專利名稱：雜交狼尾草的種植方法及利用其作為原料聯(lián)合生產(chǎn)沼氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)資源的可再生能源利用領(lǐng)域，具體涉及雜交狼尾草的種植方法及雜交狼尾草作為生物質(zhì)原料聯(lián)合生產(chǎn)沼氣的方法。
背景技術(shù)：
狼尾草(Pennsetum alopecuroides (L. ) Spreng)隸屬禾本科黍亞科，蒺黎亞族， 狼尾草屬，為一年生或多年生草本植物，是熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)的重要牧草，全世界約 140種，多數(shù)原產(chǎn)于非洲。雜交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)是分別以巨象草和狼尾草為父、母本培育而成的三倍體雜種，具有生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)草量高、適應(yīng)性廣和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。雜交狼尾草株高3. 5米左右，高的可達(dá)4米以上，一般每株分蘗約20個(gè)左右；多次刈割利用后，分蘗可成倍增加，由于不能形成花粉，或者雌蕊發(fā)育不良，一般不結(jié)實(shí)。一般產(chǎn)量15萬(wàn)kg/公頃，高產(chǎn)田產(chǎn)鮮草可達(dá)22. 5萬(wàn)kg/公頃。在孕穗期干物質(zhì)粗蛋白含量為15.4%，粗纖維35%，無(wú)氮浸出物沈.4(%，粗灰分7. 1%，另含豐富的維生素和微量元素。狼尾草既抗旱又耐濕，并具有一定的耐鹽性，對(duì)土壤要求不嚴(yán)， 以土層深厚、保水性良好的黏質(zhì)土壤最為適宜。目前雜交狼尾草的利用主要有(1)作為造紙的原材料。王洪賓(CN1827915A 雜交狼尾草NaOH-AQ法制漿漂白抄造產(chǎn)品的方法)公開(kāi)了一種以雜交狼尾草為原料制漿漂白并經(jīng)抄紙機(jī)抄紙的方法；(2)以雜交狼尾草為原料的刨花板制造工藝。周定國(guó)(CN 100999091A木材/雜交狼尾草復(fù)合人造板制造方法)公開(kāi)了一種以木材(0-30%)和雜交狼尾草(70-100%)為原料，經(jīng)備料、干燥、施膠、鋪裝、熱壓和后續(xù)處理等步驟制造人造板得制造方法；(3)作為禽畜飼養(yǎng)的原料，可用來(lái)作為各種草食性或魚(yú)類的飼料。馮德慶等 (CN 101209089A提高草魚(yú)肉中N-3多不飽和脂肪酸的方法)公開(kāi)了一種配合飼料和雜交狼尾草二者搭配的干物質(zhì)的重量比例是1.1 1，可生產(chǎn)出廉價(jià)的、富含n-3多不飽和脂肪酸的魚(yú)肉。此外也有報(bào)道雜交狼尾草可在水土保持和在各類園林中作為獨(dú)賞、花境配置以及地被植物等應(yīng)用。歐美國(guó)家加大了能源草類作物作為可再生資源的開(kāi)發(fā)力度。早在1984年美國(guó)能源部設(shè)立了“草本能源植物研究計(jì)劃項(xiàng)目(HECP) ”，其主要研究對(duì)象為多年生禾草。HECP 計(jì)劃開(kāi)始時(shí)主要集中于草種的篩選，試驗(yàn)內(nèi)容包括產(chǎn)量潛力鑒定、生物化學(xué)組分檢測(cè)和最佳田間管理措施構(gòu)建等。在1985 1989年間從35種草本植物中篩選出18種最具潛力的禾草。歐洲將多年生禾草作為生物質(zhì)能的研究起始于芒屬植物(Miscanthus)。20世紀(jì)60 年代，在丹麥進(jìn)行了將芒草作為能源植物的第一個(gè)試驗(yàn)，并在1983年建立了第一個(gè)試驗(yàn)基地。在此基礎(chǔ)上，于1989年又啟動(dòng)了歐洲JOULF計(jì)劃項(xiàng)目，分別在丹麥、德國(guó)、愛(ài)爾蘭和英國(guó)建立了試驗(yàn)基地，用來(lái)研究橫跨北歐的巨芒草的生物量潛力。1993年，又在歐洲A^計(jì)劃項(xiàng)目下開(kāi)展了一個(gè)將田間試驗(yàn)延伸到南歐的大工程，其中包括希臘、意大利和西班牙。另外， 丹麥、荷蘭、德國(guó)、奧地利和瑞士等國(guó)的國(guó)家項(xiàng)目也都資助了有關(guān)芒屬植物的生殖、發(fā)育、管理實(shí)踐以及收獲和加工方面的研究工作。1997年，在歐洲FA^計(jì)劃項(xiàng)目的引導(dǎo)下，一個(gè)有關(guān)全歐不同基因型芒屬植物的篩選和雜交育種的項(xiàng)目被啟動(dòng)。而在國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有對(duì)能源草的種植、收割及其產(chǎn)能情況進(jìn)行系統(tǒng)研究。林冬梅等(CN 101617599A巨菌草種植及其作為生物質(zhì)能源生產(chǎn)沼氣的方法)等公開(kāi)了一種有關(guān)巨菌草種植及其作為生物質(zhì)能源生產(chǎn)沼氣的方法。其主要針對(duì)巨菌草，對(duì)巨菌草的選種、取種、育種并闡述了其生產(chǎn)沼氣的方法。鄭正等(CN 101519669A—種以皇竹草為原料生產(chǎn)沼氣的方法)公開(kāi)了一種以皇竹草為原料生產(chǎn)沼氣的方法，主要針對(duì)的是生產(chǎn)沼氣的過(guò)程進(jìn)行了闡述，并未涉及皇竹草的種植。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種雜交狼尾草的種植方法，利用該方法種植雜交狼尾草可以使雜交狼尾草的畝產(chǎn)生物量達(dá)到較高的水平。本發(fā)明的雜交狼尾草的種植方法，其特征在于，包括以下步驟(d)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積 /K，于 4 月中下旬移栽雜交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)；(e)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2，采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土，常規(guī)管理；(f)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，刈割頻率設(shè)定為每隔3個(gè)月一次，一年收割3 4次。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供了一種雜交狼尾草的種植聯(lián)合生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟(g)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積水，于4月中下旬移栽雜交狼尾草；(h)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2，采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土，常規(guī)管理；(i)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，刈割頻率設(shè)定為每隔3個(gè)月一次，一年收割3 4次；(j)原料預(yù)處理收割后雜交狼尾草，切碎至2_3cm，在將切碎后雜交狼尾草進(jìn)一步粉碎；(k)接種混合將粉碎后雜交狼尾草進(jìn)料到發(fā)酵罐內(nèi)，采用污泥或來(lái)源于其他沼氣發(fā)酵工程的發(fā)酵液作為接種物，進(jìn)行攪拌混合；(1)沼氣發(fā)酵采用濕法或干法進(jìn)行發(fā)酵，采用批式或連續(xù)發(fā)酵的方式，采用氣、 液攪拌或機(jī)械攪拌方式進(jìn)行原料混合，發(fā)酵液中干物質(zhì)所占濃度為8% 20%，發(fā)酵溫度為；35 55°C。利用本發(fā)明的種植方法種植雜交狼尾草，通過(guò)控制其生產(chǎn)條件和生長(zhǎng)時(shí)間以及刈割頻率可以使的雜交狼尾草的畝產(chǎn)生物量達(dá)到較高水平，再利用該種植方法得到的雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣，可以使得畝產(chǎn)累積產(chǎn)氣量達(dá)到較高水平，使得原料的產(chǎn)氣量和畝產(chǎn)生物質(zhì)量耦合達(dá)到理想狀態(tài)。并且本發(fā)明的種植方法種植和管理簡(jiǎn)單。


圖1是實(shí)施例1的雜交狼尾草畝產(chǎn)生物量；圖2是實(shí)施例1的雜交狼尾草累積產(chǎn)氣量；圖3是實(shí)施例2的雜交狼尾草畝產(chǎn)生物量；圖4是實(shí)施例2的雜交狼尾草累積產(chǎn)氣量。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步闡述，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1 種植地廣州增城的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地1號(hào)試驗(yàn)地一、雜交狼尾草的種植(1)整地雜交狼尾草根系發(fā)達(dá)，需要深厚的土層，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，確保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間一套溝，避免田間積水。于4月中下旬移栽雜交狼尾草。(2)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2。采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)不基施磷肥，不追施氮肥，不進(jìn)行人工澆水灌溉、不施農(nóng)藥、除草劑等化學(xué)藥劑。在雜交狼尾草生長(zhǎng)30天、60天和90天刈割取樣，別割后用磅秤測(cè)量各個(gè)小區(qū)全部收獲植株重量，記錄其鮮產(chǎn)量；再各取6株，稱重后105°C殺青30min，75°C下烘至恒重，計(jì)算干物質(zhì)含量，并將上述樣品進(jìn)行步驟二的應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣。(3)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，以保證雜交狼尾草的再生能力。每3個(gè)月刈割一次，每年刈割4次。生長(zhǎng)3個(gè)月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株數(shù)在20-30 之間。二、應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣(4)原料預(yù)處理首先將收割到的雜交狼尾草切碎至2 3cm，并進(jìn)一步粉碎。測(cè)量原料的總固體含量(TS)和揮發(fā)性固體(VS)含量，用于計(jì)算原料的畝產(chǎn)干物質(zhì)含量。生長(zhǎng)3個(gè)月原料的TS在22% -25%之間。(5)進(jìn)料將粉碎后原料2kg進(jìn)入到發(fā)酵罐中，加入其他沼氣發(fā)酵工程的發(fā)酵液 15kg作為接種物，進(jìn)行攪拌混合。(6)沼氣發(fā)酵采用中溫批式發(fā)酵的方式進(jìn)行厭氧發(fā)酵，每天定時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌以保證原料和接種物充分混合，發(fā)酵液中干物質(zhì)所占的濃度為8% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，發(fā)酵溫度為35°C，整個(gè)發(fā)酵持續(xù)30天，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果如圖1和圖2所示。從圖1和圖2中可以看出，雜交狼尾草的畝產(chǎn)生物量是在雜交狼尾草生產(chǎn)90天時(shí)最高，相應(yīng)的畝產(chǎn)累積產(chǎn)氣率是在雜交狼尾草生產(chǎn)90天時(shí)最高。實(shí)施例2種植地廣州增城的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地2號(hào)試驗(yàn)地一、雜交狼尾草的種植(1)整地雜交狼尾草根系發(fā)達(dá)，需要深厚的土層，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，確保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積水。于4月中下旬移栽雜交狼尾草。(2)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2。采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)不基施磷肥，不追施氮肥，不進(jìn)行人工澆水灌溉、不施農(nóng)藥、除草劑等化學(xué)藥劑。在雜交狼尾草生產(chǎn)30天、60天和90天刈割取樣，別割后用磅秤測(cè)量各個(gè)小區(qū)全部收獲植株重量，記錄其鮮產(chǎn)量；再各取6株，稱重后105°C殺青30min，75°C下烘至恒重，計(jì)算干物質(zhì)含量，并將上述樣品進(jìn)行步驟二的應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣。(3)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，以保證雜交狼尾草的再生能力。每3個(gè)月刈割一次，每年刈割4次。生長(zhǎng)3個(gè)月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株數(shù)在20-30 之間。二、應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣(4)原料預(yù)處理首先將收割到的雜交狼尾草切碎至2 3cm，并進(jìn)一步粉碎。測(cè)量原料的總固體含量(TS)和揮發(fā)性固體(VS)含量，用于計(jì)算原料的畝產(chǎn)干物質(zhì)含量。生長(zhǎng)3個(gè)月原料的TS在22% -25%之間。(5)進(jìn)料將粉碎后原料2kg進(jìn)入到發(fā)酵罐中，加入其他沼氣發(fā)酵工程的發(fā)酵液 15kg作為接種物，進(jìn)行攪拌混合。(6)沼氣發(fā)酵采用中溫批式發(fā)酵的方式進(jìn)行厭氧發(fā)酵，每天定時(shí)進(jìn)行機(jī)械攪拌以保證原料和接種物充分混合，發(fā)酵液中干物質(zhì)所占的濃度為8% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，發(fā)酵溫度為35°C，整個(gè)發(fā)酵持續(xù)30天，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，具體結(jié)果如圖3和圖4所示。從圖3和圖4中可以看出，雜交狼尾草的畝產(chǎn)生物量是在雜交狼尾草生產(chǎn)90天時(shí)最高，相應(yīng)的畝產(chǎn)累積產(chǎn)氣率是在雜交狼尾草生產(chǎn)90天時(shí)最高，其產(chǎn)氣量可達(dá)5000m7ha。實(shí)施例3種植地廣州增城的華南農(nóng)業(yè)大學(xué)基地3號(hào)試驗(yàn)地一、雜交狼尾草的種植(1)整地雜交狼尾草根系發(fā)達(dá)，需要深厚的土層，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，確保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積水。于4月中下旬移栽雜交狼尾草。(2)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2。采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)不基施磷肥，不追施氮肥，不進(jìn)行人工澆水灌溉、不施農(nóng)藥、除草劑等化學(xué)藥劑。在雜交狼尾草生產(chǎn)30天、60天和90天刈割取樣，別割后用磅秤測(cè)量各個(gè)小區(qū)全部收獲植株重量，記錄其鮮產(chǎn)量；再各取6株，稱重后105°C殺青30min，75°C下烘至恒重，計(jì)算干物質(zhì)含量，并將上述樣品進(jìn)行步驟二的應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣。(3)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，以保證雜交狼尾草的再生能力。每3個(gè)月刈割一次，每年刈割4次。生長(zhǎng)3個(gè)月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株數(shù)在20-30 之間。二、應(yīng)用雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣(4)原料預(yù)處理首先將收割到的雜交狼尾草切碎至2 3cm，并進(jìn)一步粉碎。測(cè)
6量原料的總固體含量(TS)和揮發(fā)性固體(VS)含量，用于計(jì)算原料的畝產(chǎn)干物質(zhì)含量。生長(zhǎng)3個(gè)月原料的TS在22% -25%之間。(5)進(jìn)料將粉碎后原料2kg進(jìn)入到發(fā)酵罐中，加入其他沼氣發(fā)酵工程的發(fā)酵液 15kg作為接種物，進(jìn)行攪拌混合。(6)沼氣發(fā)酵采用中溫批式發(fā)酵的方式進(jìn)行厭氧發(fā)酵，每天定時(shí)進(jìn)行發(fā)酵液回流，發(fā)酵液中干物質(zhì)所占的濃度為20%，發(fā)酵溫度為55°C，整個(gè)發(fā)酵持續(xù)30天。
權(quán)利要求
1.一種雜交狼尾草的種植方法，其特征在于，包括以下步驟(a)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積水，于 4 月中下旬移栽雜交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)；(b)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2，采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土，常規(guī)管理；(c)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，刈割頻率設(shè)定為每隔3個(gè)月一次，一年收割 3 4次。
2.一種雜交狼尾草的種植聯(lián)合生產(chǎn)沼氣的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦寬細(xì)，開(kāi)好田間套溝，避免田間積水，于 4月中下旬移栽雜交狼尾草；(b)合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，相應(yīng)的密度為 13889株/hm2，采用種莖播種，每2 3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中，然后覆土，常規(guī)管理；(c)收割采用機(jī)械收割，留茬10 15cm，刈割頻率設(shè)定為每隔3個(gè)月一次，一年收割 3 4次；(d)原料預(yù)處理收割后雜交狼尾草，切碎至2-3cm，在將切碎后雜交狼尾草進(jìn)一步粉碎；(e)接種混合將粉碎后雜交狼尾草進(jìn)料到發(fā)酵罐內(nèi)，采用污泥或來(lái)源于其他沼氣發(fā)酵工程的發(fā)酵液作為接種物，進(jìn)行攪拌混合；(f)沼氣發(fā)酵采用濕法或干法進(jìn)行發(fā)酵，采用批式或連續(xù)發(fā)酵的方式，采用氣、液攪拌或機(jī)械攪拌方式進(jìn)行原料混合，發(fā)酵液中干物質(zhì)所占濃度為8% 20%，發(fā)酵溫度為 35 55 。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雜交狼尾草的種植方法及利用其作為原料聯(lián)合生產(chǎn)沼氣的方法。種植方法包括整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦寬4m，開(kāi)好田間套溝，于4月中下旬移栽雜交狼尾草；合理密植雜交狼尾草的種植行距、株距分別為120cm和60cm，密度為13889株/hm2，采用種莖播種，每2～3個(gè)節(jié)切成一段，平埋于土中然后覆土，常規(guī)管理；收割采用機(jī)械收割，留茬10～15cm，刈割頻率設(shè)定為每隔3個(gè)月一次，一年收割3～4次。利用本種植方法種植雜交狼尾草，控制其生產(chǎn)條件和生長(zhǎng)時(shí)間以及刈割頻率可以使的雜交狼尾草的畝產(chǎn)生物量達(dá)到較高水平，再利用其得到的雜交狼尾草生產(chǎn)沼氣，可以使得畝產(chǎn)累積產(chǎn)氣量達(dá)到較高水平，使得原料的產(chǎn)氣量和畝產(chǎn)生物質(zhì)量耦合達(dá)到理想狀態(tài)。
文檔編號(hào)A01B79/02GK102388741SQ20111024381
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者孔曉英, 孫永明, 李 東, 李志兵, 李連華, 李穎, 楊富裕, 楊改秀, 甄峰, 袁振宏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所