本文将产业沼气作物农田生态系统碳平衡、水足迹分别与生命周期评价原理结合，研究产业沼气作物种植发酵及能源利用过程中的碳平衡和水足迹。得出：不同产业沼气作物种植发酵及能源利用过程中，生物量水足迹、产能水足迹均以杂交狼尾草最低，紫花苜蓿最高，玉米居中。农田土壤呼吸碳排放是产业沼气作物能源利用过程中的重要碳源，农田生态系统因作物不同可能是CO2的汇，也有可能接近碳中性。产业沼气作物能源利用全过程因作物不同既有可能是CO2的汇，也有可能是CO2的源。考虑长期环境效应，农田土壤呼吸是产业沼气作物能源利用过程中“唯一”的碳源。与获得相同热值的标准煤相比，4种作物碳减排效益以杂交狼尾草最好、紫花苜蓿最差，玉米居中。在滇中地区，杂交狼尾草种植发酵及能源利用过程的生物天然气产量、碳减排量效益最高，产能水足迹最低，是产业沼气的优良原料，可优先种植；2个玉米品种中，曲晨9号优于云瑞88号。

第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 产业沼气作物主要特征及种类特性
1.2.2 能源作物水足迹研究进展
1.2.3 生物质能源碳平衡研究
1.2.4 影响土壤呼吸的因素
1.2.5 农田生态系统的碳平衡
1.3 研究内容与技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
第2章 材料与方法
2.1 研究系统与边界
2.2 产业沼气作物田间试验
2.2.1 试验地概况
2.2.2 田间试验设计
2.2.3 试验小区土壤养分测定
2.2.4 作物种植管理
2.2.5 生物量测定
2.2.6 气象数据观测
2.2.7 农田土壤含水量测定
2.3 产业沼气作物种植过程中的耗水量计算
2.3.1 蓝水、绿水消耗量计算
2.3.2 灰水消耗量计算
2.4 产业沼气作物农田CO2排放量测定
2.4.1 碱吸收法
2.4.2 静态箱-红外CO2分析仪法
2.4.3 观测期内农田生态系统土壤呼吸排放碳量
2.5 产业沼气作物厌氧发酵试验
2.5.1 取样及制备
2.5.2 接种用污泥
2.5.3 药品与仪器
2.5.4 厌氧发酵方法及指标测定
2.5.5 产业沼气作物单位土地面积的产能量
2.6 产业沼气作物种植发酵利用过程中的水足迹计算
2.6.1 生物量水足迹的计算
2.6.2 产业沼气作物种植发酵利用的能量水足迹计算
2.6.3 农田生态系统的碳平衡
2.7 数据处理与分析
第3章 不同产业沼气作物种植发酵制气产量
3.1 产业沼气作物的生物量
3.1.1 地上部分的生物量
3.1.2 地下部分的生物量
3.2 产业沼气作物发酵制气产能量
3.2.1 发酵原料的化学组成
3.2.2 厌氧发酵产气量
3.2.3 单位面积土地生物天然气产量及产能量
3.3 讨论与结论
3.3.1 讨论
3.3.2 结论
第4章 产业沼气作物种植发酵利用过程中的水足迹
4.1 产业沼气作物种植过程中消耗和污染水量
4.1.1 观测期间的降水量
4.1.2 农田水量平衡
4.2 产业沼气作物田间生产的耗水量
4.3 产业沼气作物厌氧发酵利用的水足迹
4.3.1 产业沼气作物的生物量水足迹
4.3.2 产业沼气作物种植发酵利用的能量水足迹
4.4 观测年大春季降雨量的频率分布
4.5 讨论及结论
4.5.1 讨论
4.5.2 结论
第5章 产业沼气作物农田生态系统的碳排放
5.1 不同产业沼气作物农田土壤CO2排放
5.1.1 试验小区土壤养分状况
5.1.2 不同测定方法土壤CO2排放速率比较
5.1.3 不同产业沼气作物农田土壤CO2排放速率
5.1.4 观测期产业沼气作物农田土壤碳排放量
5.2 产业沼气作物农田土壤CO2排放模型
5.2.1 农田土壤CO2排放速率与气温关系的模型
5.2.2 不同产业沼气作物土壤含水量的变化
5.2.3 农田土壤CO2排放速率与土壤含水量关系的模型
5.2.4 不同产业沼气作物农田土壤温度的变化
5.2.5 农田土壤CO2排放速率与土壤温度关系的模型
5.2.6 产业沼气作物农田土壤CO2排放速率模型选择
5.3 讨论及结论
5.3.1 讨论
5.3.2 结论
第6章 产业沼气作物种植发酵利用过程中的碳平衡
6.1 产业沼气作物农田生态系统的碳平衡
6.2 厌氧发酵及沼气利用阶段的碳平衡
6.2.1 原料厌氧发酵阶段的碳平衡
6.2.2 沼气利用阶段的碳平衡
6.3 产业沼气作物种植、发酵及能源利用过程的碳平衡
6.4 产业沼气作物单位土壤碳排放产气效率
6.5 产业沼气作物种植、发酵、利用过程的减排效益
6.6 讨论及结论
6.6.1 讨论
6.6.2 结论
第7章 主要结论、创新点及展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 研究不足及展望
参考文献