农林生物质原料热值比较及烟杆-玉米杆生物质燃料优化配方研究

以干质量热值测定为基础,对云南省农林常见废弃物进行了生物质原料筛选,对烟杆-玉米杆生物质成型燃料不同配比进行了热值测定,并对不同配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的燃烧性能进行了测试。结果表明:木质类样品的干质量热值普遍较高,其次是草本类;秸秆类样品中以烟杆、玉米杆、麦秸的干质量热值较高。综合筛选结果,认为烟杆、玉米杆、麦秸可作为生物质成型燃料加工制作的理想原料。将烟杆与玉米杆按照不同含量进行配比,其中烟杆∶玉米杆=7∶3处理样品热值最高,同时该含量配比的烟杆-玉米杆生物质颗粒燃料成品的综合燃烧性能最好,可作为烟杆-玉米杆生物质成型燃料加工制作的较优配比组合。     

利用烟田废弃生物质生产生物有机肥的可行性研究

[目的]探索科学利用烟田废弃生物质的模式,为实现农业清洁生产、循环利用的可持续发展提供理论依据与借鉴。[方法]从云南省楚雄州烟田废弃生物质的处置现状出发,通过毁形机械和烟草速腐剂筛选,烟田废弃生物质堆捂发酵工艺研究,生物有机肥综合对比调查,烟田烟株病害调查,对利用烟田废弃生物质生产生物有机肥进行了探索。[结果]河南洛阳四达92-6A型4刀片青贮侧草机发酵时间短,效果好;烟草速腐剂天缘·母露可用于堆捂发酵,以对圈肥的堆捂效果最好;生产有机肥3 000 t,成功获得粉状肥料和粒状肥料2个商品性系列产品,净收益101.1万元;废弃生物质集中无害化处理的烟田烟草炭疽病和赤星病发病株率较常规田块低12~15个百分点,花叶病株率较常规田块低2~3个百分点,两黑病发病株率较常规田块低5~7个百分点。[结论]利用烤烟大田生产中所产生的不采烤鲜烟叶、烟花烟杈、病残叶、杂草、烟杆等进行集中无害化处理,生产生物有机肥具有一定可行性。     

棉花品种熟性差异对叶片光合效能、植株生物量及籽棉产量的影响

通过从黄河流域棉区引进5个熟性存在差异的棉花品种在江西九江地区常规种植,探讨其熟性差异对生育期、光合效能、地上部分生物量及籽棉产量的影响。结果表明:(1)排除缓苗期则各品种的生育期是种植地比原产地缩短,且原产地生育期越长缩短越明显;(2)盛花期和吐絮期地上部分营养器官与生殖器官的生物量比值与熟性间(生育期)均有不显著的正相关(0.814,0.717),以吐絮期其值为1.4~1.6有利于籽棉产量提高;(3)生育期与籽棉产量之间有显著的正相关(0.922),盛花期营养与生殖器官的比值与籽棉产量显著正相关(0.909),吐絮期的地上部分干物质总质量与籽棉产量成极显著的正相关关系(0.972),且吐絮期营养器官和生殖器官的干物质质量均与籽棉产量成显著的正相关(0.907,0.892);(4)在江西棉区营养钵育苗移栽种植模式下,以产量为目标,向黄河流域棉区引种应该引原产地生育期在130 d左右的中熟棉或早中熟品种较好;对轻简化栽培、适宜机械化采收的春夏季直播、地膜覆盖直播等特种栽培模式,以效益为目标,应引进早熟棉。     

遮荫处理对胖大海苗期生长特点的影响

研究遮荫对胖大海(Sterculia lychnophora Hance)幼苗生长特点的影响,为其育苗、人工栽培提供理论依据。以平均直径为51~60 cm的胖大海母树的种子为材料,于2015年设全光照(对照)、25%遮荫、50%遮荫、75%遮荫和95%遮荫共5个光照梯度处理,研究遮荫对胖大海幼苗生长量、高径比、生物量及叶绿素含量的影响,并建立遮荫与各生长指标的拟合方程。结果表明:遮荫对胖大海幼苗的生长量、高径比、生物量及叶绿素含量有极显著影响(P0.01)。50%~75%遮荫处理时幼苗地径和苗高生长较好,高径比合适,且极显著高于对照(P0.01);50%遮荫处理时鲜、干物质积累较高;叶绿素总含量和叶绿素b随光照的减弱而增加,叶绿素a/b值变小,组间差异极显著(P0.01)。研究结果进一步表明胖大海幼苗具有耐荫性,适度的遮荫处理对胖大海幼苗的生长有促进作用,光照过强或过弱均会抑制胖大海幼苗的生长。在胖大海人工栽培时,应对幼苗进行50%~75%强度的遮荫处理,以期提高胖大海幼苗质量。     

面向市场需求的林科特色材料专业人才培养

首先分析市场需求对林科特色材料专业人才培养的重要性,认为林科特色材料专业人才培养需要注重与产业、地域和学科交叉等相匹配,最后预测林科特色材料专业毕业生将在功能与结构生物质材料、胶黏剂与涂料和新兴复合材料等方面形成具有林科特色材料专业的新市场。     

中度和剧烈侵蚀黑土作物地上与地下生长发育的差异

土壤侵蚀导致黑土生产力下降已成为不争的事实,以往多采用盆栽、池栽或小区实验,主要关注侵蚀对地上生物量和产量的影响,缺少侵蚀对根系及其与地上生物量关系影响的研究.本研究选择不同侵蚀强度黑土的大田,于2014-2015同时观测地上和地下生长过程及产量,研究侵蚀对二者及其相互关系的影响.结果表明:大田情况下,剧烈侵蚀黑土导致玉米减产32.7％,大豆减产57.1％.与根系生长相比,侵蚀对地上生物量的影响更为显著,且主要在生殖生长期以后影响较大.从地上生物量与根系之间的关系看,随侵蚀加剧,根冠比增加.剧烈侵蚀玉米和大豆根冠比在全生育期平均增加41.8％和67.1％.2种作物的根系分布随土壤深度增加呈指数规律递减,侵蚀导致作物根系趋向深层——中度侵蚀根系的表层比例较高,剧烈侵蚀根系的深层比例较高.     

含床料的回转式生物质气化反应器实验

为将传统回转炉窑机械扰动特性与流态化反应器内惰性床料的均温蓄热特性相结合,提出一种回转式气化反应器设计模式,以棉秆颗粒燃料为实验原料,首先考察了回转炉转速、过量空气系数、温度等参数对气化反应系统的影响。实验结果表明,回转炉转速控制在1~4 r/min之间,随转速增加回转炉混合扰动特性增强,炉内温度分布更加均匀,不同指标参量均有提高,在实验范围内回转炉转速在3 r/min时,取得较好的产气结果;实验控制温度在550~700℃范围,各指标均随温度升高有增大趋势,其中燃气热值、气化效率受温度影响较大,实验条件下,600~650℃温度范围内燃气热值和气化效率等指标有较大提升;过量空气系数对产气结果的各项指标均有较大影响,实验控制过量空气系数在0.2~0.4范围内变动,随过量空气系数增加,除产气率和床料区温度在一定程度增大外,其他指标均有先增大后减小的变化趋势,实验中过量空气系数为0.3时气化效果较好。典型热态实验结果表明,该回转式气化反应器产出的燃气组分与流化床接近,考虑显焓的气化效率约为79.3%、碳转化率约为81.3%;以气化炉为核心进行能量平衡计算,显示系统有效输出效率达到86.8%,散热损失为主要能量损失途径;对床料区底灰的分离研究发现,床料区滞留的底灰超过90%停留在床料区下部,且大部分底灰粒径较小。通过控制变量得到优化实验结果,可为该炉型的运行和设计改进提供参考。     

对辊柱塞式成型机成型参数优化

为寻求对辊柱塞式成型机锯末制粒时的最优成型参数,探索成型参数对成型结果的影响规律,以锯末含水率、成型模具长径比和主轴转速为试验因素,以成型颗粒密度和成型机生产率为试验指标,基于Design-Expert BBD(Box-Behnken Design)试验设计方法对试验数据进行了处理和分析,建立了试验因素对试验指标的回归方程。结果表明:对辊柱塞式成型机采用锯末为原料制粒时,最优成型参数为:含水率15.5%、成型模具长径比5.3、主轴转速47.25 r/min。在此条件下,成型颗粒密度和成型机生产率分别可达到1.17 g/cm3、75 kg/h;各试验因素对成型颗粒密度的贡献率从大到小依次为:成型模具长径比、主轴转速、含水率,各试验因素对成型机生产率的贡献率从大到小依次为:含水率、成型模具长径比、主轴转速;成型颗粒密度试验值与预测值最大相对误差为0.426%,成型机生产率最大相对误差为2.733%,吻合程度较高。     

CERES-Wheat模型中两种蒸发蒸腾量估算方法比较研究

基于CSM-CERES-Wheat模型中Priestley-Taylor(PT)和FAO56 Penman-Monteith(PM)2种蒸发蒸腾量估算方法分别模拟了冬小麦2011—2012年和2012—2013年2个生长季的累积蒸发蒸腾量、日蒸发蒸腾量、土壤含水率、地上干物质以及籽粒产量,并对2种方法的模拟结果进行了评价和比较。对2种方法模拟的蒸发蒸腾量值与试验区域内大型称量式蒸渗仪的实测结果进行了比较,结果表明,基于PT和PM方法的CERES-Wheat模型均可以准确地模拟干旱-半干旱地区冬小麦的蒸发蒸腾量,累积蒸发蒸腾量和日蒸发蒸腾量的误差分别小于5.4%和3.4%。同时,模型还可以模拟土壤水分动态情况,在0~20 cm土层,CERES-Wheat模型的模拟值与实测值的标准化均方根误差(RRMSEn)为39.38%,模拟结果较差,但20 cm土层以下,2种方法的模拟值与实测值的RRMSEn均小于23.1%,且对40~60 cm土层的模拟结果最好。CERES-Wheat模型基于PT和PM方法对冬小麦在2011—2012年和2012—2013年生长季地上生物量的模拟值与实测值的RRMSEn分别为13.57%和22.76%,产量的RRMSEn分别为11.80%和15.42%,模拟结果均较好。另外,CSM-CERES-Wheat模型基于PT方法模拟的蒸发蒸腾量小于基于PM方法的模拟值,而PT方法对土壤含水率的模拟结果高于PM方法的模拟结果,且PT方法对地上生物量以及产量的模拟结果高于PM方法,用2种方法模拟的成熟期地上生物量及产量的RRMSEn值均在25%以内。总之,CSM-CERES-Wheat模型采用2种方法对蒸发蒸腾量、土壤含水率及干物质和产量的模拟结果均较好,表明该模型在我国干旱-半干旱地区的应用性较好,可为该地区不同水分条件下冬小麦的生长情况提供理论支持。     

湖南碳汇项目林主要建群种生物量模型构建

根据湖南碳汇项目林主要类型,充分利用"八五"-"十二五"期间课题组自有成果,同时开展补充调查,以项目林28个主要建群种为研究对象,依据立地条件、林分类型、群落结构、林龄等因素综合布设386个固定样地,按径阶组分不同的树高级选取目标径阶标准样木2 139株,实测标准木生物量,利用11种形式的生物量模型分别对各树种单株生物量进行拟合,得出拟合效果最优的单株生物量模型,通过评价与检验,各模型均具有较好的拟合精度和预估水平。