国外生物质能的开发利用有哪些?
1.美国的应用现状
1973年,美国建立区域性生物质能计划,并相继出台了一系列的政策法规,加快生物质能源的发展,为拥有先进的生物质能源技术的开发奠定了基础。2000年,美国设立了生物质能源研发部门,专项拨款,加大投入力度;2012年出台的新农业法案,以财政补贴的形式促进生产燃料乙醇的原材料——玉米的产量增长,玉米价格上涨使得支撑农产品高价的手段得到了加强;并于2013年4月发布《生物质创新计划项目》,将生物质能开发运用到飞机和船只上。
美国生物质直接燃烧发电技术在1979年已得到应用,当年装机容量仅有22MW。近年来得到迅速发展,2010年装机容量达到10400MW。截至2012年底,生物质能源发电量的75%属于直接燃烧发电,总装机容量达到22000MW,有望在2020年突破40000MW。燃料乙醇是目前世界上备受关注的石化燃料代替品,美国燃料乙醇生产居世界第一位,生产原料主要有玉米、马铃薯等,年产乙醇40×108m3,与该乙醇混合的汽油占该国总耗油量的三成以上。
2.欧盟的应用现状
20世纪爆发的三次“石油危机”,引起了世界范围内的能源恐慌,由此各国纷纷制订可再生能源计划,建立安全、清洁、可持续的新能源产业。欧盟各成员国政府颁布了相应的政策法规,对生物质能的研究和开发给予财政支持。
目前欧洲生物质能发展迅速,主要应用领域有转化生物柴油和生物质能发电,在生物质能供暖方面也有较高的市场化水平。欧盟能够成为全球最大的生物柴油生产基地,得益于其在原料生产、加工制造等环节给予的优惠政策。原料主要来自于欧盟各国自产的菜籽油以及进口的棕榈油和豆油,目前年产量已达世界总产量的65%。从2011年开始,欧洲生物柴油产量连续两年下滑,2012年跌至低谷。因此为确保欧洲各国生物柴油行业的持续发展,自2013年起,欧洲各国政府决定对国外进口生物柴油征收临时反倾销税,压制阿根廷和印度尼西亚等出口国对欧洲市场的影响,从而促进了本土产能的增长。
在生物质能发电方面,政府通过建立分离支持给付系统,使得劳动生产者享有45欧元/hm2(公顷)资金补贴,保障各国发展生物质能原料的供应。芬兰在欧洲建立了最大的生物质能发电站,德国和丹麦主要开发热电联产业,到2005年底,德国建成140多个区域热电联发电厂。
秸秆生物质通过液化或固化等方式制造成燃料可直接供热,或是制造成秸秆清洁煤炭等等。秸秆煤炭是一
种新型的生物质再生能源,环保清洁,远远低于原煤的成本和市场价格,应用范围极为广泛,可以代替木
柴、原煤、液化气,广泛用于生活炉灶、取暖炉、热水锅炉、工业锅炉等。但是如何将生物质燃料像煤、
煤气和天然气一样在老百姓的生活中普及,还需大力宣传和推广。
2.3交通能源
秸秆的主要成分是碳、氢、氧等元素,有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素、蛋白质、脂肪
、灰分等,用秸秆转化的生物燃料如生物乙醇和生物柴油作为交通能源,同石油、天然气和煤等化石燃料
相比,最大特点是可再生性和对环境更友好。国际上生物交通能源技术相对成熟,主要路线是:谷物、秸
秆、其它植物等发酵生产乙醇-车用油、乙烯、无毒溶剂及上百种化工、原材料产品等;我国秸秆交通能源
技术研究虽然起步较晚,但日趋成熟,有些正形成小型规模和商品化。
3秸秆生物质能源化应用技术
秸秆生物质能源化应用技术主要包括秸秆沼气(生物气化)、秸秆固化成型燃料、秸秆热解气化、直燃发电
和秸秆干馏等方式。
与传统能源行业相比,生物质能具有可再生、污染低、分布广等特性。严酷的现实已经倒逼着人类社会必须寻找和发展可再生清洁能源,我们中国尤其如此。生物质能源可以覆盖化石能源的全品类,因此这个产业兴旺发展的时机已经成熟。国家能源局此前发布的《生物质能发展“十三五”规划》明确,全国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、生活垃圾与有机废弃物等生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤。截至2020年“十三五”规划末,生物质能在可再生能源中占比将达到30%,超过光伏和风电的总和。据了解,我国生物质重点产业将实现规模化发展,成为带动新型城镇化建设、农村经济发展的新型产业。
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。属再生能源。据计算,生物质储存的能量为270亿千瓦,比目前世界能源消费总量大2倍。人类历史上最早使用的能源是生物质能。19世纪后半期以前,人类利用的能源以薪柴为主。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。主要是利用城乡有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便,通过厌氧消化产生可燃气体甲烷,供生活、生产之用。(2) 利用生物质制取酒精。当前的世界能源结构中,生物质能所占比重微乎其微。
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量,这些植物以生物质作为媒介储存太阳能,属再生能源。据计算,生物质储存的能量比目前世界能源消费总量大2倍。
生物质能从广义层面讲,就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源。
从狭义和法律层面讲,生物质能是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源。依据来源不同,可将适合于能源利用的生物质分为林业剩余物、农业剩余物、生活污水、工业有机废渣废液、城乡固体废物和畜禽粪便等六大类。
发展生物质能的意义:
目前,生物质能在我国可再生能源消费总量中占比不到10%。当前的“小产业”若政策得当,方向正确,未来则是可再生能源领域的“巨人”。每年若对城乡各类有机废弃物进行无害化、减量化和资源化利用,将对我国环境、能源和粮食安全发挥巨大作用。
随着生物质能产业发展规模不断壮大,将会逐步改变我国农业农村生产生活方式,实现新时代县域经济绿色低碳循环可持续发展新业态,进而推动我国新型城镇化、乡村振兴战略和碳中和目标尽早实现。
以上内容参考:百度百科-生物质能
2、工程开发模式 Modo de Desarrollo de Proyecto
3、公司联营模式 Modo de Asociación Público Privada
4、建设征地和移民安置 Adquisición de Terreno y Reasentamiento
5、永久性建筑物 Estructura Permanente
6、临时性建筑物 Estructura Temporal
7、改造 Remodelación
8、自然保护区 Reserva Natural
9、历史文化遗址 Sitio Cultural e Histórico
10、基础设施 Infraestructura
11、饮用水水源保护区 Reserva de Fuente de Agua Potable
12、施工详图设计 Diseño Detallado
13、运行期 Período de Operación
14、总承包 Contratación General/ EPC Contratación
15、初步勘察 Investigación Preliminar
16、初步勘测 Estudio Preliminar
17、工程设计 Diseño de Proyecto
18、工程咨询 Consultoría de Proyecto
19、施工 Construcción
20、测量放线 Replanteo
21、场地清理和平整 Despeje y Nivelación de Sitio
22、土方调配 Movimiento de Terreno
23、桩基 Pilote de Cimentación
24、基坑支护 Soporte y Protección del Foso de Fundación
25、基础垫层 Cojín de Fundación
26、桩基静载测试 Prueba de Carga Estática de Pilote de Fundación
27、土方开挖 Excavación de Terreno
28、土方回填 Relleno de Terreno
29、钢筋混凝土 Hormigón Armado/ Hormigón Reforzado/ Concreto Reforzado
30、施工监理 Supervisión de Construcción
31、竣工验收 Aceptación Final
32、运行与维护 Operación y Mantenimiento
33、项目移交 Entrega de Proyecto
34、施工图 Plano de Construcción
35、施工详图 Plano Detallado de Construcción
36、竣工图 Plano As Built
37、项目建议书 Propuesta de Proyecto
38、预可行性研究报告Informe de Estudio Prefactible
39、可行性研究报告 Informe de Estudio Factible
40、计算书 Hoja de Cálculo
41、设计说明书 Memoria de Diseño
42、业主 Contratante/ Propietario
43、承包方 Contratista
44、分包方 Subcontratista
45、供货方 Suministrador
46、运营方 Operador
47、中标通知书 Notificación de Adjudicación
48、合同 Contrato
49、通用条款 Términos Generales / Cláusulas Generales
50、特殊条款Términos Específicos / Cláusulas Específicas
51、图例 Leyenda
52、符号 Símbolo
53、平面布置图 Trazado
54、立视图 Plano de Vista de Elevación
55、透视图 Plano de Vista Prospectiva
56、立体图 Estereograma
57、鸟瞰图 Plano de Vista Aérea/ Panorama
58、俯视图 Plano de Vista de Planta
59、示意图 Plano Esquemático
60、外形图 Diagrama/Plano de Dimensión Exterior
61、轮廓图 Acotación Externa
62、剖面图 Plano Seccional
63、纵剖面图 Plano de Sección Longitudinal
64、横剖面图 Plano de Sección Transversal
65、展视图 Plano de Visión Extendida
66、加工图 Plano de Fabricación
67、装配图 Plano de Montaje
68、配筋图 Plano de Encofrado y Refuerzo
69、框图 Diagrama de Bloques
70、工程地理位置图 Plano de Ubicación Geográfica del Proyecto Propuesto
71、河流梯级开发示意图 Esquema de Desarrollo de Escalera del Río
72、电站接入系统地理位置图 Plano de Ubicación Geográfica de Interconexión de la Central
73、枢纽总布置图 Trazado del Proyecto, Plano de Disposición General de Proyecto
74、枢纽效果图 Plano de Diseño de Proyecto
75、标题栏 Título
76、签字栏 Firma
77、制图 Elaborado por
78、校核 Revisado por
79、审查 Examinado por
80、批准 Aprobado por
81、绝对高程 Elevación Absoluta
82、相对高程 Elevación Relativa
83、开挖线 Línea de Excavación
84、建筑物轮廓线 Esquema de la Estructura
85、原地面线 Línea de Tierra Natural
86、水工建筑物 Estructura Hidráulica
87、机电设备 Equipos Electromecánicos
88、水工金属结构 Estructura Metálica Hidráulica
89、水力机械设备Máquina Hidráulica
90、设备总成套 Diseño y Suministro de Equipos Completos
91、给排水 Suministro y Drenaje de Agua
92、消防 Control de Incendios/ Protección Contra Incendio
93、工程造价 Prepuesto de Proyecto
94、水电站 Central/Planta Hidroeléctrica
95、风电场 Parque Eólico
96、太阳能光伏电站 Central/Planta Solar Fotovoltaica
97、太阳能光热电站 Central Solar Fototérmica
98、生物质能电站 Central de Biomasa
99、火电站 Central Térmica
100、垃圾发电站 Central Incineradora de Residuos
从各省的生物质发电产业发展情况来看,东部沿海和广东地区装机容量处于领先地位。截至2019年底,山东省生物质发电装机容量达到324.3万千瓦,安徽省和江苏省分别为195.4万千瓦和203.1万千瓦,广东省装机容量达到239.4万千瓦。截至2019年底,全国25个省(区、市)农林生物质发电累计装机容量973万千瓦,较2018年增长21%,2019年新增装机容量170万千瓦。截至2019年底,农林生物质发电累计装机容量排名前五的省份分别是山东省、安徽省、黑龙江省、湖北省和江苏省,五省份合计装机容量占全国累计装机容量的54.3%。
目前我国生物质能源的总体利用局势是多集中在东部沿海地区,中部西部的比例较低目前总装机量较低但环比增长较高。根据最新国家发改委的文件,未来国家会加大对生物质能源发电的补贴力度,进一步落实全面禁煤的政策,生物质能源在未来仍有巨大的市场潜力并会逐渐发展为成熟的产业。
生物质资源以林业和农业废弃物为主
我国生物质资源丰富,主要包括农业废弃物、林业废弃物、畜禽粪便、城市生活垃圾、有机废水和废渣等,每年可作为能源利用的生物质资源总量约相等于4.6亿标准煤。其中农业废弃物资源量约4亿吨,折算成标煤量约2亿吨林业废弃物资源量约3.5亿吨,折算成标煤量约2亿吨其余相关有机废弃物约为6000万吨标准煤。
生物质发电保持稳步增长势头
随着国内大力鼓励和支持发展可再生能源,生物质能发电投资热情迅速高涨,各类农林废弃物发电项目纷纷启动建设。我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。据国家能源局数据显示,2019年,我国生物质发电累计装机达到2254万千瓦,同比增长26.6%我国生物质发电新增装机473万千瓦我国生物质发电量1111亿千瓦时,同比增长20.4%,继续保持稳步增长势头。
生物质能占可再生能源比例逐步扩大
从我国能源结构以及生物质能地位变化情况来看,近年来,随着生物质能发电持续快速增长,生物质能装机和发电量占可再生能源的比重不断上升。具体表现为:2019年我国生物质能源装机容量和发电量占可再生能源的比重分别上升至2.84%和5.45%。生物质能发电的地位不断上升,反映生物质能发电正逐渐成为我国可再生能源利用中的新生力量。
垃圾燃烧发电占比不断提高
根据中国产业发展促进会生物质能产业分会于2019年6月30日发布的《2019中国生物质发电产业排名报告》数据,截至2018年,我国已投产生物质发电项目902个,并网装机容量为1784.3万千瓦,年发电量为906.8亿千瓦时。
其中:我国农林生物质发电项目为321个,并网装机容量为806.3万千瓦,较2017年增加了51个项目、105.5万千瓦装机容量。而垃圾发电项目已达到401个,并网装机容量为916.4万千瓦,较2017年增加了63个项目、191.3万千瓦装机容量。
垃圾焚烧发电项目401个,并网装机容量916.4万千瓦,年发电量为488.1亿千瓦时,年处理垃圾量1.3亿吨。
沼气发电项目180个,较2017年增加44个装机容量为61.6万千瓦,较2017年增加11.7万千瓦年发电量、上网电量分别达到24.1亿、21.4亿千瓦时,较2017年各增加2亿、2.1亿千瓦时。
2018年农林生物质发电全行业发电设备平均利用小时数为4895小时,同比2017年减少774小时。装机容量增加约105.5万千瓦,但是发电量和上网电量和2017年基本持平,主要原因一是部分企业转为热电联产,供热量增大二是行业原料成本固定,但是盈利能力减弱,发电补贴未能及时下发,部分企业资金链紧张,最终导致停产。自2017年开始,垃圾焚烧发电装机增速明显高于农林生物质发电,装机装量超过农林生物质发电。到2018年,垃圾焚烧发电装机容量高于农林生物质发电约110万千瓦,上网电量高于农林生物质发电约35.7亿千瓦时。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国生物质能发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
世界甘薯主要产区分布在北纬40°以南。栽培面积以亚洲最多,非洲次之,美洲居第3位。1985年世界甘薯栽培面积800.3万公顷,总产量为11143.8万吨。
甘薯在中国分布很广,以淮海平原、长江流域和东南沿海各省最多。全国分为5个薯区:①北方春薯区。包括辽宁、吉林、河北、陕西北部等地,该区无霜期短,低温来临早,多栽种春薯。②黄淮流域春夏薯区。属季风暖温带气候,栽种春夏薯均较适宜,种植面积约占全国总面积的40%。③长江流域夏薯区。除青海和川西北高原以外的整个长江流域。④南方夏秋薯区。北回归线以北,长江流域以南,除种植夏薯外,部分地区还种植秋薯。⑤南方秋冬薯区。北回归线以南的沿海陆地和台湾等岛屿属热带湿润气候,夏季高温,日夜温差小,主要种植秋、冬薯。
中国各薯区的种植制度不尽相同。北方春薯区一年一熟,常与玉米、大豆、马铃薯等轮作。春夏薯区的春薯在冬闲地春栽,夏薯在麦类、豌豆、油菜等冬季作物收获后栽插,以二年三熟为主。长江流域夏薯区甘薯大多分布在丘陵山地,夏薯在麦类、豆类收获后栽插,以一年二熟最为普遍。其他夏秋薯及秋冬薯区,甘薯与水稻的轮作制中,早稻、秋薯一年二熟占一定比重。旱地的二年四熟制中,夏、秋薯各占一熟。北回归线以南地区,四季皆可种甘薯,秋、冬薯比重大。旱地以大豆、花生与秋薯轮作;水田以冬薯、早稻、晚稻或冬薯、晚秧田、晚稻两种复种方式较为普遍。
甘薯根可分为须根、柴根和块根 3种形态。须根呈纤维状,有根毛,根系向纵深伸展,一般分布在30厘米土层内,深可超过100厘米,具有吸收水分和养分的功能。柴根粗约1厘米左右,长可达30~50厘米,是须根在生长过程中遇到土壤干旱、高温、通气不良等原因,以致发育不完全而形成的畸形肉质根,没有利用价值。块根是贮藏养分的器官,也是供食用的部分。分布在 5~25厘米深的土层中,先伸长后长粗,其形状、大小、皮肉颜色等因品种、土壤和栽培条件不同而有差异,分为纺锤形、圆筒形、球形和块形等,皮色有白、黄、红、淡红、紫红等色,肉色可分为白、黄、淡黄、橘红或带有紫晕等。具有根出芽特性,是育苗繁殖的重要器官。块根的外层是含有花青素的表皮,通称为薯皮,表皮以下的几层细胞为皮层,其内侧是可食用的中心柱部分。中心柱内有许多维管束群,以及初生、次生和三生形成层,并不断分化为韧皮部和木质部。同时木质部又分化出次生、三生形成层,再次分化出三生、四生的导管、筛管和薄壁细胞。由于次生形成层不断分化出大量薄壁细胞并充满淀粉粒,使块根能迅速膨大。中心柱内的韧皮部,具有含乳汁的管细胞,最初只限于韧皮部外侧,以后由于各种形成层均能产生新的乳汁管而遍布整个块根,切开块根时流出的白浆,即乳汁管分泌的乳汁,内含紫茉莉苷。
甘薯茎匍匐蔓生或半直立,长1~7米,呈绿、绿紫或紫、褐等色。茎节能生芽,长出分枝和发根,利用这种再生力强的特点,可剪蔓栽插繁殖。叶着生于茎节,叶序为 2/5。叶片有心脏形、肾形、三角形和掌状形,全缘或具有深浅不同的缺刻,同一植株上的叶片形状也常不相同;绿色至紫绿色,叶脉绿色或带紫色,顶叶有绿、褐、紫等色。聚伞花序,腋生,形似牵牛花,淡红或紫红色。雄蕊 5个,雌蕊1个。蒴果近圆形,着生1~4粒褐色的种子。染色体数2n=90。
甘薯的生长过程一般分为发根、分枝、结薯,蔓薯并长和薯块盛长3个时期。对外界环境条件的要求如下述。
温度 性喜温,不耐寒。适宜栽培于夏季平均气温22℃以上、 年平均气温10℃以上、 全生育期有效积温3000℃以上、无霜期不短于120日的地区。加温育苗时温度应保持在16~32℃之间。高温对薯块萌芽生长有利,齐苗后长苗阶段气温宜在27~30℃,培育壮苗以22~25℃为宜。薯苗栽插后需有18℃以上的气温始能发根,茎叶生长期一般气温低于15℃时茎叶生长停滞,低于6~8℃则呈现萎蔫状,经霜即枯死。块根形成的适温一般在25℃左右,而块根膨大适温则在22~24℃之间。生长的中后期气温由高转低,昼夜温差大,有利于块根累积养分和加速膨大。
日照 甘薯属喜光的短日照作物,茎叶利用光能的时间长,效率高。茎叶生长期越长,块根积累养分越多。日照充足、气温和地温高、温差较大时,对养分的制造、运转、贮存都有利。经一定时期的短日照影响后,如每天光照8~10小时,能促进开花。日照时间延长至12~13小时,能促进块根形成和加速光合产物的运转。不耐荫蔽,如与高秆作物间作套种,易致减产。
水分 根系发达,较耐旱。蒸腾系数在300~500之间。土壤水分以最大持水量60~80%为宜,持水量小于50%时,影响前期发根长苗。随着分枝结薯和茎叶的盛长,土壤持水量应增加到70~80%;后期持水量保持在60~70%时有利块根快速膨大。生长期降水量以 400~450毫米为宜。收获前2个月内雨量宜少,此期若遭受涝害,产量、品质都受影响。
土壤 要求土壤结构良好,耕作层厚 20~30厘米、透气排水好的壤土和砂壤土,有利于根系发育、块根的形成和膨大。pH宜在4.2~8.3之间。肥料三要素中需钾最多,其次为氮,再次为磷。钾肥可以促进块根形成层的发育,提高茎叶的光合效能,加快光合产物的运转,增加块根产量。氮肥促进茎叶生长,增大叶面积,增加茎叶重量;但施用过多,反会促使根部中柱细胞木质化,不结或少结块根。磷肥促进根系生长,加速细胞分裂,并有改善块根品质的功能。堆肥、绿肥的养分较全,肥效缓而稳,且能改进土壤的通气性,最宜施用。
育苗利用薯块的萌芽特性育成薯苗是甘薯生产上的一个重要环节。薯块宜选用根痕多、芽原基多的品种,以重100~250克,质量好的夏、秋薯块作种薯。可采取各种育苗方法,如人工加温的温床,用多种式样的火坑,或使用微生物分解酿热物放出热能的酿热温床和电热温床等。利用太阳辐射增温的有冷床、露地塑料薄膜覆盖温床和采苗□等。苗床加盖塑料薄膜,可提高空气温度和湿度,有利于幼苗生长,使采苗量增加,百苗重能提高20%左右。育苗过程中,前期要用高温催芽。从排种到齐苗的10多天内,温度由35℃逐渐下降,最后达到28℃。苗高约15厘米左右时,温度由30℃渐降到25℃。床土适宜持水量为70~80%,初期水分不足,根系伸展慢,叶小茎细,容易形成老苗;水分过多,则空气不足,影响萌芽;在高温、高湿下,薯苗柔嫩徒长。采苗前 3~5天内,必须降温炼苗,将床温维持在20℃左右,相对湿度60%。为了避免薄膜覆盖的苗床内气温过高,除通风散热外,床土还要保持一定的湿度,以便降低膜内气温。萌芽过程中,薯苗所需养分,主要由薯块供应。但根系伸展后或采苗2~3次后,要加施营养土或追施速效氮肥。床土疏松,氧气充足,能加强呼吸作用,促进新陈代谢。严重缺氧能使种薯细胞窒息死亡,引起种薯腐烂。覆盖塑料薄膜时,必须注意通风换气,有利于长成壮苗。
育苗时间因育苗的方式而有不同。加温苗床一般在栽插前1个月左右进行育苗,而冷床和露地育苗则在栽前1个半月左右进行。排种密度每平方米以 23~32千克薯块为宜。采苗宜及时,以免影响苗的素质和下茬苗的数量。采苗的方法有剪、拔两种。剪苗比拔苗好处多:①种薯表面没有伤口,可防止病菌入侵;②不会摇动种薯损伤薯根③促使基部腋芽、小分枝生长,增多苗量。剪苗要离床土 3厘米以上,剪取蔓头苗栽插,能防病增产。
栽种 一般采用垄作,能加深土层,改善通气,加快吸热和散热,温差大,还有利于排涝抗旱。凡秋季易涝和适宜密植的地区,双行大垄比单行小垄增产。适时早栽可延长生长期,增产显著。主产区春、夏薯当土温稳定在18℃左右时,每迟栽一天,就会减产1~1.5%;栽种壮苗,发根快,成活率高,结薯早,壮苗可比弱苗增产10%以上。
密度 栽种密度因季节、品种、用途等而异。春、夏薯每亩 3000~5000株,秋、冬薯每亩 4000~6000株。力求在茎叶生长盛期叶面积指数达到3~4.5。饲用甘薯因不断割取茎叶,在多施肥料的条件下,每亩可加密到6000~8000株。
施肥 北方一般基肥重施农家肥,并配合适量含氮化肥,使生长前期以氮素代谢为主,后期以碳代谢为主。黄淮流域缺磷地区宜穴施或在中后期喷施磷酸二氢钾。南方薯区高温多雨,强调多次追肥,如栽种后追施提苗肥,分枝结薯期追施结薯肥,茎叶盛长期追施催薯肥,后期进行根外追肥等。
管理 早期主要是及时补苗,封垄前中耕除草2~3次,如遇大雨冲塌垄面须进行培土。甘薯翻蔓会损伤茎叶,搅乱叶片的均匀分布,削弱光合效能,再生枝叶时又消耗养分,影响植株养分的正常分配而造成减产。进行追肥、喷施药剂等措施时,要保护秧蔓,减少茎叶损伤。
收获收获的早迟和作业质量与薯块产量、干率、安全贮藏和加工等都有密切关系。甘薯块根是无性营养体,没有明显的成熟期,一般在当地平均气温降到12~15℃,在晴天土壤湿度较低时,抓紧进行收获。先收种用薯,后收食用薯。薯块应随时入窖,有的地区应及时切晒加工。不论用机械还是人工刨挖,都要尽量减少漏收;同时要避免破伤薯块,否则易在贮存期间感染病害,而导致腐烂。
贮藏北方地区甘薯贮存时间长达半年之久,外界气候变化大,薯块本身仍有呼吸作用及各种生理生化的变化,病害容易感染蔓延而导致腐烂。贮藏期间引起薯块腐烂的主要原因是低温, 收获期气温宜在 12℃以上。贮存一般用地下窖,随收随藏;入窖前要彻底清扫、消毒、灭鼠。严格选薯,剔除破皮、断伤、带病、经霜和水渍的薯块,贮藏量只可占贮藏窖容量的80%。入贮初期须进行高温愈合处理,窖内加温到34~37℃,相对湿度85%,使破伤薯块形成愈伤组织,防止病害传播。然后进行短时间的通风散湿,窖温保持在10~15℃,相对湿度85~90%;中、后期加强保温防寒,严防薯堆受到低于 9℃以下的冷害。出窖前气温已逐渐升高,注意短期通风,防止缺氧。20世纪60年代以来推广“高温大屋窖贮藏法”较安全有效,且有利于加强管理。入窖后3~4天内用高温愈合处理,因窖大贮量多,可以经济利用堆积的热量保温。鲜薯可经切片或刨丝,晒干成薯干、薯丝后进行贮藏,以减少损失。薯干贮藏时的含水量不宜超过11%。仓库用麦糠、麦草铺底围盖,使仓温不超过30℃。
病虫害 北方以真菌性黑斑病、线虫病、真菌性根腐病为主;南方以细菌性薯瘟、真菌性疮痂病为主;贮藏期以真菌性软腐病为主。防冶田间病害应选用抗病品种,实行轮作换茬,建立无病留种田,栽种无病薯苗,辅以药剂消毒种薯、种苗。甘薯病毒病种类很多,叶部症状有紫环、黄斑、缩叶、卷叶、明脉、羽状镶嵌等。防治方法,可选育抗病毒病品种,消灭薯田传病媒介昆虫,应用茎尖脱毒组织,培养无病壮苗等措施。甘薯的主要虫害是甘薯小象虫和甘薯麦蛾,其次还有杂食性害虫蝼蛄、地老虎、金针虫等。防治蚁象应实行水旱轮作,采取后期在垄面和裂缝处培土等措施。对其他虫害可采取农业技术和药剂防治。
育种育种的目标主要是提高产量和淀粉、蛋白质、胡萝卜素的含量。同时使之具有良好的萌芽、结薯、贮藏等特性,兼能耐旱、耐渍、耐瘠、抗病虫、能适应不同季节的栽培。育种方法如采用无性系选育,较易选出符合育种目标的芽变体。引种鉴定是见效快速的方法。杂交育种是利用基因重组与无性繁殖系选择相结合的育种方法。甘薯系短日照作物,在台湾、广东、广西、福建南部才能自然开花、传粉、结实。其他地区须采用人工诱导促使开花、传粉杂交,获得种子后培育实生苗;然后应用无性繁殖,再通过多次鉴定比较育成品种。诱导开花的方法普遍应用嫁接结合短日照处理,以甘薯品种为接穗,以近缘植物为砧木;嫁接后搭架挂蔓,每日以8~11小时的短日照处理,并控制现蕾时的温度在25~30℃之间。开花时避免昆虫传粉。按计划进行品种间杂交,一般 1~2个月后蒴果及种子成熟。此外,尚有自交系育种、种间杂交育种、随机集团杂交育种等。
甘薯的良种繁育方法较多:①多级育苗法。应用苗床催芽,覆盖塑料薄膜的多种采苗圃,多级栽插,以苗繁苗。②单叶节栽种法。剪蔓时按每个叶节剪成一株苗,可提高薯苗的利用率。③越冬育苗法。使种苗在苗床内安全越冬,可节约种薯,不断剪栽薯蔓,增大繁殖系数。④优大高密繁种法。选用优良品种的薯块,进行大株栽培,培育大量分枝,剪采单节或双节苗,繁殖系数也很高。
甘薯的营养成分如胡萝卜素、维生素B1、B2、 C和铁、钙等矿物质的含量都高于大米和小麦粉。非洲、亚洲的部分国家以此作主食;此外还可制作粉丝、糕点、果酱等食品。工业加工以鲜薯或薯干提取淀粉,广泛用于纺织、造纸、医药等工业。甘薯淀粉的水解产品有糊精、饴糖、果糖、葡萄糖等。酿造工业用曲霉菌发酵使淀粉糖化,生产酒精、白酒、柠檬酸、乳酸、味精、丁醇、丙酮等。根、茎、叶可加工成青饲料或发酵饲料,营养成分比一般饲料高3~4倍;也可用鲜薯、茎叶、薯干配合其他农副产品制成混合饲料。
甘薯新品种及丰产栽培实用新技术
甘薯是块根作物,用途很广,可以做粮食、饲料和工业原料作物,种植于世界上100多个国家。在世界粮食生产中甘薯总产排列第七位。据联合国粮农组织统计,2002年世界甘薯总种植面积为976.5万公顷,总产量为1.36亿吨,平均鲜薯单产13.9吨/公顷。我国的甘薯种植总面积和总产量分别占世界的62% 和84%,平均鲜薯单产19.0 吨/公顷。
随着我国人口不断增加,农产品需求不断增长,耕地面积不断减少,水资源愈显不足,生态环境日益恶化。我国粮食需求面临着巨大压力,粮食供求长期处于紧平衡状态。甘薯投入少,产出多,单位面积可食用的干物质居各种作物之首。甘薯抗灾力强,耐旱,耐瘠薄,丘陵山区也能种植,在作物较难生长的地方,甘薯也能获得较好的产量。
随着我国国民经济的持续增长,农业产业结构的不断调整和优化,甘薯在保障国家粮食安全和能源安全的作用日益突现。甘薯不仅具有种植面积大,增产潜力大的优势,而且保健功能好,转化利用效率高,除用作饲料和保健食品外,还是理想的淀粉资源和能源作物。许多专家认为:甘薯是成为21世纪最理想的食物之一,同时,甘薯也是最重要的可再生能源原料之一。
根据目前形势,当前及今后相当长的历史时期,石油供给形势将日趋严峻,生物质能的开发和利用受到世界各国的高度重视。甘薯生物产量高,淀粉产量高,是生产燃料乙醇的理想原料,作为新型能源植物已经引起许多国家的高度重视。“新型能源专用甘薯新材料创制和新品种选育”已经列入国家十五“863”计划,旨在培育高产、高淀粉含量、高抗病的新型能源用的甘薯新品种。甘薯作为新型能源植物,将在我国能源安全中扮演重要角色。
一、我国甘薯的生产区划
1、我国甘薯的生产区划
甘薯在我国种植的范围很广泛,南起海南省,北到黑龙江,西至四川西部山区和云贵高原,均有分布。根据甘薯种植区的气候条件、栽培制度、地形和土壤等条件,一般将我国的甘薯栽培划分为五个栽培区域:北方春薯区、黄淮流域春夏薯区、长江流域夏薯区、南方夏秋薯区和南方秋冬薯区。北方薯区以淀粉加工业为主,长江中下游薯区主要作为饲料,南方薯区则在食品加工业方面有较大的发展空间。
南方夏秋薯区。主要包括福建、江西、湖南三省的南部,广东和广西的北部,云南省中部和贵州的南部及台湾嘉义以北的地区。属季风副热带的湿润气候,全年无霜期290~350天,年平均气温18~23?C,年日照时数1500~2140小时,年降雨量960~2690毫升。夏薯一般在5月间栽插,8~10月收获,秋薯一般在7月上旬至8月上旬栽插,11月下旬至12月上旬收获,甘薯生长期约在120~150天。
南方秋冬薯区。北回归线以南的地区,包括海南全省,广东、广西、云南和台湾的南部。属热带季风湿润气候,年平均气温18~25?C,年日照时数1830~2160小时,年降水量1510~2060毫升,无霜期325~365天,热季达8~10个月。秋薯一般在7月上旬至8月中旬栽插,11月中旬至12月上旬收获,生长期120~150天。秋薯也可以越冬栽培,延迟到第二年春收获,成为冬薯。而冬薯一般在11月栽插,次年4~5月收获,生长期170~200天。
特别地,由于海南地处热带,雨水充沛,光热充足,四季无霜,终年可种植甘薯,加上甘薯抗逆性强,适宜各种条件下生长,具有较大的增产潜力,且用途广泛、开发前景广阔,有良好的增值潜力和市场前景。
二、甘薯的生长发育
1、甘薯的生长发育特点
甘薯属旋花科,甘薯属,多年生或一年生的蔓生性草本植物。原产于热带亚热带地区,起源于南美洲、非洲南亚地区。
1)、温度:甘薯喜暖怕冷,低温对甘薯生长有害,当气温降到15℃,就停止生长,低于9℃,薯块将逐渐受冷害而腐烂;地上部茎叶经霜冻时很快丧失生活力而死掉。在18~32℃范围内,温度越高,甘薯生长速度越快,超过35℃则对生长不利。块根形成与膨大的适宜温度是20~30℃,以22~24℃最适宜。
2)、水分:甘薯的地上部和地下部产量都很高,茎叶繁茂,根系发达,生长迅速,蒸腾作用强,所以,甘薯一生的需水量较大。据测定在甘薯整个生长期间,每亩需用水400~600立方米。发根缓苗期和分枝结薯期各占总耗水量的10~15%,茎叶盛长期约占总耗水量的40%,薯块迅速膨大期占35%。土壤相对含水量在生长前期和后期保持在60-70%为宜,生长中期是茎叶生长盛期和薯块膨大期,土壤相对含水量以保持在70~80%为好。若土壤水分过多,则氧气供应困难,影响块根膨大,且会降低干物质含量。
3)、光照:甘薯喜光喜温,属不耐阴的作物。它所积累贮存营养物质基本上都来自光合作用。光照越足,对增产越有利。受光叶片比遮荫叶片的光合强度大6倍多。光照不足,叶色变黄,严重的脱落。受光不好的一般减产20~30%,所以,不宜在甘薯地间套种高秆作物。甘薯是短日照作物,每天日照时数在8~10小时范围内,能诱导甘薯开花结实:而每天日照时间长有利营养生长,促进增产,以每天13个小时左右较好。
4)、土壤:甘薯对土壤的适应性强,耐酸碱性好,能够适应土壤pH4.2~8.3的范围,高产优质甘薯的土壤条件以pH5~7为最适宜。提倡水旱轮作,水田可将旱田的病、虫、草的危害降至最低程度,同时,对土壤养分进行重新分配。以土层深厚疏松,通气性良好的砂壤土或壤土为佳,能结薯多、大薯率高、高产质优、薯皮光滑色鲜,商品率好。土层深厚疏松,保水保肥,有利于根系的生长和块根增重。通透性好,则供氧充足,能促进根系的呼吸作用,有利于根部形成层活动,促进块根肥大,也有利于土壤中微生物活动,加快养分分解,供根系吸收。
5)、通风:宜选开阔通风田块。在甘薯生长中后期薯蔓较厚密,薯蔓间的空气含有较高的水蒸气及其他有害气体,不利于植株的呼吸作用,同时也影响光合作用。当田块有较好的空气流通条件,可将过多的水汽带走,调节薯蔓间温湿度,使藤蔓生长健壮,不徒长,促进养分向地下部的转移。
6)、块根形成:甘薯一般用茎蔓或块根进行无性繁殖。薯蔓节上最初发生的根称为不定根,在甘薯生长过程中,不定根又分化发育成纤维根、柴根和块根三种。见图1。
纤维根又叫细根或须根,细而长,上有很多分枝和根毛,具有吸收水分和养分的功能。纤维根在生长前期生长迅速,分布较浅;后期生长缓慢,并向纵深发展。纤维根主要分布在30厘米深的土层内。
柴根又叫牛蒡根,当不定根受到不良气候条件如低温多雨,土壤条件差或施肥不当如氮肥过多,而磷、钾肥过少等影响,使根内组织发生变化,中途停止加粗而形成柴根。柴根消耗养分,无利用价值。
块根也叫贮藏根,是可供人们食用和加工的薯块。甘薯块根既是贮藏养分的器官,又是重要的繁殖器官。块根是蔓节上比较粗大的不定根,在土壤的光、温、水和肥等条件适宜的情况下长成。甘薯块根多生长在5~25厘米深的土层内,很少在30厘米以下土层发生。块根通常有纺锤形和圆形等几种形状。薯皮基本色有白、黄、红和紫色等,薯肉基本色有白、黄、红或带有紫晕,薯肉里胡萝卜素的含量影响肉色的浓淡。
2、甘薯生育期
经研究,一般把甘薯生长期划分为4个时期,但由于品种特性、栽培条件和生长表现的不同,各生长时期的具体时间段不同。
1)、发根缓苗期:指薯苗栽插后,入土各节发根成活。地上苗开始长出新叶,幼苗能够独立生长,大部分秧苗从叶腋处长出腋芽的阶段。
2)、分枝结薯期:甘薯根系继续发展,腋芽和主蔓延长,叶数明显增多,主蔓生长最快,茎叶开始覆盖地面并封垄。此时,地下部的不定根分化形成小薯块,后期则成薯数基本稳定,不再增多。结薯早的品种在发根后10天左右开始形成块根,到20~30天时已看到少数略具雏形的块根。
3)、薯蔓同长期:甘薯茎叶覆盖地面开始到叶面积生长最高蜂。茎叶迅速生长,茎叶生长量约占整个生长期重量的60~70%。地下薯块随茎叶的增长,光合产物不断地输送到块根而明显膨大增重,块根总重量的30~50%是在这个阶段形成的。
4)、薯块盛长期:指茎叶生长由盛转衰直至收获期,而以薯块膨大为中心。茎叶开始停长,叶色由浓转淡,下部叶片枯黄脱落。地上部同化物质加快向薯块输送,薯块膨大增重速度加快,增重量相当于总薯重的40~50%,高的可达70%,薯块里干物质的积蓄量明显增多,品质显著提高。
三、甘薯栽植
1、备耕
1)、深耕
土壤板结会造成甘薯生长缓慢,就算多施肥料也难增产。深耕能加深活土层,疏松熟化土壤,增强土壤养分分解,提高土壤肥力,增加土壤蓄水能力,改善土壤透气性,有利于茎叶生长和根系向深层发展,从而提高甘薯产量。
对土壤结构良好,有机质含量较高,或表土黏厚的应深翻,但一般不要超过40厘米,过度深翻反而容易招致减产。一般深耕30厘米比浅耕15厘米增产20%左右。宜在晴天深耕,切忌在土壤粘湿时耕作,以免造成泥土紧实。深翻要结合施有机肥,增加土壤有机质,以改善土壤理化性质,有利于提高土壤肥力。
2)、起垄
甘薯主要是起垄种植,垄作优点是,比平作栽培增加地表面积,增大受光面积,增加土体与大气的交界面,昼夜温差大,且有利于田间降湿排水。在起垄时要尽量保持垄距一致,如宽窄不匀会造成邻近的植株间获得的营养不同,造成优势植株过分营养生长,而弱势植株可能得不到充分的阳光及养分,生长不匀影响产量。
海南甘薯的起垄方式差异很大,各有优缺点,其中一种起垄方式是,起垄时,垄顶整平,有的在种植薯苗后,略在垄两边勾土垫高,中间做成沟形,这有利苗期淋水抗旱,也方便两边施肥,保水保肥好,在生长中后期方便逐渐多次盖土,防治象鼻虫。但要注意用此法种植甘薯时,一是容易插植薯苗过深,有深达10厘米的,二是后期盖土时,容易造成薯块覆土过深,当块根生长于垄心深层,处于板结贫瘠且水热和通风透气不良条件下,不利结薯和薯块膨大,造成低产。另外,就是多数垄距过宽,有些达1.5米,未能充分利用土地,因甘薯苗期长势慢,封行迟,也不利抗旱,且封行慢导致的除草工也多,另外,垄距过宽则每亩苗数少,不利获得高产。
2、育苗选苗
1)、品种要纯
甘薯生产应尽量采用同一品种和种苗质量一致,当不同品种或优劣种苗混栽时,极易导致减产,这是目前南方甘薯低产劣质的主因之一。由于甘薯不同品种间和优劣种苗间存在较大差异,有的前期生长旺盛,有的前期生长迟缓,有的品种耐肥,有的品种耐瘠,还有的品种蔓较长,有的品种蔓较短,那么,混栽后的部分植株获得优势,营养生长过盛,从而影响了另一部分弱势植株的生长,另外,有些优势植株的茎叶旺长,反而会导致薯块产量低于正常水平。一般情况下,就算两个高产品种混栽也会降低产量。
进入21世纪以来,我国面临的能源安全和环境生态保护问题日趋严峻,可再生能源已经成为能源发展战略的重要组成部分以及能源转型的重要发展方向。根据可再生能源应用的不同领域,电力系统建设正在发生结构性转变,可再生能源发电已开始成为电源建设的主流。生物质发电技术是目前生物质能应用方式中最普遍、最有效的方法之一。
装机容量世界第一
生物质能是重要的可再生能源,开发利用生物质能,是能源生产和消费革命的重要内容,是改善环境质量、发展循环经济的重要任务。为推进生物质能分布式开发利用,扩大市场规模,完善产业体系,加快生物质能专业化多元化产业化发展步伐。截至2020年底,全国已经投产生物质发电项目有1353个。
在国家大力鼓励和支持发展可再生能源,以及生物质能发电投资热情高涨,各类生物质发电项目纷纷建设投产等推动下,我国生物质能发电技术产业呈现出全面加速的发展态势。2020年,生物质发电新增装机543万千瓦,累计装机达2952万千瓦。我国生物质发电装机容量已经是连续三年列世界第一。
生物质发电主要包括农林生物质发电、垃圾焚烧发电和沼气发电。2020在,在我国生物质发电结构中,垃圾焚烧发电累计装机容量占比最大,达到51.9%其次是农林生物质发电,累计装机容量占比为45.1%沼气发展累计装机容量占比仅为3.0%。
生物质能发电量稳定增长
近年来,我国生物质能发电量保持稳步增长态势。2020年,中国生物质年发电量达到1326亿千瓦时,同比增长19.35%。
从发电量结构来看,垃圾焚烧发电量最大,2020年中国垃圾焚烧发电量为778亿千瓦时,占比为58.6%农林生物质发电量为510亿千瓦时,占比为38.5%2020年沼气发电量为37.8亿千瓦时,占比为2.9%。
随着生物质发电快速发展,生物质发电在我国可再生能源发电中的比重呈逐年稳步上升态势。截至2020年底,我国生物质发电累计装机容量占可再生能源发电装机容量的3.2%总发电量占比上升至6.0%。生物质能发电的地位不断上升,反映生物质能发电正逐渐成为我国可再生能源利用中的新生力量。
垃圾焚烧发电量将持续增长
在我国生物质发电结构中,垃圾焚烧发电累计装机容量占比最大。国内生活垃圾清运量和无害化处理率保持持续增长,对于垃圾焚烧的需求也在日益增加。为满足垃圾焚烧消纳生活垃圾的需求,随着垃圾焚烧发电市场从东部地区向中西部地区和乡镇转移,垃圾焚烧发电量将持续增长。
农林生物质发电项目利用小时数从2018年开始逐年走低,主要原因是可再生能源补贴拖欠对农林生物质发电项目影响较大。根据统计,2019年农林生物质发电利用小时数超过5000h的项目未188个,总装机为526万千瓦。据此判断约50%的项目在承受电价补贴拖欠的压力下,仍坚持项目运营。2020年农林生物质发电新增装机容量也有所下降,为217万千瓦。
山东生物质发电全国领先
总体上来看,生物质发电整体呈现东强西弱的局面。东部和南部沿海地区发展较好。
2020年,全国生物质发电量排名前五位的省份是山东、广东、江苏、浙江和安徽,发电量分别为365.5万千瓦、282.4万千瓦、242.0万千瓦、240.1万千瓦和213.8万千瓦。
2020年,全国生物质发电新增装机容量排名前五位的省份是广东、山东、江苏、浙江和安徽,分别为67.7万千瓦、64.6万千瓦、41.7万千瓦、38.9万千瓦和36.0万千瓦。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国生物质能发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》