一种芒属植物宜能潜力的评价方法技术

本发明专利技术涉及生物质能源领域，特别涉及一种芒属植物宜能潜力的评价方法。该评价方法包括：选取性状指标，测定芒属植物的性状指标数据；获得性状指标的分值；根据性状指标的分值获得宜能潜力指数。本发明专利技术是系统的针对芒属能源作物选育的一套研究方法，即通过简单、直观的农艺、品质和抗逆性差异建立芒属植物宜能性评价体系。该体系方法操作简单，仅通过对植株本身进行测试，即可快速判断种质的宜能潜力及最适利用途径，为芒属能源作物育种及大规模芒属植物种质的宜能性评价工作奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质能源领域，特别涉及一种芒属植物宜能潜力的评价方法。
技术介绍
芒属植物(Miscanthus spp.)是指禾本科(Gramineae)黍亚科(Panicoideae)高粱族(Trib.Andropogoneae)甘蔗亚族(Subtrib.Saccharinae)芒属(Miscanthus)的多年生草本植物，俗称“芒草”。全球芒属植物分成14个种，而中国就拥有7个种，是芒属植物的分布中心，包括芒、五节芒、荻、南荻、尼泊尔芒、双药芒和红山茅等7个种。芒属能源植物是指具有能源植物特点的芒属植物，可作为能源作物开发与利用，亦称之为“能源芒草”。我国有宜能潜力的芒属植物主要有芒、五节芒、荻、南荻等4个种，而欧洲目前已经得到推广利用的芒属能源植物为奇岗，它是二倍体的芒和四倍体的荻的三倍体杂交品种，原产自日本。芒属植物作为纤维生物质原料转化为生物燃料的技术途径与产品类型主要有压制成型燃料、燃烧发电、发酵制乙醇、发酵产沼气和热裂解制生物油、生物炭和生物气等。同一种能源植物，由于在不同纬度或海拔地区的表现不同，其利用途径也可能不同；而利用途径不同，其评价指标也会不同，所以目前对能源植物的评价还没有一个统一的标准。李高扬等根据能源植物的特征，结合我国耕地少，土壤、气候等差异显著的实际情况，以生产清洁生物质能源为目的来评价能源植物的利用价值。目标利用途径主要为燃料乙醇等。李聪敏等以充分发掘三峡库区能源植物的开发潜力为基本目的，在客观反映三峡库区能源植物的资源特征的基础上，确立了评价三峡库区能源植物的各类不同指标。潘伟彬采用层次分析法建立以能源利用为目的的狼尾草品种筛选评价模型，目标利用途径主要有直接燃烧、致密成型、热解气化利用和纤维素乙醇生产。李峰通过层次分析法对北方地区16种常见能源草进行了筛选及评价指标体系构建，目标利用途径主要是生产乙醇。张军等在生命周期理论框架下，引入能值分析方法，对燃料乙醇系统的三个阶段进行了能耗分析。杨慧建立了植物生物质能的能值评价指标体系，分析了能值评价在植物生物质能可持续发展中的作用。张玉兰建立了基于3E-SRT框架的生物质能源品种综合评价模型，评价方法为基于AHP-联系度改进的TOPSIS法，目标利用途径燃料乙醇、生物柴油、直燃发电、沼气。张树振等采用温室盆栽方法进行两次刈割，对不同苜蓿品种生物质能源性状进行评价，主要目标利用途径为燃料乙醇。候新村等基于京郊边际土地草本能源植物规模化种植的实践对荻的应用潜力进行了分析评价，目标利用途径有固体成型燃料、沼气、纤维素乙醇。曾汉元对9种能源草的农艺性状和光合特性等方面的研究结果进行分析，构建了指标体系。王慧结合专家咨询法(德尔菲法)、频度分析法和层次分析法建立了纤维素乙醇转化评价体系，目标利用途径为乙醇。沈光等根据不同能源植物的类型建立了富含油、淀粉、糖、橡胶等类能源植物、木质纤维素能源植物和薪炭能源植物三个评价指标体系。刘建乐等通过加权平均法对30份野外收集的割手密资源进行了产能潜力评价，并对产能指标间进行了主成分分析，目标利用途径主要是燃料乙醇。Cobuloglu等运用层次分析法建立了一种可持续生物质作物选择的随机多准则决策分析体系。而针对芒属能源植物多能源用途的评价方法，目前尚未见报道。因此，构建科学合理的芒属能源植物多能源用途的评价方法，指导宜能品种的筛选与开发利用成为芒属植物开发的关键前提。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种芒属植物宜能潜力的评价方法。该评价方法简单、直观，为评价何种芒属植物符合能源作物条件并适合何种利用途径提供判断依据。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种芒属植物宜能潜力的评价方法，包括：步骤1：测定芒属植物的性状指标数据，性状指标为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性或抗病虫性中的一种或几种；步骤2：获得性状指标的分值，分配权重，在本专利技术中，正相关的性状，指标分值＝(性状值/最大值)×100；负相关的性状，指标分值＝(1－性状值/最大值)×100。各个性状指标的分值及权重为：本专利技术中农艺性状、品质性状和抗逆性中各项指标的权重是通过层次分析法计算获得，各性状分值计算公式的分母是以最大值作为参考的。但本专利技术保护的不仅仅是上述具体的权重值和最大值，权重值和最大值并非限定于此，在此基础上进行的德尔菲法、因子分析权数法、主成分分析法等其它权重计算法对权重的改动和最大值的适当变更均在本专利技术的保护范围之内。步骤3：根据下述公式获得宜能潜力指数：其中，W为权重，C为性状指标的分值；i为1～n中任意整数，m＝1，n为性状指标的项数，1≤n≤23。如图1所示，本申请采用层次分析法建模来构建芒属植物宜能潜力评价体系，目的层为评价芒属植物宜能潜力，准则层为农艺指标、品质指标、抗逆性，方案层为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性。本申请中的评价方法的建立原则为：全面性原则：要对芒属植物各种质进行综合评价，就应当选取全面的指标体系，能够较全面反映各种质的状况，使得评价更全面；代表性原则：筛选指标时，应选取最能直接反映芒属植物宜能潜力的指标。排除与宜能潜力关系不密切的从属指标。这些指标之间具有独立性；层次性原则：建立评价指标体系的层次结构，有利于进一步的因素分析；合理性原则：将定量和定性指标、直接和间接指标等有机结合，确立合理的指标；可行性原则：指标数据容易采集、便于更新、体系简明综合性强、具有较强的可操作性。本专利技术基于农艺、品质、抗逆性等3方面的性状，并通过对芒、五节芒、荻、南荻和奇岗等5类芒属植物的宜能性鉴定，证明该评价方法可获得可靠的结果，且简便易行，仅从芒属植物本身属性性状出发，无需考虑工艺、产率等其它因素影响，便能客观地反映芒属种质宜能性的真实状况，可从快速确定宜能性的潜力指数和最适利用方向，筛选出优异的宜能种质。在本专利技术中，干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性等性状指标为农艺指标；含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量等性状指标为品质指标；耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性、抗病虫性等性状指标为抗逆性指标。在本专利技术提供的实施例中，下述抗逆性指标的分值为：耐盐性：耐盐76～100分，中等耐盐51～75分，中等敏感26～50分，敏感0～25分；抗旱性：强81～100分，较强61～80分，中等41～60分，弱21～40分，最弱0～20分；耐淹性：耐淹67～100分，中等耐淹34～66分，不耐淹0～33分；抗病虫性：高抗76～100分，中抗51～75分，低抗26～50分，不抗0～25分。在本专利技术中，芒属植物宜能潜力指数用于检测芒属植物的宜能潜力：当指数为75～100分时，极适宜作为能源植物；当指数为50～74分时，适宜作为能源植物；当指数为25～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芒属植物宜能潜力的评价方法，其特征在于，包括：步骤1：测定芒属植物的性状指标数据，所述性状指标为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性或抗病虫性中的一种或几种；步骤2：以各性状最大值作为参考，获得所述性状指标的分值，分配权重，各个性状指标的分值及权重为：步骤3：根据下述公式获得宜能潜力指数：宜能潜力指数其中，W为权重，C为性状指标的分值；i为1～n中任意整数，m＝1，n为所述性状指标的项数，1≤n≤23。

【技术特征摘要】
1.一种芒属植物宜能潜力的评价方法，其特征在于，包括：步骤1：测定芒属植物的性状指标数据，所述性状指标为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性或抗病虫性中的一种或几种；步骤2：以各性状最大值作为参考，获得所述性状指标的分值，分配权重，各个性状指标的分值及权重为：步骤3：根据下述公式获得宜能潜力指数：宜能潜力指数其中，W为权重，C为性状指标的分值；i为1～n中任意整数，m＝1，n为所述性状指标的项数，1≤n≤23。2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述芒属植物宜能潜力指数用于评价芒属植物的宜能潜力：当宜能潜力指数为75～100分时，极适宜作为能源植物；当宜能潜力指数为50～74分时，适宜作为能源植物；当宜能潜力指数为25～49分时，较适宜作为能源植物；当宜能潜力指数为0～24分时，不适宜作为能源植物。3.根据权利要求2所述的评价方法，其特征在于，所述能源植物的用途为燃烧发电、发酵制乙醇、发酵产沼气或热裂解制油。4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，当所述能源植物的用途为燃烧发电时，所述性状指标为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、叶茎比、枯黄性、落叶性、含水量、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、热值、木质素含量、矿质元素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性和抗病虫性。5.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，当所述能源植物的用途为发酵制乙醇时，所述性状指标为干物质产量、冠层高、茎高、茎径、基部直径、分蘖数、灰分含量、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、耐盐性、抗旱性、抗寒性、耐淹性和抗病虫性。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：易自力，项伟，肖亮，薛帅，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43