中国能源作物生产生物乙醇的潜力及分布特点

基于中国后备土地资源潜力,该文分析了在不影响现有粮食和经济作物种植结构的前提下,利用宜耕边际性土地资源发展生物乙醇能源的生产潜力及空间分布。结果显示：长期而言,中国能源作物生物乙醇的总生产潜力在7400×104 t以上;中短期而言,如果仅考虑其中集中连片的土地资源,则可生产生物乙醇2170×104t,约占中国2006年汽油消费量的41.4%;中国生物乙醇产量潜力区域差异悬殊,潜力最大的几个省（区）依次为新疆、甘肃、山东、江西和宁夏。     

碳纳米管在作物研究中的应用进展与分析

碳纳米管在农作物研究中的应用对象已经涵盖了大米、玉米、小麦、番茄、葡萄等常见的农作物。由于研究目的不同,使用的碳纳米管种类、分散方式、浓度也不同,导致文献中出现了试验结果多样化的问题。为了建立一个较为统一的碳纳米管试验框架,该研究首先以作物培育、抗逆、生理指标监测和农业基因工程为纲,对碳纳米管在作物研究中的应用进展进行了综述,并归纳了文献中使用的碳纳米管参数及其应用效果。通过综合分析,论证了作物研究中存在碳纳米管有效浓度未知、特异性作用不明显、间接生物毒性研究不足的问题,并针对性地给出了作物研究中的碳纳米管试验方案建议,包括碳纳米管的选型、培养基的制备以及表征方法。最后,与以往利用原始和共价修饰的碳纳米管进行作物培育不同,在未来,利用非共价修饰的碳纳米管或碳纳米管的非共价堆积作用进行作物研究是重要的发展方向。     

自然干燥甜高粱茎秆长期贮藏及乙醇发酵研究

为了延长甜高粱乙醇生产原料供应时间,将甜高梁茎秆自然干燥后用于长期贮藏.分别考察干燥和长期贮藏过程糖分变化,结果显示,自然干燥过程中,茎秆的含水率(干基)由80％降低至18％时,总糖损失率为3.85％;不同含水率的茎秆经6个月长期贮藏,含水率为22％以下茎秆中的总糖和还原糖基本保持不变.表明自然干燥过程使总糖损失较小,22％可作为甜高粱茎秆干燥贮藏的“安全含水率”.通过考察干燥的茎秆乙醇发酵的可行性,结果表明,固态发酵24 h即可达到终点,基质中的乙醇质量分数可以达67.06 mg/g(干基),发酵过程基本正常.通过该研究,表明自然干燥可作为甜高粱茎秆长期贮藏的一种较为有效的加工方式,可为解决甜高粱乙醇周年生产的原料供应问题提供一定技术参考.     

甜高粱茎秆汁液成分分析及浓缩贮藏的试验研究

为提高甜高粱茎秆汁液制取燃料乙醇的原料利用率,延长甜高粱茎秆及其汁液贮藏期限,测定了辽甜1号、早熟1号、醇甜2号三个甜高粱品种茎秆及其汁液的营养成分,采用浓缩法对甜高粱茎秆汁进行了贮藏试验.结果表明,三个品种都含有丰富的糖分,可以为酵母菌发酵制取酒精提供良好的碳源,但总氮和某些矿物质元素(如:Fe3 )不能满足酒精酵母的营养需要;甜高粱茎秆汁浓缩至4～5倍时,可以抑制汁液中大多数微生物的活动,使其中糖分不受损失;在试验设定的真空浓缩工艺条件下(55～60℃,0.15 Mpa)甜高粱茎秆汁中产酸微生物或水解酶类仍保持活性,使得还原糖占总糖的比率随贮藏时间延长而升高,这有利于酒精发酵.     

非水分胁迫条件下作物腾发的模拟研究

建立了一个充分供水条件下的作物腾发量计算模型ＮＷＳＥ（Ｎｏｎ－Ｗａｔｅｒ Ｓｔｒｅｓｓ Ｅｖａｐｏ－ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ）并用田间实验资料进行了验证。模型将作物冠层蒸腾和土壤蒸发作为一个耦联的整体来考虑,可以同时计算棵间蒸发和作物蒸腾。田间实验资料对ＮＷＳＥ模型验证结果表明地表温度模拟值与观测值吻合良好。利用ＮＷＳＥ模型和Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ公式以及常规气象资料分别计算了作物的最大腾发量。计算结果比较表明,在叶面积指数较小时,ＮＷＳＥ模型计算结果与Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ计算结果存在差别。在叶面积指数较大时,二者的一致性较好。     

光氮互作对玉米叶片光合色素及其荧光特性与能量转换的影响

光、氮及其互作对玉米幼苗叶片的色素含量与各种色素的比例、叶片荧光特性及能量转换有着显著的影响。高光强下生长的叶片具有较高的叶绿素a、b ,总叶绿素和类胡萝卜素含量 ,以及较高的叶绿素a/叶绿素总量和叶绿素a/b比值。在两种光强下叶片各种色素的含量以及叶绿素a/b比值均随氮水平的增加而先升后降 ,低光强下升降的转折点出现在较低的供氮水平。在较高的供氮条件下 ,高光强下生长叶片的PSII效率较高 ,非光化学淬灭较低 ,光能较多地进入光化学过程 ;低光强下的叶片则有较多的光能通过天线色素以热能和以荧光发射散失 ,PSII效率较低。在高光强缺氮条件下和低光强高氮条件下的PSII效率最低 ;高光强下适宜的氮素水平较低光强下高     

杨树良种培育技术研究现状

收集大量资料，论述了国内外杨树良种培育技术的发展历程与现状。针对苗木培育技术和杨树自身存在的问题，提出了相应的解决方法，并展望了杨树今后的育种工作。     

沙漠绿洲灌区膜下滴灌作物需水量及作物系数研究

根据 2001年甘肃民勤小坝口灌溉试验站自动气象站观测的气象资料，依据FAO Penman—Monteith公式计算出作物生育期内参考作物蒸发蒸腾量，结合实测的充分供水条件下作物耗水量，对膜下滴灌条件下大田作物的需水规律和作物系数进行了研究。确定了该地区膜下滴灌棉花和玉米各个生育阶段的作物系数，并建立了作物系数和有效积温及播种后天数的函数关系。该结果为该沙漠绿洲灌区膜下滴灌条件下棉花、玉米的水分管理提供了科学依据。     

预处理甜高粱茎秆残渣的热解动力学研究

采用热重法对甜高粱茎秆残渣四个样品(原生物质、盐酸酸洗、3%氯化钾加入及10%氯化钾加入)的热解动力学进行了研究。结果表明4个样品的热解可分为4个阶段，随着升温速率的提高，主反应区热重曲线和微分热重曲线都向高温方向移动，热解最大速率以及相对应的温度随之提高；盐酸酸洗有利于挥发分的生成，一定量氯化钾的参与可以提高炭产量。Satava机理函数推断法得出原生物质和氯化钾加入的甜高粱茎秆残渣热解符合Zhuralev-Lesakin-Tempelman方程－三维扩散；酸洗甜高粱茎秆残渣热解符合Valensi方程－二维扩散，圆柱形对称。     

甜高粱茎秆固态发酵生产燃料乙醇研究

该文通过研究甜高粱茎秆M-81E固态发酵生产燃料乙醇的主要影响因素,确定发酵条件为:耐高温酿酒酵母接种量为3%,发酵初始基质含水率为76%,添加0.25?Cl2,0.25%MgS04·7H2O,40℃发酵24 h,乙醇得率为6.42 g/(100g)甜高粱茎秆,转化率为90.5%,残糖含量低于0.3%;添加10 FPU/g纤维素酶和10 CBU/g β-葡萄糖苷酶,进行同步糖化固态发酵,乙醇得率为7.53 g/(100 g)甜高粱茎秆,与不添加纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的相比,乙醇得率提高了14.6%.     

利用甜高粱秸秆汁发酵生产丁醇、丙酮

该试验以甜高粱秸秆汁作为生产丙酮、丁醇的发酵原料,从5种丙酮-丁醇菌中选出能够利用甜高粱秸秆汁且丁醇产量高的Bacillus acetobutylicum Bd3菌作为试验菌株,并对该菌株的发酵条件进行优化,得到的优化条件为:糖度为10oBrix的甜高粱秸秆汁,玉米浆含量5 g/L,接种量6%(v/v),(NH4)2SO4 5 g/L,KH2PO4 0.4 g/L,CaCO3 6 g/L,温度32℃,pH6.8,丁醇产量达到10.29 g/L。     

甜高粱茎秆固体发酵制取乙醇产业化示范工程

甜高粱茎秆固体发酵制取乙醇产业化示范工程是国家高技术研究发展计划(863计划)《甜高粱茎秆制取乙醇》(课题编号:2001AA 514040)项目中示范工程之一,本文简要的论述了利用甜高粱茎秆固体发酵工艺技术建成年产5000 t乙醇的产业化示范工程。该工艺设备简单,对环境条件要求不高,一次性投资,适宜在经济技术不发达的农村地区推广应用,发酵期间和蒸馏过程没有污水排放。当生产设施机械化程度配置较低时,整个生产过程需消耗大量劳力,工程运行期间可充分安排冬季农闲时的劳动力。     

甜高粱茎秆液态发酵制取乙醇工艺技术

甜高粱茎秆液态发酵制取乙醇工艺技术是国家高技术研究发展计划(863计划)《甜高粱茎秆制取乙醇》(课题编号:2001AA 514040)项目中关键技术之一,本文简要的论述了该项技术的工艺流程、工作原理和性能指标。该项研究成果主要以甜高粱茎秆汁液为原料,采用固定化酵母流化床快速发酵工艺,并克服了固定化细胞技术中普遍存在的载体机械强度低、使用寿命短等技术难题,同时根据乙醇酵母的生理、生化特性制定了一套适用于高技术的乙醇生产新工艺。该项技术具有发酵速度快、发酵率高,成熟醪酒份高、残糖低、能耗低。     

甜高粱茎秆固态发酵制取燃料乙醇中试项目能耗分析

对以甜高粱茎秆为原料燃料乙醇中试项目的工艺进行了描述,对乙醇及副产品生产进行了能耗分析。该项目采用固态发酵工艺,乙醇转化率达到理论值的95.8%,并对剩余的茎秆渣进行综合利用,实现了余热回收利用,具有低排放的环保特性。项目年产无水乙醇1000t/a、发酵秸秆蛋白饲料1500t/a和秸秆纤维纸浆5000t/a。能耗分析表明,在考虑余热回收情况下,系统全年生产总能耗为4.31×106kW·h/a,无水乙醇的单位生产能耗为2759.67kW·h/t,蛋白饲料的单位生产能耗为36.86kW·h/t,秸秆纤维纸浆的单位生产能耗为298.41kW·h/t。无水乙醇生产工艺中回收余热量8.9×105kW·h/a。该系统中乙醇生产能量回收率为62.9%,高于以玉米等粮食原料生产乙醇的能量回收率。     

混合酶对经不同预处理的甜高粱秆渣的水解

采用正交试验设计,探索不同的液固比、pH值、温度和混合酶配比对甜高粱秆渣的水解情况,并在此基础上研究了混合酶对经漆酶和高压蒸汽预处理的甜高粱秆渣的水解情况。结果表明,混合酶水解的最佳条件为液固比11∶1、pH值3.6、30℃、果胶酶∶纤维素酶∶半纤维素酶=1∶1∶2,该条件下的水解效率要好于纤维素酶单独的水解效率,经漆酶和高压蒸汽预处理的甜高粱秆渣的酶解效率得到显著提高,浸润于不同溶液中的甜高粱秆渣经高压蒸汽预处理并酶解,其葡萄糖收率有所不同,且在溶液中加入KMnO4后再进行高压蒸汽处理,能进一步提高葡萄糖收率。     

固定化酵母粒子强化及其对甜高梁茎秆汁液乙醇发酵的影响

采用正交试验设计开展了三亚乙基四胺(TTA)和戊二醛(GLU)的浓度和处理时间对海藻酸钙固定化酵母粒子的化学强度影响的试验研究,并以甜高粱茎秆汁液为原料,在5 L的反应器中进行乙醇发酵试验,考察强化后的固定化酵母粒子对乙醇发酵的影响.结果表明,最优的固定酵母粒子强化处理的方案为TTA浓度为0.5%,处理时间为120 min;GLU浓度为0.5%,处理时间为8 min.连续8批次的甜高粱茎秆汁液乙醇发酵试验结果表明,最优组合强化后固定化酵母粒子用于乙醇发酵时,平均乙醇得率和变异系数(CV%)分别为84.78%和8.08%,而未强化的固定化酵母籽子为84.32%和9.68%,可见,最优组合强化后的固定化酵母粒子的发酵性能略优于未强化的固定化酵母籽子.该文为固定化酵母发酵甜高粱茎秆汁液制取生物乙醇技术的研究提供了参考.     

甜高粱茎汁及茎渣同步糖化发酵工艺优化

为了提高甜高粱秸秆乙醇生产中茎汁和茎渣的利用,以甜高粱茎汁及其渣为发酵原料,对茎汁茎渣混合原料同步糖化乙醇发酵的工艺条件进行优化研究。采用Plackett-Burman(PB)筛选设计试验筛选出影响甜高粱茎秆渣汁同步糖化乙醇发酵的显著因素。采用响应面法建立了同步糖化发酵乙醇生产的乙醇产量数学模型。根据该模型进行了工艺参数的优化,以乙醇产量为指标,试验所得甜高粱茎秆渣汁同步糖化化乙醇发酵的优化工艺条件为:发酵温度36.58℃,混合纤维素酶添加量=23.5(FBU/m L)/35.25(CBU/m L),甜高粱渣汁质量体积比为8.2%,理论预测乙醇产量为89.2%,在此条件下进行验证试验,乙醇产量为88.98%,平均质量浓度,验证了数学模型的有效性,为提高甜高粱茎汁及茎渣混合原料同步糖化发酵产乙醇和提高发酵效率提供参考。