稻草秸秆压缩研究及制粒机械设计

稻草秸秆是一种丰富的再生资源,但稻草秸秆属于粘弹性生物物料,自身密度小,不利于运输和储存,影响其深加工或二次开发利用.而秸秆压缩燃料由于具有很高的压缩比,方便运输和储存,同时改善了生物质燃料的燃烧性能,提高了生物质资源的利用效率.文章研究了稻草秸秆纤维物料的压缩特性、生物质成型机理及影响成型因素,总结出了一种较好的稻草秸秆压缩成型的工艺条件及工艺流程.基于生物质压缩成型技术,设计了一种平模压缩制粒机械,并对不同粒度、不同压力条件下的秸秆进行了压缩制粒成型试验.实验结果表明该制粒机械,能降低能耗、减少磨损,有着较高的生产率.     

碱土金属和沙柳对煤热解过程中协同作用的影响

利用热重微差分析仪对碱土金属和沙柳对宝矿煤热解过程中的协同作用进行了探究。研究表明:当宝矿煤中加入沙柳时,在200～600℃,宝矿煤热解初温降低,热解区间变小,最大失重速率增加,失重比例增加;而在600℃以上时,沙柳对宝矿煤热解无明显影响。当宝矿煤中加入氧化钙时,在200～600℃宝矿煤热解初温无明显变化,但最大失重速率增加,且随氧化钙的比例增加,其变化效果越明显;在600℃以上时,氧化钙的加入可以进一步促进宝矿煤的热解,但氧化钙占比改变,对宝矿煤的热解区间,最大失重速率影响不大。将热力学数据按照Coast-Redfern积分法进行动力学拟合,其符合一级反应动力学模型,当在宝矿煤中加入氧化钙与沙柳后,可以显著降低宝矿煤的热解活化能。且随着氧化钙比例增加,活化能逐渐降低,指前因子变得更小,表明氧化钙和沙柳均对宝矿煤的热解过程产生了协同作用。     

生物质快速热解过程中产物的在线测定

利用U形反应器与FTIR联动方法对7种生物质在600 ℃快速热解1 min时的热解产物进行了在线测定,同时还进行了不同温度(400 ℃和800 ℃)和添加二氧化硅、硅藻土、石灰石等对热解产物影响的研究.结果显示,不同生物质的热解产物有明显差别,但主要产物为CO,CO2,CH4,CH3CH ∶ CH2,CH3COCH3等;温度是影响生物质有机质分解产物组成的重要因素,低温(400 ℃)产物中的CO含量明显偏低,而醛类、酮类、酯类等含量随着温度升高而下降;不同添加剂对生物质热解产物的影响不同,硅藻土的催化效果要优于其他2种.实验结果也表明了这一系统对测定生物质快速热解过程中产物组成的有效性.     

基于森林资源清查数据的江西省主要森林类型净生产力研究

【目的】基于江西省2011年和2016年的森林资源清查数据,分别估算不同森林类型的净生产力,为森林资源科学经营提供依据。【方法】以江西省2011年和2016年两期森林资源清查数据为样本,采用生物量回归模型法,在样木水平上计算单木生物量、累计样地水平生物量并扩大到总体水平,测算乔木层生物量的生长量和枯损量,结合乔木层生物量结果估测灌木层和草本层,并估算不同森林类型的净生产力。【结果】综合考虑森林乔木层生长与枯损、林下灌木层、草本层生物量,基于复位样木,由单木生物量模型得到样地生物量,进而计算江西省主要森林类型的净生产力,得出阔叶混交林的净生产力最高,针阔混交林次之,而针叶林和阔叶纯林的净生产力较低。2011—2016年,江西省森林平均净生产力为7.28 t/(hm²·a),阔叶混交林净生产力最高为11.26 t/(hm²·a)。【结论】在国家标准框架下的森林净生产力估算模式,可为更大范围内、统一标准下客观准确评估森林净生产力提供参考。     

生物质吸附剂对硝酸盐氮的吸附及再生

近年来硝酸盐氮污染逐渐成为国内外学者所关注的重要的水污染问题。为了去除水中的硝酸盐氮,采用化学方法对锯末进行改性,得到一种经济高效的生物质吸附剂。对该吸附剂进行了扫描电镜（SEM）、红外光谱（FT-IR）和Zeta电位（Zeta）表征,探讨了吸附剂添加量、时间、pH和硝酸盐氮初始浓度对硝酸盐氮去除效果的影响,并对吸附剂的再生效果进行了研究。结果表明：当吸附剂添加量为10 g/L、吸附时间为20 min、pH为7、硝酸盐氮初始浓度为20~60 mg/L时,改性锯末对硝酸盐氮的去除率稳定在96±0.2%,再生后的改性锯末对硝酸盐氮的去除率仍能达到95%。吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。可见改性锯末对废水中的硝酸盐氮有很好的去除能力。     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤微生物群落特征的影响

【目的】探究氮沉降增加对阔叶红松(Pinus koraiensis)混交林土壤微生物群落特征的影响。【方法】对阔叶红松林进行模拟氮沉降实验,设置对照(N0,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N2, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N3, 120 kg/(hm²·a))共4组处理,在实验样地内采集0～10 cm、≥10～20 cm土层中的土壤,测定土壤微生物生物量碳(SMBC)及土壤微生物生物量氮(SMBN)含量及变化。【结果】① 模拟氮沉降未改变SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的垂直分布; SMBC、SMBN在生长季月动态曲线均为以8月中旬为峰值的单峰型曲线,SMBC/SMBN的曲线波动较大,0～10 cm土层以N0处理的结果波动范围最小(2.83～6.97)。② 模拟氮沉降仅对0～10 cm土层6、8月中旬的SMBC以及5、6、8月中旬的SMBC/SMBN有显著影响(P<0.05),而对SMBC、SMBN及SMBC/SMBN的生长季平均值无显著影响。【结论】模拟氮沉降对阔叶红松林土壤微生物生物量的影响仅在个别月份中表现明显,而对于整个生长季而言,更长时间的模拟氮沉降实验才可能对土壤微生物生物量产生明显的影响。     

亚热带常绿阔叶林幼树与灌木的地上生物量模型

【目的】准确估测亚热带常绿阔叶林木本植物幼苗、幼树及灌木的地上生物量,为森林生态系统的经营管理提供理论参考。【方法】通过采样准确获得九连山39种木本植物746个单株样本的地径(d)、树高(h)和木材基本密度(ρ),以及各器官(叶、枝、干)的地上生物量观测值,并按生活型将样本分为乔木组、小乔木组和灌木组3类,分别以d²、ρd²、d²h和ρd²h为自变量拟合模型,根据拟合模型的R²值和估计值的标准误(SEE)选择最优生物量模型。【结果】九连山常见木本植物的木材基本密度在0.459～0.784 g/cm³之间; 推导的64个生物量模型都具有较高的R²值和较低的SEE值,据此选择出16个最优生物量模型。其中,小乔木组和灌木组的叶片和枝条生物量在只含自变量d时具有较高的R²值,而乔木组和小乔木组树干以及总的地上生物量在含自变量d、h和ρ时具有较高的R²值和SEE值。【结论】研究拟合的模型可准确估算该地区及相似地区常见木本植物幼苗、幼树及灌木的地上生物量。     

耐低温降解生物质废弃物复合菌剂的混料设计优化

 为了筛选制备耐低温高效降解农业生物质废弃物的复合菌剂,在已获得的耐低温木质纤维素降解菌群A25-3 的基础上,采用混料设计(mixture design)对复合菌比例进行优化,通过测定菌群A25-3、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和绿色木霉(Trichoderma viride)不同比例搭配对纤维素酶(CMCase、滤纸酶和外切葡聚糖酶)、蛋白酶和α-淀粉酶活性的影响,建立了各菌株(群)搭配比例与试验指标之间的回归方程。使用Design Expert 8.0 软件的优化功能对满足所有期望的响应值进行优化,得到复合菌的最优配比(质量分数)为绿色木霉37.24%,菌群A25-3 67.76%。对该最优比例进行验证试验,得到的结果与预测值基本一致。秸秆降解试验表明,固体复合菌剂可高效降解秸秆,有效提高堆肥体系的温度,在低温环境下的堆肥和秸秆腐熟具有很好的应用前景。     

浑善达克沙地稀树疏林草地植被生物量及净初级生产力

 森林和草原等陆地生态系统在全球碳循环中扮演非常重要的角色,而发育在半干旱地区沙地上的疏林草地植被在这方面的作用还不清楚.本文对内蒙古浑善达克沙地榆树(Ulmus pumila L.)疏林草地的生物量、生产力(NPP)以及降水利用效率(RUE)区分不同生境,即固定沙地、半固定沙地、流动沙地、丘间低地、柳灌丛和低湿地进行了研究;分析和比较了植被碳库及NPP的分配情况.结果表明,疏林草地的平均生物量(21.30Mg·hm^-2)与NPP(11.06Mg·hm^-2·a^-1)分别比典型草原地带的平均值高90%和59%,RUE近于后者的2倍,沙地水平上的地下与地上生物量之比为2.9,说明大量的植被碳贮藏于地下,沙地中乔木对生物量和NPP的贡献不大,分别为10%和1.3%,但对于维持疏林草地的完整性具有重要功能.浑善达克沙地的疏林草地生态系统与地带性的典型温带草原不同,应属于一类温带萨王那生态系统类型,合理的管理和恢复措施将有助于其在畜牧业和碳固持方面生态系统服务功能的实现.     

民勤沙区4种典型一年生植物构件特征

为掌握沙区一年生植物个体形态和构件特征,通过样地调查、室内测定和统计分析,对民勤沙区自然分布的沙米、虫实、盐生草和雾冰藜4种典型一年生植物个体形态及构件特征进行了观测研究。结果表明：(1)沙米具有最大的株高和冠幅,其次是盐生草和雾冰藜,虫实最小,变异系数值均大于20%,植株个体大小差异大。(2)4种植物个体生物量干重值大小顺序是沙米(98.24 g)>盐生草(56.89 g)>虫实(30.31 g)>雾冰藜(12.74 g),且每种植物构件生物量干重值均呈现果穗>枝条>叶>根的规律,一年生植物各构件中果穗的生物量配比值最大,根的生物量配比值最小。(3)单株含水率大小顺序为虫实(76.10%)>盐生草(72.20%)>沙米(70.89%)>雾冰藜(62.08%),每种植物的构件含水率差异大,构件的水分配比也存在大的差异,但每种植物均呈现出根的水分配比值是最小的。沙区一年生植物生长在形态适应的同时,对其生境资源利用形式形成不同的生态对策,表现出不同的生理生态特征。