晋西北低效柠条林老龄复壮技术及能源化利用

柠条是西北地区水土保持、防风固沙造林中的重要灌木树种,同时也具燃料、饲料等多种功能,但存在随林龄增加生长衰退、效益下降等问题.以晋西北偏关县30 a生老龄柠条林为研究对象,对其平茬后生长1～5 a各生长指标、生物量及热值进行了对比;对3种立地条件(阴缓坡、阳缓坡、梁峁顶)下不同平茬方式(留茬高度、覆土与不覆土、带状与块状)进行了对比,研究形成柠条能源林的合理平茬技术.结果表明:(1)平茬5 a后各生长指标:株高、地径、分支数分别比CK(35 a老龄林)提高了20.96％,10.03％,104.82％;单丛生物量最大达到2.89 kg丛,比对照提高了25.65％;林分的总生物量达到10 110～11 560 kg/hm2,比对照高出25.51％o～156.70％;生物量年均增长量达到2 022～2 312 kg/(hm2·a),较对照提高了7.8倍.(2)对3种立地条件下,5种平茬高度(2,5,10,15,20 cm)进行处理,留茬5 cm单丛生物量最大,且与其它处理差异显著;覆土与不覆土处理、带状与块状处理间无显著差异.建议对我国西北地区大面积柠条林进行合理平茬及能源化利用,特别是对退化老龄柠条林更需要进行平茬复壮(平茬周期至少需要5 a,留茬高度控制在5 cm左右).     

黄土高原主要树(草)种热值试验

能源林主要是生产热能,树（草）种燃烧值的高低,是评选能源林树（草）种的重要指标。通过对黄土高原29种树（草）种燃烧值的测定表明,木本植物的燃烧值大于草本植物,这种能量差异主要是草本植物含有较多的灰分,结构物质纤维素含量较高,木本植物灰分含量较低,脂类物质相对较多。同时发现10种树种的热值随着年龄的变化多以5年生时的热值为最高,这对确定树种的平茬期,在生产上具有重要意义。     

生物质颗粒燃烧器燃料适应性试验

为深入研究生物质颗粒燃料的燃烧特性,探讨自动燃烧器的燃料适应性,该文基于PB-20型生物质颗粒燃烧器,选择了5种灰分小于25%(空气干燥基)的颗粒燃料,分别研究了燃烧工况中进料量和空气量对燃烧性能的影响。试验结果表明灰分含量大于20%的颗粒燃料燃烧不充分,工况不稳定,效率低,结渣大,易熄火,不适用于此类生物质颗粒燃烧器;灰分含量为12.40%的颗粒燃料推荐参数为进料量4 kg/h,风机转速2 600~2 800 r/min,清渣速度为3 r/min,转5 s/停35 s;灰分在7.21%的颗粒燃料推荐控制参数为进料量3~4 kg/h,风机转速2 600~2 800 r/min,清渣速度相对应为3 r/min,转5 s/停60~55 s;灰分值低于1%的颗粒燃料均以进料量3~4 kg/h,风机转速2 600~2 800 r/min,不需清渣为推荐参数。该研究总结了生物质颗粒燃烧器的燃料适用控制参数,为燃烧器的推广应用提供了数据支持。     

颗粒密度对垃圾衍生燃料燃烧特性的影响

垃圾衍生燃料(RDF,refuse derived fuel)是垃圾焚烧发电的原料,该文研究RDF预加工的形态对其燃烧释放能量过程的影响。将RDF制备成不同密度等级的成型颗粒,通过热重、热值、灰分分析,同时参比与非成型的RDF和生物质秸秆燃料,观察RDF成型颗粒燃烧特性。研究结果表明,该组非成型RDF的着火点为234.0℃,3个最大失质量速率分别为6.30,2.21,0.53%min;高密度RDF的着火点为238.2℃,3个最大失质量速率分别为5.70,3.11,0.61%/min,表明较高密度RDF颗粒在燃烧过程中,着火点较高,燃烧速率较为均衡。该组高密度RDF比非成型RDF燃烧后的灰渣少6.7%,表明高密度RDF燃烧较为充分。在热值方面,方差显著性分析表明,RDF颗粒密度值对其燃烧产生的热值无明显影响。     

民勤荒漠区柠条防护林平茬复壮技术研究

为了促进腾格里沙漠荒漠区防护林持续稳定发展,对防护林内衰退的柠条样地进行了植物多样性调查及不同留茬高度的平茬试验,选取萌条数量、株高、冠幅、萌条地径、平茬后土壤含水量5项指标评价平茬效果,结果表明:①50年柠条人工林内的植物种类有8种,以柠条、梭梭、沙米和多裂骆驼蓬为优势种,植被总盖度为34.91%;②平茬两年不同留茬高度处理柠条的株高、冠幅和地径均随着时间增加呈增长趋势,萌条数量则呈减少趋势,留茬高度对萌条生长状况有显著影响(P<0.05),不同留茬高度平茬效果为15 cm>20 cm>10 cm>5 cm>0 cm;③平茬样地土壤含水量显著大于未平茬样地。     

柠条直播与植苗造林效果浅析

对柠条直播与植苗造林成活率、保存率及生长状况的定点对比观察表明:植苗造林平均成活率为94.3％,保存率为85.5％,分别较直播造林提高38.3和67.6个百分点;1～4年生植苗柠条的各生长指标均高于相应的直播柠条;1年生出圃苗的各生长指标均高于或相当于直播造林的4年生苗木。为提高柠条造林质量,加快水保林建设,应改直播为育苗栽植造林。     

半干旱区环境因子对柠条灌木林结构的影响

以半干旱区宁夏固原17a生柠条灌木林为研究对象,分析了不同地形、整地方式及降雨量对柠条生长形态的影响,并对影响柠条单株形态组成的指标进行了主成分分析。研究结果表明：(1)不同坡位对柠条的株高、根深、生物量影响显,而对柠条的分枝数没有明显影响;不同整地方式对柠条的株高、分枝、根深及单株生物量均影响显。(2)降雨量对柠条形态组成影响深刻,柠条的株高、分枝、单株生物量与年度累积降雨量之间呈“S”型曲线,说明柠条形态建成与降雨量有极大的相关性;根系的生长与降雨量之间则呈指数规律增长。(3)柠条各生长指标间存在着紧密的联系。株高、分枝、株生物量是描述柠条地上部形态结构特征的指标组合;根深则是描述柠条地下形态结构的指标。     

不同类型植被对高寒沙区土壤改良效果的差异分析

以沙珠玉治沙试验林场内人工植被恢复的长期定位监测为基础,通过分析30 a生的6个植被类型区(青杨、柠条、乌柳、沙棘、柽柳、赖草)以及2个对照区(农田、流动沙区)0~30 cm土壤机械组成、p H值、有机质及主要养分等理化性质指标,明确了高寒沙区不同植被类型对土壤改良的效果差异。结果表明:(1)各类型区在植被恢复30 a后,土壤质地得到极大改良,土壤养分含量显著提高(P0.05),但表层土壤的p H变异性较小,0~5 cm表层土壤的恢复效果明显好于5~30 cm层;(2)植被对土壤改良顺序为柠条青杨沙棘赖草乌柳柽柳;(3)柠条和沙棘林适宜在高寒沙区推广种植,并且可以采取适当抚育管理措施,以实现高寒沙区林场的可持续发展。     

废液添加量对麦草废渣颗粒燃料成型及性能的影响

为了提高麦草制浆过程废弃物的资源化利用价值,采用液压压缩成型方法将备料工段麦草废渣和生物机械制浆废液混合处理后放入模具在室温、成型压力为10 MPa和保压时间3 min条件下制备成直径为13 mm的麦草废渣颗粒燃料,并在密封袋中进行平衡。探究了废液添加量（麦草废渣和废液混配质量比）分别在1:1、1:5、1:10、1:15和1:20时对麦草废渣颗粒燃料的密度、抗跌碎性、横向抗压强度、径向抗压强度和抗渗水性的影响,以此来表示废液添加量对麦草废渣颗粒燃料的成型效果的影响。同时通过对其灰分、实际燃烧时间和燃烧热值测定,分析研究其燃烧性能,最后综合考虑成型效果及燃烧性能,优化出麦草废渣颗粒燃料在混合制备过程的中试验参数。结果表明：当麦草废渣和废液混配质量比为1:10时,制备的麦草废渣颗粒燃料的物理化学性能较优,其松弛密度高达1.21 g/cm3,抗跌碎值达到98.88%,横向抗压强度为69.71 MPa,径向抗压强度为1.23 MPa,抗渗水能力为10 min,灰分为21.83%,燃烧火焰在点火后110 s后熄灭,热值为14 689 J/g。研究可为生物质颗粒燃料的制备提供数据参考。     

晋北风沙区人工林土壤水分及粒度特征

以位于晋北风沙区右玉县贾家窑6种人工林地(11 a油松林、21 a油松林、23 a华北落叶松林、17 a油松+柠条混交林、柠条林和沙棘林)为研究对象,通过测定土壤含水量及粒度、计算粒度参数等分析比较不同林地土壤水分和粒度的变化及分布。结果表明:1)在0~100 cm深度,6种林地平均土壤含水量由大到小依次为:沙棘林11 a油松林柠条林17 a油松+柠条混交林23 a华北落叶松林21 a油松林;0~20 cm土层土壤含水量相对较低,较深土层土壤水分受植物蒸腾耗水、根系分布深度及密度等因素影响;2)6种林地的粒度组成以极细砂和粉粒为主。7个粒级中,柠条林和沙棘林粉粒占比最大,其他林地极细砂含量占比最大;3)在0~100 cm深度,6种林地土壤平均粒径大小依次为:23 a华北落叶松林11 a油松林21 a油松林17 a油松+柠条混交林沙棘林柠条林;4)沙棘林和柠条林有较强的水土保持能力,在晋北风沙区植被恢复过程中可以优先选择沙棘和柠条进行造林;5)研究区经过多年植被恢复,人工林耗水量增加。认为有必要根据土壤水分状况结合植被耗水特性和生长阶段开展人工林的科学管护,如适当调整植被盖度,加强林下草本和枯落物保护。     

不同类型土壤－柠条根系复合抗剪力学特性的比较

为揭示柠条根系固土抗蚀机理,以柠条锦鸡儿与低液限粘土、砒砂岩风化土、含细粒土砂3种土壤类型的根土复合体做为对象进行室内直剪试验,研究3种土壤类型的柠条根土复合体抗剪强度及强度指标,分析其差异性。结果表明:3种不同土壤类型下柠条根土复合体剪切规律均服从摩尔－库仑强度破坏准则。0.05显著水平下,12.5 kpa下根系提高土体抗剪强度优于25 kpa。抗剪强度、残余抗剪强度及二者的强度指标均为柠条根与3种土壤类型根土复合体优于相应素土。抗剪强度、残余抗剪强度、粘聚力及残余粘聚力大小排序为:低液限粘土根土复合体 > 砒砂岩风化土根土复合体 > 含细粒土砂根土复合体,内摩擦角和残余内摩擦角大小排序为:含细粒土砂根土复合体 > 砒砂岩风化土根土复合体 > 低液限粘土根土复合体。粘聚力、残余粘聚力的增长率区间为9.97% ~ 45.78%,内摩擦角和残余内摩擦角的增长率区间为?4.09% ~ 2.40%。根会增强土壤抗剪强度及残余抗剪强度。柠条根系对提高低液限粘土的抗剪特性作用效果最明显,提升效果最好。粘聚力在根土复合体抗剪强度、残余抗剪强度的增加中起主要作用。     

青海共和盆地不同人工灌木群落土壤碳密度研究

共和盆地高寒沙区植被恢复区4种典型人工灌木林是柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、沙柳(Salix psammophila)和乌柳(Salix cheilophila)。土壤有机碳密度调查研究表明,不同灌木群落类型下的土壤有机碳密度(0~100 cm)由大到小是:沙棘9.42 kg/m2、沙柳6.73 kg/m2、乌柳6.06 kg/m2、草地4.56 kg/m2、柠条3.67 kg/m2。不同灌木林地0~100 cm土壤质地和分层状况不同,土壤有机碳含量随着土壤深度增加而减少,表层(0~10 cm)含量最高。与对照样地草地相比,位于丘间地的林地土壤有机碳含量均有不同程度的提高。     

Emission Control of SO2 by Dry Coal-Cleaning and Bio-Briquette Technology

In China, the large amount of sulfur dioxide and dust discharged from the combustion of low-grade raw coal causes severe air pollution and acid rain. Therefore, the need to control the emission of such pollutants is urgent. It is well known that wet coal-cleaning technology is used to prepare clean coal from low-grade raw coal containing large amounts of sulfur and ash. However, this technology is not used in areas where water is scarce or severely polluted, because of the high cost of treating the wastewater. In an attempt to overcome this limitation, we studied an integrated technology, which combines dry coal-cleaning and bio-briquetting technologies, to prepare clean coal from low-grade raw coal. In the dry coal-cleaning method, refined coal was separated from ash and other minerals containing inorganic sulfur as pyrite by means of the differences in their electrostatic character. Most of the sulfur left in the refined coal was organic sulfur. The residual ash was fixed in combustion ashes of bio-briquettes made from coal, biomass, and slaked lime (Ca/S mole ratio =2) under pressure. By combining these two technologies, we were able to decrease the emission of sulfur dioxide and ash by 70≈90% compared to the combustion of raw coal.     

煤矸石燃烧过程中的动力学特性研究

采用非等温热重分析法研究煤矸石燃烧动力学过程，通过热重（ＴＧ）、差热（ＤＴＡ）、微商热重（ＤＴＧ）实验，提出煤矸石挥发分析出过程的特性参数和反应动力学方程，测算了反映煤矸石燃烧放热特性的差热峰面积指标，并分析探讨了氯化钠等碱金属化合物对煤矸石燃烧动力学过程的影响规律。     

国内外生物质成型燃料质量标准现状

中国生物质成型燃料标准体系建设初步取得了一些成效,但与欧美发达国家相比标准制定工作进展较为缓慢,一定程度上制约了产业发展。该研究分析了国内外生物质成型燃料标准体系和质量认证体系现状,研究生物质成型燃料质量影响因素及质量要求;与ISO国际标准比较,分析了木质、非木质生物质成型燃料各指标质量分级要求,结合中国国情,提出中国生物质成型燃料质量标准仍需进一步完善。同时与国内煤炭质量相关标准进行比较,生物质成型燃料灰分含量低,硫含量、砷和汞等重金属含量极低,对环境友好,是良好的替代散煤的固体燃料。通过研究提出建议成立生物质成型燃料国家标委会,亟需制定质量分级和污染物排放国家标准,并应区分商用、民用以及工业用等不同应用对象的燃料质量要求。     

Remediation of Fly Ash Dumpsites Through Bioenergy Crop Plantation and Generation: A Review

Utilization of fly ash, a byproduct of coal combustion in thermal power plants, is a sustainable use of waste for power generation. Discarding fly ash as waste in landfills/ash ponds may not only be regarded as a loss of valuable land and essential nutrients, but also pose a significant health hazard due to fine air-borne particles and leaching of heavy metals. The presence of essential macro- and micronutrients and its porosity make fly ash an excellent soil amendment for plant growth as an organic nitrogen (N) and carbon (C) supplementation. As harmful heavy metals make fly ash unsafe for agronomy, bioenergy crop plantation and energy generation from different thermochemical conversions of the biomass would be an ideal method for coal fly ash utilization through which carbon-neutral fuel can be generated from fossil fuel, thus reducing climate change impact. This review summarizes the development of bioenergy plantation and silviculture at fly ash dumpsites with an integrated phyto-bio-rhizo-mycoremediation approach and assesses utilization of the valuable biomass for thermal energy, electricity, and biofuel generation with inclusion of a SWOT analysis (a strategic technique typically used to help identify the strength, weakness, opportunities, and threat). Bioenergy crop production through integrated phytomanagement can generate billions of dollars of wealth from waste and provides a sustainable solution for fly ash management, with environmental, economic, and social benefits.     

坝上地区退耕还林地土壤水文生态特征

 为明确退耕林地不同植被类型土壤层的水文生态效应及其水源涵养功能,通过野外取样与室内测试的方法,以封育草地为对照,定量研究坝上地区典型区域张北县沙棘林、柠条林和榆树林等退耕林地的土壤颗粒粒径分布、水分物理性质和入渗性能等水文生态特征。结果表明:不同植被类型同一土层间土壤密度、孔隙度与持水性能差异显著,同一植被类型内不同土层间各指标差异不明显;与草地相比,林地能较好地改善土壤结构,土壤水文生态效应好于草地;4种植被类型的土壤颗粒粒径分布主要集中在1～0.05 mm范围内,约占64.08%～71.13%;林地土壤密度小于草地,榆树林、沙棘林和柠条林的土壤密度分别比草地的减小25.26%、24.98%、16.49%;土壤孔隙度以及土壤饱和持水量、有效持水量表现为沙棘林>榆树林>柠条林>草地;入渗速率与入渗时间遵从f=at-b的幂函数关系,柠条林、沙棘林和榆树林的稳渗速率分别为草地的4.96、3.18和2.88倍。研究结果可为坝上地区退耕林地生态效应的评价提供理论依据。     

青藏高原东北部黄土区灌木幼林根系护坡的时间效应

为研究青藏高原东北部黄土地区植物护坡效应的可持续性,选取种植在自建试验区的四翅滨藜、柠条锦鸡儿、白刺、霸王4种灌木植物,分别对生长时间为1～4a的上述灌木进行了野外现场拉拔试验。试验结果表明,4种灌木植物在其1～4a的生长时间里,四翅滨藜的抗拔力和侧根数在4种灌木中表现最大,霸王的根径是4种灌木中最大的;生长时间为1a的4种灌木中霸王地径最大,其后的2～4a生长时间中,四翅滨藜的地径则在4种灌木植物中表现最大。霸王和白刺的平均根径与生长时间之间呈显著幂函数关系,四翅滨藜和柠条锦鸡儿两者之间均呈指数函数关系;四翅滨藜和白刺的平均侧根数与生长时间之间呈显著的幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均侧根数与生长时间之间呈线性函数关系;四翅滨藜和白刺的平均地径与生长时间之间呈幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均地径与生长时间之间呈指数函数关系;四翅滨藜和柠条锦鸡儿的平均抗拔力与生长时间之间呈显著幂函数关系,霸王的平均抗拔力与生长时间之间呈线性函数关系,白刺的平均抗拔力与生长时间之间为指数函数关系。这种现象反映了4种灌木植物在试验区边坡防护中均表现出了较强的护坡可持续能力。     

柠条林土壤水分生态环境特征研究初报

研究表明,柠条人工林对土壤有效水的利用率很高;土壤干湿季的成因及其水分动态特点,主要与柠条的物候期和气候的时段降雨量两者有关;土壤水分的垂直动态特征主要表现在120cm以下土层的水分含量骤减。土壤水分严重亏缺必然会对柠条林的生产力产生不良影响,但一般并不会使柠条林枯死。由于柠条林地的降水入渗率很高,因而可以在很大程度上减弱降水形成地面径流,有效地防止土壤侵蚀。营造柠条人工林可发挥其良好的生态作用。