沛县蔬菜生态系统能值分析

能值分析理论是基于“任何形式的能量都来源于太阳”这一前提, 因此可将不同种类、不可比较的能量转换为同一标准, 即太阳能焦耳来进行比较。本研究应用生态系统能值分析理论与方法, 以江苏省蔬菜主产区之一的沛县为例, 采用一系列能值指标, 定量分析了该县蔬菜生态系统的环境资源基础和经济特征, 为合理开发沛县蔬菜资源, 实现沛县蔬菜可持续发展提供科学依据。结果表明: 2007 年沛县蔬菜生态系统能值投入为1.22×10²¹ sej, 其中工业辅助能为7.18×10²⁰ sej, 占58.85%, 说明沛县蔬菜产业发展主要依靠工业辅助能,已走出传统农业靠自然条件发展的阶段。沛县蔬菜生态系统能值产出为3.20×1021 sej, 占农业总产出能值的39.65%, 说明蔬菜产业已成为沛县农业的重要支柱产业之一;其中, 茄果类和根茎类蔬菜能值产出较高, 分别占蔬菜能值产出的35.63%和23.63%, 而特种创汇蔬菜牛蒡和山药为蔬菜能值总产出的18.61%。沛县蔬菜生态系统能值自给率为2.67%, 低于江苏省耕地生态系统(10.12%), 说明环境资源已不是蔬菜发展的主要决定因素, 沛县蔬菜生态系统抵抗自然灾害的能力较强; 沛县蔬菜生态系统的工业辅助能值比率为58.85%, 低于江苏省耕地生态系统工业辅助能比率(73.16%); 沛县蔬菜生产的化肥使用量较高, 占工业辅助能的69.42%, 不利于蔬菜产业的可持续发展; 不过沛县生态系统的有机辅助能比率为38.61%, 高于江苏省耕地生态系统有机辅助能比率(16.72%); 沛县蔬菜生态系统的购买能值比率为97.54%, 高于江苏省耕地生态系统购买能值比率(89.88%), 表明沛县蔬菜产业发展几乎完全依赖于来自社会经济系统的购买能值, 而较高的购买能值促进了沛县蔬菜产业的迅速发展;沛县蔬菜生态系统的能值投入率为36.61, 高于江苏省耕地生态系统能值投入率(8.88), 说明沛县蔬菜产业发展迅速; 但净能值产出率仅略高于江苏省耕地生态系统净能值产出率, 可能由于能值产出较高的先进技术推广不够; 沛县蔬菜生态系统环境负荷率为1.43, 低于江苏省耕地生态系统环境负荷率(2.83), 且农药能值投入仅占0.21%, 说明沛县蔬菜产业有较强的可持续发展能力和较大的发展潜力。为促进沛县蔬菜产业综合效益的提高和可持续发展, 应进一步加强蔬菜产业基础设施及蔬菜产品加工业的建设,加大蔬菜产业的科学技术推广力度, 增强沛县蔬菜生态经济系统的产出能力。     

生物质气化燃气和沼气分散供热经济与环境效益分析

随着中国新农村建设的推进和供热事业的迅速发展,高效清洁供热在中国农村引起关注。该文以天津市小塔沽村为供暖对象,对其进行热负荷估算,并采用方案比较法,针对农村2种新能源燃气(生物质气化燃气和户用沼气)分散供热的经济效益(投资、运行费用、投资回收期)和温室气体减排进行对比分析。研究结果发现户用沼气分散供热初投资高于生物质气化燃气分散供热,前者为后者的1.86倍;户用沼气运行费用也略高于生物质气化燃气,但生物质气化燃气分散供热后期管理要优于户用沼气分散供热,另外,户用沼气存在副产物经济效益,每年可高达29.9万元。2种供热方式温室气体减排效益接近,CO2的减排量都为561.18 t/a,CH4减排量约为1 300~2 200 kg/a。整体而言,生物质气化燃气分散供热优于户用沼气分散供热经济性。特别针对农村的管理水平落后,生物质气化燃气分散供热的优点更加突出。所以类似天津郊区这样的农村地区,供暖期需要大量燃气的农村宜采用生物质气化燃气分散供热方式。该文可从经济、环境角度为农村类似情况燃料及供热方式选择提供参考。     

基于能值分析的休闲农业园区效益评价

根据农业休闲园区的特点, 应用能值分析方法, 对福州市龙台山休闲农业园区改造前后进行系统能值对比, 揭示园区改造前后系统内能流、物流的真实状况, 投入产出物质、能量的真实价值及其自然资源对社会经济的真实贡献。结果表明, 园区改造后提高了系统有机能投入的产出率和净能值产出率, 降低了系统的能值投入率和环境负载率, 增强了系统的可持续发展能力, 具有较高的综合效益。     

南方双季稻区生物质炭还田模式生态效益评价

应用生态经济系统能值分析理论与方法,引入环境污染指数和能值反馈率2个新的指标,分析了无秸秆还田(CK,即常规施肥处理)、低量秸秆还田(LS)、高量秸秆还田(HS)、低量秸秆源生物质炭施用(LC)和高量秸秆源生物质炭施用(HC)5种秸秆还田模式的能值效益,从农业可持续发展水平来评价南方双季稻区最佳管理模式。结果表明:秸秆还田显著增加了农田温室气体能值产出,LS、HS处理分别是CK处理的1.94倍和2.92倍,分别减少了8.13%和10.80%的水稻生物量能值产出。秸秆源生物质炭还田温室气体能值产出与常规施肥处理(CK)差别不大,但明显低于秸秆直接还田,减少了49.10%~59.36%。秸秆源生物质炭还田增加了水稻生物量能值产出,比常规施肥处理(CK)增加了4.32%~10.49%,比秸秆直接还田增加了16.96%~20.27%。5种秸秆还田模式,能值产投比早稻季依次为:LCHCCKHSLS,晚稻季依次为:HCLCCKLSHS。综合评价双季稻生态系统可持续发展水平,早稻和晚稻季节HC均高于其他模式。因此,从能值效益角度,高量秸秆源生物质炭还田是该区域双季稻生产中最优的秸秆还田模式,可以大力推广。     

生物质气化特性研究及分析

为了提高生物质能的利用效率以及生物质气化合成气的品质,基于AspenPlus模拟平台,以松木、玉米秸秆和木屑为气化原料,对生物质气化特性进行了研究并对气化过程进行了分析。计算了空燃比为0.7～2.3、生物质含水率为30%条件下的气化炉运行温度、合成气低位热值和效率等主要气化过程性能指标,并通过提高气化剂温度、干燥生物质原料等方法对生物质气化过程进行了优化分析。结果表明,生物质种类及其含水率对气化过程性能有较大的影响;降低生物质含水率、提高气化剂温度有利于提高气化过程的效率和合成气低位热值。     

两种生物质炭对酸性紫色土腐殖质组成的影响

生物质炭的性状与原料中木质纤维含量密切相关,为探明不同原料生物质炭对土壤腐殖质组成的影响,选取玉米秸秆和紫茎泽兰分别作为纤维类和木质类原材料制备生物质炭,向酸性紫色土分别添加5%玉米秸秆生物质炭（MB）和5%紫茎泽兰生物质炭（EB）,测定90 d室内培养期间土壤胡敏酸（HA）、富里酸（FA）、胡敏素（HM）含量以及HA光学性质和元素组成变化。结果表明：MB和EB的比表面积分别为2.32 m²·g^-1和0.72 m²·g^-1,总孔体积分别为42.71 mm³·g^-1和12.59 mm³·g^-1,碳与氢元素摩尔比（C/H）分别为1.91和1.46,氧、硫之和与碳元素摩尔比[（O+S）/C]分别为0.09和0.16,玉米秸秆生物质炭的吸附能力更强、有机质成分的缩合度更大且氧化度更小。与对照（不添加生物质炭,CK）相比,培养结束后,施入生物质炭的土壤HA、FA和HM含量分别显著增加（P<0.05）65.59%~102.82%、85.87%~118.54%和137.25%~161.23%,MB处理对这3种腐殖质含量的增加效应较EB处理更明显。培养结束时添加生物质炭的土壤HA/土壤有机碳（SOC）降低13.53%~27.06%,FA/SOC降低6.81%~18.03%,其中EB处理的降低效应达显著水平;HM/SOC则增加4.58%~11.40%,其中MB处理的增加效应达显著水平。添加生物质炭的土壤HA色调系数（ΔlgK）增加2.40%~5.60%,HA的缩合度（C/H）降低3.51%~11.81%,（O+S）/C增加1.51%~8.74%。总体来看,施入生物质炭均能相对增加腐殖质各组分含量,降低C/H,提高HA的氧化度[（O+S）/C],且纤维类原料（玉米秸秆）生物质炭的效果更明显。纤维类原料（玉米秸秆）生物质炭显著提高了稳定性较高的土壤胡敏素碳比例（HM/SOC）,但降低了土壤HA的稳定性[HA的C/H降低,（O+S）/C增加];木质类原料（紫茎泽兰）生物质炭显著降低土壤胡敏酸碳比例（HA/SOC）和富里酸碳比例（FA/SOC）,对HM/SOC增加效益不显著,反之提高了土壤易分解有机碳比例。     

基于沼液余热回收的沼气工程系统净产能特性

沼气发酵是目前最常用的有机废弃物处理方法。为研究发酵温度、进料挥发性固体浓度(volatile solid,VS)、沼液余热回收等对沼气工程系统净产能的影响,该文基于系统能量平衡模型,以能效比和净产能为评价指标,探讨了以猪粪尿为原料的小型沼气工程系统的净产能特性。研究表明:针对基准指标,进料VS浓度与发酵温度都存在一定的对应关系,且随系统运行模式的不同而不同。进料VS质量分数为4%时,若保证系统达到基准能效比,沼气锅炉加热模式下,发酵温度最大为28.9℃;实施沼液余热回收后,最大发酵温度增大为36.5℃。当系统取得最大净产能时,上述2种模式下对应的发酵温度分别为30和35℃。此外,同一进料浓度下,沼液余热回收前后最大净产能的增幅可达11.5%,其对应的能效比增幅为53.1%。因此,需综合考虑进料浓度、发酵温度、运行方式、净产能和能效比等因素确定合理的运行参数,确保沼气工程系统良好有序运行。     

燃用生物质气化气的内燃机特性分析

生物质气化气的组分对内燃机的排气温度、最大爆发压力、有效热效率和尾气排放都具有重要影响.各种气体成分的燃烧速率以及其中的阻燃成分都直接影响气缸内混合气的燃烧,同时影响内燃机的尾气排放.分析发现内燃机的排气温度过高、爆发压力偏低、能耗偏高的主要原因是由于生物质气化气热值低、燃烧速度慢:通过对尾气排放的测试分析发现,混合气的完全燃烧可以降低碳烟、CO和HC的排放,降低燃烧温度可以降低Nox的生成率.     

生物质气化烤烟系统设计及节能与品质改善效果分析

针对传统间接换热式烤房存在的能源利用效率低，烤烟质量不易保证的问题，研究设计了一套以生物质燃气为能源，采用间接换热与直接换热相结合的方法进行烘烤的烤烟设备，通过这种改进，不但使烤烟房的效率有了较大幅度提高，而且由于直接换热过程中烟气所携带的CO₂有助于提高烤烟的质量，加之温湿度自动控制系统的采用，使得烤烟质量得以保证。实验表明该系统节能及品质改善效果都较传统间接换热式烤房有显著提高，系统热效率达58.3%，烟叶质量较对照传统烤房提高了1个等级。     

牛粪配施生物质炭的土壤碳净变化率和腐殖物质组成研究

牛粪是农业生产中常用的有机肥,牛粪配施生物质炭是否会提高有机物料在土壤中的碳净变化率是高效利用有机物料重要问题。通过1年田间试验施用常量(M1)和倍量(M2)牛粪、常量(CBM1)和倍量(CBM2)牛粪配施生物质炭对比了短期腐殖物质碳净变化率差异和结构特征。结果表明,与单施牛粪(M1和M2)相比,牛粪配施生物质炭(CBM2)土壤胡敏酸、富里酸和胡敏素的含量增至1.36g·kg~(–1)、2.50g·kg~(–1)和5.03g·kg~(–1);土壤胡敏酸和富里酸碳净变化率分别提高1.18%和3.67%。与施用牛粪相比,牛粪配施生物质炭胡敏酸、富里酸和胡敏素脂族碳和多糖相对含量增加;CBM2处理胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量增加,CBM1处理富里酸芳香碳相对含量增加。表明牛粪配施生物质炭在土壤固碳效果上优于单施牛粪,可形成更多的腐殖物质,提高胡敏酸和富里酸的碳净变化率;同时也有利于腐殖物质脂族碳和多糖相对含量的增加,而生物质炭用量不变的情况下,配施更多的牛粪可增加胡敏酸和胡敏素芳香碳相对含量。施用牛粪或牛粪配施低量生物质炭可使Hu和FA的缩合度增加,氧化度降低,而HA则相反。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明:农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

中国农村生物质能利用技术和经济评价

农村生物质能利用技术种类较多,确定各类技术的适用范围及经济性,有利于在农村地区选择合适的技术,促进生物质能利用技术在农村的开发利用。该文提出了户均用能成本的概念和计算方法,对农村户用沼气、养殖场沼气工程、固体成型燃料、秸秆沼气、秸秆气化集中供气等技术进行了技术经济评价。研究结果表明：农村户用沼气技术的经济性最好,其次为固体成型燃料技术,而秸秆气化集中供气技术的经济性最差。随着农村社会经济的发展,认为固体成型燃料技术将逐渐占主导地位,而秸秆沼气技术可以填补由于畜禽粪便短缺而带来的空白。     

京郊地区苜蓿草地土壤水分状况与产草量的研究

对京郊地区种植的苜蓿进行试验研究表明:伏秋降水对冬前土壤水分有明显补偿作用,根据这一特征,应适时将有限的自然降水拦蓄到土壤中,提高水分利用效率。通过对10种苜蓿一年的干草产量比较,发现中苜一号和根选苜蓿这两个品种表现较优秀,获得的干草产量较高,可望在京郊地区继续试验,以进一步推广种植。     

农田生物质能集约利用空间优化决策

发展农田生物质能源集约利用,是解决中国能源问题和环境问题的重要途径。由于农田生物质能空间分布的分散性、不连续性,所以对生物能源数量、空间分布特征以及其集约利用空间优化问题进行研究是生物质能源从研发走向实际应用的关键。该文以广东省为例,利用NPP（净初级生产力）模型获得可用农田生物质能生物量和空间分布状况,在此基础上,采用不同尺度的泰森多边形作为生物能源的初级筹集范围,应用遗传算法对生物质能集约利用的空间优化配置问题进行快速求解。结果表明,遗传算法和GIS模型结合对解决面域供应和点域需求问题具有明显的优越性,可为生物质能集约利用提供有效的空间优化方法;尺度效应对模型模拟结果有很大影响,当以10 km为邻近阈值建立泰森多边形作为初级筹集区域时,适宜度达到最大。该研究可为生物质能集约利用空间优化决策提供依据。     

不同施肥制度对双季稻氮吸收、净光合速率及产量的影响

利用稻田长期施肥制度定位试验,研究了不同施肥处理对水稻氮素吸收、净光合速率及产量的影响。有机物还田能显著促进水稻分蘖、提高有效穗数和叶面积指数。只施用NPK,在分蘖后早稻叶片氮含量急剧下降,与早稻相比,而晚稻的穗肥促进了后期的氮吸收。在CK和施加NPK的基础上秸秆还田明显改善水稻中后期的氮吸收,但对晚稻的效应明显低于对早稻的效应。各处理的叶片以及稻穗氮含量晚稻明显低于早稻。叶片氮含量与叶片净光合速率成显著(早稻r=0.664*)或极显著正相关(晚稻r=0.704**),这说明叶片氮含量缺乏降低了叶片光合能力。有机物还田增产效果显著,在中等施肥水平时,有机物还田可以代替1/3以上的NPK投入。     

基于能值分析的秸秆-羊-田循环系统生产效率与可持续性评估

生态循环农业是解决现代规模化养殖污染的有效手段。该文使用能值分析方法,对现代"秸秆-羊-田"循环系统的生产效率与可持续性进行评估。结果表明,与单一湖羊养殖系统相比,"秸秆-羊-田"复合循环系统的能值转换率降低96.09%,表明循环系统大大提高了终端产品的能值利用效率;能值投资率和环境负载率降低程度达67.66%以上,而可持续发展指数明显增加,表明循环系统在生产过程中能够较好地降低环境压力而具有很好的可持续发展潜力;净能值产出率和能值产投比分别降低70.32%和70.43%,表明复合生态循环系统的生产效率和经济效益有所降低,主要是由于生产原材料(豆粕、秸秆等)、基建与设备投入增加造成。因此,需要对其提供的生态服务功能的正外部性进行经济补偿,补偿标准为380.76元/(只·a)。然而,如果对目前的循环生产过程进行优化,理论上能够提高净能值产出率,从而实现对循环系统环境效益的自我补偿。     

Carbon and net nitrogen mineralisation in two forest soils amended with different concentrations of biuret

Biuret is a known contaminant of urea fertilisers that might be useful as a slow release N fertiliser for forestry. We studied carbon (C), net nitrogen (N) mineralisation and soil microbial biomass C and N dynamics in two forest soils (a sandy loam and a silt loam) during a 16-week long incubation following application of biuret (C 23.3%, N 40.8%, O 30.0% and H 4.9%) at concentrations of 0, 2, 10, 100 and 1000 mg kg⁻¹ (oven-dried) soil to assess the potential of biuret as a slow-release N fertiliser. Lower concentrations of biuret specifically increased C mineralisation and soil microbial biomass C in the sandy loam soil, but not in the silt loam soil. A significant decrease of microbial biomass C was found in both soils at week 16 after biuret was applied at higher concentrations. C mineralisation declined with duration of incubation in both soils due to decreased C availability. Biuret at concentrations from 10 to 100 mg kg⁻¹ soil had a significantly positive priming effect on soil organic N mineralisation in both soils. The causes for the priming effects were related to the stimulation of microbial growth and activity at an early stage of the incubation and/or the death of microbes at a later stage, which was biuret-concentration-dependent. The patterns in NH₄⁺-N accumulation differed markedly between the two soils. Net N mineralisation and nitrification were much greater in the sandy loam soil than in the silt loam soil. However, the onset of net nitrification was earlier in the silt loam soil. Biuret might be a potential slow-release N source in the silt loam soil.     

Interactive effects of salinity and two phosphorus fertilizers on growth and grain yield of Cicer arietinum L.

Chickpea is considered among the most sensitive grain legumes to salinity. The improvement of tolerance of lines in combination with tolerant rhizobial strains depends on various environmental and cultural conditions such as soil properties. This investigation was undertaken to evaluate the effect of phosphorus fertilization (0, 90 and 200 kg ha^?1 of P₂O₅) on biomass, nodular traits and grain yield (GY) of chickpea (cv. Flip 84-79C) growing under salinity (0 and 150 mM NaCl). The trial was laid out following a randomized block design with three replicates during 2010–2012, at the experimental farm of Oued Smar (Algiers). Salinity did not significantly decrease the dry biomass of the plants but the relative shoot growth was more affected than control, P and SP1 treatments. Besides, salinity significantly reduced GY (?20%) and nodulation traits compared to the control plants while an inversely proportional relationship was found between protein, leghemoglobin and MDA content, K/Na ratio and the increase in salt concentration. Application of two P levels to saline soil enhanced growing conditions of plants. Particularly, the (90?kg?ha^–1 of P ×?150?mM?NaCl) combination significantly increased leghemoglobin (92%), reduced proline content (?69%) and protected membranes against peroxydation compared to saline conditions. A significant increase was observed in the GY (about 30%) of plants at both P doses combined with salt stress compared to other cases. Statistically, the low P level combined with salinity induced similar responses of plants and sometimes better responses to control plants. Finally, our results support the roles of phosphorus fertilizer in the alleviation of salt stress and enhancing the soil quality for better symbiosis efficiency and yield of chickpea.