固态酒糟回收技术与设备试验研究

固态酒糟是固体发酵法生产白酒的副产品。本研究采用湿法分离技术,将酒糟分为稻壳与残余粮渣。稻壳用于回糠制酒,粮渣是畜禽精饲料。对影响酒糟分离性能诸因素进行了理论分析与试验研究,优化设计了一种酒糟湿法分离设备。     

甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇研究

该文通过研究甜高粱茎秆M-81E固态发酵生产燃料乙醇的主要影响因素,确定发酵条件为:耐高温酿酒酵母接种量为3%,发酵初始基质含水率为76%,添加0.25?Cl2,0.25%MgS04·7H2O,40℃发酵24 h,乙醇得率为6.42 g/(100g)甜高粱茎秆,转化率为90.5%,残糖含量低于0.3%;添加10 FPU/g纤维素酶和10 CBU/g β-葡萄糖苷酶,进行同步糖化固态发酵,乙醇得率为7.53 g/(100 g)甜高粱茎秆,与不添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的相比,乙醇得率提高了14.6%.     

农户农业生产的碳排放及其影响因素——以湖北省部分地区为例

[目的] 对农户农业生产碳排放及影响因素进行研究，以便全面理性地认识农业碳排放的问题，促进农业低碳、可持续发展。[方法] 选取湖北省武汉市黄陂、江夏区和鄂州市为研究区域，研究农户农业生产碳排放现状，测算农业生产碳排放，分析农业生产碳排放的结构特征，最后运用半对数回归模型分析碳排放强度的影响因素。[结果] ①在作物结构方面，种植水稻的碳排放总量最大，而莲藕的碳排放强度最大；②在碳排放来源方面，化肥是引起碳排放的主要原因，其次是人工投入；③在碳排放强度的影响因素方面，农户的年龄、务农年限、年均农业收入比例、耕地面积、土地质量、是否参加农业技术培训以及是否为村干部对农业生产碳排放强度具有显著的负向影响。[结论] 农业低碳发展应重视科学技术，提升农业生产补贴，提倡适度规模种植，加强农户农地保护意识以及农业技术培训等。     

不同糖质原料和菌株固态发酵制取乙醇的特性比较

利用固态发酵技术直接将糖质原料转化为乙醇,过程简单且糖利用率高,已经成为近年来的一个研发热点。为寻求最适原料及菌种,该文对不同原料和菌株进行固态发酵产乙醇特性进行了比较研究:2种菌株为实验室自行筛选酵母菌株TSH和市场上常见的安琪酿酒酵母菌株AGL;3种糖料作物为甘蔗、甜菜和甜高粱。结果表明,无论对于TSH或者AGL,投入相同质量的原料,由于可发酵总糖初始含量的不同,最终乙醇产量最高为甜菜,甜高粱次之,甘蔗最低。为消除原料初始糖含量不同造成的影响,该文比较了消耗单位质量糖分所生成的乙醇质量,发现对于2种菌株甜高粱都具有最高的乙醇/糖转化率,说明甜高粱茎秆中糖分用于生成乙醇的比率较多,而用于维持酵母菌自身生长繁殖及副产物生成的糖分较少。比较2菌株的发酵能力,对于甜高粱TSH表现出较为明显的发酵优势:发酵周期比AGL缩短了近6h,且乙醇/糖转化率略高于AGL;而对于甘蔗和甜菜原料,TSH的乙醇产率与AGL相差不大;说明自行筛选的TSH菌种对多种糖料发酵底物具有广泛适用性,具有良好的工业应用前景。该文对利用糖质原料固态发酵生产燃料乙醇工艺的工业化实现及改进具有一定的借鉴意义。     

浙北平原地区耕地非粮化时空演变特征及碳排放效应分析

掌握耕地非粮化的时空演变特征及其碳排放效应，对于保障粮食安全和发展低碳绿色农业具有重要意义。研究以东部浙江省平原县桐乡市为例，运用遥感技术和GIS空间分析探讨耕地非粮化类型和时空演变特征，并采用生命周期评价法评估不同耕地非粮化类型的碳排放效应。研究表明：1）桐乡市2005—2020年耕地非粮化率由1.56%提升至7.50%，非粮化面积净增加2 464.74 hm²，在空间上呈现团状集聚型格局，高值集聚区分布在西南远郊水网密布地区。2）耕地非粮化的坑塘养殖类型面积占比最大，其次为苗木种植和蔬菜大棚，2005—2020年耕地非粮化主导类型由苗木种植为主转变为多类型交错分布模式。3）2005—2020年桐乡市耕地非粮化导致的碳排放量由22 233.18t增长至98 853.27t，其中坑塘养殖对碳排放量的贡献最大，2020年达到83.7%；在空间上呈现西南远郊高值集聚、中部近郊低值环状分布的态势。在保障区域粮食安全的前提下，应结合不同非粮化类型的碳排放效应，分区域、分类别地实施耕地非粮化管控，实现耕地保护和低碳利用协同发展。     

玉米秸秆固态和液态厌氧发酵产气性能与微生物种类比较研究

厌氧发酵产沼气是中国绿色农业发展过程处理农业废弃物的重要手段,该文以玉米秸秆为研究对象,开展液态、固态厌氧发酵产气性能、微生物系统多样性及演替规律的比较研究,得出如下结论:固态发酵总固体(TS)产气率及甲烷转化率略低于液态发酵,发酵结束后,前者沼液中N、P、C的含量要低于后者;乙酸是两发酵体系挥发性脂肪酸(VFAs)的主要组成,占总VFAs的70%以上。高通量测序结果发现,2个发酵系统中细菌主要以Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria、Cloacimonetes、Synergistetes及Verrucomicrobia为主,这6类菌群占总克隆数的80%以上。而Methanosaeta,Methanospirillum,Methanocorpusculum以及Methanoculleus是两系统优势古菌,并且随消化过程的进行,古菌群落呈现由乙酸型向氢营养型转变的趋势。发酵结束后,上述2类古菌在群落中的占比基本持平。对微生物多样性的聚类分析结果显示,在发酵第4天和第8天后,2个系统中细菌与古菌群落结构的差异逐渐明显。进一步分析表明,影响玉米秸秆液态发酵微生态结构的主要环境因子为乙酸,秸秆纤维素水解可能是制约物能转化率的关键过程;总磷(TP)是影响固态发酵系统微生态结构的关键环境因子,而如何增加产甲烷古菌的生物量是提高原料产气率的关键。该研究结果为调控玉米秸秆厌氧发酵过程、提高其生物降解效率提供了科学依据。     

商品性有机肥料工厂化生产研究动态

商品有机肥料工厂化生产是以畜禽类和有机废弃物为原料,以固态好气发酵为核心的集约化处理工艺。研究查明供气量、温度、湿度和C／N比等是主要发酵参数,指出发酵过程的实质是微生物作用过程,因此调控技术围绕创造好气徽生物适宜的环境而运行。工厂化生产的特点是有机物质的转化呈半腐解态,高温和pH值同步升高,导致有机态氮的挥发损失。降低氮素损失和防止有机质的过度分解是提高商品有机肥质量的关键。改进物料预处理,调节C／N比、水分和酸碱度,控制发酵温度和时间,是解决这一问题的有效途径。     

中国生猪主产区养殖碳排放时空特征与脱钩效应研究

生猪主产区为中国畜牧经济的发展做出了重要贡献,但生猪养殖肠道发酵及其排泄物却是重要的温室气体排放源。本文基于2004—2014年面板数据比较19个生猪养殖优势省份的碳排放量及脱钩效应,发现生猪养殖碳排放量呈现较为明显的"上升-下降-上升"的特征;与碳排放量相反,碳排放强度则显示出"下降-上升-下降"的特点,且生猪养殖碳排放区域差异明显,研究期内生猪养殖碳排放与经济发展主要呈现较理想的弱脱钩状态。最后,本文为促进生猪低碳养殖提出了几点对策建议。     

河北省农作物生产投入品碳排放变化特征

基于2010-2018年河北省农资投入、农作物产量、耕地面积和农作物播种面积等统计数据,计算河北省农作物生产投入品碳排放,分析河北省农作物生产投入品碳排放的动态变化和不同投入品碳排放所占比例,为农业生产节能减排,实现低碳农业提供理论依据。结果表明,2010-2018年河北省农作物生产投入品碳排放以2015年为转折点,呈现先上升后下降的趋势。研究期内河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量分别为2219万～2674万tCO₂eq、0.21～0.30tCO₂eq·t^-1和3.40～4.10tCO₂eq·hm^-2。2018年河北省农作物生产碳排放总量、单位产量碳排放量和单位耕地面积碳排放量最低,分别比最高值降低17.0%、30.0%和17.0%。化肥、农药、农膜、柴油和灌溉用电9a平均碳排放量占比分别为38.6%、2.1%、11.5%、34.7%和13.1%。化肥和柴油是最主要的农业碳排放源,占比均在30%以上。农作物生产投入品碳排放的动态变化受国家政策影响...     

高光谱图像技术快速预测发酵醋醅总酸分布

固态发酵是镇江香醋生产的重要环节之一,直接决定着成品醋的风味和品质。但目前固态发酵的生产控制主要依赖人工经验,难以有效保障镇江香醋的品质。该文分析了总酸（total acid content,TAC）、pH值、含水率在不同阶段的变化规律;采用高光谱图像技术结合联合区间偏最小二乘法（synergy interval partial least squares,siPLS）快速预测固态发酵基质（醋醅）的TAC、pH值和含水率,其最佳模型的相关系数R分别为0.8316、0.9455和0.8503;同时利用主成分分析和逐步多元线性回归模型（stepwise multiple linear regression,SMLR）对醋醅高光谱图像进行分析,研究了总酸在醋醅中的分布情况,以此来快速判断醋醅发酵的均匀性。研究表明,利用高光谱图像技术快速预测醋醅的理化参数及其分布的方法是可行的,结果可为镇江香醋固态发酵的工艺控制提供基础数据和技术手段。     

吉林省居民生活消费的间接碳排放特征及影响因素

[目的]核算吉林省居民家庭生活消费的间接能源消耗量和碳排放量,并分析其影响因素,为政府引导居民实施低碳消费、改善区域环境质量提供决策参考。[方法]以吉林省为例,计算2004—2013年居民各类消费活动所产生的能源消耗量及碳排放量,采用STIRPAT模型,分析居民消费碳排放的影响因素。[结果](1)"居住"、"文化教育娱乐"和"食物"3类消费是间接能源消耗和碳排放的最主要来源;(2)碳排强度、人均消费支出、人口数量和城市化率每增加1%,吉林省居民生活消费间接能耗的碳排放分别增加0.831%,0.309%,0.184%和0.055%,碳排强度对吉林省居民生活消费间接能耗的碳排影响最大。[结论]提高能源利用效率、发展新能源是减少碳排放量的首要措施。     

陕西省能源消费碳排放及脱钩分析

根据IPCC碳排放计算方法计算了陕西省1980—2010年的能源消费碳排放量,系统分析了陕西省能源消费碳排放总量、碳排放结构以及不同产业和工业不同部门碳排放的变化,并应用脱钩理论探讨陕西省经济增长与能源碳排放的脱钩关系及程度。结果表明:1980—2011年,陕西省碳排放总量及煤炭消费引起的碳排放量呈现波动上升的“N”型曲线特征,石油和天然气消费引起的碳排放呈逐年递增趋势,碳排放主要来自于煤炭消费;工业部门是碳排放的主要部门,工业部门中重工业和电力、燃气及水的生产和供应业排放量最大,比重分别为48%和37%,采掘业次之,所占比重为11%,轻工业所占比重最小,约为4%,通过工业内不同行业的比较发现,电力、热力的生产和供应业、化学原料及化学制品制造业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、石油开采和天然气开采业、非金属矿物制品业、黑色金属冶炼及压延加工业、煤炭开采和洗选业和有色金属冶炼及压延加工业是陕西省碳排放主要来源,2005年和2010年8大行业碳排放量占工业碳排放总量的92.56%和95.11%;1980—2011年间除1981年和1997—2000年为强脱钩,1982年和2001—2003年为扩张性负脱钩外,其余时期经济与能源碳排放均呈现弱脱钩状态,能源效率的提高是目前实现弱脱钩的主要原因,但其未能抵消经济发展对能源需求的增长幅度,未来一定时期内弱脱钩发展趋势仍将持续。     

城市建设用地扩张与能源消耗碳排放相关效应

通过收集武汉市2001—2013年建设用地与能源消耗数据,采用IPCC碳排放估算方法、Tapio脱钩分析、反弹效应分析等方法,分析了建设用地和能源消耗碳排放在时间序列上的变化特征,探究了二者的相关效应。结果表明:武汉市2001—2013年建设用地逐年不断扩张,2001—2005年扩张缓慢,2006—2013年开始快速扩张;能源消耗碳排放2001—2006年快速增长,2007—2013年增长速度出现波动;建设用地扩张与能源消耗碳排放仅5年表现脱钩,并未达到完全脱钩;推动能源消耗碳排放增长的主要因素是建设用地扩张效应与财富效应,它们几乎抵消了技术进步所带来的减排效应。显示城市建设用地扩张与能源消耗碳排放之间依然存在明显的相关效应,为实现低碳发展,武汉市城市建设用地的有序扩张和减排工作还需要进一步加强。     

碳中和目标下畜牧业低碳发展路径

推动实现碳中和是可持续发展的关键,减少温室气体排放是推动实现碳中和的根本。作为国际低碳行动的引领者和开拓者,中国承诺将力争于2030年前实现二氧化碳排放达峰,努力争取2060年前实现碳中和。农业生产活动是中国温室气体的第三大排放源,其中畜牧业贡献了农业非二氧化碳温室气体排放的80%,是农业主要温室气体排放源。因此,畜牧业的低碳减排对实现碳中和至关重要。该研究从动物呼吸、动物胃肠道发酵、粪污处理等直接排放源和饲料生产加工、设备设施能源消耗、动物产品加工及运输等间接排放源系统综述了畜牧业的温室气体排放,从源头、过程和末端全方位阐述了畜牧业的低碳减排途径。源头减排包括动物的肠道发酵管控、饲料成分升级、粗粮与精粮比例的调整、使用添加剂以及选育优质畜禽品种,过程减排包括畜舍环境及设备能耗调控、畜禽管理方式优化以及精准畜牧业的应用,末端减排包括粪污处理以及畜产品供应链的优化。该研究对碳中和目标下的畜牧业低碳发展路径进行了综述,以期为推动实现碳中和,促进畜牧业绿色可持续发展提供参考。     

陕西省能源消费碳排放影响因素分析与政策启示

根据IPCC碳排放计算方法计算了陕西省1980—2010年的能源消费碳排放量,系统分析了陕西能源消费碳排放总量、碳排放结构的变化,并对陕西碳排放进行阶段划分,同时运用对数平均迪氏指数法LMDI,定量分析了碳排放影响因素的作用程度。结果表明:1980—2010年,陕西省碳排放总量和人均碳排放呈波动上升的“N”型曲线,煤炭消费是碳排放的主要来源,在其他因素不变的情况下,能源消费量直接决定碳排放量和人均碳排放量;陕西省碳排放经历了3个阶段,分别是经济快速增长碳排放低速增长阶段（1980—1996年）,经济低速增长碳排放缓慢降低阶段（1996—2000年）,经济和碳排放快速增长阶段（2000—2010年）;陕西碳排放的主要驱动因素是经济产出,对碳排放的整体贡献为216.17%;其次为产业结构,整体贡献为9.72%;最后是人口,整体贡献为8.81%;主要抑制因素是能源强度,整体贡献为-131.96%;能源结构的整体贡献为-2.75%。     

天津市产业碳排放的影响因素及贡献

[目的] 综合考虑“水—土—能—碳”相互关系，研究产业碳排放的影响因素及贡献，为天津市减排决策制定提供一定依据。[方法] 对天津市产业碳排放进行测算，将水土资源因素引入Kaya恒等式，运用LMDI模型计算产业碳排放各影响因素的贡献。[结果] 2004—2018年天津市各产业碳排放均呈现上升趋势；整体来看，水资源经济产出、人口数量促进天津市各产业碳排放，且前者为主要促进因素，水土资源因素抑制各产业碳排放，碳排放强度促进农业碳排放，而抑制其他产业碳排放，人均用地面积抑制农业碳排放，而促进其他产业碳排放；水土资源因素对各产业碳排放影响的变化与水土资源匹配度变化有较好的一致性，单位用地面积用水量越多，其对碳排放的促进作用越大。[结论] 为实现节能减排，应发展节水产业，优化城市水土资源开发利用，发挥水土资源因素对碳排放的抑制作用。     

双季稻减排增收的水氮优化管理模式筛选

为筛选出"低投入-低排放-高收益"的稻田水氮管理模式，该研究以汉江平原双季稻为研究对象，设计4种氮肥管理方式：1）普通尿素；2）树脂包膜控释尿素；3）普通尿素减氮20%；4）控释尿素减氮20%，和2种水分管理方式：1）常规灌溉；2）薄浅湿晒节水灌溉。采用静态箱-气相色谱法测定甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放量，应用生命周期法（life cycle assessment, LCA）计算水稻生产碳足迹，基于成本收益核算分析单位水稻产量和单位净收益的碳排放强度。结果表明，控释尿素能有效提高双季稻产量，节水灌溉和减氮20%能节约投入成本，对双季稻产量存在一定负效应，但差异不显著。相比普通尿素和常规灌溉，不同水氮优化处理可不同程度降低水稻生产的碳足迹和排放强度，并有助于提高收益。其中节水灌溉搭配控释尿素减氮的综合减排效果最好，早、晚稻总减排量分别为45.8%和42.5%（P<0.05），同时全年净利润最高，达14 340元/hm2。因此，节水灌溉、控释尿素同时减氮20%的组合技术可实现稻田节本减排增收。     

不同耕作措施对雨养冬小麦碳足迹的影响

为了解不同耕作管理措施对我国北方旱作农田作物生产生命周期内生产资料及生产过程碳排放足迹的影响,在山西省临汾市尧都区连续15年保护性耕作长期定位试验基地,利用静态箱-气相色谱法连续两年测定了不同秸秆管理和耕作措施(秸秆不还田旋耕、秸秆还田旋耕、秸秆覆盖免耕)下,旱作冬小麦田N_2O周年排放通量,并对不同耕作管理措施的生产资料和生产过程中的碳排放进行全面分析与计算,以估算不同耕作措施的碳足迹。结果表明:1)秸秆覆盖免耕和秸秆不还田旋耕条件下旱作冬小麦田N_2O年度累积排放量较秸秆还田旋耕分别平均减少19.2%和18.9%;2)旱作冬小麦在秸秆覆盖免耕条件下产量最高;3)旱作农田碳足迹中氮肥生产、农田N_2O直接排放和柴油消耗排放占到总排放足迹的90%以上;4)秸秆覆盖免耕较其他耕作方式的碳足迹低,两年试验期间,较秸秆还田旋耕处理碳足迹分别低11.0%和6.9%,较秸秆不还田旋耕处理碳足迹分别低7.9%和8.3%。5)在半干旱地区,秸秆覆盖免耕处理单位产量碳足迹最低,是本研究中低碳低排的推荐措施。本研究结果可为旱作农田以低碳减排为目标的可持续发展提供科学依据。     

碳中和目标下河北省土地利用碳排放格局演变与多情景模拟

分析和优化土地利用碳排放的格局演变可以为构建低碳排放的国土空间格局、助力碳中和战略目标实现提供参考和借鉴。该研究利用土地利用类型、能源消耗和农业活动碳排放系数法,基于GIS软件和PLUS模型核算了河北省2000—2020年土地利用直接碳排放、间接碳排放和净碳排放量及空间格局演变,模拟了自然发展、碳增汇优先发展和碳减排优先发展3种情景下河北省2030和2060年土地利用格局,并核算了生态系统增汇管理下不同情景土地利用碳排放量,结果表明：1）研究期间河北省土地利用直接碳排放量基本保持稳定,表现为碳吸收;土地利用间接碳排放量和土地利用净碳排放量呈现持续增加趋势,但增加速度明显下降。2）研究期间碳吸收区域和中净碳排放栅格单元空间上呈现收缩趋势,低净碳排放、中高净碳排放和高净碳排放栅格单元空间上呈现扩张趋势。碳吸收区域和低净碳排放栅格单元占比最大,但净碳排放主要产生在中高净碳排放区域和高净碳排放栅格单元。3）碳增汇优先发展情景下,林草地分布范围更广,在环渤海区域水域数量明显增加,土地利用直接碳排放绝对值最大。碳减排优先情景下石家庄、唐山、保定等大城市中心城区向外扩张的范围略有收缩,建设用地集约效果有一定体现,土地利用净碳排放值最小。碳减排是未来实现碳中和战略的根本。     

基于碳收支核算的河南省碳排放峰值预测

[目的]对河南省碳排放及碳足迹峰值进行了预测,旨在了解河南省未来碳减排潜力,寻求低碳发展的对策。[方法]基于省域层面,以河南省为例,对历年的碳收支和碳足迹状况进行了核算和评估,并通过STIRPAT模型和情景分析方法对河南省碳排放峰值进行预测。[结果](1)河南省碳排放总量从2000年的6.83×107 t上升到2012年的1.77×108 t,涨幅为159.2%,其中碳排放的行业差异性大,工业占主导地位,不同途径碳排放的增幅具有明显差异,生态系统的碳汇能力呈明显下降趋势。(2)河南省2000—2012年能源消费的碳足迹呈逐年增加态势,从2000年的1.71×107 hm2上升到2012年的4.42×107 hm2。碳足迹的扩大造成了1.68×108 hm2的生态赤字。(3)在基准和低碳情景下,河南省碳排放峰值有望出现在2040和2035年,在考虑区域碳吸收补偿的前提下,碳排放峰值将分别提前到2035和2025年。[结论]河南省碳收支呈现明显的不匹配状态,但在考虑碳补偿的基础上,河南省具有较大的碳减排潜力空间。