發(fā)布時間：2020-06-14 12:48

【摘要】：水稻秸稈是一種可以用做木質(zhì)纖維材料和可再生能源的主要生物質(zhì),快速分析水稻秸稈的組成成分,機械特性和近紅外反射光譜(NIRS)特性有助于探究其生長機制,從而提高其可持續(xù)利用功能與價值。本研究從中國南方海南省崖城和三亞收集了多種不同亞種(秈稻和粳稻),生長季(早、中、晚季)和生長環(huán)境(稻田和旱地)的水稻秸稈并進行了分析研究。主要創(chuàng)新點與結(jié)論總結(jié)如下:1.化學分析包括3種木質(zhì)纖維成分、5種元素組成、4種工業(yè)組成、14種礦質(zhì)元素和2種熱化學特性的測定。結(jié)果表明,水稻秸稈組成特性在不同品種之間差異顯著,顯著性水平(P)小于0.05。水稻秸稈木質(zhì)纖維含量為纖維素(39.96%±3.19%)木質(zhì)素(15.39%±1.57%)半纖維素(14.68%± 1.96%)。元素組成含量大小依次為氧元素(O)(40.83%± 1.38%)碳元素(C)(39.78%± 1.03%)氫元素(H)(4.93%±0.31%)氮元素(N)(1.51%±0.25%)硫元素(S)(0.38%± 0.07%)。工業(yè)組成成分為:水分(5.62%± 0.41%)、揮發(fā)分(VM)(71.77%± 1.60%)、灰分(12.58%±1.92%)、固定碳(FC)(10.04%±0.83%)。礦質(zhì)元素含量大小依次為:鉀(K)(16.42 ± 3.27 g kg-1)鈣(Ca)(3.72 ±0.76 g kg-1)磷(P)(2.30 ±0.68 g kg-1)鎂(Mg)(1.24±0.36gkg-1)錳(Mn)(770.67± 173.28 mgkg-1)鈉(Na)0.28±0.16gkg-1)鐵(Fe)(.08±0.12gkg-1)鋅(Zn)(25.36±10.38mgkg-1)砷(As)(2.00±4.94 mgkg-1)硼(B)(.53±1.03mgkg-1)銅(Cu)(3.46±1.15mgkg-1)鉻(Cr)(0.66±0.45mgkg-1)鎳(Ni)(0.38 ±0.18 mg kg-1);鎘(Cd)。高位熱值(HHV)和低位熱值(LHV)分別為14.35-17.24 MJ kg-1和13.18-16.14 Mkg-1。28個組成特性之間相關(guān)系數(shù)(R)大于0.50且顯著相關(guān)(P0.01)的關(guān)系總結(jié)為:C、VM、HHV、LHV之間呈正相關(guān),并與Ash呈負相關(guān);O、VM、FC、LHV之間呈正相關(guān)、并與Ash呈負相關(guān)。2.測定了不同種類水稻秸稈的物理特性(直徑、厚度、面積)和機械特性(剪切、彎曲、拉伸)。結(jié)果表明,物理和機械特性呈負相關(guān)。不同水稻秸稈品種的物理特征幾乎沒有顯著差異。水稻秸稈的長徑為3.64 ± 0.54 mm,短徑為2.31 ±0.38 mm,厚度為0.37 ±0.06 mm,橫截面積為3.00 ±0.77 mm2。水稻秸稈所能承受的最大拉力(11.53-133.27 N)最大剪切力(4.34-54.56 N)彎曲力(0.43-4.93N),抗拉強度(56.47 ± 22.67 MPa)抗彎強度(22.44 ±6.60 MPa)剪切強度(2.94± 1.10 MPa),拉伸彈性模量(6.87±1.95 MPa)彎曲彈性模量(2.82± 1.10 MPa)。通過四分位數(shù)范圍選擇了機械特征突出的樣本,同時需要進一步研究它們的遺傳差異。3.基于偏最小二乘(PLS)和競爭自適應(yīng)重加權(quán)變量選擇-偏最小二乘(CARS-PLS)兩種算法,建立了水稻秸稈木質(zhì)纖維素和元素組成的NIRS速測模型。建模結(jié)果表明,大多數(shù)CARS-PLS模型比PLS模型具有更高的準確性,可能是因為CARS-PLS模型選擇了波數(shù)的最佳組合,這可能增強了組分的信號,從而提高了預測效率。N含量作為水稻秸稈利用的主要元素,可以通過CARS-PLS模型進行精確預測。一般來說,CARS-PLS模型能夠有效定量不同水稻秸稈的木質(zhì)纖維素和元素組成。在實際應(yīng)用中模型的精確度是可以接受的。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S216.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 李錦;田霄鴻;王少霞;把余玲;李有兵;鄭險峰;;秸稈還田條件下減量施氮對作物產(chǎn)量及土壤碳氮含量的影響[J];西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版);2014年01期

本文編號：2712804