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添加剂对杂交狼尾草青贮品质及厌氧消化性能的影响
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作者 冯茜丹 杨欣 +2 位作者 宋浪贤 孙永明 李连华 《农业工程学报》 北大核心 2025年第18期235-243,共9页
为提高杂交狼尾草青贮品质和产甲烷性能,该研究分析了乳酸菌菌剂及酒糟添加剂对杂交狼尾草青贮和厌氧消化性能的协同影响,并利用高通量测序技术分析青贮及厌氧消化过程中微生物群落的变化情况,探讨关键的微生物代谢网络。结果表明,与青... 为提高杂交狼尾草青贮品质和产甲烷性能,该研究分析了乳酸菌菌剂及酒糟添加剂对杂交狼尾草青贮和厌氧消化性能的协同影响,并利用高通量测序技术分析青贮及厌氧消化过程中微生物群落的变化情况,探讨关键的微生物代谢网络。结果表明,与青贮过程无添加剂组(CK)相比,乳酸菌菌剂和酒糟复合添加剂可使青贮样品的pH值和总氨氮浓度分别降低至4.77和67.6 mg/L,并且乙酸浓度提高8%;青贮有益微生物乳酸杆菌属(Lactobacillus)的相对丰度提高了7%~231%。厌氧消化阶段,添加乳酸菌菌剂和酒糟复合添加剂的青贮杂交狼尾草的累积产甲烷率达到322.97 mL/g(以挥发性固体计),较鲜草组提高了65%。厌氧消化系统中的优势微生物为梭状芽孢杆菌(Clostridium_sensu_stricto_1)、土孢杆菌属(Terrisporobacter)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)和甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter),产甲烷途径以乙酸营养型和氢营养型为主。乳酸菌菌剂和酒糟复合添加剂可协同提升杂交狼尾草青贮品质和厌氧消化性能,不仅实现了杂交狼尾草等青绿原料的高效存储,还提高了原料的能源转化效率,对于支撑国家“双碳”目标及推动可再生能源发展具有重要意义。 展开更多
关键词 杂交狼尾草 青贮 厌氧消化 乳酸菌 酒糟
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烘焙玉米秸秆成型及燃烧特性试验研究
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作者 栾积毅 刘壮 +3 位作者 罗瑶 韩平 徐康润 邵东伟 《中国农机化学报》 北大核心 2025年第5期184-192,共9页
为研究不同烘焙参数对生物质成型及燃烧特性的影响,以玉米秸秆为原料,获得不同烘焙参数下的烘焙产物。在不添加黏结剂的条件下将烘焙产物压缩成型,分析其密度、吸水性和抗跌碎性,并利用同步热分析仪对成型燃料进行燃烧试验,计算其着火... 为研究不同烘焙参数对生物质成型及燃烧特性的影响,以玉米秸秆为原料,获得不同烘焙参数下的烘焙产物。在不添加黏结剂的条件下将烘焙产物压缩成型,分析其密度、吸水性和抗跌碎性,并利用同步热分析仪对成型燃料进行燃烧试验,计算其着火温度、燃尽时间、燃尽温度、综合燃烧特性指数。结果表明:烘焙可以改善玉米秸秆成型燃料的理化和燃烧特性。同一烘焙时间,随温度升高,成型密度逐步增加,吸水率下降,抗跌碎率略有下降,着火温度、燃尽时间和燃尽温度逐渐增加,综合燃烧特性指数先上升再减小;同一烘焙温度,随时间延长,成型密度增加,吸水率下降,抗跌碎率先升高再下降,着火温度、燃尽时间和燃尽温度先上升再略有下降,综合燃烧特性指数先下降再略有上升。烘焙温度为260℃,烘焙时间为20 min时,成型效果最好;烘焙温度为260℃,烘焙时间为10 min时,燃烧特性最好。 展开更多
关键词 生物质 玉米秸秆 烘焙 热重分析 燃烧特性
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河南省小麦根茬资源分布及能源化利用潜力分析
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作者 潘晓慧 杨乐 +4 位作者 李耀东 李刚 刘新新 贺超 焦有宙 《可再生能源》 北大核心 2025年第5期577-584,共8页
文章通过综合调研、实验测试和统计分析,对河南省小麦根茬资源的分布特征、燃烧特性以及能源化利用潜力进行了深入分析。研究结果显示:河南省小麦根茬理论资源量为5430.4万t,可收集资源量为3964.2万t,可折算为2391.1万t标准煤,其中驻马... 文章通过综合调研、实验测试和统计分析,对河南省小麦根茬资源的分布特征、燃烧特性以及能源化利用潜力进行了深入分析。研究结果显示:河南省小麦根茬理论资源量为5430.4万t,可收集资源量为3964.2万t,可折算为2391.1万t标准煤,其中驻马店、商丘、周口和南阳4市的根茬资源较为丰富,约占河南省根茬资源理论总量的1/2;对河南省不同地区的小麦根茬样品进行工业分析,得到其灰分含量为10.30%~16.30%,挥发分含量为62.78%~69.10%,固定碳含量为8.50%~14.74%,热值为17.10~18.31 MJ/kg,可能源化利用的小麦根茬资源的总热量为6.99×1011MJ。小麦根茬资源的分布情况和能源化利用潜力的初步分析可为小麦根茬资源的合理开发和利用提供重要的参考和依据。 展开更多
关键词 河南省 小麦根茬 资源分布 工业分析 燃烧特性 能源化
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沼液深浅孔分根交替灌溉对番茄根系特征及产量品质的影响
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作者 郑健 王有斌 +1 位作者 撒青林 王燕 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第3期71-79,89,共10页
为探索沼液深浅孔分根交替灌溉对番茄根系形态和品质的影响,设置3个沼液配比(B_(1):1∶2,B_(2):1∶4,B_(3):1∶6;沼液∶水,体积比)和4种灌溉方式(I_(0):地表灌溉,I_(1):5 cm孔深分根交替灌溉,I_(2):10 cm孔深分根交替灌溉,I_(3):5 cm和1... 为探索沼液深浅孔分根交替灌溉对番茄根系形态和品质的影响,设置3个沼液配比(B_(1):1∶2,B_(2):1∶4,B_(3):1∶6;沼液∶水,体积比)和4种灌溉方式(I_(0):地表灌溉,I_(1):5 cm孔深分根交替灌溉,I_(2):10 cm孔深分根交替灌溉,I_(3):5 cm和10 cm孔深分根交替灌溉),采用盆栽试验探求沼液配比和灌溉方式对番茄根系形态、干物质量、产量、水分利用效率和品质的影响,同时应用TOPSIS法、对称交互熵多属性排序法、VIKOR法和灰色关联分析法等独立评价方法对番茄综合效益进行评价,并采用均值法、模糊Borda法和Copeland法对独立评价结果进行组合评价进而提出最优处理。结果表明:B_(2)I_(3)处理干物质量最大,较B_(2)I_(0)、B_(2)I_(2)、B_(2)I_(1)处理分别增加30.35%、17.92%、5.94%;各处理番茄根系直径主要集中在0~2 mm, B_(2)I_(3)处理的根长、根体积、表面积、根尖数和根系活力均为最高值;B_(2)I_(0)处理产量最高(2.34 kg·株^(-1)),B_(2)I_(3)处理水分利用效率最高(98.43±0.29 kg·m^(-3));综合评价结果表明,B_(2)I_(3)处理为最优处理。研究可为改进沼液穴灌技术、促进该技术在设施农业中的推广应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 分根交替灌溉 沼液 根系特征 产量品质 组合评价
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基于LCA的沼气工程3种沼液处理工艺综合效益分析
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作者 陈理 Muhammad Yousuf +3 位作者 陈帅宇 马明旭 赖有春 柳珊 《可再生能源》 北大核心 2025年第7期869-877,共9页
为评价沼气工程全生命周期的环境影响,文章采用生命周期评价的方法对沼气工程3种沼液处理模式的环境影响进行分析,比较了沼气工程不同阶段的环境影响。以山东MH公司二期沼气工程为例,该沼气工程的全生命周期包含原料与发酵阶段、固液分... 为评价沼气工程全生命周期的环境影响,文章采用生命周期评价的方法对沼气工程3种沼液处理模式的环境影响进行分析,比较了沼气工程不同阶段的环境影响。以山东MH公司二期沼气工程为例,该沼气工程的全生命周期包含原料与发酵阶段、固液分离阶段、沼气利用阶段、沼液储存与利用阶段和沼液、沼渣运输阶段,其中沼液利用阶段设置为固液分离后直接还田、增加氨吹脱工艺后还田和增加膜浓缩工艺后还田3种模式。研究结果表明:该沼气工程3种沼液处理模式的环境综合影响潜值分别为-0.044 6,-0.038 2,-0.023 0,沼液固液分离后直接还田具有最佳的环境效益;该沼气工程年均收入为9 280.40万元,财务净现值为45 849.75万元,项目净收益为28 774.90万元,财务内部收益率为43.26%,各项指标均表明MH公司二期沼气工程具有良好的经济收益。 展开更多
关键词 沼气工程 生命周期评价 环境影响 氨吹脱 膜浓缩
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生物炭对烟草废弃物高温厌氧消化过程的影响
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作者 孙照勇 何金庭 +4 位作者 苟敏 金立锋 罗文锋 汤岳琴 李锋 《中国沼气》 2025年第1期28-34,共7页
为探究烟草废弃物高温厌氧消化过程中烟碱含量对发酵效果的影响及生物炭辅助下的解抑增效潜力和机制;以烤后废弃烟叶为原料,研究了不同烟碱含量及生物炭添加对其高温厌氧消化过程和活性微生物群落的影响;低含量烟碱(≤2 g·L^(-1))... 为探究烟草废弃物高温厌氧消化过程中烟碱含量对发酵效果的影响及生物炭辅助下的解抑增效潜力和机制;以烤后废弃烟叶为原料,研究了不同烟碱含量及生物炭添加对其高温厌氧消化过程和活性微生物群落的影响;低含量烟碱(≤2 g·L^(-1))对烟叶厌氧消化过程具有促进作用,但烟碱含量达到3 g·L^(-1)时甲烷产量较未添加烟碱的实验组下降了18.4%。不同烟碱含量(0~3 g·L^(-1))添加生物炭对甲烷产量的提升率分别达到了126%~195%。Gompertz模型拟合结果表明,生物炭添加缩短了甲烷生产延滞时间且显著提高了甲烷生成速率。结合活性微生物群落结构分析,烟叶高温厌氧消化过程产甲烷古菌活性低是造成甲烷产量低的主要原因,而高浓度烟碱加剧了产甲烷菌抑制。结果证明:生物炭添加导致产甲烷菌群落由氢营养型产甲烷途径向氢和乙酸营养型产甲烷途径共存转变,是提高烟叶厌氧消化效率的主要原因;烟碱是烟草废弃物高温厌氧消化过程中的重要抑制因子,其抑制临界浓度为2~3 g·L^(-1),生物炭添加通过改变产甲烷群落代谢途径促进了厌氧消化过程。 展开更多
关键词 烟草废弃物 高温厌氧消化 甲烷 烟碱 生物炭
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不同粒径玉米秸秆对鸡粪厌氧发酵过程与产气性能影响规律研究
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作者 邢向欣 李靖 +3 位作者 吴景贵 赵国明 裴海林 袁存亮 《农业与技术》 2025年第9期53-57,共5页
为研究不同粒径玉米秸秆(0.25cm、0.5cm、1cm、2cm)在不同发酵浓度(8%、12%、14%)下与鸡粪混合厌氧发酵的产气规律。通过实验室自制厌氧发酵反应器试验,进行厌氧产气性能测定。结果表明:不同粒径玉米秸秆与鸡粪混合厌氧发酵时浓度在8%~... 为研究不同粒径玉米秸秆(0.25cm、0.5cm、1cm、2cm)在不同发酵浓度(8%、12%、14%)下与鸡粪混合厌氧发酵的产气规律。通过实验室自制厌氧发酵反应器试验,进行厌氧产气性能测定。结果表明:不同粒径玉米秸秆与鸡粪混合厌氧发酵时浓度在8%~14%的区间范围内,厌氧产气情况会随粒径的减少与浓度的降低而升高,当玉米秸秆粒径为0.25cm,发酵浓度为8%时,与鸡粪混合发酵累积产气量最高,可达3872mL,最高日产气量可维持在274mL,且纤维素及半纤维素降解率可达44.91%与21.30%。由此可见,针对鸡粪厌氧发酵时,选取较低发酵浓度并添加小粒径玉米秸秆会促进厌氧发酵进程,并且添加玉米秸秆还可调节厌氧环境下的碳氮比,提高厌氧产气能力。 展开更多
关键词 玉米秸秆 鸡粪 不同粒径 厌氧产气能力
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水稻秸秆不同预处理方式对沼气产量影响的Meta分析
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作者 宋贤冲 刘军 +6 位作者 柯琴 黄华杰 毛纯 杨敏旋 赵隽宇 蒋湖波 唐健 《中国沼气》 2025年第1期35-44,共10页
定量分析水稻秸秆不同预处理方式对沼气产量影响的综合效应,旨在明确不同预处理方式的影响,为后续针对水稻秸秆采取更合理有效的预处理方式提供参考。运用Meta分析方法将中文数据库中已发表的有关水稻秸秆和预处理对沼气产量影响的文献... 定量分析水稻秸秆不同预处理方式对沼气产量影响的综合效应,旨在明确不同预处理方式的影响,为后续针对水稻秸秆采取更合理有效的预处理方式提供参考。运用Meta分析方法将中文数据库中已发表的有关水稻秸秆和预处理对沼气产量影响的文献进行检索和筛选,共选出有效文献54篇,有效数据565对。结果表明:1)与不进行预处理相比,物理预处理方式对沼气产量的合并效应量(SMD)=1.27,差异极显著(p<0.0001);化学预处理方式对沼气产量的合并效应量(SMD)=2.05,差异极显著(p<0.00001);生物预处理方式对沼气产量的合并效应量(SMD)=1.00,差异显著(p<0.05);联合预处理方式对沼气产量的合并效应量(SMD)=4.29,差异极显著(p<0.00001)。4种预处理方式对沼气产量的影响排序为联合预处理>化学预处理>物理预处理>生物预处理。2)化学预处理方法分为碱性、酸性和其他化学预处理3个亚组,影响排序为碱性预处理>酸性预处理>其他化学预处理。不同预处理方式对沼气产量均有显著促进作用,联合预处理方式对沼气产量的影响效应最大。未来,物理预处理、化学预处理与微生物预处理相结合的联合预处理模式将成为主导的预处理模式。 展开更多
关键词 META分析 水稻秸秆 预处理 沼气产量
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牛粪与玉米秸秆高浓度混合厌氧发酵产气性能及动力学解析
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作者 习彦花 王馨芝 +4 位作者 李旭 魏帅强 孙立博 吕亚天 程辉彩 《环境保护科学》 2025年第4期79-85,共7页
厌氧发酵是农牧有机废弃物资源化利用的有效手段,为明确多元物料混合厌氧发酵对产甲烷性能的协同强化效果,研究了中温(35±1)℃和干物质(Total Solids,TS)浓度为13%时,牛粪和玉米秸秆作为混合原料厌氧发酵的产气性能,并应用修正的Go... 厌氧发酵是农牧有机废弃物资源化利用的有效手段,为明确多元物料混合厌氧发酵对产甲烷性能的协同强化效果,研究了中温(35±1)℃和干物质(Total Solids,TS)浓度为13%时,牛粪和玉米秸秆作为混合原料厌氧发酵的产气性能,并应用修正的Gompertz方程对产甲烷动力学过程进行分析。结果表明:不同配比的牛粪和玉米秸秆混合厌氧发酵均具有明显的协同作用,协同效应指数为4.90%~38.40%;当二者TS混合比例为50∶50时,累积产气量和挥发性物质(Volatile Solids,VS)产气率最大达到了4624.5和409.25 mL/g,比单一物料厌氧发酵分别提高了52.75%和22.12%。产甲烷动力学分析结果表明,物料混合比例是影响厌氧发酵产气效果的重要因素,当粪秸TS比例为50∶50时具有最大TS产气潜能371.02 mL/g、最大产气速率29.05 mL/(g·d)以及较短的迟滞时间7.31 d。该结果可为农牧有机废弃物的多元物料混合厌氧发酵产沼气技术提供基础支撑。 展开更多
关键词 牛粪 玉米秸秆 厌氧发酵 协同作用 产甲烷动力学
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水热炭基纳米硒对猪粪中温和中高温产甲烷及砷去除的影响 被引量:1
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作者 朱燕云 靳红梅 +5 位作者 龙玉娇 朱宁 王欣 冯彦房 曹云 张晶 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期258-267,共10页
在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此... 在消化过程中投加负载微量元素硒(Se)的纳米材料或生物炭基材料,是解决畜禽养殖废弃物厌氧消化效率低以及有害重金属元素富集的有效途径。该研究通过水热炭化法制得水热炭基纳米硒(SeHC),并对其物理化学特性进行了具体表征分析。基于此,以含砷(以As计,4.43 mg/kg)猪粪废水为研究对象,开展批次厌氧消化试验,探究中温(37℃)和中高温(44℃)两种工艺条件下SeHC对猪粪厌氧消化产甲烷性能及发酵物中砷去除的影响。结果表明:SeHC相对未负载纳米硒的水热炭HC比表面积显著(P<0.05)增加15.1%,表面官能团(N-H、C=O、C-O和C-X)种类更为丰富;通过厌氧发酵产气性能监测及Gompertz模型拟合,发现中高温耦合外源SeHC处理组强化厌氧产甲烷效果最佳,SeHC处理组的P’(甲烷生产潜力)和R_(m)(最大产甲烷速率)分别较CK组显著提升72.20%和75.54%,提升率远高于中温条件下;添加SeHC对厌氧消化体系中的砷含量削减效果也最佳,中温下SeHC处理组的砷去除率为5.3%,是CK组的1.86倍,中高温下SeHC处理组的砷去除率为10.7%,是同等温度条件下CK组的3.2倍。综上所述,水热炭基纳米硒SeHC耦合中高温厌氧消化工艺,在同步提高厌氧消化性能和有害物质砷去除方面更具优势,研究结果将为今后水热炭基纳米硒材料功能开发及其在环境和能源领域的应用提供理论参考。 展开更多
关键词 水热炭 纳米硒 厌氧消化 金属 去除率
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沼气工程视角下云南省畜禽养殖业碳减排的生命周期分析 被引量:1
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作者 常镇 赵兴玲 +7 位作者 吴凯 张箭 梁承月 王昌梅 杨斌 尹芳 张云杰 张无敌 《中国沼气》 2025年第3期70-77,共8页
畜牧业是全球温室气体排放的主要源头之一,而沼气工程低碳模式为畜禽养殖业降低碳排放提供了相应的理论依据。文章基于云南省2013—2022年畜禽养殖碳足迹清单,使用生命周期评价法评估沼气工程模式下的碳减排效益。结果表明:沼气工程循... 畜牧业是全球温室气体排放的主要源头之一,而沼气工程低碳模式为畜禽养殖业降低碳排放提供了相应的理论依据。文章基于云南省2013—2022年畜禽养殖碳足迹清单,使用生命周期评价法评估沼气工程模式下的碳减排效益。结果表明:沼气工程循环经济养殖模式比传统养殖模式能年均有效减少碳排放2243.31万tCO_(2)-eq和增加67.70亿元经济收益;其中对畜禽粪便的有效处理能实现碳减排年均1286.641万tCO_(2)-eq,沼肥替代传统化肥和沼气替代传统煤分别实现碳减排年均103.53万tCO_(2)-eq、1179.94万tCO_(2)-eq。沼气工程畜禽养殖模式不仅能有效处理畜禽粪便,还能增加产业链收益,具有显著的生态和经济效益。 展开更多
关键词 沼气工程 循环经济 畜禽养殖 生命周期评价法 碳减排
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生物炭和沸石对沼渣好氧堆肥的单独和联合影响 被引量:1
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作者 常虹 苏小红 +4 位作者 刘伟 许芯蕊 王欣 田静 张思雨 《中国沼气》 2025年第2期69-77,共9页
好氧堆肥技术有利于高效处理厌氧消化产生的大量沼渣,从而减轻环境负担。为了进一步提高沼渣好氧堆肥的效率,该研究在堆肥过程中加入了生物炭和沸石,重点分析整个过程中理化性质、种子发芽指数(GI)、有机质含量、木质纤维素含量和细菌... 好氧堆肥技术有利于高效处理厌氧消化产生的大量沼渣,从而减轻环境负担。为了进一步提高沼渣好氧堆肥的效率,该研究在堆肥过程中加入了生物炭和沸石,重点分析整个过程中理化性质、种子发芽指数(GI)、有机质含量、木质纤维素含量和细菌群落结构的变化。结果表明,生物炭和沸石的添加延长了高温期维持的时间,同时两者联合添加显著提高了GI(50.33%~96.14%),有机质的降解率(14.24%)以及木质纤维素降解菌(Actinobacteria and Firmicutes)的相对丰度。生物炭和沸石的联合作用突显了它们在优化沼渣好氧堆肥方面的潜力,该研究为沼气工程残留物的资源化利用提供了理论依据。 展开更多
关键词 沼渣 好氧堆肥 生物炭 沸石 有机质 细菌群落结构
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河南省小麦秸秆资源化利用的减排效应与生态补偿机制 被引量:1
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作者 宋博 邢弘育 +1 位作者 张盼盼 张丹 《资源科学》 北大核心 2025年第5期1050-1062,共13页
【目的】探讨小麦秸秆资源化利用的减排效应和生态补偿机制,能够为减少农业碳排放提供参考和理论支持,进一步推动小麦秸秆全量化利用,促进农业绿色低碳发展。【方法】运用生命周期评价法研究2023年河南省小麦秸秆不同资源化利用方式的... 【目的】探讨小麦秸秆资源化利用的减排效应和生态补偿机制,能够为减少农业碳排放提供参考和理论支持,进一步推动小麦秸秆全量化利用,促进农业绿色低碳发展。【方法】运用生命周期评价法研究2023年河南省小麦秸秆不同资源化利用方式的碳减排效应,并在不同资源化利用结构情景下预测2033年的碳减排潜力,最后提出相应的加强秸秆资源化利用的奖惩双线生态补偿机制。【结果】①2023年河南省小麦秸秆资源化利用碳减排量为157.52万t,其中燃料化利用的替代减排效应最大,为110.68万t。②针对2033年河南省小麦秸秆资源化利用减排潜力进行情景预测,结果表明,在小麦秸秆燃料化利用占比提升20%的情况下,碳减排量最高,预计为1043.21万t;在小麦秸秆资源化利用比例按照当前状况保持不变的情况下,碳减排量最低,预计为161.48万t。③2023年洛阳市等6个地区为受偿地级市,郑州市等12个地区为补偿地级市,河南省补偿资金对受偿资金的覆盖率达到了96.32%。奖惩双线生态补偿机制通过“奖优罚劣”的方式能够对河南省小麦秸秆资源化利用产生良好的激励效果,并在横向生态补偿中有效减轻了财政压力。【结论】在碳减排方面,未来河南省小麦秸秆资源化利用的空间十分广阔,且燃料化利用的碳减排潜力最为突出。河南省应加强生态补偿,并辅以相应的配套措施,为小麦秸秆资源化利用提供保障。 展开更多
关键词 小麦秸秆 资源化利用 碳减排 生态补偿机制 生命周期评价法 河南省
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玉米秸秆汽爆设备设计及试验 被引量:1
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作者 陈文成 袁存亮 +3 位作者 李慧颖 张重 陈泽昊 赵国明 《现代农业科技》 2025年第8期156-161,169,共7页
为有效利用废弃玉米秸秆,设计并开发出一款玉米秸秆汽爆设备。该设备在一定条件下可实现玉米秸秆瞬间爆破,有效破坏秸秆细胞壁物质,使纤维素、半纤维素得到初步降解(纤维素含量由34.5%降低到23.4%,半纤维素含量由23.6%降低到18.5%),同... 为有效利用废弃玉米秸秆,设计并开发出一款玉米秸秆汽爆设备。该设备在一定条件下可实现玉米秸秆瞬间爆破,有效破坏秸秆细胞壁物质,使纤维素、半纤维素得到初步降解(纤维素含量由34.5%降低到23.4%,半纤维素含量由23.6%降低到18.5%),同时还能使秸秆中还原性糖含量由1.3%提高到6.4%。将汽爆后的玉米秸秆作为反刍牲畜饲料使用,其利用率大幅提高。玉米秸秆汽爆设备的研发为玉米秸秆无害化利用提供了新的解决方式。 展开更多
关键词 玉米秸秆 蒸汽爆破 力学仿真分析
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竹屑添加香菇废菌棒颗粒燃料性能及燃烧动力学分析
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作者 马卓辉 刘圣勇 +4 位作者 吕腾飞 徐延伸 青春耀 陶红歌 黄黎 《农业工程学报》 北大核心 2025年第19期245-252,共8页
为研究香菇废菌棒颗粒燃料化利用性能,该研究以高灰分、低热值的香菇废菌棒(M1)与高热值、低灰分的竹屑(M2)为原料,通过同步热分析TG-DSC(thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)技术探究不同配比混合生物质颗... 为研究香菇废菌棒颗粒燃料化利用性能,该研究以高灰分、低热值的香菇废菌棒(M1)与高热值、低灰分的竹屑(M2)为原料,通过同步热分析TG-DSC(thermogravimetric analysis-differential scanning calorimetry)技术探究不同配比混合生物质颗粒燃料的热转化特性。设置4组混合比例:M3(M1∶M2=6∶4)、M4(M1∶M2=7∶3)、M5(M1∶M2=8∶2)、M6(M1∶M2=9∶1),系统分析燃烧性能、放热量、协同效应及动力学参数。结果表明:竹屑添加显著降低燃烧残留量(M3~M6残留量26.63%~36.90%,优于纯M1的37.22%);综合燃烧特性指数S的排序为M2(2.12)>M4(1.64)>M3(1.59)>M1(1.41)>M5(1.29)>M6(1.22),表明竹屑占比提升可改善燃烧效率。DSC分析显示混合燃料放热量随竹屑比例增加而升高M2(16332J/g)>M3(15425J/g)>M4(15270J/g)>M5(14214J/g)>M6(13482J/g)>M1(13022J/g)。协同效应分析表明,M4协同参数最高,燃烧过程协同作用显著。动力学研究表明,竹屑比例降低(M3到M6)导致活化能升高,指前因子数据表明而M3反应速率最快,其次为M4。综合考虑燃烧性能、协同效应及原料成本,推荐M4(7:3)为最优配比,其兼具高热值(15270J/g)、低残留(28.23%)及高效燃烧特性,为农林废弃物颗粒燃料化利用提供了理论依据与技术参考。 展开更多
关键词 生物质燃料 TG-DSC 协同效应 活化能 燃烧特性
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热解温度及时间对生物炭理化性质及吸附性能的影响
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作者 吕志伟 李冬梅 +4 位作者 金梅娟 张燕辉 陶玥玥 周新伟 王海候 《中国农业科技导报(中英文)》 北大核心 2025年第2期211-217,共7页
为探究生物炭理化性质及吸附性能对热解温度及时间的响应规律,明确不同热解温度下制备生物炭的适宜时间,以园林废弃树枝为原料,在常规热解温度450、650℃下,分别设置12、24、36、48、60 min共5个热解时间,分析不同热解温度下热解时间对... 为探究生物炭理化性质及吸附性能对热解温度及时间的响应规律,明确不同热解温度下制备生物炭的适宜时间,以园林废弃树枝为原料,在常规热解温度450、650℃下,分别设置12、24、36、48、60 min共5个热解时间,分析不同热解温度下热解时间对生物炭产率、pH、灰分、芳香性、亲水性、极性、碘吸附值的影响规律及异同性。结果表明,随热解时间的增加,生物炭产率不断降低,在450℃下,与热解12 min处理相比,热解24、36、48、60 min处理下的生物炭产率显著降低,但这些处理间差异不显著;650℃下也呈现出一致的变化规律。随着热解时间的增加,生物炭的pH、灰分含量、芳香性不断升高,亲水性和极性则表现为不断降低,在450℃下,各指标在热解48、60 min处理下差异较小或无显著差异;在650℃下,热解24、36、48、60 min处理间生物炭的pH无显著差异,热解36、48、60 min处理间生物炭的灰分含量、芳香性、亲水性和极性无明显变化。随着热解时间的增加,生物炭对碘的吸附值不断增加,在450℃下,热解48、60 min处理下生物炭的碘吸附值最大,显著高于其他处理;在650℃下,热解36、48、60 min处理下,热解时间对生物炭碘吸附值无显著影响。基于生物炭理化性质及吸附性能变化规律,在450℃下制备生物炭所需的热解时间不宜低于48 min,在650℃下的热解时间不宜低于36 min,超过以上时间,热解时间对生物炭性质及功能的影响显著降低。 展开更多
关键词 生物炭 热解温度 热解时间 理化性质 吸附性能
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预处理方法对异源近红外秸秆营养成分速测模型的影响
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作者 王鑫磊 韩鲁佳 +5 位作者 杨增玲 肖卫华 王婕妤 于涞源 戴嘉伟 朱礼强 《农业工程学报》 北大核心 2025年第9期216-226,共11页
光谱预处理方法(preprocessing method,PM)与基于不同应用场景近红外仪器的秸秆营养成分速测模型存在适配性差异,需深入探索不同PM及其组合对异源数据模型影响差异及其机理。该研究收集了250个秸秆样本及其营养成分信息,采用实验室级和... 光谱预处理方法(preprocessing method,PM)与基于不同应用场景近红外仪器的秸秆营养成分速测模型存在适配性差异,需深入探索不同PM及其组合对异源数据模型影响差异及其机理。该研究收集了250个秸秆样本及其营养成分信息,采用实验室级和工程在线2种用途近红外仪器采集光谱数据,基于去趋势变换、多元散射校正、标准正态变量变换、Savitzky-Golay卷积平滑和Savitzky-Golay卷积一阶导数5种PM方法及其组合构建了156个预测模型,多维度可视化表征了不同PM及其组合对不同仪器数据及其模型的影响,解析了不同模型隐含的官能团信息差异。结果表明,秸秆近红外光谱自相关存在显著波段特异性,可分为10000~7100、7100~5300和5300~4000 cm^(-1) 3个区间;PM通过增强与目标化学成分相关特征波段权重优化模型,但仅有部分PM及其组合能显著提高模型精度;秸秆碳元素近红外预测模型精度最高,而碳氮比最低;仪器差异会导致PM响应机制分化,实验室级仪器采用单一PM如多元散射校正、Savitzky-Golay卷积平滑即可使秸秆碳元素与氮元素模型达到最优,而工程在线仪器则需联合去趋势变换与其他PM的组合提升模型质量。研究可为秸秆营养成分速测技术及工程在线仪器推广提供数据模型与理论支撑。 展开更多
关键词 农作物秸秆 近红外光谱 预处理方法 实验室光谱仪器 工程在线光谱仪器
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高湿高脂废弃物产富氢水热油过程的智能建模与响应行为解析
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作者 刘项杰 袁巧霞 曹红亮 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第5期270-279,共10页
为构建水热生物油氢含量高预测精度、强泛化能力的预测模型,深入探讨生物质水热转化规律和机制,以文献中收集的243组病死畜禽、藻类等高湿高脂废弃物水热制备富氢生物油试验数据为基础,采用随机森林和极端梯度提升树2类高适配性机器学... 为构建水热生物油氢含量高预测精度、强泛化能力的预测模型,深入探讨生物质水热转化规律和机制,以文献中收集的243组病死畜禽、藻类等高湿高脂废弃物水热制备富氢生物油试验数据为基础,采用随机森林和极端梯度提升树2类高适配性机器学习算法,建立高精宽域的水热生物油氢含量预测模型(R2>0.93);基于数学预测模型,采用可解释技术(Shapley additive explanations,SHAP)及局部依赖性(partial dependence plot,PDP)分析方法,解析水热成油条件的贡献度、局部依赖性响应行为及其互作耦合规律。结果表明:高湿高脂废弃物中的脂质含量与氢含量是制备富氢生物油的决定性因素,二者对油相中氢的富集贡献度排名位居前二,能显著影响油相中氢的积累;随着原料氢含量的增加,油相中氢含量得到提升,表明富氢原料为制备富氢生物油提供了便利条件,提升效果最高可达4%,而原料高位热值是生物油富氢行为的主要抑制因素,抑制作用高达4%。此外,从特征类别间的互作关系来看,元素信息、工业信息及生物质组分信息间的耦合作用强烈,但原料特性与操作条件间的局部耦合作用较小。 展开更多
关键词 数据驱动 机器学习 随机森林 极端梯度提升树 生物油 热值
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木材酶水解液混合碳源对微生物胞内外聚合物的影响
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作者 郑滢颍 尹芬 +1 位作者 马晓军 李冬娜 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第5期187-193,共7页
为实现木质生物质资源的高效转化,提高非粮生物基材料的可持续发展,研究了活性污泥混合菌种驯化过程中木材酶水解液混合碳源对微生物胞内聚合物聚羟基链烷酸酯(PHA)及胞外聚合物(EPS)的影响,分析了PHA、EPS与驯化污泥性质之间的关系。... 为实现木质生物质资源的高效转化,提高非粮生物基材料的可持续发展,研究了活性污泥混合菌种驯化过程中木材酶水解液混合碳源对微生物胞内聚合物聚羟基链烷酸酯(PHA)及胞外聚合物(EPS)的影响,分析了PHA、EPS与驯化污泥性质之间的关系。结果表明:共底物碳源乙酸钠的加入可以抑制丝状菌过度繁殖和污泥膨胀,有利于PHA合成菌的生长;木材酶水解液驯化体系中胞外聚合物多糖(PS)含量的升高是导致污泥性能差和污泥膨胀的主要因素,添加乙酸钠可以降低蛋白质(PN)与PS的含量;混合碳源可获得最大的PHA含量(491.8 mg/L)以及较高羟基戊酸(HV)单体占比[HV∶羟基丁酸(HB)=10∶90]。相关性分析表明,提高污泥浓度、防止污泥膨胀同时促进EPS的合成是进一步积累PHA的有效途径。 展开更多
关键词 木材酶水解液 乙酸钠 聚羟基脂肪酸酯 胞外聚合物 活性污泥 微生物
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不同烘焙预处理条件对竹屑颗粒可磨性的影响
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作者 陈剑峰 成伟 +5 位作者 张俊杰 蒋好 李赓 田旭 邵敬爱 陈汉平 《农业工程学报》 北大核心 2025年第6期237-246,共10页
生物质本身可磨性差,原料磨细制粉困难,而烘焙是清洁高效的预处理方法之一。该研究以竹屑颗粒作为原料,探究了不同烘焙温度与氧气浓度对生物质基本理化性质、可磨性与粒度分布的影响。结果表明:随着焙烧温度和氧浓度的提高,样品的热值... 生物质本身可磨性差,原料磨细制粉困难,而烘焙是清洁高效的预处理方法之一。该研究以竹屑颗粒作为原料,探究了不同烘焙温度与氧气浓度对生物质基本理化性质、可磨性与粒度分布的影响。结果表明:随着焙烧温度和氧浓度的提高,样品的热值提升明显,且烘焙后样品的H/C比和O/C比下降明显;在傅里叶红外光谱分析中,烘焙生物质的主要官能团的典型峰峰值随着烘焙程度的加深而下降;烘焙程度的加深也有助于样品可磨性的提升,烘焙后样品的哈氏可磨指数明显提升;烘焙预处理同样能改善研磨后样品的粒度分布,但会使样品的均匀性降低;采用响应面分析进一步优化试验,得到竹屑颗粒最佳烘焙条件为:270℃左右的烘焙温度、10%左右的氧气浓度。该研究结果将为竹屑颗粒的进一步高质化利用提供理论参考。 展开更多
关键词 烘焙 生物质 可磨性 粒度分析 响应面分析
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