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1、一种农作物秸秆高效、无公害及资一种农作物秸秆高效、无公害及资源化利用技术研究与应用源化利用技术研究与应用南南 京京 林林 业业 大大 学学联系电话：13705178820Email: 周建斌周建斌 教授教授/ /博士生导师博士生导师主要内容一、农作物秸秆利用的思考二、生物质能源简介三、生物质气的性能与应用四、生物质提取液的性能研究与应用五、生物质炭的性能研究与应用六、秸秆利用与节能减排的前景展望一、农作物秸秆利用的思考国内外生物质利用的方法很多：n肥料化利用：机械化直接还田，快速腐熟还田、覆盖 还田、稻麦双套还田、堆沤还田等；n能源化利用：发电、沼气、气化、固化成型和炭化以 及农村生活燃料；n
2、工业化利用：板材加工、造纸、建材、编织、化工；n饲料化利用：氨化、青贮和微贮；n基料化利用：主要以食用菌基料为主。上述方法在秸秆利用的过程中，有的需要消耗大 量的外加能源、有的不能达到无害化处理会造成二次 污染、有的转化效率低、还有的工业化生产还存在一 定困难，真正投资较少、技术成熟、经济可行的秸秆 利用的方法还不多。秸秆问题？n政府关心及头痛的问题？n企业伤心的问题？n老百姓处理的问题？n学术界泡沫的问题？针对上述问题我们研究了一种秸秆（生物 质）热解气化同时制取固、气、液三相产品的 技术，寻求一种高效、无公害、资源化利用的 新方法。也就是完全符合循环经济产业、可持 续发展产业及绿色产业发展
3、方向。35-481-623-2624-321、生物质资源特点n生物质包括各种秸秆、稻壳、果壳、果树枝条及林业三 剩物等，具有来源广、数量多、可再生、零排放及环境 友好等优点，是一种十分宝贵的可持续获得的绿色资源 。二、生物质能源简介CHOSN 生物质48.5 7.8 43.0 0.040.07煤60.0- 98.03.5 8.05.141.5128倍 21倍排放对比SO2 256倍NXOY 56倍特点：替代石油资源产品、特色、联产经济可行生 物 燃 气燃 料 乙 醇生 物 沼 气2、目前生物质生物质能源现状生物质生 物 质 炭生 物 燃 油直 接 燃 烧成 型 燃 料生 物 柴 油生物质原料气
4、化剂气化剂气液混合物生物质炭炉排干燥区：20-200 ， 原料中自由水和结合水的蒸发。 热解区：200-600 ， 原料在缺氧的条件下裂解产生大 量可燃气(CO，H2，CH4等)、炭、 生物质提取液。 氧化区：600-1200 ， 生物质炭与气化剂反应。 C+O2CO2 2C+O22CO 还原区：800-600 ，还原反应 。 C+H2O = CO+H2 CO+H2O = CO2+H2 C+CO2 = 2CO C+2H2 = CH4 CO2+H2 = 2CO+H2O原料层热解层氧化层还原层冷却层3、 生物质热解气化技术基本原理4、 生物质能源多联产技术产品示意图农林生物质原料热解气化生物质炭气
5、液分离生物质提取液生物质可燃气叶面肥发电木炭活性炭栽培基质肥料缓释剂炭基复合肥热水供热供热供气稻壳气化多联产工程案例（发电、液体肥、炭基肥）工程案例木片气化多联产工程案例（发电、液体肥、活性炭或炭基肥 ）工程案例工程案例杏壳发电联产活性炭、供热及肥料综合利用现场工程案例木片气化替代煤供热联产炭工程现场三、生物质可燃气生物质可燃气的成分：甲烷、一氧化碳、氢气； 不可燃成分：氮气、二氧化碳及少量氧气等。 气体成份、热值如下：地点CH4 (%)CO2 (%)CO (%)H2 (%)O2 (%)热值 （kJ/m3）（稻壳）2.613.514.59.51.613762 950 （kcal/m3）（木片）
6、（杏壳）3.943.3219.6217.6412.6210.8412.3514.870.270.275300 1286（kcal/m3）4351 1041（kcal/m3）可燃气燃烧将生物质热解气化时产生的液体成分，经冷凝、分离、回收及提取得到的含有酸类、醇类、酯类、醛类、酮类、酚类等 多种化学成分的生物质提取液。可用于家畜饲养的消毒、杀菌液、除臭剂或用于农药、助剂、促进作物生长的叶面肥，试验表明生物质提取液在有机作 物中效果明显。粗秸秆提取液 精馏秸秆提取液 提取液装 车四、生物质提取液的性质与应用1、 秸秆提取液成分分析 秸秆活性有机提取液总离子色谱图秸秆生物质有机提 取液含有多种有机物质
7、 ，主要成分有1.89%醇类 、7.49%酚类、3.21%酯 类、8.23%酮类、0.68% 酸类、0.95%醛类物质， 还含有4.44%的其它物质 。由于这些有机化合物本身都具有多种生物活性， 具有促进作物生长和抑菌、杀菌性能，各种物质之间 相互协同作用，使生物质活性提取液具有良好的促进 作物生长和抑菌、杀菌性能。17苯酚0.1-1溶液有抑菌作用；l-2溶液有杀菌和杀真菌作用；5可在48h内杀死炭疽芽胞。乙酸乙酸作为水果和谷物保鲜剂以及防止大豆芽腐烂均有较好效果。乙酸具有防治蔬菜根结线虫作用。甲醇甲醇能够促进单细胞水藻加快新陈代谢，并加快近两倍，另外，喷施甲醇溶液后 ,农作物还会保持枝叶鲜嫩
8、 ,茁壮茂盛 ,即使是在最炎热的季节也不会枯萎 。因此 ,可以大量减少灌溉用水 ,有利于干旱地区农作物的生长 。可很快转化为极易被水藻吸收的糖分 。环己烷三酮用作植物生长调节剂时属于类植物生长抑制剂 ,对植物的生长有中等程度或者强烈抑制作用 ,可以有效降低植株高度 ,控制株型 ,壮实基部节间。环己二酮类简称除草剂，被用于阔叶作物中苗后防除一年或多年生禾本科杂草。它们有类似的杂草作用 。吡啶吡啶主要用于生产除草剂, 除田间杂草, 控制水生杂草, 用于水田除草剂; 3 - 甲基吡啶 以 3 - 甲基吡啶及其衍生物开发的农药中 ,有超高效的杀虫剂、 除草剂 ,还出现了高效的杀菌剂 ,并逐渐形成了一大
9、类特有的农药系列。4- 甲基吡啶主要用于农药原料中间体5-(2-丙烯基)-1 ,2 ,3-三甲氧基苯含有这种物质的挥发油对储粮害虫的成虫具有一定的触杀作用 ,并对上述害虫的子一代种群繁殖抑制作用明显. 2、 生物质提取液的主要成分成分的作用3 、生物质提取液的基本性质试样密度 /g/cm3折光率 / nD19pH总酸 /%颜色气味粗提取液1.0501.78566.860.89黑褐色烟焦味精制提取液1.0251.33876.930.56淡黄透明微弱烟焦味精制稻壳活性提取液较粗稻壳活性提取液更加透明，其色泽为淡黄色，气味有微弱烟焦味。以生物质稻壳为原料生产的生物质提取液的基本性质如下表所示。由上表
10、可知，生物质稻壳活性提取液对白色念珠菌、大 肠杆菌有很强的抑菌效果，抑菌率都在90%对金黄色葡萄球菌、黑曲霉菌抑菌有抑菌作用。4 、生物质提取液的抑菌性能试验以稻壳活性提取液为原料，以白色念珠菌、黑曲霉菌、大肠杆菌及金黄色葡萄球菌为供试菌种，按抑菌试验方 法进行抑菌试验，结果如下表所示。 5、 生物质提取液的杀菌性能以稻壳提取原液和稀释300倍的菌毒敌具有100%的杀菌性能，而原液和菌毒敌的抑菌效果比较，稻壳提取液能在较短时间内明显消除鸡粪臭味，而菌毒敌无法消除臭味。6、 生物质提取液毒理性试验经江苏省疾病预防控制中心对生物质提取液进行的毒理性试验结果表明：该样品雌雄小鼠经口毒性试验属于无毒级
11、。7 、生物质提取液对重金属及细菌数试验经国家轻工业香料化妆品质量监督检测南京站对生物质活性提取液对重金属及细菌数试验结果表明：该样品的重金属及 细菌数均符合QB/T2660-2004化妆水标准要求。8.1 生物质提取液作为叶面肥使用实例 不同浓度提取液处理对西红柿产量的影响（宁夏） 提取液能增加西红柿的座果率，因而增加了单株 产量，500倍提取液与对照相比每亩增产31.66。 8、生物质提取液的应用提取液在果树上的喷洒效果（宁夏） 各种提取液浓度处理对苹果果实着色均有作用，其中 以100-200倍提取液着色最好，而且口感好、产量高。 不同浓度提取液处理苹果着色对比 提取液在杏树生产上的应用效
12、果 （宁夏） 宁夏林科所李子对比效果在李子结果后，先后共喷洒2次活性有机液体肥。果实成熟 可提前35天，果实增大、外形发亮、无斑点、口味好。经测 定，产量可增加约15%，维生素、糖份含量可增加35%；在宁夏现场查看生物质提取液在李子上的应用效果 宁夏林科所灌根萝卜宁夏林科所灌根油麦菜对照萝卜用稀释至800倍的有机液体肥滴灌一次，萝卜个体明显 增大，最大的一个单体重达9市斤，而对照组单体重一般为34斤 ；经测定，产量可增加约15%，维生素、糖份含量可增加35%； 油麦菜和萝卜一样滴灌一次叶和杆长势旺盛，明显优于对照组。山东临沂水稻试验左侧为喷施叶面肥，右侧为未喷，两块水稻喷 施前稻种相同，种植条
13、件相同，水稻长势相同。 收割时，对照组亩产963斤，喷施叶面肥的稻子亩 产1295斤，增产35.6。生物质提取液对辣椒的影响(江西)试验设6个处理：清水对照、生物质活性有机提取液稀释100倍、200倍、300倍，400倍，500倍，其中以稀释400倍生物 质活性有机提取液最好。与对照相比叶绿素含量增加了51.93% ， VC含量增加了83.33%，方差分析表明差异均达到极显著水平 。测试结果如下所示 。 不同浓度生物质活性有机提取液处理辣椒对比照片 生物质提取液对烟草的影响(江西)不同浓度(稀释100倍、200倍、300倍、400倍、500倍)生物质活性有机提取液对烟草地径、苗高、叶片宽 、叶
14、片长、比叶重、还原糖含量的影响如下所示。处理地径均值 (mm)苗高均值 (cm)叶片长度均 值 (cm)叶片宽均值 (cm)比叶重均值 (g/cm2)稀释500倍26.334983.704257.614327.98576.5906稀释400倍25.766887.718357.442927.20008.2599稀释300倍29.267994.197262.442928.95716.8707稀释200倍26.690791.309958.071427.18577.4022稀释100倍27.583789.450757.885727.27146.4353CK25.409681.253555.357126
15、.62866.5131生物质提取液对烟草花叶病的防治效果清水对照的发病率为39.13%，稀释200倍、500倍处理的发病率分 别为4.55%、9.09%。烟草花叶病毒的病情情况烟草花叶病的治疗效果 对照干叶亩产量为507斤（对照组为400斤），售价为7.5元（对照 组7元），比对照组多收入1002.5元，每亩收入增加35.80%。8.2 生物质提取液抑菌杀菌使用实例 生物质提取液在有机水稻育秧上的应用三年来6000多亩有机水稻(江苏句容有机农业合 作社),育秧全部采用生物质提取液(稀释50倍)浸种，秧田 基本未见恶苗病、苗稻瘟及干尖线虫病发生，秧苗长势好 。大田也没有发生过恶苗病、稻瘟及干尖线
16、虫病危害。生物质提取液浸水稻种子生物质提取液在有机桃树防治蚜虫上的应用戴庄村1500余亩有机桃园已连续三年用提取液替代化学农药防治害虫，基本控制蚜虫、金龟子、桃小食心虫、梨小食心虫危害,效果显著。生物质提取液在有机草莓防治蚜虫及灰霉病上的应用 n有机草莓栽培试验田已连续三年用生物质提取液 (100300倍)防治草莓蚜虫及灰霉病，基本控制危害，对棚内放蜂授粉没有影响，生产出优质有机草莓。春季露地蔬菜苗期及大田防治蚜虫也取得效果。常年用化学农药防治3-4次草莓灰霉病是草莓主要病害有机草莓未喷提取液区 19喷提取液区 5喷提取液草莓植株查不到蚜虫未喷提取液草莓植株蚜虫情况n 近年来，我国较多的蔬菜连作地土传病虫害发生情况 严重，尤其是根结线虫对番茄、黄瓜和甜瓜等大宗蔬菜的 生产抵制问题突出，造成产量锐减，品质劣变。n 以生物质提取液和炭进行土壤浇灌或土表施用，在以 往的试验中能够调节土壤PH值，抑制有害微生物群生长，改良土质。因此设计以下试验以检验：n CK（浇
