硒对大球盖菇菌丝生长、子实体农艺性状和营养品质的影响,为富硒大球盖菇的实践生产提供依据.[方法]通过平板试验,测定添加不同质量浓度的Na2SeO3 对菌丝生长速度和干重的影响.以木屑、稻壳、玉米芯为主要原料,添加 0-10 mg/kg Na2SeO3,进行大球盖菇生料栽培试验,测定一潮菇农艺性状、营养品质和抗氧化活性.[结果]Na2SeO3 浓度为 0-10 mg/L时,对大球盖菇菌丝生长速度与干重无显著影响,分别为 3.74-3.76 mm/d和 40.67-41.33 mg;当浓度达到 15 mg/L及以上时,显著抑制菌丝生长.栽培试验结果表明,添加 0-10 mg/kg Na2SeO3 对一潮菇生物学效率无显著影响,7.5 mg/kg剂量组表现出最佳的菌盖直径、菌柄直径和单菇鲜重.子实体营养分析显示,7.5 mg/kg剂量组表现出最高的粗蛋白、粗多糖、总氨基酸、必需氨基酸、非必需氨基氨基酸、鲜味氨基酸和谷氨酸含量.7.5-10.0 mg/kg剂量组子实体粗多糖对 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picryhydrazyl,DPPH)和羟基(hydroxy,OH)自由基清除率显著高于空白对照组.[结论]添加低剂量Na2SeO3 能够显著改善大球盖菇子实体农艺性状和营养品质,生料栽培的最适添加剂量为 7.5 mg/kg.本研究为富硒大球盖菇的实践生产提供了可靠的试验依据.

资源节约集约循环利用,提高资源利用效率是实现碳达峰碳中和(双碳)的重要途径,已成为普遍共识.作为国家战略性资源的中药资源是中医药产业和健康服务业发展的物质基础和根本保障,但随着我国中医药产业的快速增长和产业链的不断拓展延伸,中药资源利用效率低下的问题更加突出,中药废弃物处理和排放过程中造成的资源浪费和环境污染已成为行业发展面临的新的重大问题,引起业内的广泛关注.该文结合"双碳"目标深入探讨中药资源循环利用、循环经济产业发展在碳达峰碳中和中发挥的作用与潜力,以中药资源循环利用典型模式为案例分析中药农业和中药工业过程的循环经济产业在减少碳源和增加碳汇的具体形式,进而提出服务"双碳"减排增效目标的倡议主要包括强化"双碳"目标的政策导向和战略引领作用、构建中药资源全产业链低碳减排客观评价体系、打造中药资源循环利用的产业示范园区、切实推进中药资源全产业链循环经济体系的建立.以期为中药资源产业由线性经济模式向循环经济模式的低碳绿色转型提供示范和参考,为中药资源利用效率提升和可持续发展提供必要支撑,也为中药资源产业低碳高效发展和"双碳"目标的实现提供助力.

酸性矿山废水(AMD)中含有高浓度的硫酸盐和金属离子,对矿山生态环境造成了严重的危害.硫酸盐还原菌(SRB)可以将SO42-还原为S2-,沉淀金属离子,并生成生物硫铁,其处理效率较高.文章利用农业废弃物秸秆制备SRB的缓释碳源,考察了不同形式的碳源条件下SRB对酸性矿山废水特征污染组分的处理效果,并结合SRB原位生成的生物硫铁包覆颗粒,制备得到SRB-生物硫铁复合材料,通过批量实验和动态柱实验考查SRB-生物硫铁复合材料对高浓度模拟废水和实际矿井水的处理效果.结果显示:在pH为 5.5时,将秸秆渣作为游离SRB的碳源是可行的,但与秸秆渣相比,秸秆生物炭的处理效率明显更高,将秸秆生物炭与乳酸钠结合制备的SRB碳源,激活SRB的时间更短,12 h内对SO42-和Fe2+的去除率分别达到了 59.25%和 79.56%.在此实验范围内,随着生物炭投加量的增大,去除效率逐渐提高,在pH为 4.5～6.5的范围内,体系初始pH对SRB反应体系的处理效果影响不大.SRB-碳源与生物硫铁包覆颗粒结合后对高浓度的SO42-和Fe2+模拟废水能保持高效且持久的反应活性.动态柱实验表明SRB-生物炭-生物硫铁复合材料对酸性矿井水的特征污染指标有明显的修复效果,出水水质的大部分指标可满足地下水Ⅲ类标准,运行 15d后仍能保持稳定的修复效果.