冬小麦田春灌前后CO2排放通量的日变化特征及对比分析

[目的]分析冬小麦春灌前后CO2通量的变化特征,给农田生态系统的碳排放对大气中CO2通量的影响提供一定支撑。[方法]采用静态透明箱法,通过手持式CO2测量仪(testo 535)观测分析了冬小麦田春灌前后每天不同时段内静态透明箱箱体内的CO2通量变化,通过不同时段内的CO2通量变化计算冬小麦田春灌前后每天不同时刻的CO2排放通量,分析比较了冬小麦田春灌前后CO2通量的日变化特征。[结果]春灌前,冬小麦田CO2通量在-0.123~0.056mg/(m2 s)之间;春灌后,冬小麦田CO2排放通量在-0.345~0.276mg/(m2 s)之间。冬小麦田春灌后的CO2排放通量明显高于春灌前,其中光合作用吸收CO2和呼吸作用释放CO2同时增加,但吸收大气中CO2的速率增加的更大。冬小麦田在春灌前CO2排放通量的日变化特征为单峰型曲线,但在春灌后逐渐向双峰型曲线转变。[结论]春灌影响冬小麦CO2排放通量的日变化。     

基于支持向量机-改进型鱼群算法的CO2优化调控模型

提出了融合支持向量机-改进型鱼群算法的CO2优化调控模型,为CO2精准调控提供定量依据。设计了嵌套试验,采集不同温度、光子通量密度、CO2浓度组合下的黄瓜光合速率,以此构建基于支持向量机的黄瓜光合速率预测模型;以预测模型网络为目标函数,采用改进型鱼群算法实现二氧化碳饱和点寻优,获得不同温度、光子通量密度组合条件的CO2饱和点,进而构建CO2优化调控模型。异校验结果表明,CO2饱和点实测值与预测值相关系数为0.965,最大相对误差3.056%。提出的CO2优化调控模型可动态预测CO2饱和点,为实现设施CO2精准调控提供了可行思路。     

温室大棚CO2气肥施用技术要点

CO2气肥增施技术已成为目前我国温室大棚增产技术之一。文章介绍了温室大棚施用CO2气肥的效果,分析了CO2气肥对不同作物的影响,提出了CO2气肥施用技术要点,即合理选择施用时间、施用量和施用方法。     

温室大棚CO2气肥施用技术要点

CO2气肥增施技术已成为目前我国温室大棚增产技术之一.文章介绍了温室大棚施用CO2气肥的效果,分析了CO2气肥对不同作物的影响,提出了CO2气肥施用技术要点,即合理选择施用时间、施用量和施用方法.     

利用沃氏甲烷球菌将CO转化成CH4的研究初报

本实验对沃氏甲烷球菌(M.voltae)利用CO产甲烷进行了初步研究.实验结果表明该菌能利用H2/CO产甲烷,也能利用CO产甲烷.该菌利用H2/CO平均每24小时产甲烷0.76 mL·mg-1(细胞湿重);利用CO平均每24小时产甲烷0.11 mL·mg-1(细胞湿重),仅为H2/CO实验组的1/7.检测中间代谢产物发现该菌在利用CO产甲烷时有中间产物H2和CO2的生成;在利用H2/CO产甲烷时未产生中间产物CO2.     

CO2地质储存中构造地层圈闭/水动力储存的研究

为了研究在深部咸水层中,构造地层圈闭/水动力储存作用下CO2储存特征及迁移规律,此次研究以鄂尔多斯某CO2地质储存示范场地的深部咸水层为研究对象,利用测井数据,运用TOUGH2数值模拟软件建立模型,分析了深部咸水层中CO2注入速率变化、压力分布、CO2饱和度分布、CO2质量分数分布等方面的特征,研究结果表明:①在定压力注入条件下,随着注入时间的延长CO2的注入速率逐渐减小最后趋于稳定.②溶解态CO2所占总储量比例随时间增加而增加,安全性随之增高,但超临界态CO2依然是主要的储存形式.③CO2注入后以注入井为中心形成CO2晕,并随着深度增加范围减小,由内向外饱和度逐渐降低.     

基于膜空气吹扫技术的农业温室增施CO2研究

以甘氨酸钾（PG）富CO2溶液（富液）为对象,研究了采用膜空气吹扫技术将富液CO2再生与温室CO2气肥增施融合的可行性,并得出了设施番茄栽培的增施CO2方案。结果表明：在40~80℃时,PG富液初始CO2负荷越高,CO2再生程度越大,释放的CO2量越多,且在约60min时即可达到再生平衡。在可控参数的最佳条件下（气相流速6L/min、初始CO2负荷0.75mol/mol和再生时间60min）,仅通过调节液相流速和再生温度即可控制膜空气吹扫再生的CO2产量。针对标准农业温室（600m3）内的设施番茄栽培,可采用两种CO2气肥增施方案：先将温室内CO2浓度迅速增施至最大浓度,随后根据植物光合情况随时补充;或是先计算番茄在某一段时间内所需的CO2总气量,然后以一定速率均匀地增施到温室中。与传统增施技术相比,富液再生增施CO2技术具有更低增施成本与生态环境敏感性,成本最高可降低约58.00%。对于1000m3/d沼气产量的生物天然气工程,以富液为载体时,仅需3个连栋温室即可完全消纳沼气提纯中所需脱除的CO2。     

二氧化碳增施技术在黄瓜棚中的应用

在现代无公害农业中CO2增施被广泛利用,而增施方法也多样化。现阶段一般多采用燃烧植物秸秆的方法来为植物提供CO2。而CO2增施机的出现大大改变了传统的增施方式。CO2增施机通过对烟气进行电净化,为植物生长提供纯净的CO2,并能将空气中的氮气转化为植物可以吸收的有机氮化物,     

温室二氧化碳气肥补施控制系统设计

设计的温室大棚CO2浓度监控系统采用Arduino Mega2560作为控制器,CO2浓度传感器选用MG811,系统显示选用LCD 12864。MG811输出信号经放大后输入Arduino,由主控制器检测温室内CO2浓度、光强、温度等环境参数,依据预先设定的CO2浓度阈值,控制电加热CO2气肥反应器进行CO2补充施肥。     

一种增加温室作物产量的新设备:CO2增施机

作物在进行光合作用中对空气中CO2浓度有一定的要求,在一定的CO2浓度范围内,光合作用强度随CO2浓度的升高而升高。目前大气CO2浓度为350PPM,这一浓度远远不能满足植物生长的光合所需。但过高的CO2浓度(4000～7000td·L以上)会引起原生质中毒或气孔关闭而导致反作用,随着CO2浓度降低,光合作用的效率降低,直至净光合速率为零,达到CO2浓度补偿点。为了克制这种缺陷,本技术采     

盐酸与建筑石子制取CO2气肥试验研究

为探究适合温室生产中CO2气肥的来源,采用4、6、8、10和12 mol/L的盐酸与常见的建筑石子反应,分析了不同浓度盐酸与石子反应后的产气量和CO2生成速率与时间的关系,以及反应过程中石子溶解的机理。结果表明,盐酸体积相同时,CO2生成量和生成速率的规律为12 mol/L＞10 mol/L＞8 mol/L＞6 mol/L＞4 mol/L。在温室生产中,可采用12 mol/L的盐酸与石子反应,通过CO2智能释放系统进行施肥,使室内CO2浓度快速达到植物生长所需水平。      

高压CO2—水混合体系水解菊粉制备果糖工艺

为了解决利用传统酸水解菊粉制备果糖工艺的缺点,采用高压CO2-水混合体系代替普通酸性水溶液,研究了菊粉在该体系中的水解情况,考察了CO2压力、反应温度和反应时间对菊粉水解制备果糖的影响.结果表明,菊粉的水解度随CO2压力的增大、反应时间的延长而增大,随反应温度的升高先增大而后下降.在反应压力为20 MPa、反应温度为70℃、反应时间为3 h的条件下,菊粉的水解度达94.9%,说明菊粉在高压C2-水溶液混合体系中水解可实现高效率生产果糖,避免了传统酸水解工艺复杂和污染的问题.     

高氧气调包装双孢蘑菇呼吸速率预测模型建立与试验

为实现双孢蘑菇高氧气调包装系统设计,以新鲜双孢蘑菇为材料,采用高氧气调包装方式,分别应用Weibull模型、Logistic模型研究双孢蘑菇高氧气调包装内O2和CO2浓度变化,对双孢蘑菇呼吸速率进行预测。结果表明,贮藏50h后,高氧气调包装袋内的O2分压由最初80kPa下降到50kPa,对照处理袋内O2浓度缓慢下降,不同包装方式袋内CO2浓度随贮藏时间逐渐升高,在贮藏后期,CO2浓度逐渐趋于平缓。包装袋内的O2、CO2分压测定值与预测值拟合较好。CO2产生速率很好地反映了双孢蘑菇高氧气调包装过程中呼吸速率的变化。     

基于生物质原料的二氧化碳施肥器效果试验

针对温室作物秋冬季节CO2气肥严重不足的问题,设计了适用于普通温室大棚的基于生物质原料发酵的二氧化碳施肥器。采用作物秸秆在好氧发酵作用下进行发酵,制取二氧化碳。同时,采用合理的自动控制策略,获取生物质发酵过程中适宜的温度及水分等条件,并试验研究了生物质发酵制取CO2的最佳条件,验证了该施肥器用于温室补施二氧化碳的可行性。试验结果表明:利用秸秆等农作物废弃物(秸秆+好氧发酵菌)生物发酵产生CO2的最佳条件为:温度45℃、含水量为70%、初始碳氮比为40:1,产气速率最快;碳氮比对CO2的释放影响最大,温度影响次之,含水量影响最小;在此条件下一次上料可以连续12天让面积120m2的温室CO2浓度保持在1 200×10-6以上,满足温室使用需求。     

间歇灌溉对湖北省水稻温室气体减排的贡献

为掌握间歇灌溉对稻田温室气体排放产生的影响,通过建立中国地区相对于淹水灌溉条件下,间歇灌溉能够带来的温室气体减排量数据库,推测减排因子,估算湖北省实行间歇灌溉近10年温室气体减排量。结果表明,2004—2013年间歇灌溉共减少温室气体排放1 415.39万t CO2-eq,其中单季稻田减排量为1 039.87万t CO2-eq,双季稻田减排量为375.52万t CO2-eq;湖北省不同地区减排量与该地区各类型稻田面积密切相关,也与减排因子密切相关,10年来荆州市减排总量最大,为211.14万t CO2-eq,其次是黄冈市,减排量为185.47万t CO2-eq,神龙架林区减排总量最小,仅为0.054万t CO2-eq;单季稻减排量最大的是荆州市,为159.65万t CO2-eq,双季稻减排量最大的是黄冈市,为115.73万t CO2-eq。按照湖北省碳交易市场最新交易价格25元t来计算,间歇灌溉为湖北省带来的效益可达3.54亿元。间歇灌溉作为一项普遍使用的节水灌溉措施,能有效减少温室气体排放,而且不会造成水稻减产,在今后应大力推广。      

再生水滴灌夏玉米配施不同氮肥对CO2和N2O排放的影响

夏玉米种植期间,设置淡水和再生水2种滴灌灌水水质,无肥、尿素、硫酸铵和缓释肥4种施肥处理。研究不同水质、不同氮肥对农田土壤CO2、N2O排放和夏玉米产量的影响。结果表明：与淡水灌溉相比,再生水灌溉土壤CO2日平均排放通量平均降低12.44％,N2O日平均排放通量平均增加17.31％,但灌水水质对CO2、N2O日平均排放通量没有显著影响（p＞0.05）;与不施肥处理相比,尿素、硫酸铵和缓释肥处理CO2日平均排放通量分别平均增加18.67％、10.20％和2.76％,N2O日平均排放通量分别平均增加117.73％、220.21％和108.70％,施肥种类对CO2日平均排放通量没有显著性影响（p＞0.05）,但对N2O日平均排放通量影响显著（p＜0.05）;与国家夏玉米生产试验产量相比,各施肥处理产量平均增加19.83％,而不施肥处理平均降低0.83％,但不同水质、施肥处理对产量没有显著影响（p＞0.05）。     

基于BP神经网络的温室生菜CO2施肥研究

目前,温室CO2施肥主要采用试验定性分析确定适合范围,难以实现高精度温室产业生产控制。根据光合作用对温室环境因子的非线性,结合BP神经网络对非线性的良好辨识能力,研究出一种CO2施肥技术。结合温室光照、CO2浓度变化规律以及温室生菜生长规律,运用BP神经网络建立温室生菜光合速率与二者的量化模型,预测出在不同温室环境条件下,通过生菜的光合作用速率来衡量生菜生长状况,在温室小气候条件下实现对生菜产量的量化控制。     

砾石覆盖条件下土壤水热效应对冬小麦田CO2排放的影响

通过2年田间试验,采用静态暗箱-气象色谱法监测冬小麦田CO_2排放速率和通量,并计算了生态系统净交换和收获指数。试验设置无覆盖对照(CK)、无覆盖补灌对照(WCK)、砾石覆盖(GM)和砾石覆盖补灌(WGM)4个处理。结果表明:2个生长季内砾石覆盖补灌处理各阶段土壤含水率和温度平均最高,其次为砾石覆盖处理,说明砾石覆盖的保水保温效果明显;土壤温度的变化规律与CO_2排放规律相同,土壤含水率变化规律与CO_2排放规律相反,土壤温度和含水率变化对CO_2排放具有显著的交互作用(P0.05);对影响农田生态系统CO_2排放的冬小麦生长参数和土壤理化特性进行相关矩阵和主成分分析,CO_2排放的分布与CK和WCK对照处理分布相似度较高,与GM和WGM砾石覆盖处理则完全相反;产量、收获指数、生态系统净交换的分布与WGM处理最为接近,其次为GM处理,说明砾石覆盖处理提高了产量,促进了生态系统净交换,降低了CO_2排放量。砾石覆盖结合关键生育期补充灌水的田间管理方式能有效改善土壤水热状况,减少农田生态系统CO_2排放。     

食用菌工厂化生产环境控制模拟模型的研究

在食用菌生产中,温度、湿度、光照和CO2浓度等是影响其生长的重要环境因子.为了有效控制影响食用菌生产的环境因子,提高食用菌生产自动化程度和产量,在确定食用菌生长环境因子要求的前提下,建立了工厂化生产食用菌环境控制模拟模型,利用计算机管理技术和传感技术来控制食用菌生产环境因子,提高食用菌生产的自动化程度和质量.     

以负碳排放为目标的生物质灰矿化CO2路径研究

将生物质能源开发利用与碳捕获、利用与封存结合,可实现CO₂负排放,是能源领域降低CO₂排放的重要技术之一。生物质直接燃烧后产生的生物质灰理论上可吸收并永久封存CO₂,但其能否实现负碳排放还需进行深入研究。基于此,分别在自然状态（空气氛围）、中等CO₂初始分压（101.3 kPa）和高CO₂初始分压（300～1 400 kPa）条件下开展了生物质灰矿化CO₂试验,测试了生物质灰的CO₂矿化量,并评估了3种矿化路径的负碳排放量。结果表明,从空气中吸收CO₂时,生物质灰的CO₂矿化性能最差,40 d内的最高CO₂矿化量仅为60.66 g/kg。在中等CO₂分压101.3 kPa条件下,可最高实现121.68 g/kg的矿化量,而初始分压1 400 kPa下的CO₂矿化量可达216.85 g/kg。综合考虑矿化过程的能源消耗和生物质灰...