草本能源植物修复重金属污染土壤的潜力

在北京郊区重金属轻度污染土地开展了柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草四种草本能源植物的规模化种植,分析其对砷、汞、铜、铬、铅、镉等六种重金属的富集能力与修复潜力。结果表明,四种草本能源植物均属于非超积累植物,但柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草的生物质产量较高,分别为23.23t.hm-2、28.22t.hm-2、47.08t.hm-2、59.22t.hm-2,且不受重金属轻度污染的明显负面影响,因此其重金属绝对富集量可观。杂交狼尾草对砷、汞、铜、铅、镉的绝对富集量分别为23.12g.hm-2、0.35g.hm-2、1132.62g.hm-2、95.18g.hm-2、6.07g.hm-2,芦竹对铬的绝对富集量达到1333.37g.hm-2。草本能源植物对重金属污染土壤具有一定的修复潜力,并以杂交狼尾草最大,芦竹、荻、柳枝稷次之。     

施氮对狼尾草在南方贫瘠旱坡地生长、能源品质及氮肥利用率的影响

为探究狼尾草作为生物质能源原材料在南方贫瘠旱坡地生长对氮素的响应,研究4个施氮水平(0、112.5、225.0和337.5 kg N·hm^-2)对能源型狼尾草桂能草1号农艺性状、产量、SPAD值、生物质能源品质及氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥可促进狼尾草横、纵向生长,随施氮量的增加狼尾草的株高、茎粗和单位面积有效茎数逐步提高,但叶片叶绿素含量和鲜、干草产量的提高程度在施氮量超过225.0 kg N·hm^-2后,有饱和趋势。施用氮肥还可明显提高狼尾草纤维素含量、半纤维素含量、热值和折合标准煤产量,显著降低干物质、木质素和灰分含量,总体改善了狼尾草的能源利用品质;但施氮量达337.5 kg N·hm^-2时,狼尾草热值下降,且对折合标准煤产量的增加作用不明显,降低了狼尾草的能源利用品质。此外,在一定施氮量范围内(112.5~225.0 kg N·hm^-2),狼尾草氮肥利用效率并未随施氮量的增加而显著降低,但施氮量达337.5 kg N·hm^-2时,氮肥利用率显著降低。因此,狼尾草在南方贫瘠旱坡地种植,为获得理想的生物质能源材料需及时补充氮素营养,但施氮量不宜超过225.0 kg N·hm^-2。     

拟高梁苏丹草杂交狼尾草饲草产量和品质的比较研究

拟高梁、苏丹草和杂交狼尾草饲草干物质(DM)产量和品质存在极显著的差异。其中,饲草DM产量以苏丹草为最高,平均为7604公斤/公顷:杂交狼尾草次之,7554公斤/公顷;拟高梁最低,仅5235公斤/公顷。春末播种其饲草DM产量均极显著地高于初夏播种。苏丹草和杂交狼尾草平均日饲草产量亦较高,平均分别为53.7和53.6公斤/公顷/日;拟高梁较低,为37.0公斤/公顷/日。拟高梁饲草DM中粗蛋白(CP)的含量较高,平均达10.1%;苏丹草和杂交狼尾草较低,平均分别为8.4%和8.1%。杂交狼尾草饲草DM中茎叶比(S/L),酸洗纤维素(ADF)和酸洗木质素(ADL)的含量较低,草质较为柔软;拟高梁居中;苏丹草则较高。本文还讨论了供试牧草在南京地区合理的利用方式。     

稀碱预处理对杂交狼尾草木质纤维素降解的影响

木质纤维素结构复杂,且不同植物间差异较大,预处理技术不尽相同。为分析稀碱预处理对草类植物木质纤维素的降解情况,以杂交狼尾草为原料,利用氢氧化钠溶液进行预处理,分析碱液浓度、固液比、处理时间和温度4个单因素对杂交狼尾草木质纤维素降解的影响;在此基础上,采用L8(2^4)正交试验,确定主要影响因素,并筛选最佳条件组合。结果表明,影响稀碱预处理杂交狼尾草降解因素的主次顺序为:浓度>固液比>温度>时间,其中碱液浓度的增加促进半纤维素和木质素的降解,产生更多的水解糖;固液比的增加在一定范围内(1:8~1:10)可显著影响木质素和半纤维素的降解(P<0.05);预处理时间的延长并不能显著改善纤维素和半纤维素的降解率,100℃是影响木质素脱除的重要临界点,继续增加温度无显著性影响。杂交狼尾草稀碱预处理的最佳工艺条件是:氢氧化钠浓度3.0%、固液比1:8、时间15min及温度120℃。最佳条件预处理后杂交狼尾草木质纤维素结构发生塌陷,非纤维物质被显著脱除,纤维束清晰可见,纤维素可保留74.48%,半纤维素和木质素脱除率达77.17%和90.62%。     

挖沙废弃地草本能源植物生物质品质对氮肥的响应

在京郊挖沙废弃地上开展了柳枝稷、荻和芦竹的生物质品质氮肥效应研究,结果表明:施用氮肥对柳枝稷的纤维素、半纤维素、木质素含量影响均不显著;对荻和芦竹的纤维素、木质素含量影响不显著,但对二者的半纤维素含量影响显著;适量施用氮肥对柳枝稷、荻和芦竹的生物质产量、纤维素和半纤维素产量、纤维素类物质含量和产量均具有明显的促进作用.在边际土地上,可以通过施用适量氮肥对草本能源植物的生物质品质进行一定的调控.     

刈割时间对杂交狼尾草青贮质量与营养成分含量的影响

为了确定制作杂交狼尾草青贮的刈割时间,本试验研究了北京地区不同刈割时间对杂交狼尾草青贮质量与营养成分含量的影响.杂交狼尾草于2008年4月8日返青,分别在5月18日、5月28日、6月7日、6月17日、6月27日和7月7日刈割并青贮,2008年10月7日开封,分别测定各杂交狼尾草青贮样本的感官评分、有机酸含量与组成、氨态氮/总氮比值、营养成分含量.结果表明,在返青后40～90d之间刈割,杂交狼尾草均可制作青贮,能够在北京地区进行推广应用.     

施氮水平和收获时间对柳枝稷生物质产量和能源品质的影响

为提高能源植物柳枝稷(Panicum virgatum)的能源品质,通过田间试验探讨黄河三角洲盐碱地施氮水平和收获时间对柳枝稷生物质产量和氮含量、灰分含量、木质纤维素含量的影响。结果表明,收获时间对柳枝稷生物质产量、氮含量、灰分、木质纤维素含量有显著(P0.05)或极显著(P0.01)影响。生物质产量随着施氮量的增加而增加,且在施氮量为200 kg·hm~(-2)时达到最高值;木质纤维素含量随着收获时间的推迟而增加,冬季收获含量最高,施氮水平为100 kg·hm~(-2)时含量最高;灰分含量、氮含量随收获时间推移而降低。黄河三角洲地区柳枝稷生产时施氮肥100~150kg·hm~(-2),且在冬季收获,能获得较高的能源品质。     

栽培管理对荻生长特性及生物质成分的影响

为了草本能源植物荻(Triarrhena sacchariflora)在华北地区的科学种植,研究了不同种植密度、施肥量和灌溉处理对其生长特性、生物质成分及生物量的影响。结果表明:在第一个生长季,种植密度对分蘖、生物量和茎叶比影响显著(P<0.05);灌溉对茎叶比、干鲜比和生物量影响显著;施氮肥对所有生长指标和生物量影响显著。在第二个生长季,种植密度对茎叶比影响显著;灌溉对分蘖影响显著;施氮肥对各生长指标及生物量影响不显著;种植密度对荻生物质N、H含量的影响不显著,但种植密度4.0 plant·m^-2降低了C含量;灌溉显著增加其生物质C含量,降低N含量;施氮肥增加了其生物质的N含量;灌溉与施氮肥的交互作用对荻生物质纤维素含量的影响显著,在灌溉条件下施氮肥降低了纤维素含量。栽培管理的关键是在合理种植密度基础上,通过适当灌溉补水和施肥优化其生长特性并提高生物质产量。     

五种高禾草在闽北地区生产性状和营养品质的比较

2年试验结果表明,象草、南牧一号、杂交狼尾草、墨西哥类玉米、青贮玉米5种高禾草新植的当年鲜草每亩产量分别为13800、12963、12030、10911、7170kg,第二年的产量每亩分别为14848、14108、13280、10999、6850kg。叶茎比分别为南牧一号1:1.50、杂交狼尾草1:2.33、墨西哥类玉米1:2.39、象草1:2.63、青贮玉米1:3.35。5种牧草的营养品质和适口性依次为南牧一号、墨西哥类玉米、青贮玉米、杂交狼尾草、象草。5种牧草皆适宜在闽北栽培,其多年生的象草、南牧一号、杂交狼尾草皆能在保护措施下安全越冬。     

杂交狼尾草生育特性研究

研究了杭州生态条件下移栽杂交狼尾草的生育特性,试验表明,杂交狼尾草平均每叶展开需积温前３叶为７５．９℃、９叶至２０叶为６２．３℃;４叶１心开始分蘖;单株干物质积累高峰期出现地拔节后,茎叶粗蛋白含量随生育期而下降;重施拔节肥是高产优质的关键,根茎安全越冬应保持地温在１０℃以上。     

水氮互作对青贮玉米产量和青贮品质的影响

为探究水氮互作对青贮玉米(Zea may)产量、青贮后营养品质和发酵质量的影响,提高青贮玉米综合利用价值,以青贮玉米国审品种北农青贮368为试验材料,在田间条件下设置传统灌溉量(2 250 m3·hm?2, W1)、节水10% (2 025 m3·hm?2, W2)和节水20% (1 800 m3·hm?2, W3) 3个灌溉水平;传统施氮量(420 kg·hm?2, N1)、减氮10% (378 kg·hm?2, N2 )和减氮20% (336 kg·hm?2, N3) 3个施氮水平,对青贮玉米产量、青贮料的营养品质和发酵效果比较分析,并对相对饲用价值进行评价。结果表明：灌水量为2 025 m3·hm?2、施氮量为378 kg·hm?2 (W2N2)的组合青贮玉米干物质产量最高(22.78 t·hm?2),与传统水肥用量(W1N1)相比增产5.02%,水氮互作对青贮玉米干物质产量影响显著(P < 0.05)。青贮料经袋式青贮周年保存后, W1N1、W2N2和W2N3处理干物质损失率均低于1.0%。不同水氮处理对青贮后中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、淀粉和粗灰分含量影响显著(P < 0.05),对粗脂肪含量影响不大。经长期保存的青贮料pH稳定在4.0左右,相对饲用价值为136.04～164.35,乳酸含量为3.33%～4.34%,乙酸含量为1.63%～2.29%。节水减氮处理不同程度提高了乳酸含量,其中W2N2处理乳酸含量最高。W2N2和W3N3处理的乙酸含量显著低于其他处理(P < 0.05)。综合青贮玉米产量、干物质含量损失率和青贮品质等参数,本研究条件下理想水氮处理为W2N2,在该处理下可获得较高的产量和较好的青贮品质。     

不同添加剂对杂交狼尾草青贮效果的影响研究

分别利用纤维素酶、乳酸杆菌微生物制剂、‘贮宝1号’纤维素降解菌液作为青贮添加剂进行青贮生产利用研究,试验设4个处理,分别为处理1（CK）：青贮原料中不添加微生物菌剂;处理2：青贮原料中添加纤维素酶;处理3：青贮原料中添加纤维素降解菌液;处理4：青贮原料中添加乳酸菌剂。经30d青贮发酵。结果表明：各种青贮添加剂均能降低青贮饲料的pH和NH3-N含量,显著提高乳酸含量;在营养品质方面,处理2～4组粗蛋白含量分别比CK提高了6.73%、9.20%和16.35%,差异均达到显著水平（P〈0.05）;处理2纤维素降解效果最好,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别比CK降低了17.72%和12.19%。试验结果显示,3种微生物菌剂均能显著改善杂交狼尾草青贮发酵效果,提升青贮饲料营养品质。     

杂交狼尾草打浆后饲喂早中期妊娠母猪效果研究

开展以沼液浇灌的“闽牧6号”杂交狼尾草（Pennisetum americarum×P．purpureum cv．Minmu 6）打浆不同比例饲喂怀孕早中期母猪(0～80 d)效果研究,试验设4个饲喂量处理,处理1（CK）~处理4,妊娠早中期分别饲喂打浆鲜草0、2、4、6 kg/(头·d),牧草以折合成干物质等量替代配合饲料。结果表明,4个处理的母猪窝产仔数分别为13.42、10.60、13.64和11.50头,窝活仔数分别为12.42、10.30、12.73和9.92头,饲喂2和4 kg/（头·d）打浆鲜草在活仔数方面与对照差异不显著,而饲喂6 kg/（头·d）打浆鲜草则显著低于不饲喂鲜(P<0.05)。饲喂牧草的处理仔猪初生体质量、健仔率都比对照得到不同程度的提高,试验结果还表明,怀孕早中期母猪通过饲喂2～4 kg/（头·d）狼尾草草浆来补充纤维来源,可提高母猪的生产性能和仔猪品质,尤其以饲喂4 kg/（头·d）打浆鲜草,饲粮粗纤维含量为8.24%～9.41%,效果最佳。     

7种多年生禾草作为能源植物潜力的研究

以柳枝稷（Panicum virgatum）为对照,对荻（Triarrhena sacchariflora）、芒（Miscanthus sinensis）、芦竹（Arundo donax）、芦苇（Phragmites australis）、斑叶芒（M.sinensis ‘Zebrinus’）以及甜茅（Glyceria maxima）7种高大禾草的表型特性及生物质成分进行了研究。结果表明,芒和荻的干物质年产量、燃烧值、折合标准煤均是所有材料中最高的,而灰分是所有材料中最低的,其干物质年产量分别达到了32.11、29.96 t·hm-2,燃烧值分别为17.692、18.202 MJ·kg-1,折合标准煤分别为19.42、18.64 t·hm-2,而灰分分别为29.7、23.8 g·kg-1,所有测定的指标中除燃烧值、含水量以及半纤维素含量外,其他指标与柳枝稷均存在显著差异。因此,原产中国的芒属植物是较柳枝稷更适合我国的优良的生物质能源植物。灰分与生物质能源植物的燃烧值呈线性回归关系,灰分越少则燃烧值越高。将生物质产量、灰分及热值结合分析是筛选合适的生物质能源植物科学有效的指标。     

黄芪药渣好氧堆肥化进程研究

目的：对黄芪药渣好氧堆肥化进程中关键控制参数进行研究。方法：采用温控型堆肥罐进行为期35 d的好氧堆肥试验,测定了堆肥过程不同阶段的温度、pH值、C/N和发芽指数（GI）等控制参数,并对最终堆肥产品进行评价。结果：堆肥高温（〉50℃）持续14 d,最高温度达58℃;C/N持续下降到14;GI达到80%以上;最终堆肥产品的有机质和总养分（N＋P2O5＋K2O）含量分别比我国有机肥料（NY525-2012）标准高28.5%和93.6%。结论：黄芪药渣是一种可堆肥化循环利用的宝贵生物质资源,其堆肥产品可作为优质生物有机肥或土壤改良剂。     

山西铁杆蒿草地群落碳、氮密度区域差异及其驱动因素

为明确山西铁杆蒿（Artemisia sacrorum）群落碳、氮密度的区域差异,以及导致这种空间变化的驱动因素,本试验以山西省铁杆蒿草地群落为研究对象,通过测定晋北半干旱地区和晋南半湿润地区铁杆蒿群落的碳（C）、氮（N）密度,分析了其与年均气温、年降水量、土壤理化性质和地上、地下生物量等生态因子的相关性。结果表明：山西南北铁杆蒿群落碳、氮密度空间分布存在差异,晋南地区铁杆蒿群落的群落碳、氮密度分别为651.83 g C·m^-2和20.63 g N·m^-2,晋北地区铁杆蒿群落的群落碳、氮密度分别为418.89 g C·m^-2和13.90 g N·m^-2。以群落各组分碳、氮密度代表样点进行RDA（Redundancy analysis）冗余分析排序得出造成两地区群落碳、氮密度分异的主要生态因子均为地上生物量、地下生物量、年均气温、年降水量、土壤有机碳含量以及土壤砾石比。可见,山西晋南和晋北地区铁杆蒿群落碳、氮密度空间分布存在差异,不同气候区铁杆蒿群落碳、氮密度空间差异与生物量的积累密切相关,驱动晋南和晋北地区铁杆蒿群落碳氮密度分异的环境因素为年均气温、年降水量、土壤有机碳含量以及土壤砾石比。     

高密度草本化栽培对饲料桑全株产量及品质的影响

为明确密度对饲料桑‘特优2号’(Morus alba‘teyou No.2’)全株产量及饲用价值的影响,探讨最适栽培密度。采用单因素随机区组设计,连续3年对不同密度下的饲料桑产量进行测定,并就进入丰产期的饲料桑农艺性状及营养品质进行评定。结果显示,密度对饲料桑产量有显著影响(P<0.05)。随着栽植年限的增加,饲料桑产量呈现逐年增加的趋势,同一年份内均以105000 plant·hm^-2密度下产量最高。饲料桑的总产量变化趋势与其产叶量的变化一致;密度对饲料桑的茎叶比无显著影响(P>0.05)。随着密度的增加株高、总分枝数呈现先升高后略降低的趋势,株高变幅为75.33~78.33 cm,分枝数变幅为11.67~12.33;主茎粗、单枝叶片数随着密度增加而降低,茎粗变幅为0.64~0.75 cm,叶片数变幅为11.67~12.67。密度对饲料桑饲用品质影响显著。随着密度的增加,饲料桑全株粗蛋白(crude protein,CP)、粗脂肪(ether extract,EE)含量先升高后降低,在105000 plant·hm^-2密度下全株CP和EE含量最高,分别为16.60%和3.67%;中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)随着密度的增加而逐渐增高,在75000 plant·hm^-2密度下最低,均值为42.84%和30.18%;灰分(crude ash,CA)含量随着密度的增加呈逐渐升高的趋势,最高为8.69%;所有密度下的相对饲用价值(relative feed value,RFV)范围为128.19~141.93。综合考虑,适宜川东北地区推广的高产、优质饲料桑栽培密度为105000 plant·hm^-2。