根據(jù)纖維素含量的檢測(cè)結(jié)果,對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合處理,得到纖維素含量的變化趨勢(shì)。
在儲(chǔ)存過程中,三種秸稈樣品纖維素含量的變化趨勢(shì)是非常相似性的。總體而言,纖維素的含量都隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加而降低,盡管它們?cè)趦?chǔ)存過程中都產(chǎn)生了波動(dòng),出現(xiàn)了一個(gè)峰值。在儲(chǔ)存前期的兩個(gè)月,纖維素含量明顯降低,之后升高并于儲(chǔ)存第4、第5個(gè)月達(dá)到第一個(gè)峰值,隨后又逐漸降低,于儲(chǔ)存第9、第10個(gè)月降至谷底后又逐漸升高,但幅度較小。在儲(chǔ)存時(shí)間相同的條件下,不同方法儲(chǔ)存秸稈中纖維素的含量,也有明顯的不同。自然儲(chǔ)存秸稈中的纖維素含量,比其他兩種儲(chǔ)存方法秸稈中的含量低,而桶裝儲(chǔ)存秸稈的含量最高。儲(chǔ)存末期,自然儲(chǔ)存秸稈中纖維素含量陡然升高。
秸稈纖維素含量變化趨勢(shì)產(chǎn)生的原因,主要與秸稈和空氣接觸是否充分有密切的關(guān)系,接觸越充分,纖維素降解越完全、越徹底,其含量就越低。不同方式儲(chǔ)存的秸稈,由于秸稈有機(jī)質(zhì)與空氣接觸被氧化降解而流失,致使纖維素含量總體上呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。在儲(chǔ)存前期的兩個(gè)月,剛采收秸稈中的可溶性多糖(纖維素的一部分)分子質(zhì)量較低,含量較高,此時(shí)秸稈附著相關(guān)微生物和相關(guān)酶活性較高,利用體系中殘余空氣,將纖維素降解,且速度較快,致使含量顯著降低。三種秸稈樣品中,自然儲(chǔ)存秸稈纖維素含量最低,其原因主要是自然儲(chǔ)存秸稈體系沒有與空氣隔絕,袋裝儲(chǔ)存體系的封裝密度比桶裝儲(chǔ)存秸稈的密度要低,使得自然儲(chǔ)存秸稈與空氣最為充分,以桶裝儲(chǔ)存秸稈體系空氣最少。因此,在儲(chǔ)存時(shí)間相同條件下,秸稈中纖維素含量以自然儲(chǔ)存體系最低,桶裝儲(chǔ)存體系最高,而袋裝儲(chǔ)存秸稈的含量數(shù)值居于三者的中間值。
儲(chǔ)存末期,在曲線圖上纖維素含量有升高的趨勢(shì),這是相對(duì)含量的升高,不反映絕對(duì)含量的增加趨勢(shì)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是表達(dá)方式的問題,也就是因?yàn)槊總(gè)月的測(cè)量值中總量絕對(duì)量雖然相同,但含有成分的質(zhì)量不同,計(jì)算出的相對(duì)值表達(dá)的內(nèi)容就不一樣。例如,自然儲(chǔ)存法儲(chǔ)存的秸稈中,同一根秸稈第12個(gè)月含有的纖維素絕對(duì)值應(yīng)比第1個(gè)月低得多,但在這個(gè)曲線上反映的是上升趨勢(shì)。這個(gè)上升值是當(dāng)月相對(duì)值,不是絕對(duì)值變化趨勢(shì)。
2)秸稈半纖維素含量變化趨勢(shì)
根據(jù)半纖維素含量檢測(cè)結(jié)果,將其進(jìn)行多項(xiàng)式擬合處理后,得其變化趨勢(shì)。
三種秸稈樣品中的半纖維素含量變化規(guī)律,總體上隨儲(chǔ)存時(shí)間的增加而降低,基本都呈現(xiàn)雙峰分布。在儲(chǔ)存前期兩個(gè)月,半纖維素的含量顯著降低,降至谷底后逐漸升高,于儲(chǔ)存5個(gè)月后升至最高值后又逐漸降低。三種秸稈樣品相比,自然儲(chǔ)存秸稈中半纖維素含量明顯低于另外兩種方法儲(chǔ)存秸稈中的含量,在儲(chǔ)存第9個(gè)月左右降至最低值后,逐漸升高,而其他兩種儲(chǔ)存方法卻依然呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。
秸稈中半纖維素含量出現(xiàn)如圖變化趨勢(shì)的原因,主要與秸稈和空氣接觸是否充分密切相關(guān)。如果與空氣接觸越充分,半纖維素降解就趨于充分、完全。儲(chǔ)存過程中,秸稈中半纖維素由于降解而流失,致使半纖維素含量隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加而逐漸降低。相同條件下,自然儲(chǔ)存的秸稈體系較為松散,密度較小,半纖維素成分與空氣接觸較為充分,分解速率較快,導(dǎo)致其含量最低。在儲(chǔ)存第8~第9個(gè)月時(shí),自然儲(chǔ)存秸稈中多聚己糖包括纖維素和半纖維素中己糖類物質(zhì),降解較多(纖維素含量變化規(guī)律也說明了這一點(diǎn)),而其他成分如聚戊糖不易降解,使得半纖維素含量顯示逐漸升高。而另外兩種儲(chǔ)存方式由于空氣相對(duì)不足,在儲(chǔ)存8~9個(gè)月后,秸稈中還有相當(dāng)多的多聚己糖尚未降解完全,隨著時(shí)間的增加而降解,致使半纖維素含量依然呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。
3)秸稈中木質(zhì)素含量變化趨勢(shì)
根據(jù)秸稈木質(zhì)素的含量檢測(cè)結(jié)果,將其經(jīng)過多項(xiàng)式擬合處理后,得到木質(zhì)素含量的變化趨勢(shì)。
可以看出,三種不同儲(chǔ)存方法秸稈中木質(zhì)素含量的變化趨勢(shì),與纖維素、半纖維素的變化趨勢(shì)明顯不同。木質(zhì)素含量總體上含量17%~30%,且隨著儲(chǔ)存時(shí)間增加而升高,達(dá)到最高值后卻有降低的趨勢(shì)。三種秸稈樣品木質(zhì)素含量相比,自然儲(chǔ)存秸稈的木質(zhì)素含量比另外兩種儲(chǔ)存方式秸稈木質(zhì)素的含量都高。在儲(chǔ)存的前兩個(gè)月,自然儲(chǔ)存秸稈中木質(zhì)素的含量逐漸升高,而另外兩種儲(chǔ)存方式樣品中含量卻下降。自然儲(chǔ)存和袋裝儲(chǔ)存秸稈的木質(zhì)素含量分別在儲(chǔ)存第9和第10個(gè)月達(dá)到最大值,此后卻呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì);但桶裝儲(chǔ)存秸稈木質(zhì)素含量一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。
形成圖中秸稈木質(zhì)素含量變化趨勢(shì)的原因,不僅與纖維素和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān),也與纖維素和木質(zhì)素接觸空氣有關(guān)。一般來說,木質(zhì)素是苯丙烷類物質(zhì)通過醚鍵等連接起來的三維、立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子物質(zhì),內(nèi)能低,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易降解,而纖維素己糖類等物質(zhì)卻容易降解,同時(shí)秸稈與空氣接觸越充分,降解也就越快、越完全。通常條件下,秸稈中纖維素和木質(zhì)素在儲(chǔ)存過程中都會(huì)被逐漸降解而流失,但纖維素降解速率要比木質(zhì)素降解速率要大得多,致使木質(zhì)素在秸稈中的相對(duì)含量由于纖維素降解流失較多而升高。
在儲(chǔ)存開始前期,桶裝儲(chǔ)存和袋裝儲(chǔ)存的秸稈木質(zhì)素含量顯著降低,儲(chǔ)存第2個(gè)月降至谷底,原因是儲(chǔ)存前期開始時(shí),秸稈附著相關(guān)微生物和相關(guān)酶的活性較高,利用儲(chǔ)存體系內(nèi)殘余空氣,可以很容易地將秸稈中較低分子質(zhì)量的木質(zhì)素降解,速率較快,從而木質(zhì)素含量顯著降低。自然儲(chǔ)存秸稈木質(zhì)素沒有出現(xiàn)陡然降低的現(xiàn)象。三種秸稈樣品中含量相比,自然儲(chǔ)存秸稈中木質(zhì)素含量最高,其原因是由于該儲(chǔ)存方式與空氣接觸相對(duì)充分,纖維素等己糖類物質(zhì)降解速率較快,比另外兩種儲(chǔ)存方式秸稈中纖維素降解速率快得多,導(dǎo)致秸稈中木質(zhì)素在秸稈中相對(duì)含量逐漸升高;在纖維素降解趨于完全后,木質(zhì)素含量達(dá)到最高值,此后木質(zhì)素由于降解流失含量逐漸降低。中木質(zhì)素含量變化趨勢(shì)也說明了這一點(diǎn)。自然儲(chǔ)存秸稈中木質(zhì)素含量在儲(chǔ)存8~9個(gè)月后升至最高值,表明此時(shí)易降解的纖維素等糖類降解趨于完全,而袋裝儲(chǔ)存秸稈中木質(zhì)素在儲(chǔ)存第11個(gè)月后達(dá)到最高值,其原因是由于在儲(chǔ)存過程中,殘余空氣越少,纖維索物質(zhì)降解受到的阻力就越大,致使最高值向后推遲了兩個(gè)月才出現(xiàn)。
4)秸稈灰分含量的變化趨勢(shì)
根據(jù)對(duì)秸稈灰分含量的檢測(cè)結(jié)果,將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合處理后,得到其變化趨勢(shì)。
總體上,秸稈灰分含量隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加而升高,其數(shù)值在10%~21%,整個(gè)儲(chǔ)存過程中,灰分含量變化趨勢(shì)都出現(xiàn)了雙峰的的現(xiàn)象
三種秸稈樣品中,自然儲(chǔ)存和袋裝儲(chǔ)存秸稈灰分含量變化趨勢(shì)呈現(xiàn)基本相似的規(guī)律,總體趨勢(shì)逐漸上升。在儲(chǔ)存前期兩個(gè)月,灰分含量升至最大值后而降低,將至谷底后又逐漸升高,在儲(chǔ)存第8、第9個(gè)月出現(xiàn)第二峰值。桶裝儲(chǔ)秸稈在儲(chǔ)存前期,灰分含量變化趨勢(shì)卻陡然降低,而后總體上呈現(xiàn)升高趨勢(shì),同時(shí)也出現(xiàn)了雙峰
秸稈中灰分變化趨勢(shì)產(chǎn)生的原因,主要是由灰分和有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定性決定的,同時(shí)也受到秸稈接觸空氣的多少影響。一般而言,秸稈中灰分不易降解,而有機(jī)質(zhì)容易降解流失,有機(jī)質(zhì)分子質(zhì)量越低,降解速率就越大。儲(chǔ)存開始時(shí),秸稈中可溶性物質(zhì)如糖類等較多,相關(guān)酶和好氧性細(xì)菌活性較高,可以利用體系內(nèi)的殘余空氣,將其迅速降解。而灰分等在秸稈中的存在形式,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,不易降解,由于纖維素等有機(jī)質(zhì)降解速率較快、流失較多,導(dǎo)致灰分在秸稈中的相對(duì)含量升高。
通過對(duì)不同儲(chǔ)存方法秸稈主要成分的相對(duì)含量檢測(cè),以及它們?cè)趦?chǔ)存過程中隨時(shí)間變化規(guī)律的試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:秸稈纖維素和半纖維素含量的變化趨勢(shì)總體上逐漸下降,而木質(zhì)素和灰分含量的變化趨勢(shì)卻逐漸升高。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要與這些成分在秸稈中存在形式的穩(wěn)定性有關(guān),同時(shí)也與秸稈接觸空氣是否充分密切相關(guān)。一般而言,在相同條件下,纖維素和半纖維素等己糖類物質(zhì),受空氣影響較大,容易降解,且速率較快,致使其相對(duì)含量降低趨勢(shì)的幅度較大。秸稈中木質(zhì)素結(jié)構(gòu)以及灰分存在形式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易降解,受空氣影響較小,速率較慢,致使木質(zhì)素和灰分等含量卻由于纖維素類物質(zhì)降解趨于完全而相對(duì)含量升高。
根據(jù)不同儲(chǔ)存方法秸稈中主要成分含量的變化趨勢(shì),以及峰值和谷底的位置,秸稈中有機(jī)質(zhì)可以分為三大成分:可溶性成分、可降解成分、難降解成分,如纖維素分為可溶性纖維素即可溶性纖維(多糖)、可降解纖維素、難降解纖維素等。三種成分分別對(duì)應(yīng)于不同的階段,秸稈剛采收后,體內(nèi)有許多尚未完全形成有機(jī)高分子的物質(zhì),為可溶性成分,這部分物質(zhì)分子質(zhì)量較低,溶解性較好,受到相關(guān)酶、微生物等的影響較大,在適宜溫度、氧氣等條件下,最容易降解而流失,這部分物質(zhì)在兩個(gè)月后降解完全,最長(zhǎng)不會(huì)超過3個(gè)月;可降解成分是指那些分子質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到高分子程度,只是屬于有機(jī)質(zhì)中分子質(zhì)量中等的物質(zhì),還沒有達(dá)到最大分子質(zhì)量的狀態(tài)。這部分物質(zhì)由于分子質(zhì)量較大,不易降解,在空氣、微生物等影響下,在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才能降解完全,在自然條件下一般在第8~第9個(gè)月降解完全。難降解成分是指有機(jī)質(zhì)中分子質(zhì)量最大的這部分物質(zhì),這部分物質(zhì)由于分子質(zhì)量最大,最難降解,在干燥的條件下,可以保存相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
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