Non-isothermal Kinetics of Pyrolysis of Three Kinds of Fresh Biomass

The pyrolysis kinetics of three different kinds of fresh biomass (grass: triple A, wheat straw, corn straw) in nitrogen flow were studied by thermogravimetric analysis at five different heating rates. The kinetic parameters of the pyrolysis process were calculated using the method of Ozawa-Flynn-Wall and the mechanism of reactions were investi- gated using the method of Popescu. It was found that the values of activation energy varied in different temperature ranges. The pyrolysis processes are well described by the models of Zhuravlev (Zh) and valid for diffusion-controlled between 200 ℃ and 280 ℃, by Ginstling-Brounshtein (G-B), valid for diffusion-control between 280 ℃ and 310 ℃, for first-order chemical reaction between 310℃ and 350 ℃, by Zhuravlev (Zh) valid for diffusion-control between 350 ℃ and 430 ℃ and by the one-way transport model when temperatures are over 430 ℃.

短期氮添加对高寒草地植物高度和生产力的影响

研究不同氮添加梯度和频次下草地生产力、植物高度、水分含量和干鲜比的变化趋势,利用样方调查法调查巴音布鲁克草原代表性物种,分析高寒草地常见植物高度、生产力和干鲜比比值.结果表明:该地区整体植物群落高度变化不显著,蔷薇科(Rosaceae)植物高度受氮添加梯度和频次的影响较大,禾本科(Poaceae)植物高度在两种氮添加频次下影响显著.莓叶委陵菜(Potentilla fragarioides)、冰草(Agropyron cristatum)、羊茅(Festuca ovina)植物高度在两种氮添加频次下差异显著.不同氮添加梯度和频次对植物地上生产力影响显著,随氮添加梯度的提升植物地上生产力呈现出增加趋势,禾本科植物生产力受氮添加因素的影响显著,蔷薇科和豆科(Fabaceae)植物生产力变化不大.巴音布鲁克草地植物的含水量介于35.10%~45.87%,干鲜比介于54.13%~64.90%.

不同除草剂对黄芪田杂草防除效果及黄芪生物量、药材产量的影响研究

[目的]研究不同除草剂对黄芪地上生物量积累、药材产量及杂草防除效果的影响。[方法]对1年生蒙古黄芪移栽苗选用5种苗后除草剂按照推荐使用浓度进行施药处理,5种农药分别为药草除1号(YCC)、灭草松(MCS)、烯草酮(XCT)、盖草能(GCN)、拿捕净(NBJ),以喷施清水为对照(CK)。每种施药处理3次重复,共18个小区。2021年6月初采用样方法统计各处理小区内杂草株数、鲜质量、干质量,于7月10日、8月10日、9月10日定期统计各处理小区蒙古黄芪地上生物量鲜重、干重,并测定当年11月采收季黄芪药材鲜重、干重。采用变异分析和单因素方差分析对统计数据进行分析。[结果]5种除草剂均表现出不同程度的杂草防除效果,其中,药草除1号处理组(YCC)杂草防效最好,株防效为77.81%,鲜质量防效为64.48%,干质量防效为80.81%。7、8、9月各除草剂处理组之间黄芪地上生物量鲜重、干重以及鲜干比之间无显著(P>0.05)差异;11月,药草除1号处理组(YCC)的黄芪药材产量鲜重和干重均显著(P<0.05)高于其他处理组。[结论]蒙古黄芪移栽田使用药草除1号进行杂草防除的效果较好,且对药材地上生物量、产量有明显的促进作用。

鲜羊粪添加对中度盐碱退化羊草草地植被及土壤特征的影响

为了探究添加鲜羊粪对盐碱退化羊草草地的影响,以黑龙江省西部中度盐碱退化羊草草地为试验对象,分析不同鲜羊粪添加量对草地植物群落特征、土壤盐碱特性及土壤团聚体稳定性的影响。试验采用单因素随机区组设计,设置对照,羊粪添加量1.25 kg/m^(2)、2.50 kg/m^(2)、3.75 kg/m^(2)、5.00 kg/m^(2)共5个处理,羊粪添加处理持续60 d。结果表明:随着羊粪添加量的增加,植物群落高度和群落盖度呈显著上升趋势(P<0.05);施用羊粪2.50 kg/m^(2)时,植被地上生物量显著高于其他处理(P<0.05),单位面积鲜重增长了92.64%,干重增长了62.11%;添加羊粪能够提高土壤含水量,显著降低土壤电导率,羊粪添加量为2.50 kg/m^(2)和5.00 kg/m^(2)时,0~10 cm土层土壤电导率显著低于其他处理(P<0.05);羊粪添加能够显著改善盐碱退化羊草草地的土壤团聚体组成(P<0.05),增加5~10 mm粒径土壤团聚体所占比重,极显著提高土壤平均质量直径和平均几何直径(P<0.01),羊粪添加量为2.50 kg/m^(2)时,0~10 cm土壤团聚体稳定性最高。因此,本研究得出添加鲜羊粪最适用量为2.50 kg/m^(2),能够对退化羊草草地生态恢复起到良好的正向促进作用。

棉花地上鲜生物量的高光谱估算模型研究

通过测试棉花6个生育时期350～2500 nm波段的冠层高光谱数据,采用连续统去除和波段深度归一化的分析方法,计算出棉花反射光谱550～750 nm波段深度参数（Dc）;同时,将冠层反射光谱数据与棉花鲜生物量进行逐步回归分析,确定了近红外波段763 nm及红光波段670 nm是棉花鲜生物量的2个敏感波段,并组成了高光谱归一化植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）;基于Dc参数和NDVI、RVI植被指数,建立了棉花地上鲜生物量的5种单变量线性与非线性函数模型,分析表明,RVI的指数函数模型反演的棉花地上鲜生物量的估计值与实测值的相关系数最大（R=0.7289＊＊,RMSE=0.8776）;5种函数模型方程,经检验均达到1%的极显著水平,其中,以指数函数、幂函数和双曲线函数构建的棉花鲜生物量估算模型精度相对较高;该研究采用高光谱植被参数和指数,实时、无损、动态、定量提取了棉花地上鲜生物量,为分析、模拟、评价、预测棉花群体大小,设计理想棉花群体及棉花高光谱遥感估产提供了科学的依据.

估测作物冠层生物量的新植被指数的研究

冠层鲜生物量是指示作物长势状况的重要指标, 可用于诊断作物氮素营养状况。但常规测定生物量的方法需要破坏性取样，不利于帮助精准施肥管理决策。遥感技术作为快速分析手段可用于估测作物多种生理、生化参数，特别是借助植被指数。研究表明归一化差值植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、最优土壤调节指数（optimization of soil-adjusted vegetation index, OSAVI）等现已构建植被指数可用于准确估测中低生物量信息，但在较高冠层生物量条件下，它们的估测能力显著下降。文章旨在提出更通用的新植被指数用于估测冠层生物量，以提高遥感技术在较高生物量条件下的预测准确度。试验在加拿大魁北克省的St-Jean-sur-Richelieu地区进行，5年（2004～2008）试验中采集了玉米及小麦不同生育期的地面高光谱数据及对应生物量信息，并在2005年获取航空机载高光谱影像一景（compact airborne spectrographic imager, CASI）。研究提出了红边三角植被指数（red-edge triangular vegetation index, RTVI），并将其与一些常见植被指数进行比较分析。结果表明RTVI是最好的估测冠层生物量的指数，在较高生物量条件下仍保持其对生物量变化的高敏感性，其与生物量间的决定系数为0.96。基于CASI影像，RTVI预测生物量值与实际测定值间的决定系数（R2）为0.58，预测标准误差为0.44 kg·m-2，取得了较好的结果。

甘南草地地上生物量的高光谱遥感估算研究

为了促进高光谱分辨率遥感技术在草地畜牧业动态监测和遥感估产中的应用,选择甘南草原为研究区,通过野外观测,测量了天然牧草的冠层高光谱和地上生物量数据,分析了4种主要草地类型的冠层光谱曲线特征,并分析了地上鲜生物量与冠层反射光谱和一阶微分光谱之间的相关关系,构建了光谱特征参数作为变量,建立了甘南草原牧草地上鲜生物量的高光谱估算模型,并对模型进行检验,结果表明:特征参数D723的对数回归模型,不仅相关系数较高,而且均方根和相对误差都较小,因此,估算精度较高,可作为甘南草地地上鲜生物量的最佳高光谱估算模型。

新鲜生物质催化热解特性的研究

采用TG/DTG/DTA技术考察了新鲜小麦秸秆(WS)和玉米秸秆(CS)以K2CO3、Na2CO3、ZnCl2和CaO为催化剂时的热解特性,分析了新鲜生物质的热解特性,催化剂种类及用量对新鲜生物质热解特性的影响。结果表明,新鲜生物质的热解特性优于存放一定时间的生物质;加入催化剂后新鲜生物质的热解挥发分在不同温度区间重新分配,主要热解区间向低温推移,生物质的热解挥发分产率增加;其中CaO对于提高热解挥发分产率最有利;K2CO3和Na2CO3对生物质热解特性的影响规律一致;随着K2CO3用量增加,热解挥发分产率增加,起始热解温度向高温推移,主要热解区间温度降低,K2CO3用量为10%～15%时对生物质的热解最为有利。

新鲜生物质催化热解气化制富氢燃料气的试验研究

采用TG/DTA/GC技术进行了新鲜小麦秸秆和玉米秸秆以K2CO3,Na2CO3,ZnC l2和CaO为催化剂制富氢燃料气的试验研究,分析了催化剂种类及用量对新鲜生物质热解气化气体产物组成的影响.结果表明:催化剂的加入改变了新鲜生物质热解气化气体产物的组成,气体产物中H2的含量增加;K2CO3,Na2CO3,ZnC l2对提高H2含量效果很明显;ZnC l2对CH4的生成有抑制作用,CaO对生物质热解过程中CH4的产生有一定的促进作用;随着催化剂用量的增加H2的含量增加,当K2CO3和Na2CO3用量为20%左右时,H2含量可达55%左右.

新鲜生物质热解气化半焦特性的XRD研究

为了更全面地研究新鲜生物质的热解气化过程,对2种新鲜生物质不同热解气化条件下的半焦特性进行了研究.采用X-射线衍射(XRD)法分别考察了温度、催化剂和水分对生物质热解气化半焦微晶结构的影响.实验结果表明,生物质及其热解残炭中存在类似晶体的微晶;随着热解气化温度的升高,微晶层片直径逐渐增大;加入不同催化剂热解气化后的生物质半焦微晶变小,不同催化剂对微晶结构参数影响方式不同;水分增大也使生物质热解后半焦的微晶变小.随着生物质热解气化的深入,生物质逐渐脱除了非碳原子,其结构趋于有序化;催化剂的加入和生物质中的水分对生物质的热解气化有利.

棉花高光谱植被指数与LAI和地上鲜生物量的相关分析

通过测试棉花关键生育阶段350-2500nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760-850nm及红光波段650-670nm的2个范围内的波段,组成了高光谱归一化植被指数（NDVI）及800和670nm2个波段组成修改型二次土壤调节植被指数（MSAVI2）,分别与棉花叶面积指数（LAI）和地上鲜生物量进行相关分析,结果表明,棉花NDVI和MSAVI2与LAI和地上鲜生物量两个参数均以幂指数相关关系为最佳（RNDVI-LAI=0.7346＊＊,RMSAVI2-LAI=0.7436＊＊,n=81;RNDVI-鲜生物量=0.7426＊＊,RMSAVI2-鲜生物量=0.7934＊＊,n=59）,MSAVI2与LAI和地上鲜生物量的相关性均高于NDVI与LAI和地上鲜生物量的相关性,说明MSAVI2较NDVI更好的消除土壤背景等对反射光谱造成的影响,较精确的提取反映棉花生长状况的叶面积指数和生物量信息。

冀中平原主栽山药品种的生长发育和养分累积特征

【目的】我国山药种质资源丰富,生态条件、栽培技术措施等各异,因此不同产地、不同品种的山药生长发育特性、养分累积及分配特性等均存在较大差异。本研究分析比较了冀中平原3个主栽山药品种的生长发育以及对氮磷钾养分的吸收、累积动态特征,以期为山药可持续生产中养分资源的高效管理与利用提供理论依据和技术支撑。【方法】以研究区域主栽的棒药、紫药和小白嘴为供试品种,在农民常规管理的山药田随机设置采样小区,分别于山药播种后的80 d、110 d、140 d和180 d取样,测定山药根茎、茎、叶的鲜干重及氮、磷、钾养分含量。【结果】茎叶生物量随生育进程呈现先升后降的变化趋势,而根茎的生物量在收获期达到最高。棒药根茎鲜生物量显著高于紫药和小白嘴,但由于棒药栽培密度显著低于紫药和小白嘴,导致3个品种单位面积根茎的干物质积累量基本相当。对鲜干生物量累积动态特征的分析表明,与紫药和小白嘴相比,棒药鲜干生物量最大累积速率差异不大,但鲜干生物量快速累积持续期明显延长,最大累积速率出现的时间较晚。不同山药品种各养分的累积分配及养分利用效率不同,在整个生育期内,对氮磷钾养分的累积量3个品种均表现为K_2O≥N> P_2O_5,根茎>叶>茎,其中棒药对氮磷钾的累积量均最高,氮磷钾养分生产效率也均为最高,紫药和小白嘴差异不显著。对养分的累积动态特征分析结果表明,棒药对氮素和钾素的快速累积持续期最长,且最大累积速率也最高,但3个品种对磷素的累积动态特征差异不明显。【结论】供试3个品种中,紫药和小白嘴的生长发育及养分吸收累积动态特征相似,但与棒药明显不同。棒药的生物量大,产量高,养分的生产效率也最高,形成单位产量的养分需求量显著低于紫药和小白嘴。

棉花高光谱植被指数与LAI和地上鲜生物量的相关关系研究

通过测试棉花关键生育阶段350～2500nm波段的冠层高光谱数据，用近红外波段760～850nm及红光波段650—670nm的2个范围内的波段，组成了高光谱归一化植被指数（NDW）和800和670nm两个波段组成修改型二次土壤调节植被指数（MSAVI2），分别与棉花叶面积指数（LAI）和地上鲜生物量进行相关分析，结果表明，棉花NDVI和MSAVI2与LAI和地上鲜生物量两个参数均以幂指数相关关系为最佳（RNDVI—LAI=0．7291^＊＊，RMSAVI22—LAI=0．7436^＊＊，n=81；RNDVI-鲜生物量=0．7426^＊＊，RMSAVI2-鲜生物量=0．7911^＊＊，n=59），MSAVI2与LAI和地上鲜生物量的相关性均高于NDVI与LAI和地上鲜生物置的相关性，说明MSAVI2较NDVI能更好的消除土壤背景对反射光谱造成的影响，能较精确的提取反映棉花生长状况的叶面积指数和生物量信息。

越北腹露蝗胚胎发育的研究

从采自粤北地区后保存在广州室内的不同卵块中每隔一定时间取出卵粒,一部分固定染色后用立体解剖显微镜观察、研究其发育阶段,一部分测定其含水量. 结果表明,越北腹露蝗卵胚胎发育可分为10个阶段. 卵从产后到胚胎发育萌动前,含水量、鲜质量较稳定,含水量(w)保持在47%～48%,鲜质量保持在7.27～7.30 mg,胚胎刚开始萌动时,含水量(w)迅速上升到60%～62%,其鲜质量迅速上升到9.17～9.19 mg,随着胚胎发育含水量逐渐增加,在胚胎发育完全接近孵化时,含水量达到82%～83%,其鲜质量为13.48～13.51 mg,卵的平均生物量则随胚胎发育而减少. 越北腹露蝗产下滞育卵,在室温(20～25 ℃)下卵的滞育期长达6个月左右,胚胎发育历期仅为23～26 d.

棉花冠层光合有效辐射参数与地上部各组分鲜生物量的相关分析

【目的】研究棉花各生育时期吸收光合有效辐射(APAR)和光合有效辐射截获量(FAPAR)的变化特征,建立地上部各组分鲜生物量与APAR、FAPAR的相关关系,为实时、无损、快速监测棉花的长势状况,提供理论依据。【方法】通过线性光量子传感器LI-250SA获取常规棉和杂交棉冠层5个生育时期的光合有效辐射(PAR),计算得到光合有效辐射参数APAR和FAPAR,同时获取棉花地上部各组分鲜生物量(茎、叶片、生殖器官),并进行相关回归分析。【结果】两品种5个生育时期冠层APAR和FAPAR在盛蕾期较低,开花结铃期达到最高值。基于棉花两品种APAR和FAPAR建立与地上部各组分鲜生物量的幂指数和指数函数模型,相关系数均达到了极显著的检验水平(α=1%,n=36),其中APAR与鲜叶生物量构建的幂指数函数模型(r=0.744 3**,RMSE=0.291 6),对地上部鲜叶生物量进行估算,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关关系(r实测鲜叶量-估测鲜叶量=0.749 9**,n=36,α=1%),模型精度达80.7%。【结论】利用APAR可以定量反演棉花地上部鲜叶生物量,为光合有效辐射精确预测棉花长势信息提供科学依据。

基于棉花冠层FPAR的LAI和地上鲜生物量估算研究

【目的】研究棉花生育期冠层光合有效辐射截获量(FPAR)与其叶面积指数(LAI)和地上鲜生物量的相关关系,建立FPAR对LAI和地上鲜生物量的估算模型,探讨获取LAI和地上鲜生物量的新方法,为动态监测棉花的生长状况提供科学依据。【方法】利用线性光量子传感器,测试新陆早19号和新陆早13号2个棉花品种4种配置种植方式下,冠层在6个关键生育期的光合有效辐射数据,获取FPAR,并同步实测棉花冠层LAI和地上鲜生物量,建立FPAR与LAI和地上鲜生物量的相关方程,同时比较LAI和地上鲜生物量的估测值与实测值的差异。【结果】2个棉花品种的FPAR随生育进程呈现类似变化规律:在盛蕾期至开花期迅速增加,于花铃期或盛铃期达最大值,随后逐渐下降;棉花FPAR与LAI和地上鲜生物量均达到极显著正相关关系,其中均以幂指数相关关系为最佳(RFPAR-LAI=0.8513**,RFPAR-地上鲜生物量=0.7469**,n=80);用FPAR分别估算的LAI和地上鲜生物量,与其实测值的相关关系均达到1%极显著正相关(R实测LAI-估算LAI=0.8180**,R实测地上鲜生物量-估算地上鲜生物量=0.7396**,n=80)。【结论】棉花FPAR对LAI的估算精度较其对地上鲜生物量的高,表明利用棉花冠层FPAR可以简单、快捷、非破坏性地估测棉花的LAI和地上鲜生物量。

NDVI和EVI在高寒草地牧草鲜质量估算和植被动态监测中的比较

对2007-2009年126景MODIS影像的归一化植被指数(NDVI)和增强型植被指数(EVI)数据进行了比较研究,并结合11个高寒草地监测点的地上生物量鲜质量(AGB)数据,通过相关分析、回归分析等方法,分析了MODIS共4种植被指数(NDVI250,NDVI500,EVI250,EVI500)在估算高寒草地牧草鲜质量中的优劣,并确定了通过EVI250估算地上生物量鲜质量的回归方程。结果表明,EVI在高寒草地上均比NDVI小,但EVI比NDVI更稳定准确。应用植被指数产品EVI估算高寒草地牧草鲜质量优于NDVI,其中在EVI250、EVI500、NDVI250和NDVI5004种植被指数中,EVI250与地上生物量鲜质量的相关性最好,相关系数为0.904(P<0.01),回归方程为yAGB=-244+1316xEVI250(R2=0.817,P<0.01)。

盐碱地改良剂对紫花苜蓿生长的影响

通过田间试验,研究了重度苏打盐碱荒地施用脱硫石膏、国产1号和国产2号3种盐碱地改良剂对紫花苜蓿出苗率和鲜草产量的影响。结果表明,与不施土壤改良剂(对照)相比,施用3种盐碱地改良剂的土壤(0～20 cm)pH值降低0.15～1.26,紫花苜蓿出苗率提高17.8%～30.5%,提高出苗率由大到小的顺序为脱硫石膏>国产2号>国产1号;鲜草总产量增加3 107.5～6 971.3 kg/hm2,促进鲜草产量增加由大到小的顺序为国产2号>国产1号>脱硫石膏。

新鲜生物质热解气化半焦特性的FTIR研究

为了更全面地研究新鲜生物质的热解气化过程,对二种新鲜生物质不同热解气化条件下的半焦特性进行了研究。采用傅立叶变换红外光谱(FT IR)法分别考察了温度和水分对生物质热解气化半焦特性的影响。结果表明,生物质在200℃热解后各种基团量增大,此后随着热解温度的升高各基团呈逐渐减小的趋势;水分的存在有利于-OH、C=O基团脱落或转化。

德国黑麦草在四川的生长适应性比较

连续2年种植29个德国引进黑麦草Lolium spp.品种,以Tetragold和野生黑麦草为对照,综合评比各黑麦草品种的分蘖力、株高、植株鲜质量、抽穗期和成熟期等生长性状,筛选性状优良、在四川具有较强适应性的黑麦草品种。结果表明:Taurus、Barfort、Gemini、Fastyl 4个黑麦草品种表现出优良的综合生长性状,在四川地区适应性强,可用于引进品种推广应用研究;Licarno、Bartissimo、Alamo拔节速度快,抽穗前植株较高,Tosca、Zarastro、Remy分蘖力强,Lolita植株鲜质量产量高,Defo、Prestyl、Pomerol花期迟,生育期、供草期长,可作为选育当家品种的远缘优良亲本材料。