芒、荻作为草本能源植物的应用前景分析

能源作为国民经济的支柱,占据着非常重要的地位。生物质能源作为清洁的可再生能源已得到广泛关注。能源植物具有环境适应能力强,能够在相对贫瘠的土地上生产出高的生物量的特点。芒、荻具备成为能源禾草的特性,是有希望成为能源禾草的草种。该文主要对芒、荻作为草本能源植物的应用前景进行分析和探讨。     

芒、荻作为草本能源植物的应用前景分析

能源作为国民经济的支柱,占据着非常重要的地位。生物质能源作为清洁的可再生能源已得到广泛关注。能源植物具有环境适应能力强,能够在相对贫瘠的土地上生产出高的生物量的特点。芒、荻具备成为能源禾草的特性,是有希望成为能源禾草的草种。该文主要对芒、荻作为草本能源植物的应用前景进行分析和探讨。     

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。     

我国芒属植物规模化种植的生态风险评估

为评估我国芒属植物规模化种植的生态风险,利用前期建立的能源草生态风险评价体系,从分布特征(P_1)、繁殖特征(P_2)、扩散特征(P_3)、遗传特征(P_4)、适应特征(P_5)、危害特征(P_6)和被控制特征(P_7)等7个决定生态风险等级的层面对芒、五节芒、荻、南荻和奇岗进行相关定性分析;在此基础上再利用数学统计法对各种芒草的生态风险进行定量分析。结果表明:芒、五节芒、荻、南荻和奇岗的生态风险值(R)依次是71、60、66、53和52分,即规模化种植的生态风险趋势为芒荻五节芒南荻奇岗;依据能源草生态风险评价体系划定的评判标准,奇岗和南荻为无生态风险的芒草种类,而五节芒、荻和芒为具有中低生态风险的芒草种类。     

边际土地草本能源植物应用潜力评价

为促进中国边际土地草本能源植物种植与生物质原料生产,基于京郊边际土地草本能源植物规模化种植的实践,从生产潜力、生物质品质、生物质利用潜力、生态效应等4个方面对荻的应用潜力进行了分析评价.结果表明:荻在京郊挖沙废弃地上的生产潜力为2.31 t/hm2,达到京郊耕地条件下的8.41％,生物质品质优良,其标准煤折算当量、沼气产量、纤维素乙醇产量分别为1.42 t/hm2、289.99 m3/hm2、0.59 t/hm2,分别达到京郊耕地条件下的8.38％、8.37％、8.15％,生态效应明显.荻在边际土地上具备良好的应用潜力.     

荻草制备刨花板工艺及性能的研究

[目的]以荻草为原材料研究制备刨花板的工艺及性能优化。[方法]以荻草为研究对象,制备荻草刨花板,研究板材密度、施胶量、制备工艺对荻草刨花板弹性模量、静曲强度、内结合强度和吸水厚度膨胀率的影响。[结果]密度、施胶量和制备工艺都对荻草刨花板性能指标具有显著的影响;在施胶量为14%,板密度高于0.75 g/cm3,热压温度180℃,板坯含水率24%,防水剂添加量1.0%时,无论是整株荻草刨花板,还是茎秆荻草刨花板,其弹性模量、静曲强度、内结合强度和吸水厚度膨胀率都超过了国家标准GB/T 4897.3-2003的要求。[结论]通过研究荻草制备刨花板工艺优化了荻草刨花板的性能。     

PEG-6000模拟干旱胁迫对荻幼苗生理生化的影响

为了丰富园林景观及荻的开发应用提供依据,采用PEG-6000水分胁迫剂,通过设置不同浓度PEG-6000水分胁迫处理,研究PEG-6000模拟干旱胁迫对荻幼苗生理生化的影响。结果表明:PEG-6000胁迫下荻幼苗叶绿素含量呈先短暂上升后逐渐下降的趋势,MDA含量和H2O2含量呈逐渐上升的趋势;ASA和GSH含量及CAT、APX、GR和DHAR 6种酶活性呈先上升后下降的趋势。5%~20%PEG-6000胁迫处理荻幼苗SOD活性呈降低→升高→降低的趋势,30%PEG-6000胁迫处理SOD活性呈先升高后降低的趋势;20%PEG-6000胁迫处理,荻幼苗POD活性呈下降→上升→下降的趋势,其余浓度呈先升高后降低的趋势。     

荻草茎秆动态润湿性能及表面自由能

荻草Miscanthus sacchariflorus是一种高大直立的多年生高生物量草类。通过对荻草茎秆动态润湿模型、表面自由能的研究,探索荻草茎秆被胶黏剂胶合及作为人造板原材料的可能性。运用接触角测试仪,分别测定脲醛树脂(UF),三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)和酚醛树脂(PF)在荻草茎秆内、外表面的接触角,拟合出动态润湿模型。利用扩散渗透系数K,比较3种胶黏剂对荻草茎秆的润湿能力。运用表面张力仪测试荻草茎秆内、外表面自由能。结果表明:3种胶黏剂在荻草内、外表面的润湿模型,能很好地模拟接触角随时间变化的关系;3种胶黏剂在荻草茎秆表面的润湿性能为:三聚氰胺改性脲醛树脂<脲醛树脂<酚醛树脂;荻草茎秆的平均自由能约为47.49 mJ·m-2,与木材相近,高于麦秸。     

荻蛀茎夜蛾生物学特性及防治方法研究初报

荻蛀茎夜蛾(Sesamia SP. )是我省危害荻的重要害虫,以幼虫钻蛀茎秆。不防治的田块,荻枯心率一般在30％左右,严重影响荻的产量和质量。作者于1986～1987年在金湖县对该虫的生物学特性及防治方法进行了试验观察。 一、生活史 据室内饲养观察和田间调查资料,荻蛀茎夜蛾在金湖县一年发生一代,以幼虫越夏和越冬。越冬幼虫3月下旬开始化蛹,成虫4月下旬至5月中旬羽化,5月间产卵,幼虫5～6月危害取食,6月中下旬发育至五龄后开始转蛀到荻茎秆的下部越夏,然后在表土下的茎秆中过冬(表1)。     

荻芦害虫的综合治理

阐明了在一年生的荻芦多样化系统内荻芦害虫综合治理的可行性，叙述了农业防治、生物防治、化学防治、物理防治和人工防治的具体做法，供各地具体操作时参考。     

芦毒蛾对荻的为害损失及防治指标研究

芦毒蛾是危害荻的主要害虫之一．１９９１和１９９３年在沅江市万子湖苇场进行罩笼接虫试验的结果表明，不同虫口密度对荻生长及产量有显著影响．根据产量损失率的测定，确定了芦毒蛾的经济受害允许损失水平为５．７５％；由此得出洞庭湖区第一代芦毒蛾的防治指标为：每株荻４．３头芦毒蛾幼虫．     

芒属能源植物资源开发与利用

芒属植物是一类极具开发潜力的能源植物,近年来引起了欧美国家的高度关注。中国是芒属植物的分布中心,有着极其丰富的种质资源,开发利用这些种质资源对促进中国生物质能源产业的发展有十分重要的意义。介绍了芒属植物的分类与分布、种类及特点,概述了其作为能源植物的开发优势与利用途径,以及国内外的研究现状,展望了中国芒属能源作物产业的发展前景。     

芒属植物能源潜力评价体系的构建

【目的】芒属植物是目前国内外生物质能源领域的研究热点,在全球共有14个种,且具有种间杂交的特点。文章为建立芒属植物能源潜力评价体系,为从众多的芒属基因型中筛选优良种质和选育能源作物品种奠定基础。【方法】通过文献法、调研法和专家咨询法探讨了芒属植物作能源作物应用的相关性状指标。运用层次分析法,根据能源用途不同按发电、制乙醇、产沼气、制生物油等4类,分别从农艺、品质、抗逆性等3方面,选取干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性等23项指标来构建芒属能源植物评价指标体系,同时制定了性状测量标准和能源利用潜力指数计算法则。然后使用该体系对湖南农业大学芒属植物资源圃中B0340(芒)、A0504(五节芒)、A0123(荻)、A0118(南荻)、D0302(奇岗)5个典型的芒属种质代表进行了测量和评价示范。再将评价结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果予以比对。【结果】芒属植物能源利用潜力指数分成4级,分别为极宜(75—100分)、适宜(50—74分)、一般(25—49分)、不宜(0—24分)。示范评价结果显示:A0504(五节芒)发电得60.73分,制乙醇得60.14分,产沼气得60.27分,制生物油得57.19分;A0118(南荻)发电得64.32分,制乙醇得58.45分,产沼气得58.20分,制生物油得60.01分;D0302(奇岗)发电得54.06分,制生物油得50.33分。可知A0504、A0118、D0302为适宜的能源植物,发酵制乙醇和沼气最适用A0504为原料,燃烧发电和热裂解制油最适用A0118为原料。此结果与现有文献中有关发电、制乙醇和产沼气的能源理论产率计算公式的计算结果基本一致,且比能源理论产率计算公式更能真实反映实际生产情况。【结论】通过从农艺、品质、抗逆性等3方面构建的芒属植物能源潜力评价体系,能够在发电、制乙醇、产沼气和制生物油4类能源用途方面客观评价芒属植物的适用性,从而可用于其优良种质的筛选和新品种的选育。     

洞庭湖湿地杨树人工林对土壤理化性质的影响

近几十年来的杨树大面积种植引发了人们对洞庭湖湿地生态系统生态环境恶化的担忧。本研究以11龄与5龄杨树林为对象,以邻近的典型湿地植被南荻为对照,拟阐明杨树人工林对土壤理化性质的影响。结果表明,对土壤物理特性而言,杨树的种植加速了土壤水分的散失,对水分改变的趋势随林龄的增加而增大;杨树人工林改变了土壤粒径组成,致使粘粒与粉粒的降低、砂粒的增加,砂粒化趋势随林龄的增大而增强;对土壤化学特性而言,杨树人工林导致土壤中层(20-60 cm)电导率的降低,以及下层(60-100 cm)pH值的升高,对土壤全磷含量无明显影响,总体上降低了土壤全钾含量;引起土壤40-60 cm全氮含量的降低,降低趋势随林龄的增加而增大。此外,两种杨树林对土壤全碳的影响不同,低林龄能降低土壤全碳含量,而高林龄有利于碳的增加。可见,大规模种植杨树导致土壤特性的重要改变必将对湿地生态系统产生深远的影响。     

EDDS对Cd、Pb污染下荻生长、重金属积累及修复土壤能力的影响

为初步探明荻与EDDS联合修复重金属污染土壤的可行性,采用盆栽试验,以轻微Cd、Pb污染土壤为培养基质,研究不同添加量[0(对照)、1、3、5 mmol/kg]的乙二胺二琥珀酸(EDDS)对荻生长,Cd、Pb积累及污染土壤修复能力的影响。结果表明:在Cd、Pb污染下,添加EDDS处理荻的光合色素含量、株高和干质量与对照相比总体上均无显著差异,总体上光合色素以5 mmol/kg EDDS处理较好,株高和干质量以3 mmol/kg EDDS处理较好。在Cd污染下,随着EDDS添加量增加,荻地上部、根部Cd含量和富集系数均呈现出先增加后降低的趋势,且均在1 mmol/kg EDDS处理时达到峰值,分别较对照显著提高72.8%、15.4%和73.6%、15.4%,3 mmol/kg EDDS处理次之;Cd转运系数持续增加,且添加EDDS处理均显著高于对照;植株的Cd总积累量呈先增加后减小的趋势,在3 mmol/kg处理时达峰值,较对照显著提高44.2%;添加EDDS处理的Cd转运量系数均高于对照,以5 mmol/kg处理最高;荻对Cd污染土壤的修复效率以3 mmol/kg EDDS处理最高,较对照显著提高44.2%。在Pb污染下,地上部Pb含量和富集系数以5 mmol/kg EDDS处理较大,但与对照无显著差异;根部Pb含量和富集系数在5 mmol/kg EDDS处理时最大,分别较对照显著提高37.5%和35.3%;随着EDDS添加量增加,地上部、根部及总的Pb积累量均表现出先降低后增加的变化趋势,以5 mmol/kg EDDS处理最高,分别较对照提高9.4%、56.7%、46.6%,但差异不显著;荻对Pb污染土壤的修复效率也随着EDDS添加量增加表现出先降低后增加的变化趋势,在5 mmol/kg EDDS处理时最大,较对照提高45.2%,差异不显著。综合分析,在Cd污染下,以3 mmol/kg EDDS处理荻对Cd的富集、积累及土壤修复效果最好;在Pb污染下,以5 mmol/kg EDDS处理荻对Pb积累及土壤修复效果较好,但是效果不是很明显,故EDDS与荻联用修复轻微Cd污染土壤的潜力较大。     

芒荻类植物的利用价值及其在我国西北地区的利用

阐述了芒荻类植物的分布、生物学特性、生态习性、利用价值,及我国西北地区开发利用芒荻类能源植物存在的几个问题,并提出建议发挥芒荻植物的经济和生态双重效应,促进社会经济可持续发展。     

能源植物芒草的农学特性研究进展

芒草Miscanthus作为一类可再生能源植物,是解决环境问题和能源供应短缺的有效方法之一.芒草是一类具有根状茎的多年生C4植物,它的最高生物量可达到49 t·hm-2.综述了芒草的生物学特性、生物量、抗逆性以及水分、氮元素对其生物量及其组成的影响等农艺性状和生理特性,总结了在水分胁迫条件下增施氮肥可以提高芒草的生物量,土壤含水量和耐霜冻能力是提高芒草生物量的2个关键因素,并提出了今后进一步的研究主要是利用现代分子育种手段,选育出抗逆性强、适应不同生态环境条件的高生物量良种品系等.     

人工浮床栽培植物的生长与功能研究

[目的]为推广人工浮床栽培技术提供理论基础。[方法]以芦苇、美人蕉、牛筋草、香蒲、水稻等为供试植物,采用人工浮床栽培技术研究供试植物的生长状况及其对水体的影响。[结果]美人蕉、水蕹菜、牛筋草、香蒲、芦苇、荻、水稻的成活率和生长量都较高,适宜采用人工浮床栽培。浮床栽培美人蕉与水稻的叶绿素含量分别为2.372和1.212 mg/g,浮床栽培水芋头与水稻的根系活力分别为154.25和138.56μg/(g.h),均与旱地栽培差异不显著。水稻和芦苇对水体的净化效果较好,其氮磷吸收量分别为118.70、11.06和214.29、17.69g/m2。[结论]水稻和美人蕉在浮床栽培条件下生长良好,浮床栽培植物可通过抑制水体富营养化等途径抑制藻类的繁殖。     

芒属植物研究进展

芒属植物是具有高光合效能的C4禾本科植物,被认为是优秀的生物质能源。该文对芒属植物在工业开发和生物学特性研究方面的相关内容进行了综述。研究表明芒属植物是一种兼具经济效益和生态效益的植物资源,目前的研究重点是与其工业价值相关的开发研究。对于芒属植物的生物学研究也主要是在与其高光合效能机理相关的研究上,对于其他领域的研究则相对较少,特别是在与遗传育种工作紧密相关的种质资源研究和遗传多样性方面的研究十分缺乏。笔者针对目前芒属植物的研究现状提出了相应的建议。