巨菌草作为能源草的特性研究

为探索巨菌草在广东作为能源草的应用前景,在阳山县境内山区试验种植巨菌草.结果表明:巨菌草热值达18.88MJ/kg,挥发分、固定碳和灰分含量分别为78.12％、18.74和3.14％,C、H、N、S和Cl含量分别为44.74％、5.03％、1.84％、0.14％和0.16％,灰成分中K20达42.33％,变形温度、软化温度、半球温度和流动温度分别为940℃、950℃、970℃和1050℃,鲜草产量达21.39kg/m2,经过16天自然晾晒,水分含量降至39％.巨菌草适宜作为能源草在广东推广应用,但灰熔点较低,且未破碎巨菌草难以晾晒干燥.     

牛粪复混生物质颗粒燃料成型及特性分析

为了提高以牛粪为主料的多原料混合生物质燃料的发热量,降低成型颗粒燃料含硫量,提升燃料的适用性和综合品质,选取锯末、谷糠、果树残枝3种常见的木质类和非木质类有机废弃物为辅料,通过调节原料配比及含水率,采用挤压成型和特性测定等方法,分析了原料含水率和原料配比对颗粒成型燃料成型率、全水分、灰分、挥发分、固定碳、含硫量和发热量的影响。结果表明：颗粒成型率和全水分受原料组成和含水率共同作用,低灰、低硫和高热量的生物质燃料更有利于市场应用,在满足颗粒成型的条件下,颗粒的热值与灰分、全水分呈负相关,与固定碳含量呈正相关。在牛粪中添加锯末和果树残枝更有利于降低灰分含量,增加果树残枝更有利于提高颗粒的固定碳含量,混合物料中牛粪+果树残枝2∶1混合处理的固定碳含量最高,达到17.6%。牛粪含硫量偏高,3种辅料都有利于降低成型燃料的含硫量,牛粪+果树残枝2∶1混合与牛粪+锯末+果树残枝1∶1∶1混合等多个组合可以将牛粪含硫量从0.30%降到0.10%~0.12%,与单独牛粪相比,发热量提高2.88%~4.63%。综合各处理组的原料成型率和燃料燃烧特性,牛粪与果树残枝2∶1混合是牛粪制备颗粒燃料的最优组合配方。     

废弃生物质灰分含量与热值的差异性和相关性及其测定方法

为探究生物质能源化利用中灰分含量和热值的函数变化规律及测定方法,检索2001—2021年已发表的相关文献,获得380个不同类型的生物质样本的灰分含量和高位热值数据,并对测定方法进行分析。结果表明:1)不同热值测定标准对热值的测定结果的评价影响可以忽略不计,而根据固体矿物燃料标准测定的灰分含量结果会显著低于按照生物质燃料标准的测定结果;2)草本植物类生物质的灰分含量为7.96%~9.19%,高于木本植物的2.26%~3.37%,但其平均热值(17.45 MJ/kg)却低于木本植物(19.61 MJ/kg);3)草本植物的高位热值与灰分含量呈负相关,相关系数(r)的绝对值为0.567~0.918,高于木本植物的0.136。高位热值与化学元素(碳、氢、氮、硫、氧)含量的决定系数(R2)为0.936 7~0.973 7,高于与灰分、挥发分和固定碳含量的决定系数0.812 0~0.971 4,前者函数的拟合效果更好;4)应用近红外光谱技术建立的生物质水分、灰分含量和热值模型的预测偏差较小,小于参考方法的重复性界限,因此该测定方法更便捷,在生物质产业中具有很大的应用潜力。     

5种菌草苗期抗盐性的评价

为探明莱竹、芦竹、巨菌草、象草、稗草等5种菌草苗期的抗盐能力,分别以0(CK)、50、100、150、200、250 mmol.L-1NaCl处理模拟盐胁迫,测定叶片的可溶性糖含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量等生理生化指标及恢复试验后植株的死亡率,并利用隶属函数法对以上指标进行综合评价.结果表明:随着NaCl胁迫浓度的升高,5种菌草植株的死亡率、细胞膜透性呈升高的趋势;稗草、巨菌草、象草的SOD、POD、CAT活性,可溶性糖、MDA含量呈先升后降的趋势,莱竹、芦竹的SOD、POD、CAT活性,MDA含量呈升高的趋势;稗草、莱竹、象草、巨菌草、芦竹的半致死NaCl胁迫浓度分别为132.6、129.8、105.9、114.9、164.1 mmol.L-1,其生理指标平均隶属函数值分别为0.58、0.43、0.94、0.06、0.02,5种菌草抗盐能力的强弱为:芦竹>稗草>莱竹>巨菌草>象草.     

5种菌草草粉栽培灰树花培养基配方筛选

以5种菌草(象草、巨菌草、五节芒、芒萁和类芦)草粉为试材,采用三级系统筛选法从菌丝生长速度和菌丝长势等方面对25个配方进行了初步筛选研究,以期得到菌草栽培灰树花的最佳配方。结果表明:菌草栽培灰树花的最佳配方为五节芒50%、芒萁28%、麸皮5%、玉米粉15%、石膏2%,含水量为60%。该配方下灰树花的菌丝体生长速度快,达0.405 cm·d~(-1);灰树花子实体的生物转化率最高,为43.39%。     

巨菌草在淮河源地区地上部分营养物质变化规律

[目的]研究巨菌草(Pennisetum sp.)在淮河源地区不同生长阶段,地上部分茎与叶营养物质积累与分配动态规律,以实现巨菌草加工利用最大效益。[方法]通过巨菌草的田间试验,研究苗期、生长初期、生长加速期、生长中期、生长末期茎与叶部位以及全株干物质、粗蛋白含量(CP)、有机碳(C)和总氮(N)含量变化的差异,根据营养物质含量进行巨菌草饲用、菌用性能分析。[结果]巨菌草在淮河源的干物质积累先慢后快,植株粗蛋白、总氮含量初期较高,生长末期最低,有机碳含量相对稳定,叶部干物质量占全株比例苗期最高,整个生长期逐步降低,植株粗蛋白主要在叶部,茎部叶部粗蛋白和总氮含量随生长期均逐步降低。[结论]作为动物饲草在淮河源地区适合每个生长季收割2次,分别在栽植后20周和生长季末期。作为食用菌培养基适合每个生长季收割1次,在生长季末期,但植株碳氮比较高,在培养基加工过程中需要补充含氮肥料。     

不同配方生物质燃料物理特性与燃烧特性研究

[目的]研究生物质燃料的物理特性和燃烧特性,探讨生物质燃料在烟叶烘烤应用上的可行性。[方法]采用HCK045A型高效生物质颗粒机压制9种不同配方的颗粒燃料,同时以100%煤粉为对照(CK),对不同配方生物质燃料的结构组成、工业分析、发热量、灰分元素、结渣率、灰熔点、物理性状等物理特性及燃烧特性相关指标进行比较研究。[结果]不同配方生物质颗粒燃料在物理特性和燃料特性方面有一定差异,其中含有木屑或烟秆配方的颗粒燃料纤维素和木质素含量高于含有烟梗的配方处理,因而挥发分和固定碳含量也较高,但灰分和含水量则低于含有烟梗的配方。燃烧过程中,含有木屑或烟秆配方的燃料由于软化温度高,因而底灰结渣率低于CK,而含有烟梗配方的处理则高于CK;同时,含有木屑或烟秆配方的颗粒燃料点火时间比CK快543.55 s,燃烧持续时间比CK长1.8倍。但在抗碎强度与抗渗水性等物理性状方面,则是含有烟梗配方的处理较好。[结论]与100%煤粉烘烤相比,虽然生物质燃料发热量略低,但其他燃烧性能指标均能达到烟叶烘烤的工艺要求,可以作为烟叶烘烤的替代能源,其中50%木屑+50%烟秆的配方尤佳。     

菌草混合莲子废弃物栽培平菇效果评价

[目的]评价以菌草与莲子壳、莲子蓬等废弃物为混合原料栽培平菇的效果,为提高莲子壳和莲子蓬等废弃资源的综合利用价值提供新思路.[方法]设4个以菌草、莲子壳和莲子蓬等为主要原料的平菇栽培配方,以木屑原料为对照(CK)(配方①为CK,配方②为38.0%巨菌草+39.0%莲子壳+20.0%麸皮+3.0%石灰,配方③为38.0%五节芒+39.0%莲子蓬+20.0%麸皮+3.0%石灰,配方④为38.0%五节芒+20.0%莲子壳+19.0%莲子蓬+20.0%麸皮+3.0%石灰,配方⑤为39.0%莲子壳+38.0%莲子蓬+20.0%麸皮+3.0%石灰),开展平菇栽培试验,比较分析各配方栽培平菇的菌丝长速、满袋时间、长势、形态及鲜(干)菇产量、生物学效率、产投比和主要营养成分.[结果]以配方②和配方④为原料栽培的平菇菌丝长势旺盛,前两潮鲜菇平均产量分别为360.2和372.4 g/袋,生物学效率分别为85.6%和84.7%,产投比分别为1.69和1.76,均优于以CK、配方③和配方⑤为原料栽培的平菇.配方②和配方④栽培平菇子实体的蛋白含量分别为21.50和20.40 g/100 gDW,氨基酸含量分别为16.90和16.65 g/100 gDW,粗纤维含量分别为5.10和6.10 g/100 gDW,粗灰分含量分别为4.9和4.6 g/100 gDW,粗脂肪酸含量均为1.80 g/100 gDW;微量元素中Mg元素含量最高,分别为1010.0和999.0 mg/kg;重金属含量均在绿色食品食用菌卫生指标范围内.[结论]利用莲子壳和莲子蓬为原料栽培平菇具有可行性,含巨菌草(五节芒)和莲子废弃物的培养料更有利于提高平菇产投比及生产效益.其中,以38.0%巨菌草+39.0%莲子壳+20.0%麸皮+3.0%石灰和38.0%五节芒+20.0%莲子壳+19.0%莲子蓬+20.0%麸皮+3.0%石灰为原料栽培平菇效果较佳,其子实体蛋白质、氨基酸和粗纤维含量均较高,脂肪含量低,矿物质元素含量丰富,符合食用安全标准要求.     

巨菌草在冀中南地区的引种试验

[目的]缓解北方地区粮草争地矛盾。[方法]2014~2015年在冀中南地区进行巨菌草引种试验,探索巨菌草在我国北方地区的适宜种植管理模式。[结果]当巨菌草株高在1.2 m左右时,巨菌草叶风干样中粗蛋白含量达17.40%,茎风干样中粗蛋白含量为16.65%;当巨菌草株高在2.0 m左右时,巨菌草叶粗蛋白含量为16.18%,茎粗蛋白含量为12.17%。巨菌草在冀中南地区的产量为150~255 t/hm2。当巨菌草的留茬高度为5~10 cm时,最有利于巨菌草的再生。[结论]该研究可为巨菌草在北方地区的推广种植奠定基础。     

菌草对灵芝生长状况及营养成分的影响

以菌草栽培灵芝,分析灵芝菌丝生长速度、产量、生物转化率、营养成分及重金属含量。结果表明:灵芝在配方1(芒萁30%、巨菌草53%、麦麸15%、石膏2%)培养基中菌丝生长速度显著高于对照,产量与生物转化率接近对照;灵芝在配方2(芒萁30%、五节芒53%、麦麸15%、石膏2%)培养基中菌丝生长速度显著高于对照,产量与生物转化率与对照无显著差异;两种菌草灵芝的营养成分接近于、有的甚至略高于对照。且两者子实体中的重金属含量均符合国家对食用菌中重金属含量的要求。综上所述,配方1和配方2可以替代木屑栽培灵芝。     

鲜菌草与干菌草栽培的香菇品质比较

以鲜菌草五节芒和干菌草五节芒栽培香菇,比较鲜、干菌草两种培养料中,菌丝体的形态结构、子实体的生长情况及培养料的生物学效率,并测定鲜、干菌草栽培所得的香菇子实体中水分、粗脂肪、粗蛋白、氨基酸、灰分和总糖等营养成分的含量及重金属含量.结果表明:鲜、干菌草培养料中,香菇菌丝体的形态差异明显,子实体生长情况相似;鲜菌草培养料的生物学效率高于干菌草;鲜菌草栽培的香菇子实体中粗脂肪、粗蛋白、灰分和氨基酸等4种营养成分的含量略低于干菌草栽培的香菇子实体,前者的总糖含量高于后者,重金属含量均在国家规定的范围内.因此,使用鲜菌草五节芒栽培香菇是可行的.     

基于工业分析指标的秸秆生物炭热值预测

为了有效的预测秸秆生物炭热值,选取棉花、小麦、玉米、油菜和水稻5种农作物秸秆,经过粉碎、干燥后进行炭化处理后,获得175个秸秆生物炭试验样品,并按相关标准测定其热值及灰分、挥发分和固定碳含量。在分析炭化工艺、工业组成与高位热值相关性的基础上,采用回归方法建立基于工业组成的秸秆生物炭热值的预测模型。分析结果表明,对比不同炭化条件下制备的秸秆炭样品的热化工特性,炭化温度对热值影响最明显,保温时间与升温速率对热值影响小。通过方差分析检验,基于工业分析组成建立的秸秆热值曲线拟合方程都是显著的,其中基于灰分、灰分和挥发分、挥发分和固定碳、灰分和固定碳的秸秆热值曲线拟合方程达到了较好的预测精度。     

去髓和留髓玉米秸秆燃料特性的对比分析

通过对去髓和留髓玉米Zea mays秸秆的化学成分、工业分析、元素分析、低位发热量、热动力学以及灰熔点几个方面的特性做对比,发现留髓玉米秸秆木质素较高,占整秆的27.72%,纤维素较低,占整秆的25.65%。相较于留髓玉米秸秆,去髓玉米杆的纤维素（25.47%）和木质素（21.90%）均低于留髓玉米秸秆;留髓的玉米秸秆的固定碳（13.61%）和低位发热量（16 536 Jg－1）都高于留髓玉米秸秆;同时留髓玉米秸秆的活化能和频率因子也要高于去髓玉米秸秆,但留髓玉米秸秆灰的变形温度（1 173 ℃）和软化温度（1 258 ℃）比去髓玉米秸秆低100 ℃以上。研究表明:玉米整秆相较于去髓玉米秸秆更易燃烧且更适合制作燃料,但需要对燃烧锅炉进行改造,期望能够对玉米秸秆制作燃料作为人造板工厂新能源提供一定理论基础。图4表7参13     

生物质燃料直接燃烧过程特性的分析

主要介绍生物质燃料的直接燃烧过程 ,它包括生物质燃料的组成特性、热分解及燃烧过程、空气需要量、烟气量、热值和理论燃烧温度等。为利用生物质作为燃料的供热设备设计和生物质气化的研究提供理论依据     

三种草本能源植物在北京地区的产量和品质特性

【目的】研究柳枝稷(Panicum virgatum L.)、荻(Triarrhena sacchariflora(Maxim.)Nakai)和芦竹(Arundo donax L.)3种草本能源植物在北京地区的生物质产量和品质特性,为其合理利用提供依据。【方法】于2006-2009年在北京草业与环境研究发展中心试验基地进行田间试验,对产量和品质指标进行田间观测和室内分析。【结果】在北京地区,柳枝稷、荻和芦竹的最高生物质产量分别为28.33、29.67和34.46t·hm-2。3种草中,柳枝稷和荻生物质中纤维素、半纤维素含量较高,木质素含量较低,有利于纤维素乙醇转化;热值、灰熔点和C、H元素含量较高,N元素、灰分和水分含量较低,有利于直接燃烧、与煤混合燃烧和热解气化,但C/N较高,不利于沼气发酵。芦竹生物质中的水分、木质素和灰分含量高于柳枝稷和荻,对运输贮藏、乙醇转化和燃烧产生不利影响。【结论】柳枝稷、荻和芦竹均可作为优良的草本能源植物在北京及周边地区推广种植,但应根据转化利用途径及三种草的产量水平和品质特性进行合理选择。     

施肥对巨桉幼树生长及生物固碳量的影响

桉树Eucalyptus作为世界三大速生树种之一,广泛用于营造人工林,其中巨桉Eucalyptus grandis以生长速度快和经济效益好而成为目前栽培面积最大的一种桉树。以不施肥为对照,研究不同施肥水平（含氮、五氧化二磷和氧化钾各15%的复合肥0,90,180,270 g·株^－1）下巨桉的生长及生物固碳量。结果表明：施肥90 ～ 270 g·株^－1与不施肥条件下相比,巨桉地径、冠径、树高、整株生物量和根冠比分别增加16.3% ～ 38.3%,17.1% ～ 44.5%,15.8% ～ 45.5%,21.8% ～ 59.5%和2.1% ～ 5.8%,且地径、冠径、整株生物量以及生物固碳量都显著大于不施肥处理;施肥180 g·株^－1的地径和树高与270 g·株^－1和90 g·株^－1差异均不显著,但施肥270 g·株^－1均显著高于90 g·株^－1,施肥90 g·株^－1的树高与不施肥处理间的差异不显著;各施肥水平下的冠径之间存在显著性差异。地径、冠径和树高生长速度与施肥量呈极显著正相关关系（P＜0.01）,且在7月和8月的生长速度相对较快。除施肥270 ·株^－1外,其他施肥处理的根冠比与不施肥处理差异不显著,各施肥水平的整株生物量和生物固碳量之间均存在显著性差异。说明在试验地条件下0 ～ 270 g·株^－1肥料用量范围内增加施肥量有利于促进巨桉生长,提高生物量和生物固碳量以及根冠比。这对巨桉林的科学施肥管理以及缓解全球气候变化具有重要的作用。图4参36     

狼尾草等6种植物对十溴联苯醚污染土壤的生理响应及其修复效果

考察了狼尾草、龙葵、空心菜、苣菜、芥菜和鱼腥草6种植物对土壤中十溴联苯醚(BDE-209)的生理响应及其修复效果。结果表明,在BDE-209污染条件下,供试植物体内丙二醛(MDA)含量升高,表明植物受到一定的毒害作用,而在植物抗逆境机制作用下,植物体内可溶性蛋白质含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性下降;在供试植物生物量方面,BDE-209对龙葵、空心菜和狼尾草地上部有促进作用,而对苣菜、芥菜具有一定的抑制作用;6种修复植物体内均检测出BDE-209,且地上部与根部BDE-209含量具有显著差异,其中狼尾草根部干重含量高达16.93mg·kg-1;修复60d后,土壤中BDE-209含量均有一定程度的下降,最高去除率可达40.44%,且根际土与非根际土BDE-209去除率有显著差异。修复效果依优劣次序为狼尾草>龙葵、空心菜>鱼腥草>芥菜>苣菜。