菌糠富含大量营养物质,直接丢弃或者用作燃烧,不但会造成资源浪费,而且会产生环境污染问题。因此,综合利用、开发食用菌菌糠,具有良好的经济、社会和环保效益。本课题以金针菇培养基(菌糠)为原料,利用微波快速裂解技术对其进行裂解反应,研究菌糠的裂解过程、产物分布、固体产物性质以及作为土壤改良剂的可行性。通过对菌糠微波裂解固体产物的系统研究,为综合利用菌糠等农业废弃物提供新途径。本文首先对菌糠原材料进行成分分析和热分析,研究其热解过程中质量的变化规律,为菌糠的微波裂解工艺选择提供理论参考。通过单因素试验,探究固、液、气三大裂解产物得率分布随四个主要影响因素(裂解温度、微波功率、裂解时间和吸波剂添加量)的变化规律,确定较优的工艺参数:裂解温度450 ℃、微波功率1.8 kW、焦炭添加量3%、裂解时间5 min,保证了生物质在完全裂解的基础上,尽可能控制二次裂解反应的发生。其次,研究温度对菌糠微波裂解生物炭产量和性质的影响,对其比表面积变化、XRD晶体结构、表观形貌以及表面元素含量的变化进行分析。随着温度升高,生物炭产率和H、O、N含量减少,H/C,O/C和(O+N)/C的比值降低。在温度为700 ℃时,生物炭pH值升高到10.43,持水量提高到7.886 mL·g-1,表面化学官能团、杂原子和饱和脂肪酸结构的数量减少。然后,在较优的反应条件下,选择KOH、KC1、K2CO3、KHCO3、CaO、CaCO3六种催化剂,来探讨催化剂对生物质炭的元素含量、有效养分、物理化学性质和有机组成等的影响。催化剂可提高生物质炭的得率,升高H/C、O/C比,降低生物质炭的炭化程度,其中KOH、CaO的效果大于其他催化剂的效果,且KOH、CaO加强了生物质炭的比表面积以及对碘的吸附值。最后,对菌糠微波裂解的固体残炭的综合利用研究。添加生物炭使得土壤养分、土壤pH和持水性能提高,孔隙度增加,容重减小,下降幅度范围为6.41%～29.49%,土壤酶活性程度增加。在添加生物炭量为100 g·m-2时,过氧化氢酶、土壤庶糖酶、土壤脲酶分别增加了 85.23%、44.82%、24.17%,番茄植株株高、茎粗分别增加了 7.15%和16.67%,番茄叶片叶绿素含量也增加了将近3倍。这表明添加一定量的生物炭有利于番茄生长。