黑龍江省寒地農業可再生資源利用技術與裝備重點實驗室

發布日期：2022年12月12日點擊量：

一、實驗室簡介

寒地農業可再生資源利用技術與裝備重點實驗室主要依托伟德官网bv農業生物環境與能源工程二級學科博士點、農業工程一級學科博士後流動站進行建設。實驗室立足龍江，緊密圍繞北方寒地農牧業可再生廢棄物資源高值化利用、農村能源結構優化及轉型升級的重大戰略需求，着力解決一批重要基礎理論與關鍵工程技術問題，提升寒地農業可再生資源利用領域自主創新能力與可持續發展能力，保障農業資源高效利用與環境友好，努力打造具有北方寒地特色的一流科研平台，助力我國“雙碳”戰略，為實現鄉村振興和農業農村現代化提供有力支撐。

二、基本情況

1.實驗室名稱：黑龍江省寒地農業可再生資源利用技術及裝備重點實驗室

2.學科領域：農業工程

3.建設地點：伟德官网bv南區綜合實驗區

4.始建時間：2015年

5.基本條件：實驗室面積1500平方米

三、組織機構

實驗室主任：李岩

學術委員會主任：張全國

實驗室秘書：羅立娜、馮放

實驗室人員：23人

四、研究方向

1、寒地農村可再生能源綜合利用技術

針對黑龍江省氣候特點，開展适合北方寒地農村環境的風能與太陽能利用的基礎和應用研究、農作物稭稈能源化綜合利用技術與裝備研究。主要包括：新型中小容量離網型風力機的開發；耐極端氣候條件可再生能源利用系統；風電機組葉片結冰機理與防除冰技術；風光互補型畜禽圈舍保溫增溫技術與裝備；農作物稭稈壓塊、碳化裝備及關鍵技術；新型儲能技術等。

2、寒區生物燃氣技術與裝備

針對黑龍江省寒冷地區氣候特點，進行了沼氣生産工業化相關工藝與裝備的研究，以厭氧發酵技術為核心，構建了基于多元物料的幹濕耦合厭氧發酵及好氧-厭氧聯合發酵模式；主要包括：開發了多元原料（農牧廢棄物、城市易腐垃圾）氫烷聯産技術；開發了稭稈類生物質好氧水解酸化和厭氧産沼氣的兩相發酵技術，有效解決了稭稈發酵過程中物料結殼和漂浮問題；研制了有機廢棄物發酵前預處理裝置和自動控制系統；研究了厭氧發酵後沼液培養微藻技術及機理；研究開發了高效的沼氣脫水、脫硫、去除二氧化碳的沼氣淨化技術及甲烷儲存與沼氣工業化利用技術與裝備。

3、生物質平台化合物制備技術

開發了超低酸高效低污染催化劑，催化木質纖維素水解獲得較高濃度乙酰丙酸和糠醛等生物質平台化合物，為生産生物航空煤油提供重要化工原料；開展了木質纖維素超低酸定向水解為乙酰丙酸和糠醛的工藝優化及動力學研究；開發了乙酰丙酸和糠醛粗産物的高效分離純化和溶劑的高效回收技術與設備，有效減少木質纖維素水解過程中的酸堿用量。進行了木質纖維素水解廢液處理與資源化利用，根據水解廢液溫度較高并含有一定量揮發性脂肪酸的特點，開發了廢液與其他多元原料厭氧共發酵制備生物燃氣技術。

4、寒區固體廢棄物肥料化制備技術及裝備

開發了生物燃氣制備剩餘物與稭稈、動物糞便混合後堆肥制取高品質生物有機肥技術及裝備；研制了垃圾好氧-厭氧耦合處理反應器，實現城鎮生活垃圾高效肥料化，獲得了适合寒冷地區生活垃圾一體化處理模式；開展了糠醛渣與造紙綠液等其它廢棄物制備土壤改良劑、豆渣制備高端有機肥及黃漿水與稭稈好氧發酵制備有機肥的研究；研制了一種沼液沼渣防堵塞田間暗灌施肥機，實現了一次進地即完成開溝、松土、施肥、起壟及鎮壓等多道工序的沼液沼渣暗灌還田技術；研制的粉末狀有機肥抛灑車（2FJL-9）已推廣應用。開發了農作物稭稈制備有機可降解育苗缽關鍵技術及裝備，可降解育苗缽對土壤及作物的作用機理研究；生物碳基緩釋有機肥的制備技術及裝備等内容。

5、複合菌系處理有機廢棄物機理研究

篩選和純化了高效木質纖維素降解複合菌系2組（中溫和耐低溫）和3株耐低溫纖維素降解真菌，實現定向投加後，提高了木質纖維類有機固廢物綜合利用效率；利用黃孢原毛平革菌、糙皮側耳菌和雲芝栓孔菌構建高選擇性木質纖維素降解菌系，提高了木質纖維類固體廢棄物的工業化利用效率。

6、寒地農村稭稈發酵節能型旱廁以及寒區水沖廁技術與裝備

農村稭稈發酵節能型旱廁是依托伟德官网bv“寒地稭稈糞便疊層式農村無水堆肥式廁所”和“寒地稭稈腐熟菌劑及生物肥料生産技術”主要科技成果，設計以稭稈為輔料的農村無水堆肥式廁所，利用低溫稭稈腐熟菌劑對糞污及稭稈進行肥料化處理，并可消耗大量的可降解生活垃圾。該廁所模式是将“美麗鄉村建設、廁所革命、稭稈資源化利用、有機肥料化”四個理念合為一體，實現農村稭稈綜合利用和糞便及生活垃圾處理兩大難題的有效解決。團隊成員對寒區糞污處理設施等進行深入研究後，設計的寒區村鎮水沖廁系統實現了易堵管路自動疏通和防凍裂滲水等問題。

五、儀器設備

實驗室擁有儀器設備180餘台套，可以開展農業生物環境、農村可再生能源、農業廢棄物高值化處理利用、農業生物材料等領域的相關教學與研究，主要代表性設備如下所示。

序号	設備名稱	設備圖片	設備簡介
1	全自動發酵罐		New Brunswick适用于細菌、真菌或酵母的批次、流加或連續培養
2	氣相色譜儀		安捷倫6890N型氣相色譜儀适用于微量有機組分的定性、定量分析。
3	FOSS凱氏定氮儀		Kjeltec 2300型FOSS凱氏定氮儀，适用于氮及粗蛋白質含量分析及其它揮發性組分蒸餾分析，操作簡單，分析速度快。
4	總有機碳分析儀		Elementar Vario TOC select型總有機碳分析儀測定固體或液體樣品中的TC、TOC、TN等指标。
5	連續流動化學分析儀		SKALAR SAN+++型連續流動化學分析儀主要用于氨氮、硝氮、亞硝氮、磷酸鹽、鉀、硫酸根等指标的測定。
6	元素分析儀		Euro Vector EA3000型元素分析儀主要用于C、H、O、N、S等元素的測定。
7	火焰原子吸收光譜儀		PerkinElmer 9000H型火焰原子吸收光譜儀主要對砷、鉛、硒、錫、碲、銻、鍺重金屬等進行微痕量測定。
8	FOSS近紅外谷物品質分析儀		Infratec TM 1241型FOSS近紅外谷物品質分析儀改進型近紅外分析儀采用近紅外透射技術，利用全息數字光栅進行全譜掃描，可獲得豐富的光譜信息。采用ANN人工神經網技術開發的定标數據庫的适應性非常好，具有很高的分析準确度。
9	PIV粒子圖像測速系統		美國TSI公司的PIV測試系統，主要包括激光器，激光脈沖同步器，CCD相機、煙霧發生器和示蹤粒子。CCD相機為7.5幀/秒，2K*2K像素分辨率，示蹤粒子的粒徑：8-12μm。
10	低速風洞		風洞為開口射流式低速風洞。風洞本體整體尺寸為9.1m×2.3m，出風口為尺寸1m×1m的正方形，通過調頻可以得到1m/s-20m/s的均勻風速，可開展各種流體和氣動實驗。
11	小型射流風洞		風洞長6.7m，實驗段截面為0.4 m×0.4 m。風速範圍1m/s～15m/s；氣流不均勻度<0.2m/s；紊流度≤ 0.5%；氣流偏角≤0.5。可用于流場可視化試驗。
12	小型回流式結冰風洞實驗系統		回流式低溫結冰風洞用于精确地模拟低溫結冰環境。試驗段風速範圍為1 m/s～20 m/s，溫度範圍為-20 ℃～0 ℃，LWC範圍為0.1 g/m3～5 g/m3，MVD範圍為20 μm～100 μm。
13	15通道微量氣體流量計		15通道微量氣體流量計（AMPTS）II是一款受衆多科學家和工程師青睐的實驗室用厭氧發酵分析儀器。單台設備支持多達15個獨立測試通道的生化甲烷潛力（BMP）測試、厭氧生物降解性能研究、厭氧菌活性（SMA）以及消化污泥剩餘氣體潛力（RGP）等各類型分析測定。
14	5L連續厭氧發酵罐		碧普CSTR連續式厭氧反應釜用于模拟發酵工藝的連續運行，被廣泛用于實驗室和小型中試條件下連續模拟厭氧發酵産沼氣。
15	顯微照相機		萊卡顯微鏡适合要求微分幹涉相襯或高性能熒光等頗具挑戰性的生命科學研究任務。
16	低速自動平衡離心機		雷勃爾離心機/ LDZ5-2型用于對混合溶液進行快速分離的設備。
17	超淨工作台		HDL APPARATUS是一種通用性較強的局部潔淨工作台，具有體積小、重量輕、便于安裝、效率穩定、風速均勻的優點。
18	立式蒸汽滅菌鍋		立式蒸汽滅菌鍋一種安全可靠并自動化控制的滅菌設備。
19	超級恒溫水浴		新寶儀器HH-501超級恒溫水浴是新一代超級恒溫水浴，吸取衆多同類産品的優點，具有噪音小、連續工作、水流循環溫度均勻、性能穩定可靠、操作簡便等特點，采用了先進的數控溫度顯示、精度高。
20	高速台式冷凍型離心機		SIGMA 3-30K 高速台式冷凍型離心機離心力可達60000 g以上,離心轉速範圍100 rpm ～ 30000 rpm,設定步長1 rpm，在預冷條件下可對混合溶液進行快速分離的設備。
21	空氣浴震蕩箱		HDL APPARATUS空氣浴震蕩箱HZQ-C型是一種溫度可控的恒溫培養箱和振蕩器。
22	智能人工氣候箱		浙江托普儀器的智能人工氣候箱常用于研究環境條件對生物生命活動的影響,也可用于某些生物的栽培、馴化、育種等工作。
23	微波消解儀		上海新拓XT-9912型密閉式智能微波消解儀采用全觸摸屏操作,直觀、簡便,超大屏幕實時顯示各種各種參數和狀态，通過創新的獨立測壓控溫技術，可靈活、随意地進行1-12個樣品的消解。
24	半自動纖維分析儀		ANKOM 200i半自動纖維分析儀可測定酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）、粗纖維、酸性洗滌木質素（ADL），檢測準确快速。
25	電阻爐控制箱		天津市泰斯特儀器有限公司SX-4-10型箱式電阻爐控制器使用溫度範圍 1000℃溫度控制精度±5℃，矽碳棒加熱，升溫迅速，熱效率高。
26	恒溫培養箱		恒溫培養箱主要用于細菌培養、育種、發酵及其他恒溫試驗用。
27	可見光分光光度計		北京普析通用儀器T6系列可将光分光光度計在經濟型紫外可見分光光度計上實現萬分之五的雜散光指标。采用模塊式設計，确保儀器質量和穩定的工作性能，應用适應性好，自動化的操作系統和工作站軟件，滿足多種分析應用需求。
28	接觸角測量儀		JC2000D型接觸角測量儀用于測量各種液體對各種材料的接觸角，對石油，印染，醫藥，噴塗等行業的科研生産有非常重要的作用。
29	土壤分析測定儀		SL-TF10型土壤分析測定儀可快速定量檢測土壤、植株、化學肥料、生物肥料、水中的速效氮、有效磷、速效鉀、有機質等項目。
30	電化學工作站		瑞士萬通AUTLAB302N适用于研究電化學機理、生物技術、物質的定性定量分析、常規電化學測試、納米科學研究、傳感器研究、金屬腐蝕研究、電池研究、電鍍研究
31	靜電紡絲機		北京永康樂業的ET-2535H靜電紡絲作為一種簡便有效的可生産納米纖維的設備，廣泛應用于生物醫用材料、過濾及防護、催化、能源、光電、食品工程、化妝品等領域
32	真空手套箱		米開羅那的Super手套箱廣泛應用于無水、無氧、無塵的超純環境，如：锂離子電池及材料、半導體、超級電容、特種燈、激光焊接、釺焊等
33	FD-1A-50 真空冷凍幹燥機		真空冷凍幹燥機适用于高檔原料藥，中藥飲片，生物，野生蔬菜，脫水蔬菜、食品、水果、化工、藥物中間體等物料的幹燥。本實驗室主要用于納米纖維素的冷凍幹燥。
34	TG5B 台式高速離心機		離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用于将懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或将乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開。
35	量熱儀		YX-ZR型量熱儀适用于測定煤、焦炭、石油及水泥黑生料等可燃物質的熱值。
36	比表面分析儀		3H-2000PS1型比表面分析儀可用于多種方法比表面積、孔徑、孔體積的測量，吸附、脫附等溫線分析，粒度估算報告和真密度計算。
37	紫外分光光度計		SP-1900UV型紫外分光光度計能可用于定量測量标準曲線測量，可對物質進行濃度直讀。
38	風光互補路燈實訓系統		适用風光互補路燈系統和風光互補監控系統。同時控制風力發電機、太陽能電池闆将風能和太陽能轉化為電能供直流負載使用，并将多餘電能存儲到蓄電池中。
39	風力發電站實訓系統		基于風力發電的原理，以及電能的整流、儲存和逆變而開發的。主要包含标準教學平台、儲能蓄電池櫃、儲能模塊、并網逆變器、離網逆變器、風光互補控制、風電儲能接口、感性負載、非線性負載插箱、模拟風源(風洞)單元、三相交流永磁同步風力發電機組、戒線圍欄等組成。
40	太陽能光伏發電原理實驗系統		适用于太陽能光伏發電系統的性能測試和控制。主要功能有：光電變換特性測試、電氣特性檢測、控制特性實驗、光學與電學參數測量、負載特性實驗、環境适應性實驗和在線監控實驗。

五、發展情況

實驗室現有固定人員23人，其中，正高職10人，副高職8人，博士生導師7人，具有博士學位人員19人，10人具有國外學習經曆。隊伍中有黑龍江省領軍人才梯隊帶頭人1人，黑龍江省現代農業産業技術協同創新推廣體系首席科學家1人，香江學者1人，黑龍江省優青1人，基本形成了一支老中青結合，以中青年為主，學風嚴謹，實力較強，富于進取和創新精神的隊伍。

近五年，實驗室承擔了各級縱向課題以及服務于地方企業的橫向課題40餘項，總經費近3000餘萬元。獲得了黑龍江省科技進步三等獎1項，黑龍江省教學成果一等獎1項；發表SCI和EI收錄論文100餘篇，授權發明專利20餘項，轉化專利成果2項。實驗室始終堅持以基礎研究與應用基礎研究并重的指導思想，整體研究水平在國内相關領域仍居領先地位。

未來，實驗室将繼續不斷發揮自身優勢和潛力，整合人才與科研條件資源，依托龍江大農業生産基地，立足自主創新和集成創新，在現代農業可再生資源利用技術研究、重大專項産品研發和技術創新平台三個層面進行學術隊伍建設、實驗平台建設和科學研究。努力将實驗室建設成為具有明顯區域特色、國内一流、部分領域技術達到世界先進水平的農業可再生資源利用專業人才培養和知識創新與技術創新基地，科技創新與生産實踐有機銜接的重要平台。

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