江苏沿海滩涂互花米草及坝田工程促淤试验研究

江苏沿海滩涂资源丰富,特别是辐射沙洲滩涂的近岸部分近期围垦开发的前景广阔。该文利用互花米草与坝田工程方法,设计了两种滩涂促淤试验方式,通过多次观察、测量计算及比较分析,得出仅利用互花米草(Ⅰ)的方法促淤速度较慢,但持续时间长,累积效果明显,而使用坝田中栽种互花米草(Ⅱ)的方法,互花米草作用没有得到发挥,坝田的促淤速度虽然快,但持续时间短,另外在方法Ⅱ中,大坝田和敞口坝田的促淤效果最佳,各类坝田中基本都形成一个有共性的淤积三角形形态,反映了淤积形态受潮流与地形控制的特性,最后探讨了工程对周围环境产生的可能影响。     

互花米草厌氧生物转化可行性分析与试验研究

针对互花米草这一广泛分布在中国海滩上的外来植物的资源化利用问题,通过对其生物结构的SEM观察,以及化学组成的测试分析,探讨了对其进行厌氧生物转化利用的可行性;同时,在35℃条件下采用批量发酵方式进行了厌氧发酵试验。结果表明：无论是从生物结构还是从化学组成来看,互花米草都具备作为厌氧发酵所需的基本条件,但其很高的Na元素含量（22683 mg/kg）,以及高达58.45的C/N是其厌氧发酵面临的不利因素;互花米草可以顺利的进行厌氧发酵,试验条件下的原料产气率为251 mL/g TS,原料转化率为41.3％。因此,厌氧生物转化可以作为互花米草资源化利用的一条有效途径。     

以互花米草为原料生产沼气的初步研究

作为一种入侵种，互花米草受到很多质疑，但是作为潜在资源，却没有得到重视。该文报道以互花米草为原料生产沼气的试验，探索互花米草资源开发的可能性。试验设置中温和常温两组，中温组进行了45 d，温度控制在(35±2)℃；常温组进行了86 d，温度随室内温度变化，范围为15～33℃。结果显示：(1)互花米草是生产沼气的较好原料，其TS产气率达到0.20～0.22 L/g，VS产气率达到0.21～0.23 L/g。(2)温度对互花米草产沼气的效率影响较大。原料干物质日平均产气率，中温组为4.58 mL/(g·d)，常温组为2.54 mL/(g·d)，相差非常显著。(3)温度对互花米草产沼气的潜力影响较小。原料TS产气率和VS产气率，中温组分别为0.20 L/g和0.22 L/g，常温组分别为0.21 L/g和0.23 L/g，相差均不显著。(4)互花米草沼气反应系统pH值缓冲能力较大，反应不需补充碱性缓冲物质。反应中，中温组和常温组的pH值均在7左右，未出现酸化现象。根据研究结果，利用沼气转换途径，互花米草有望成为一种非常有潜力的生物能源植物资源。     

互花米草中温厌氧发酵木质纤维结构的变化

采用扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对互花米草中温（35℃）厌氧发酵前后木质纤维结构的变化进行了对比分析。结果表明,互花米草茎秆的生物降解主要发生在维管束组织部位,而薄壁细胞是一种生物难降解组织;发酵60 d后互花米草木质素的相对含量升高,木质素官能团所对应的FTIR光谱的特征峰的峰强与其纤维素和半纤维素所对应的特征峰的峰强的比值是发酵前的2倍以上;厌氧发酵使互花米草的结晶度有所降低,由发酵前的0.510降到了0.479。总之,木质素对纤维素和半纤维素的包裹作用,以及纤维素的结晶结构是影响互花米草厌氧生物转化的主要因素。     

互花米草与褐煤共热解特性试验

互花米草是一种高Na、K含量的盐生植物,直接燃烧存在结渣与沉积腐蚀问题,而与煤炭共热解可以有效发挥其高碱金属含量的特点。该文采用热重-傅立叶红外联用分析法(thermogravimetric analysis coupled with Fourier transform infrared spectroscopy,TG-FTIR)研究了互花米草与褐煤在质量比(S∶L)分别为1∶4、2∶3、3∶2和4∶1条件下的共热解特性。试验所用互花米草的Na、K质量分数分别为16 064.3和6 175.7 mg/kg,挥发分质量分数为75.40%,褐煤的挥发分质量分数为33.92%。TG分析表明,4种混合原料共热解均产生了协同效应,且主要表现为385~510℃温度区间内互花米草对褐煤热解的促进作用,在该温度区间内共热解反应活化能随互花米草比例的增加呈下降趋势,由褐煤单独热解时的53.62 kJ/mol最低降到S∶L为4∶1时的13.34 kJ/mol,同时共热解比褐煤单独热解反应速率常数升高幅度达到1~2个数量级。热解气体的FTIR分析表明,共热解可以提高热解气体的质量,与单独热解相比共热解可以促进CH4和CO气体的产生。从提高热解气体质量角度分析,4种混合样品中S∶L为3∶2和4∶1的协同效应更为明显。研究表明互花米草可以用作煤炭热解的可弃催化剂,拓宽了互花米草的能源化利用途径。     

红树林区内互花米草防除技术研究

利用自行研制的专用药剂“米草星”可在60d内连根杀死红树林与互花米草交错生长区域内全部互花米草,而对区域内红树林的生长及繁殖无影响,并对水生生物安全,且用药后30d土壤中未检测出“米草星”药剂的残留。     

福建沿海海雾的卫星遥感监测

基于2000-2010年福建沿海18个气象站的能见度资料,利用NOAA/AVHRR、FY-1 D/CAVHRR和EOS/MODIS传感器的可见光、近红外、短波红外、中红外和热红外多光谱波段数据,分析福建沿海海雾的时空变化特征,探讨福建沿海海雾卫星遥感监测技术方法,并通过卫星数据样本分析海洋、中高云、低云和海雾等不同下垫面的光谱反射和辐射特征.同时分析了多种海雾遥感识别指数,根据海雾与其它地物光谱反射和辐射特征的差异确定监测模型的阈值指标,在此基础上分别建立了白天EOS、FY-1D、NOAA-17、NOAA-16/18海雾监测模型和夜间海雾监测模型.结果表明,研究区90％的海雾发生在1-5月,且大多在凌晨,中南部是海雾多发区.用沿海气象观测站的能见度数据对监测结果进行验证,其准确率总体达83％,表明基于多源卫星数据的海雾遥感监测模型能较准确地对福建沿海海雾的分布和发展过程进行监测,有利于在大雾天气过后及时采取相关应对措施,以减少大雾天气对福建沿海农业生产活动,尤其是对设施农业的不利影响.     

福建沿海防护林资源的卫星遥感监测

以2006年10个时相的晴空MODIS遥感数据为信息源，根据植被对MODIS遥感数据的反射光谱特征和沿海防护林的生长特点，选用归一化植被指数NDVI作为指标来增强沿海防护林与旱地和居民地的差异，并重点分析这三种典型地物的NDVI随时间变化情况，在此基础上选择训练样区，采用监督分类方法提取福建沿海防护林信息，分类后参考2005年福建省CBERS-2遥感影像对分类结果中明显错误的地方进行修正，最后得到沿海防护林的分类总精度为79．67％，Kappa系数为0．7625。研究结果表明：应用MODIS遥感数据，通过人机交互解译来监测福建沿海防护林资源是切实可行的，分类统计结果显示2006年福建沿海防护林面积约为33．6万hm^2。     

牛粪与互花米草混合厌氧消化产沼气的试验

在中温（35℃）条件下,采用批式发酵方式,研究了牛粪对互花米草厌氧生物转化的影响以及牛粪与互花米草不同混合比例对互花米草厌氧生物转化的影响。试验设置了互花米草与牛粪VS（挥发性固体）比分别为7︰1（SC71）、3︰1（SC31）、1︰1（SC11）、1︰3（SC13）和1︰7（SC17）等5个处理。结果表明：混合发酵对系统产气有促进作用,日产气量稳定,产气高峰较单独发酵提前了13 d,累积产气量提高了38.83%。牛粪与互花米草不同比例混合发酵的试验中,SC71、SC11、SC13和SC17的累积产气量分别为SC31的92.99%、79.00%、73.59%和61.17%;混合发酵提高了系统的缓冲能力,牛粪的比例越高,系统的缓冲能力越强,且不会出现有机酸的积累;X射线衍射谱图和傅里叶红外光谱的结果进一步证明,混合发酵促进了微生物对互花米草中有机物的分解,对纤维素结晶区的破坏有一定的促进作用。以互花米草与牛粪VS比3︰1的效果最好.     

入侵植物互花米草的资源化利用研究进展

外来入侵种互花米草（Spartina alterniflora）在我国的分布面积约为5.46万hm²,每年地上干物质总量为7.5×10⁵~1.15×10⁶ t,其防治与利用受到越来越多的关注,若能将二者结合起来同时进行,可望收获生态和经济双重收益。我国对互花米草利用的研究主要为对秸秆的直接利用,包括燃料化利用、饲料化利用、原料化利用,这些利用方式一般为低值化利用,另有研究涉及互花米草的药用价值和耐盐基因等高值化利用。在所有利用研究中,秸秆燃料化利用占比最大,为43%,秸秆肥料化利用和耐盐基因等其他利用形式的占比最小,合计约为8%。总体而言,过去对互花米草利用的研究集中于加工利用技术这一环节,缺少对互花米草收集技术和市场化推广的研究,未来应该重视互花米草利用产业链的每一个环节,加强研究机构与企业的合作,实现产学研同步配套发展。     

互花米草在乙醇-水体系中直接液化制备生物油

生物质因其储量丰富、来源广泛、碳中和等优势被认为是最具有应用前景的生产替代燃料的原料。在容积50 m L的小型高温高压反应釜中,利用醇-水共溶剂直接液化互花米草制备生物油,考察反应温度、醇-水共溶剂中乙醇体积分数、液料比对液化产物分布的影响,分析了原料的热重特性及生物油的主要成分。结果表明:随着升温速率的增加,互花米草的热失重曲线(thermogravimetric,TG)和微分热重曲线(differential thermogravimetric,DTG)基本保持不变,但却发生了不同程度的横向移动,出现明显的滞后现象,这是由温度和时间共同作用的结果;正交优化操作条件为温度340℃、乙醇体积分数50%、液料比10 m L/g,此时生物油产率高达44.2%,而残渣率仅为12%;与单一溶剂相比,醇-水共溶剂对互花米草的液化具有明显的协同作用,在提高产油率的同时能够显著改善生物油的品质;生物油的气相色谱-质谱分析表明生物油是一种组分复杂的含氧有机混合物,包括酸类、酚类、酯类、呋喃等,主要成分为酚类和酯类,相对含量分别为29.62%和11.27%;乙醇能够与酸发生酯化反应生成酯类,而酚类主要来自原料中木质素的降解;以乙醇体积分数为50%的醇-水共溶剂作为液化介质时,生物油的能量回收率为76.5%,明显高于以水或乙醇作为单一溶剂时液化所得生物油的能量回收率,因而醇-水共溶剂是生物质直接液化中非常有前景的液化介质。     

互花米草与土豆混合厌氧发酵产酸和产沼气特性（英）

研究了中温（35℃）批量发酵条件下互花米草与土豆VS配比分别为6∶1、7∶1和9∶1时混合厌氧发酵的产酸发酵和产沼气特性。试验结果表明：1）与互花米草单独发酵时的丙酸型产酸发酵不同,混合发酵的产酸发酵表现为丁酸型发酵;混合发酵时发酵液中总挥发性有机酸（TVFAs）的浓度比互花米草单独发酵时提高了1倍多;混合发酵时发酵液中各单一有机酸浓度依次为乙酸>丙酸>丁酸,而互花米草单独发酵时为丙酸>乙酸>丁酸;2）6∶1、7∶1和9∶1三种配比下的沼气产量分别为460、431和415 mL/g VS,比互花米草单独发酵时的361 mL/gVS分别提高了27.4%、19.3%和15.0%;3）6∶1、7∶1和9∶1三种配比下的沼气中的甲烷含量分别为60.3%、62.4%和62.7%,比互花米草单独发酵条件下57.4%的平均甲烷含量提高了大约3%～5%。总之,混合发酵显著改变了互花米草的产酸发酵特性,这些改变对促进互花米草的厌氧发酵和提高所产沼气的质量均具有积极的意义。     

防除滩涂米草入侵的根际缓释方法

为防除滨海滩涂互花米草入侵,探讨根际土壤缓释除草剂的新方法。该研究采用扩散法研究了蛭石、PE膜和合成壳聚糖膜3种缓释材料的根际缓释除草剂的性能,同时,采用根部浸泡试验验证根际施药防除互花米草的效果。结果表明,3种缓释材料的缓释性能差异显著,蛭石对草甘膦控释能力较弱,初始释放农药量最大,释放迅速,适合淤泥质潮滩;PE膜则表现出较强的控释能力,释放量较小,但整个过程释放量较稳定,适合沙质和近根际水体;壳聚糖膜介于两者之间。根部浸泡试验表明,0.25～1.00 g/L草甘膦、0.09～0.23 g/L百草枯、0.28～2.30 g/L草铵膦根部浸泡2～6 d即可显现毒杀互花米草效果,通过饱和土壤一维溶质渗滤模型计算,在点源释放模式下,除草际根部释放点间有效除草间距为50～60 cm。研究证明了根际缓释除草剂防除互花米草具有可行性。     

互花米草入侵对闽江口湿地土壤磷形态及释放风险的影响

选取闽江河口鳝鱼滩裸滩湿地和互花米草入侵裸滩湿地土壤为研究对象,测定其磷形态以及吸附特性,探讨互花米草入侵下裸滩湿地土壤磷赋存形态、吸附特性及其潜在释放风险的变化。结果表明:无机磷(IP)是2种湿地类型土壤磷的主要形态,分别占裸滩和互花米草湿地土壤总磷(TP)含量的61.40%和61.01%;互花米草入侵裸滩湿地后,土壤中总磷、无机磷、铁铝磷(Fe/A1-P)和钙磷(Ca-P)含量总体上显著增加,其增加比例分别为12.58%,9.49%,11.11%和5.32%,而有机磷(Org P)含量无显著变化;互花米草入侵对土壤无定形态铁(Feox)、铝(Alox)、磷(Pox)、吸附指数(PSI)和吸附饱和度(DPS)影响不一致,其中Feox和DPS总体上变化不明显,Alox有所降低,而Pox和PSI显著增加;裸滩湿地土壤磷潜在释放风险指数(ERI)为12.69,属于中度风险,而互花米草入侵后,土壤ERI降为9.98,表现为较低风险,说明互花米草入侵对土壤磷潜在释放风险具有一定削弱作用。     

不同生长期互花米草的理化特性及厌氧发酵特性

为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。     

互花米草入侵对闽江河口芦苇湿地土壤有机碳的影响

 以闽江河口鳝鱼滩湿地为研究区域,选取芦苇和互花米草为研究对象,对其根际土壤有机碳质量分数和储量的垂直分布特征及其影响因子进行测定分析。结果表明:芦苇和互花米草0～60cm根际土壤有机碳平均质量分数分别为15.54和17.16 g/kg,表层（0～10 cm）有机碳质量分数最大,分别为19.69和22.02g/kg;芦苇和互花米草0～60 cm根际土壤有机碳储量总和分别为6 794.20和8 231.48 t/km2,芦苇根际土壤有机碳储量在30～40cm达到最大,而互花米草为010cm有机碳储量最大;互花米草的入侵增加了芦苇湿地根际土壤碳质量分数和储量;2种植物根际土壤有机碳质量分数与含水量和盐度之间均呈显著正相关。从闽江河口互花米草入侵的角度提出了管理该湿地的一些建议。