能源草

能源草

能源草並不是一種植物草的名稱。為多年生高大草本植物或半灌木,包括甜高粱、柳枝稷、芒屬作物等高大草本都是理想的能源草。能源草多為耐旱、耐鹽鹼、耐瘠薄、適應性強的草種,種植和管理簡單,在乾旱、半乾旱地區、低洼易澇和鹽鹼地區、土壤貧瘠的山區和半山區均能種植。它們對土質和氣候要求不高,耐寒、抗凍、適應性強,生長快,產量高,農田每畝一年乾草最高產量可達3—4噸,產草期長達10至15年。以“能源草”作為生物能源的原材料成本低、效率高,占用耕地,可利用山坡地,生態功能強大,燃燒後產生的污染物也很少,可有效減輕溫室效應、降低環境污染。

基本信息

品種來源

蘆竹從匈牙利小平原鹽鹼土壤地區及中亞乾旱地區採集多種植物材料,通過雜交方法培育出大變異特性的育種材料。這種具有典型特徵的品種是經過10年培育的結果。

能源草育種人——Dr.亞諾夫斯基·業諾什(60%)、亞諾夫斯基·柔爾特(40%)

培育工作

培育工作原由

20世紀石油工業的發展極度擠縮了以生物質為基礎的能源載體和原材料的套用領域。現代的能源生產中大約90%是使用地下採掘出來的化石能源,造成大氣成份的失衡和惡化。近150年來空氣中的二氧化碳增加了28%,甲烷濃度增加了50%,二氧化氮增加了13%。大氣的惡化和煤、原油、天然氣和鈾儲量的減少引起人們要求迅速改變能源結構的要求。

現在關心的最大問題是以生物質能源為載體的再生能源在多大程度上替代化石性能源載體。歐盟在這個問題上訂出的目標是,到2010年使用的能源中可再生能源達到21%,而在電能生產中要達到22%。可再生能源中生物質能源會占據重要角色,因為他具有環保優勢,有潛力解決地區,特別是偏遠農村發展中的尖銳問題。鑒於對生物質能源的認識,匈牙利薩爾瓦什研究所自上世紀90年代就開始用於能源和工業方面草種的培育工作,在歐洲是最早的單位。

培育目標

培育出能生產能源與生產牧草的二個品種、能源品種乾草產量高的、適用於能源、造紙、木材、紡織和建築工業用的新草種。從土地使用、經濟性能和環境觀點看,它為改善環境,提供新的市場開發和就業問題提供機會。

植物學特徵

多年生的茅草型葉子草,有主幹、匍匐莖、強有力扎入土壤1.8~2.5米的大叢根系。其莖為灰綠色,高180~220厘米,葉稀疏、平直而堅硬、莖上有節2~4個,灰綠葉子挺拔,葉面稍有凹凸不平,花簇勻直,長20~30厘米,成穗串狀。4月中旬發芽,6月底7月初開花,7月底8月初顆粒成熟。種子顆粒是柳葉狀,長0.8~1.2厘米,千粒重為2.8~3.8克。

主要農藝學特徵

能源草能源草

環境適應能力很強,在年供水200~2100毫米,年平均溫度為5℃~19℃和PH值為5~9的鹼性土壤都能正常生長。其抗旱、抗鹽鹼、抗寒性能都很突出。

頭一茬乾草產量為10~15噸/公頃,燃燒值為14~17兆焦爾/公斤乾草,接近和超過楊樹、柳樹、槐樹、與匈牙利的褐煤相當。全纖維素含量超過松樹,是一年生植物中最高的。

多年生品種,一次播種之後可連續生產10~15年,若在春季播種,則從第二年起就可以達到滿產。

能源林相比,它的獨具優點是每年都出產品,這就使加工設備得以充分利用。

從沙地到鹽鹼地,從內澇地區到乾旱地區都可以有效地生產。每公頃施以68~85公斤氮的有效物質,每年就可以產出10~15噸乾草。

良好的土壤改良植物(防流失、防蝕)。

與能源林相比,其生產和收割不需要昂貴的專用機械,使用穀類、葉狀飼料植物的機械設備便可解決。

土地換耕以後有大量的有機物(系、腐植質)改良土壤。

在用能源草提供本地能源時,可同時解決一些環保問題(如用留耕方法覆蓋垃圾場、礦坑等,降低揚塵)

能源草的生產意味著一種新的農產品的出現,它除了改進農業生產結構,農村生活方式和農民經濟收入作用之外,作為生產原料可提供替代木材的新原料,部分代替木材,為大面積保護森林提供了可能性。

生理特性

蘆竹環境適應能力很差,在鹽鹼性、紅壤荒山、缺水缺肥的土地上都不能生長。其抗旱、抗鹽鹼、抗寒性能都一般。

農田肥水充足的情況下頭一茬乾草產量為10~15噸/公頃,燃燒值為14~17兆焦爾/公斤乾草,接近和超過柳樹、楊樹、槐樹、與匈牙利的褐煤相當。全纖維素含量超過松樹,是多年生植物中相當高的。

多年生品種,一次播種之後可連續生產10~15年,若在春季播種,則從第二年起就可以達到滿產。

套用領域

能源草做固體燃料

能源草新型可循環燃料——“能源草”

歐洲和世界各地用木質纖維燃燒供熱和發電越來越具有現實意義。能源草在開花期乾草產量為15.82噸/公頃,而在同樣雨量條件下樹木的年產量為12噸/公頃。測試表明,能源草的燃燒值為14.968~15.981兆焦爾/公斤乾草,褐煤為14.9~20兆焦爾/公斤,槐樹為16.8兆焦爾/公斤,楊樹為15.9兆焦爾/公斤,柴油為41.6兆焦爾/公斤。匈牙利利用能源草生產單位兆焦爾的成本比其他能源都低,約為4.78~10.06福林(1福林=0.04元人民幣)。從材料成份來看,能源草的含硫量很低(0.12%),燃燒時釋放的二氧化碳很少,環境污染輕微。能源草的含灰量僅為4.2%,而其中的鉀又能補充地力。能源草用於燃燒時需經過擠壓、分段等處理,做成草餅、草柱等產品。每公斤乾草高溫分解過程中開產生197.5牛頓升草瓦斯。用能源草生產沼氣時發酵時間為15~20天,所產的瓦斯超過0.5立方米/公斤有機物質。

能源草做造紙和工業纖維原料

能源草製作各向同性平面的平面成型特性非常好,拉伸、斷裂和波紋形成可行性指標也優於傳統造紙工業的各種纖維,在硬壁包裝材料生產中很有優勢。對與100%的草纖維板,以及、木纖維按不同比例製成的纖維板(320公斤/立方米)。混合比例的纖維板在建築業、家具業、裝修業和車輛製造業中是不可缺少的基本材料。如果造紙廠、纖維板廠建在能源草基地,除了原料供應以外,還可以提供工廠所需的能源,減少運輸距離,增強產品的競爭能力。

能源草做飼料

能源草甜高粱——能源草的一種

能源草開花期收割的頭茬,建議作為能源草和工業原料用,第二、三茬草可用與放牧和製備乾牧草用,蛋白含量和苜蓿相當。

能源草用於土壤生物保護和改良

能源草能承受鹽、鹼性土壤的生產條件,對這類土壤的改良起到良好的作用。大簇的可深扎的根系不僅改良土壤的物理特性,而可產生大量有機物使土壤變的肥沃。在匈牙利巴奇-給什空州貧瘠土地的實驗表明,能源草除了適用鹽鹼地、板結地之外,也適於沙地的土壤改良。

能源草用與紡織工業

能源草纖維素含量高、質量好,把它與工業用的纖維合理搭配,將有可能用於紡織工業,這方面的工作正在實驗中。

成功案例

林占熺教授在蘭溪種植能源草成功通過驗收,是國內唯一套用成功的能源草實踐。他試驗的能源草的灰分小、熱值高、含二氧化硫很小,經濟效益高,適種範圍廣。

其種植的能源草一般畝產乾草7-11.5噸,每年收割2-3茬。種植一次,多年收割,而且,能源草的根系發達,有利於水土保持。

每年3、4月份種植,一年可以長到5-7米。半年3.5-5米。和蘆竹、蘆葦等空心草種不同,其是實心的,所以乾物質重量大。

由於林占熺的能源草開花結子率很低,沒有物種侵入的威脅。引進培育了20多年,已經培育出適應我國氣候土壤條件的品種。

能源草之所以為能源草,要具備適應氣候土壤條件,和光合作用轉化率最高的特點。

歸納起來,能源草要具備以下特點,才有推廣價值:

1、環保、不造成物種侵害;

2、經濟效益高,相同熱值成本不能高於煤炭等;

3、低硫,適用於鍋爐燃燒,不能破壞鍋爐;

4、不能占用農田。用荒地、鹽鹼地、旱地、沙地等非農田種植。

種類

巨能草

能源草的新星——巨能草

形態特徵:多年生草本。具粗壯的根狀莖。稈直立,有分枝。1年期株高5米左右,直徑最大2.5公分。是福建省菌草開發工程協會近年引進培育的品種,適合在中國寒冷零下越冬地帶種植。生長環境:熱帶、溫帶和寒帶氣候,年降雨量在500mm以上則生長旺盛。耐寒,零下20-30度仍存活。

生物量:人工種植,每畝產量乾草3-5噸,鮮草水分45%左右。

適合用途:作為菇類培養料;直接收割可以燃燒發電;纖維長、強度好,適合做纖維板、燃料乙醇。是作為能源草的好草種。乾旱、寒冷地方、沙地都能種植。是水土保持的好草種。

栽培方法:適宜在候平均氣溫大於12℃的季節種植或雨季開始時種植。短桿扦插:採用腋芽進行無性繁殖。方法是用修剪刀剪帶有兩個節的莖,扦插桿的周圍用土壓實。栽後澆水至土壤濕透。全株條栽法:把整株巨菌草埋入土中,覆土2~4厘米。

柳枝稷

主要性狀:多年生叢生型禾草,根莖和種子繁殖,根深,株高l~2米。

分布地區:美國大平原及東部大部分地區的土生種。

習性特點:耐旱,耐排水不良的土壤。

栽培管理:種苗建植緩慢。4-5月播種,播量為6-7千克/公頃的純、活種子。根莖和種子繁殖,根深,株高l-2M。

柳枝稷現在的新用途:柳枝稷能從中提煉出酒精,又有“能源草”的稱謂。中國農業大學資源與環境學院教授胡林等專家完成的一份未經驗證的研究報告顯示,目前未被利用的荒草地是中國最重要的保留土地資源之一,如果把其中能適合種植的361萬公頃荒草地種植生物乙醇能源植物,每年潛在的生物乙醇產量達1100萬噸,可替代當今中國汽油消費的23%。經實驗,柳枝稷草種在荒山上產量很低畝主1噸左右,種在農田畝產4噸左右,作牧草都嫌產量低,適口性差,冬季枯萎。

主要價值

園林價值

多年生競爭力,種子藉助風力、動物傳播,列入入侵生物目錄,有造成生態災難的巨大風險。多用於城市局部封閉式使用。

能源價值

產量太低沒有能源價值,北方用來做牧草。

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