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典型农业生物质化学特性的比较 　　0引言 　　生物质能源是人类最早的能源之一，尤其是在农村地区通常是非常容易获得的能源。生物质在全球能源资源中排名第4，为人类需要提供了约9%-14%的能源;尤其在发展中国家，生物质能源尤为重要，提供了近35%-40%的能源。生物质在生长过程中吸收CO2，燃烧过程中释放CO2，可达到气体排放的平衡。生物质燃料的燃烧速度大大高于煤，且生物质有可再生、环境友好等优点。利用生物能源可以扩展来满足日益增长的能源需求，减少二氧化碳的排放和全球变暖，对于城市和农村废弃物的处理非常有益处。 　　我国生物质原料主要来自农林产业，分布广泛，有草、灌、乔，糖及淀粉等。木质纤维素生物质主要是一些农作物秸秆，如水稻秸秆、玉米秸秆、麦秆、油菜秸秆和棉花秸秆等。系统识别和量化生物质化学成分组成，是生物质原料应用最重要的步骤。关于秸秆原料热解或发酵的研究较多。农作物秸秆作为生物质能的原料，可以用来制备生物炭和生物油。近年来，对于洗涤纤维和粗蛋白的研究，主要是针对其被微生物发酵后可以更好地被用作饲料等，而对于不同地区或不同种类秸秆的化学特性的比较的研究较少。为此，针对华东地区3个省市4种常见的生物质(水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆)的化学特性进行比较和分析，以期为生物质合适的能源化利用方式提供参考。 　　1.材料与方法 　　1.1试验材料采集 　　选取来自安徽省、江西省和上海市的水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆共计127个样品，不同地块或不同品种的样品记作不同的样品。根据当地种植区域分布及样品种类选择采样点，保证采样科学、具有代表性，采集不同品种的样品以保证实验数据适用于本样品的全部品种。水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆。样品采集时间选择在该作物的收获期，在每个地块根据地形科学布点，每个样品采集3 - 5 kg，使用己做好标记的绳子将样品捆扎结实;同时，完成现场记录表的填写，将样品的采集时间、地点、样品品种、种植方式、收获季节等信息记录完整。 　　1.2试验材料制备 　　将采集好的秸秆按种类分类标记，风干后使用枝娅粉粹机(福轮力特112M-4)进行粗粉，得到粗粉样品放入45℃烘箱中烘干;然后用中药粉碎机(大德药机DFY-500)中进行细粉，细粉样品再经40目筛分(粒径lt;0. 63 mm);样品制备完成后装于自封袋中，做好标签，放在干燥器中保存，用于试验测试。 　　1.3试验方法 　　以制备好的秸秆粉末样品为原料，采用四分法选取样品进行纤维素(cellulose )、半纤维素(hemi-cellulose)、木质素(lignin )、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及粗蛋白等化学性质的测定。各指标的测定多采用国家标准、美国材料与试验协会ATSM标准和AOAC国际标准。对水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆进行化学特性测定。 　　1)纤维素、半纤维素:纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体。这些糖是五碳糖和六碳糖，包括木糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖等。本测试采用高效液相色谱(Waters 1515 -2414 )法通过测量糖的含量来测定纤维素和半纤维素的含量。 　　2)木质素:采用紫外分光光度法测得酸性可溶性木质素，用灼烧法(575℃)测差重得到不可溶性木质素、木质素的总含量及两部分的总和。 　　3)中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维:用纤维测定仪测定。 　　4)粗蛋白:用凯氏定氮仪测定。 　　1.4试验仪器 　　枝娅粉碎机、中药粉碎机、天平、VELP纤维测定仪FIWE 6、烘箱、马弗炉、Waters 1515-2414高效液相色谱仪、UV-1800型紫外分光光度计、凯氏定氮仪等。 　　1.5数据分析方法 　　采用Microsoft Excel 2010, IBM SPSS Statistics 20单因素方差分析等方法。 　　2结果与分析 　　2.1纤维素、半纤维素和木质素含量变化 　　纤维类物质包括纤维素、半纤维素和木质素。纤维类物质含量的高低可以作为生物质能原料选择的重要依据。水稻秸秆、玉米秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆的纤维类物质含量。 　　由于秸秆中的木质纤维素含量较高，不能被厌氧菌有效地降解，相对于畜禽粪便等易消化的物料，秸秆制取沼气技术要困难得多，尤其是对于木质素含量最高的棉花秸秆。但我国秸秆资源量巨大，农村沼气池的推广工作开展顺利。为解决秸秆难以降解制取沼气的问题，需要解决一些关键性的技术问题。首先，需要研究各种预处理方法，通过预处理提高秸秆的可生物消化性能、消化效率和产气率;其次，根据秸秆体