专利名称：杂交狼尾草的种植方法及利用其作为原料联合生产沼气的方法
技术领域：
本发明属于生物质资源的可再生能源利用领域，具体涉及杂交狼尾草的种植方法及杂交狼尾草作为生物质原料联合生产沼气的方法。
背景技术：
狼尾草(Pennsetum alopecuroides (L. ) Spreng)隶属禾本科黍亚科，蒺黎亚族， 狼尾草属，为一年生或多年生草本植物，是热带、亚热带和温带地区的重要牧草，全世界约 140种，多数原产于非洲。杂交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)是分别以巨象草和狼尾草为父、母本培育而成的三倍体杂种，具有生长速度快、产草量高、适应性广和抗逆性强等特点，发展前景十分广阔。杂交狼尾草株高3. 5米左右，高的可达4米以上，一般每株分蘖约20个左右；多次刈割利用后，分蘖可成倍增加，由于不能形成花粉，或者雌蕊发育不良，一般不结实。一般产量15万kg/公顷，高产田产鲜草可达22. 5万kg/公顷。在孕穗期干物质粗蛋白含量为15.4%，粗纤维35%，无氮浸出物沈.4(%，粗灰分7. 1%，另含丰富的维生素和微量元素。狼尾草既抗旱又耐湿，并具有一定的耐盐性，对土壤要求不严， 以土层深厚、保水性良好的黏质土壤最为适宜。目前杂交狼尾草的利用主要有(1)作为造纸的原材料。王洪宾(CN1827915A 杂交狼尾草NaOH-AQ法制浆漂白抄造产品的方法)公开了一种以杂交狼尾草为原料制浆漂白并经抄纸机抄纸的方法；(2)以杂交狼尾草为原料的刨花板制造工艺。周定国(CN 100999091A木材/杂交狼尾草复合人造板制造方法)公开了一种以木材(0-30%)和杂交狼尾草(70-100%)为原料，经备料、干燥、施胶、铺装、热压和后续处理等步骤制造人造板得制造方法；(3)作为禽畜饲养的原料，可用来作为各种草食性或鱼类的饲料。冯德庆等 (CN 101209089A提高草鱼肉中N-3多不饱和脂肪酸的方法)公开了一种配合饲料和杂交狼尾草二者搭配的干物质的重量比例是1.1 1，可生产出廉价的、富含n-3多不饱和脂肪酸的鱼肉。此外也有报道杂交狼尾草可在水土保持和在各类园林中作为独赏、花境配置以及地被植物等应用。欧美国家加大了能源草类作物作为可再生资源的开发力度。早在1984年美国能源部设立了“草本能源植物研究计划项目(HECP) ”，其主要研究对象为多年生禾草。HECP 计划开始时主要集中于草种的筛选，试验内容包括产量潜力鉴定、生物化学组分检测和最佳田间管理措施构建等。在1985 1989年间从35种草本植物中筛选出18种最具潜力的禾草。欧洲将多年生禾草作为生物质能的研究起始于芒属植物(Miscanthus)。20世纪60 年代，在丹麦进行了将芒草作为能源植物的第一个试验，并在1983年建立了第一个试验基地。在此基础上，于1989年又启动了欧洲JOULF计划项目，分别在丹麦、德国、爱尔兰和英国建立了试验基地，用来研究横跨北欧的巨芒草的生物量潜力。1993年，又在欧洲A^计划项目下开展了一个将田间试验延伸到南欧的大工程，其中包括希腊、意大利和西班牙。另外， 丹麦、荷兰、德国、奥地利和瑞士等国的国家项目也都资助了有关芒属植物的生殖、发育、管理实践以及收获和加工方面的研究工作。1997年，在欧洲FA^计划项目的引导下，一个有关全欧不同基因型芒属植物的筛选和杂交育种的项目被启动。而在国内目前还没有对能源草的种植、收割及其产能情况进行系统研究。林冬梅等(CN 101617599A巨菌草种植及其作为生物质能源生产沼气的方法)等公开了一种有关巨菌草种植及其作为生物质能源生产沼气的方法。其主要针对巨菌草，对巨菌草的选种、取种、育种并阐述了其生产沼气的方法。郑正等(CN 101519669A—种以皇竹草为原料生产沼气的方法)公开了一种以皇竹草为原料生产沼气的方法，主要针对的是生产沼气的过程进行了阐述，并未涉及皇竹草的种植。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种杂交狼尾草的种植方法，利用该方法种植杂交狼尾草可以使杂交狼尾草的亩产生物量达到较高的水平。本发明的杂交狼尾草的种植方法，其特征在于，包括以下步骤(d)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积 /K，于 4 月中下旬移栽杂交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)；(e)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2，采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土，常规管理；(f)收割采用机械收割，留茬10 15cm，刈割频率设定为每隔3个月一次，一年收割3 4次。本发明的第二个目的是提供了一种杂交狼尾草的种植联合生产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤(g)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积水，于4月中下旬移栽杂交狼尾草；(h)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2，采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土，常规管理；(i)收割采用机械收割，留茬10 15cm，刈割频率设定为每隔3个月一次，一年收割3 4次；(j)原料预处理收割后杂交狼尾草，切碎至2_3cm，在将切碎后杂交狼尾草进一步粉碎；(k)接种混合将粉碎后杂交狼尾草进料到发酵罐内，采用污泥或来源于其他沼气发酵工程的发酵液作为接种物，进行搅拌混合；(1)沼气发酵采用湿法或干法进行发酵，采用批式或连续发酵的方式，采用气、 液搅拌或机械搅拌方式进行原料混合，发酵液中干物质所占浓度为8% 20%，发酵温度为；35 55°C。利用本发明的种植方法种植杂交狼尾草，通过控制其生产条件和生长时间以及刈割频率可以使的杂交狼尾草的亩产生物量达到较高水平，再利用该种植方法得到的杂交狼尾草生产沼气，可以使得亩产累积产气量达到较高水平，使得原料的产气量和亩产生物质量耦合达到理想状态。并且本发明的种植方法种植和管理简单。
图1是实施例1的杂交狼尾草亩产生物量；图2是实施例1的杂交狼尾草累积产气量；图3是实施例2的杂交狼尾草亩产生物量；图4是实施例2的杂交狼尾草累积产气量。
具体实施例方式以下实施例是对本发明的进一步阐述，而不是对本发明的限制。实施例1 种植地广州增城的华南农业大学基地1号试验地一、杂交狼尾草的种植(1)整地杂交狼尾草根系发达，需要深厚的土层，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，确保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间一套沟，避免田间积水。于4月中下旬移栽杂交狼尾草。(2)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2。采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整个生长期内不基施磷肥，不追施氮肥，不进行人工浇水灌溉、不施农药、除草剂等化学药剂。在杂交狼尾草生长30天、60天和90天刈割取样，別割后用磅秤测量各个小区全部收获植株重量，记录其鲜产量；再各取6株，称重后105°C杀青30min，75°C下烘至恒重，计算干物质含量，并将上述样品进行步骤二的应用杂交狼尾草生产沼气。(3)收割采用机械收割，留茬10 15cm，以保证杂交狼尾草的再生能力。每3个月刈割一次，每年刈割4次。生长3个月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株数在20-30 之间。二、应用杂交狼尾草生产沼气(4)原料预处理首先将收割到的杂交狼尾草切碎至2 3cm，并进一步粉碎。测量原料的总固体含量(TS)和挥发性固体(VS)含量，用于计算原料的亩产干物质含量。生长3个月原料的TS在22% -25%之间。(5)进料将粉碎后原料2kg进入到发酵罐中，加入其他沼气发酵工程的发酵液 15kg作为接种物，进行搅拌混合。(6)沼气发酵采用中温批式发酵的方式进行厌氧发酵，每天定时进行机械搅拌以保证原料和接种物充分混合，发酵液中干物质所占的浓度为8% (质量分数)，发酵温度为35°C，整个发酵持续30天，然后进行数据统计，具体结果如图1和图2所示。从图1和图2中可以看出，杂交狼尾草的亩产生物量是在杂交狼尾草生产90天时最高，相应的亩产累积产气率是在杂交狼尾草生产90天时最高。实施例2种植地广州增城的华南农业大学基地2号试验地一、杂交狼尾草的种植(1)整地杂交狼尾草根系发达，需要深厚的土层，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，确保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积水。于4月中下旬移栽杂交狼尾草。(2)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2。采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整个生长期内不基施磷肥，不追施氮肥，不进行人工浇水灌溉、不施农药、除草剂等化学药剂。在杂交狼尾草生产30天、60天和90天刈割取样，別割后用磅秤测量各个小区全部收获植株重量，记录其鲜产量；再各取6株，称重后105°C杀青30min，75°C下烘至恒重，计算干物质含量，并将上述样品进行步骤二的应用杂交狼尾草生产沼气。(3)收割采用机械收割，留茬10 15cm，以保证杂交狼尾草的再生能力。每3个月刈割一次，每年刈割4次。生长3个月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株数在20-30 之间。二、应用杂交狼尾草生产沼气(4)原料预处理首先将收割到的杂交狼尾草切碎至2 3cm，并进一步粉碎。测量原料的总固体含量(TS)和挥发性固体(VS)含量，用于计算原料的亩产干物质含量。生长3个月原料的TS在22% -25%之间。(5)进料将粉碎后原料2kg进入到发酵罐中，加入其他沼气发酵工程的发酵液 15kg作为接种物，进行搅拌混合。(6)沼气发酵采用中温批式发酵的方式进行厌氧发酵，每天定时进行机械搅拌以保证原料和接种物充分混合，发酵液中干物质所占的浓度为8% (质量分数)，发酵温度为35°C，整个发酵持续30天，然后进行数据统计，具体结果如图3和图4所示。从图3和图4中可以看出，杂交狼尾草的亩产生物量是在杂交狼尾草生产90天时最高，相应的亩产累积产气率是在杂交狼尾草生产90天时最高，其产气量可达5000m7ha。实施例3种植地广州增城的华南农业大学基地3号试验地一、杂交狼尾草的种植(1)整地杂交狼尾草根系发达，需要深厚的土层，一般深耕30cm，最好在冬天深耕，确保土壤疏松。3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积水。于4月中下旬移栽杂交狼尾草。(2)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2。采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土。植株整个生长期内不基施磷肥，不追施氮肥，不进行人工浇水灌溉、不施农药、除草剂等化学药剂。在杂交狼尾草生产30天、60天和90天刈割取样，別割后用磅秤测量各个小区全部收获植株重量，记录其鲜产量；再各取6株，称重后105°C杀青30min，75°C下烘至恒重，计算干物质含量，并将上述样品进行步骤二的应用杂交狼尾草生产沼气。(3)收割采用机械收割，留茬10 15cm，以保证杂交狼尾草的再生能力。每3个月刈割一次，每年刈割4次。生长3个月的能源草的株高在3. 5-4m左右，分株数在20-30 之间。二、应用杂交狼尾草生产沼气(4)原料预处理首先将收割到的杂交狼尾草切碎至2 3cm，并进一步粉碎。测
6量原料的总固体含量(TS)和挥发性固体(VS)含量，用于计算原料的亩产干物质含量。生长3个月原料的TS在22% -25%之间。(5)进料将粉碎后原料2kg进入到发酵罐中，加入其他沼气发酵工程的发酵液 15kg作为接种物，进行搅拌混合。(6)沼气发酵采用中温批式发酵的方式进行厌氧发酵，每天定时进行发酵液回流，发酵液中干物质所占的浓度为20%，发酵温度为55°C，整个发酵持续30天。
权利要求
1.一种杂交狼尾草的种植方法，其特征在于，包括以下步骤(a)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积水，于 4 月中下旬移栽杂交狼尾草(Pennisetum americanumXP. purpureum)；(b)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2，采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土，常规管理；(c)收割采用机械收割，留茬10 15cm，刈割频率设定为每隔3个月一次，一年收割 3 4次。
2.一种杂交狼尾草的种植联合生产沼气的方法，其特征在于，包括以下步骤(a)整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦宽細，开好田间套沟，避免田间积水，于 4月中下旬移栽杂交狼尾草；(b)合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，相应的密度为 13889株/hm2，采用种茎播种，每2 3个节切成一段，平埋于土中，然后覆土，常规管理；(c)收割采用机械收割，留茬10 15cm，刈割频率设定为每隔3个月一次，一年收割 3 4次；(d)原料预处理收割后杂交狼尾草，切碎至2-3cm，在将切碎后杂交狼尾草进一步粉碎；(e)接种混合将粉碎后杂交狼尾草进料到发酵罐内，采用污泥或来源于其他沼气发酵工程的发酵液作为接种物，进行搅拌混合；(f)沼气发酵采用湿法或干法进行发酵，采用批式或连续发酵的方式，采用气、液搅拌或机械搅拌方式进行原料混合，发酵液中干物质所占浓度为8% 20%，发酵温度为 35 55 。
全文摘要
本发明公开了一种杂交狼尾草的种植方法及利用其作为原料联合生产沼气的方法。种植方法包括整地在冬天深耕土壤，3月份耙地做畦，畦宽4m，开好田间套沟，于4月中下旬移栽杂交狼尾草；合理密植杂交狼尾草的种植行距、株距分别为120cm和60cm，密度为13889株/hm2，采用种茎播种，每2～3个节切成一段，平埋于土中然后覆土，常规管理；收割采用机械收割，留茬10～15cm，刈割频率设定为每隔3个月一次，一年收割3～4次。利用本种植方法种植杂交狼尾草，控制其生产条件和生长时间以及刈割频率可以使的杂交狼尾草的亩产生物量达到较高水平，再利用其得到的杂交狼尾草生产沼气，可以使得亩产累积产气量达到较高水平，使得原料的产气量和亩产生物质量耦合达到理想状态。
文档编号A01B79/02GK102388741SQ20111024381
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月24日 优先权日2011年8月24日
发明者孔晓英, 孙永明, 李 东, 李志兵, 李连华, 李颖, 杨富裕, 杨改秀, 甄峰, 袁振宏 申请人:中国科学院广州能源研究所