FTIR显微成像表征碱处理后玉米秸秆木质素含量及分布

探究木质素原位表征方法,能为研究农作物秸秆去木质化过程中木质素变化规律提供帮助。该研究以玉米秸秆为原料,碱处理玉米秸秆横切片后进行傅里叶变换红外(Fourier transform infrared,FTIR)显微成像,并结合快速非负最小二乘(fast non-negativity-constrained least squares,fast NNLS)拟合算法计算组织中木质素的分布。结果显示:1)FTIR显微图像结合fastNNLS算法可对组织中的木质素进行定位及定量分析。如拟合计算得到,原样组织薄壁细胞中木质素质量分数为7.7%,碱处理5、30、60min后下降至6.0%、4.8%、3.5%;2)基于fastNNLS拟合计算的组织中木质素变化趋势同试验测定的木质素变化趋势一致。研究结果表明,基于FTIR显微成像的表征方法可用于原位分析碱处理过程中秸秆组织的木质素分布及含量变化,实现介观尺度研究秸秆木质素降解规律。     

中国农作物秸秆饲料化利用满足度和优势度分析

农作物秸秆饲料化利用作为农作物秸秆利用途径之一,为奶牛、肉牛和肉羊饲养提供充足的粗饲料,能保障“节粮型”畜牧业的发展。该文以中国31个省市的农作物秸秆饲料为研究对象,对2008－2013年各省市农作物秸秆饲料化利用量、反刍动物农作物秸秆饲料需求量进行计算,并求出农作物秸秆饲料化满足度和优势度。结果表明：1）2008－2013年,中国农作物秸秆饲料化利用量和反刍动物农作物秸秆饲料需求量均呈现增长趋势,2013年分别达到16895.12和12568.36万t。东北地区、黄淮海地区、长江中下游地区和六大牧区中内蒙古和四川为农作物秸秆饲料化利用量高的地区。东北地区、黄淮海地区、西南地区和六大牧区中内蒙古、四川、西藏、甘肃和新疆为反刍动物农作物秸秆饲料需求量多的地区。2）2008－2013年,中国农作物秸秆饲料化满足度呈波动增长的趋势,2013年满足度达到了134.43%,意味着从全国范围来看,农作物秸秆饲料化利用量满足反刍动物秸秆饲料需求,但呈现“东高西低”情况。六大农区中的黄淮海地区和东北地区、六大牧区中的内蒙古和四川农作物秸秆饲料化利用与其他地区相比更具有优势。3）六大农区中的黄淮海地区和东北地区、六大牧区中的内蒙古和四川为农作物秸秆饲料化利用发展核心地区。该研究为分析中国“节粮型”畜牧业发展现状提供基础资料。     

碳化温度对畜禽粪便水热炭燃烧特性的影响

大量、集中的畜禽粪便,若不加以合理处理利用极易引发严重的环境污染问题。该文选择了集约化程度较高的生猪、奶牛、肉牛、肉鸡和蛋鸡5种畜禽的粪便作为样本,研究了水热碳化温度对畜禽粪便水热处理的影响,通过元素分析、工业分析和热重试验,分析了水热炭的燃烧特性,并比较了不同畜禽粪便水热炭之间的差异。研究发现,水热碳化能够提高水热炭的碳元素、固定碳含量,提高高位热值,降低氢碳比、氧碳比和挥发分固定碳比的值,得到的水热炭类似于褐煤。热重试验发现,水热碳化能够减小不同畜禽粪便样品之间的性质差异。水热碳化温度为180和210℃时,除肉鸡粪便水热炭外,其他畜禽粪便水热炭的综合燃烧特性指数均得到提高,5种畜禽粪便中,奶牛和肉牛粪便水热炭具有更好的燃烧特性。     

基于红外光谱的不同农作物秸秆磨木木质素差异表征

木质素是植物细胞壁中主要组分之一,其苯丙烷结构单元的单体结构和连接方式的复杂性直接影响木质素脱除和利用效果,了解不同农作物秸秆中木质素的差异,对提高秸秆的综合利用效率是非常必要的。该文选取代表性棉秆、玉米秸和小麦秆,分别提取磨木木质素,利用傅里叶变换中红外技术对棉秆、玉米秸和小麦秆三类秸秆磨木木质素进行红外表征,分析比较三类秸秆磨木木质素的差异,结果表明:1)三类秸秆磨木木质素G/S相对比值差别不大,并无明显规律;2)三类秸秆磨木木质素中,对羟基结构单元:玉米秸小麦秆棉秆;愈创木基结构单元:棉秆玉米秸小麦秆;紫丁香基结构单元:玉米秸小麦秆棉秆;3)玉米秸和小麦秆磨木木质素相似度较高,而棉秆磨木木质素则更加接近于木本植物。     

基于特征荧光信号的去囊衣带芯橘瓣分选

为实现去囊衣带芯橘瓣的机器视觉分选,给去囊衣带芯橘瓣的机器识别提供直接、准确的判别信号,采用荧光分光光度计对50颗去囊衣带芯橘瓣的橘芯和砂囊分别进行三维荧光光谱扫描,通过对橘芯、砂囊平均三维荧光光谱分析,确定了橘芯相对砂囊的特征荧光信号,据此对带芯橘瓣荧光图像识别的可行性进行了验证。检测发现,在370~390 nm紫外光激发下,橘芯和砂囊在440 nm处的荧光强度差异较大;橘芯与砂囊在370 nm紫外光激发下,440 nm处荧光强度分布的箱线图表明两者荧光强度分布存在明显差异,且以橘芯在440 nm处荧光强度的下四分位数(Q1)与砂囊在440 nm处荧光强度的上四分位数(Q3)的平均值作为分类标准,去囊衣带芯橘瓣检出准确率可达85%。对(370±2)nm激发下得到的单色(440±5)nm荧光图像进行二值化及形态学处理后,可在以砂囊为背景的橘瓣图形中显现橘芯亮斑。利用橘芯与砂囊的荧光特性差异进行机器视觉成像分析,可作为识别去囊衣带芯橘瓣的一种有效方法。     

厌氧消化在线监控技术及发展方向

厌氧消化作为一种生物降解和产沼气技术,已成为解决农业废弃物面源污染问题的有效途径之一。其发酵过程更是一个复杂的生物转化过程,因此过程监控显得尤为重要。该文系统综述了国内外厌氧消化在线监控技术的发展现状,并提出了需要进一步研究的科学和技术问题。分析表明,目前应用于厌氧消化过程的控制系统主要为：基于嵌入式微控制器监控系统、基于可编程逻辑控制器监控系统及基于工业控制计算机监控系统。为控制系统实时传输采集数据的传感器包括：电化学传感器、光谱学传感器、色谱学传感器等。基于目前所研究内容,该文提出：（1）依据厌氧消化过程的特点,搭建更加精准、稳定、适用范围更广的在线监控系统是该领域研究的核心问题;（2）增加有关物料特性方面监测参数,提高沼气产量和厌氧消化效率应是未来的研究重点。     

在线旁路近红外实时监测粪污厌氧发酵挥发性脂肪酸含量

厌氧发酵是畜禽粪污资源化利用的重要途径之一,挥发性脂肪酸作为重要的中间产物,可以很好地反映有机物质的降解过程,对其进行实时检测对在线监控发酵进程具有重要意义。该研究在已有实验室型厌氧发酵系统上、基于在线旁路检测方式设计了近红外实时检测装置及发酵液循环回路系统,探讨对乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸等单一挥发性脂肪酸和总挥发性脂肪酸进行在线实时检测的可行性。检测结果表明,所设计的在线检测方案和定标模型对挥发性脂肪酸含量的实时检测效果良好,即使对浓度含量较低(万分之五)的异丁酸仍能实现较准确的检测,结果分别为:乙酸的R2p=0.811,RPD=2.055,RSD=2.288%;丙酸的R2p=0.849,RPD=2.116,RSD=2.195%;异丁酸的R2p=0.968,RPD=5.555,RSD=2.132%;丁酸的R2p=0.889,RPD=2.701,RSD=1.846%;异戊酸的R2p=0.940,RPD=3.843,RSD=3.444%;戊酸的R2p=0.889,RPD=2.751,RSD=2.387%;总挥发性脂肪酸的R2p=0.734,RPD=1.846,RSD=2.150%。基于该研究提出的在线检测方案,近红外光谱技术能够实现厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸的快速、在线、实时检测,可为今后沼气工程在线监测提供参考。     

可见/近红外光谱分析秸秆-煤混燃物的秸秆含量

快速检测秸秆-煤混燃物对生物质混燃发电中补贴政策的制定具有重要意义。该研究采用可见/近红外光谱法定性判别秸秆、煤和秸秆-煤混燃物,定量分析秸秆-煤混燃物中秸秆含量。收集并制备秸秆样品80个（粒径小于80 mm）、煤样品9个（粒径小于10 mm）,制备秸秆质量分数为70%～99%的秸秆-煤混燃物样品120个（混燃物1）、秸秆分数含量为1%～30%的秸秆-煤混燃物样品120个（混燃物2）。使用FOSS NIRS DS 2500型光谱仪获取样品光谱。分别使用偏最小二乘判别法（PLS-DA）建立定性分析模型,使用改进的偏最小二乘法（MPLS）建立定量分析模型。结果显示,在秸秆和混燃物1之间进行判别,使用1100～2500 nm谱区,正确判别率为90.00%;在煤和混燃物2之间进行判别,使用400～2500 nm谱区,正确判别率为71.88%;定量分析混燃物1和混燃物2中秸秆含量,相对分析误差分别为2.32（400～2500 nm谱区）和1.48（400～1100 nm谱区）。研究结果表明,1100～2500 nm谱区较适合秸秆和混燃物1之间的判别,该谱区同样适合定量分析混燃物1中秸秆含量。400～1100 nm谱区较适合煤和混燃物2之间的判别,该谱区同样适合定量分析混燃物2中秸秆含量。可见/近红外光谱结合化学计量学是快速定性和定量分析大粒度秸秆-煤混燃物的可行方法。     

鱼粉中肉骨粉的可见-近红外光谱快速定性判别方法（简报）

为了能更加快速准确的定性判别鱼粉中是否掺有肉骨粉（MBM）,该文收集中国常用的鱼粉和肉骨粉,制备定标集样品201个,其中111个为掺有不同肉骨粉质量分数（1%～33%）的样品,90个为纯鱼粉,并独立制备113个验证集样品,其中74个为掺有不同肉骨粉质量分数（1%～33%）的样品,39个为纯鱼粉。在400～2 498 nm波长范围内进行光谱扫描,选择合适的光谱预处理方法和光谱范围,采用DPLS方法建立判别分析模型。建立的判别分析模型：数学预处理方法为2-8-6-1,散射校正方法为变量标准化处理（SNV）,光谱范围为全谱（408～ 2 492 nm）,定标模型的正确判断率为95.7%,外部验证正确判断率为95.6%,对于掺入量≥5%MBM时,正确判断率为100%。研究结果证明近红外反射光谱可以提供一种快速鉴别鱼粉中MBM的方法。     

哈萨克斯坦主要农机需求量预测分析

哈萨克斯坦农业资源丰富,发展潜力巨大,农业是中哈两国合作的重点领域之一。然而,受制于农业机械老旧和国内机械设备产能落后,哈萨克斯坦农业机械化与现代化发展缓慢。由于哈萨克斯坦国家政府对农业机械化发展的支持,中哈在农机技术与产品方面的贸易往来势必加强。本研究以黑龙江农垦与新疆生产建设兵团的农机装备水平为参考对象,预测分析哈萨克斯坦主要农机需求量与市场潜力。研究发现哈萨克斯坦农机需求量大,拖拉机、排灌机械、植保机械、收获机械和播种机械预测市场潜力分别为57.5万台、2.7万台、6.4万台、8.2万台、14.7万台以上。此外,由于农业经济基础薄弱,哈萨克斯坦短时间内不可能达到预测的农机数量,但可作为其未来农业机械化与现代化发展的参考。