全 文 ：虉草热值与灰分动态变化研究
单丽燕1，王铁梅2，马金星1，高 凯3
(1．全国畜牧总站，北京 100125;2．北京林业大学林学院，北京 100083;3．内蒙古民族大学，内蒙古通辽 028043)
摘要 通过对虉草的热值和灰分进行测定，探讨虉草热值和灰分的动态变化及二者之间相关性。结果表明，虉草干重热值呈现双峰的
变化趋势，峰值分别出现在孕穗期和成熟期;虉草灰分含量随物候期呈现先降低后升高的变化趋势，成熟期灰分含量最低;去灰分热值
随着生育时期推迟呈现逐渐降低的变化趋势，其顺序为孕穗期 ＞抽穗期 ＞盛花期 ＞成熟期 ＞果后营养期 ＞枯黄期;各生育期干重热值
与灰分含量之间均表现为负相关关系，其中抽穗期表现为极显著线性负相关(P ＜ 0． 01)，孕穗期和果后营养期表现为显著线性负相关
(P ＜0． 05) ，盛花期、成熟期和枯黄期相关性不显著。
关键词 虉草;热值;灰分;相关性;生物燃料
中图分类号 S181． 4 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611(2015)11 －250 －02
Study on the Changes of Caloric Value and Ash Dynamic of Ｒeed Canarygrass
SHAN Li-yan1，WANG Tie-mei2，MA Jin-xing1 et al (1． National Animal Husbandry Service，Beijing 100125;2． College of Forestry，
Beijing Forestry University，Beijing 100083)
Abstract This paper measured the caloric value and ash content of Ｒeed Canarygrass，and discussed the dynamic variations and the correla-
tion between the caloric value and ash content． The results showed:The dynamic variations of dry mass caloric value followed a double peak
pattern，and the peak value was observed booting stage and autumn;The dynamic variations of ash content indicated variation trend of firstly
decreases and then increases，and the lowest value was observed autumn;The dynamic variations of ash-free caloric value followed change
trend of gradually decreasing，and the order was booting stage ＞ heading stage ＞ flower stage ＞ autumn ＞ nutrition period after the fruit ＞ scorch
phase;There was significantly negative correlation between the dry mass caloric value and ash content of booting stage and nutrition period af-
ter the fruit(P ＜ 0． 05)and heading stage(P ＜ 0． 01)，and there was no significant negative correlation at flower stage，autumn and scorch
phase．
Key words Ｒeed Canarygras;Caloric value;Ash;Correlation;Biofuel
作者简介 单丽燕(1979 －) ，女，吉林临江人，工程师，硕士，从事草原
与饲料管理工作。
收稿日期 2015-03-17
能源问题作为全世界关注的热点，化石燃料的短缺及经
济发展对化石燃料的依赖性越来越大，这已经是社会发展不
可回避的问题。而生物质能源是利用和开发可再生能源，减
少经济发展过程对化石燃料依赖的重要途径之一［1］。但在
其发展过程中须避免“与人争粮”和“与粮争地”的矛盾［2］。
因此某些生态适应性强、能够在较差环境下规模化种植的植
物成为生物质能源供给料的首选。虉草(Phalaris arundina-
cea L．)，别名草芦，禾本科(Gram;nae)虉草属。广泛分布于
我国东北、华北、西北、华东、华中的河漫滩、湖边、低洼地、沼
泽等地，对环境要求低，具有喜湿但耐旱、喜温但耐寒、耐盐
碱等优点，其茎秆中纤维素含量高，是发酵生产生物乙醇的
上等原料［3 －4］。因此，虉草是新型生物能源的首选植物
之一。
在虉草的长期研究过程中，学者们分别从其生态适应
性、新品种选育、饲用价值和栽培管理等方面进行了细致的
研究，并且取得了大量有价值的研究成果［5 －7］。然而，关于
虉草热值和灰分含量方面的研究相对较少，热值和灰分是能
源植物筛选和质量评价过程中的重要指标［8］。热值主要从
能量角度反映作为能源植物的潜力，而灰分在能源植物筛选
过程中也是重要的参考指标。大量研究表明，随着灰分含量
的增加，植物热值呈现下降的趋势［9］;且生物质能源生产加
工过程中，由于在高温情况下，灰分中所含的碱性物质会产
生大量的废渣以及腐蚀性物质，导致生物能源物质转化率下
降，其中腐蚀性物质会对转化设备造成破坏，从而增加转化
成本［10 －11］。因此，笔者拟以不同物候期的虉草为研究对象，
通过对其热值、灰分及去灰分热值等的对比研究，探讨虉草
的能用潜力和品质特性，为虉草的合理利用提供理论参考。
1 材料与方法
1． 1 自然概况 试验地位于西辽河平原内蒙古民族大学试
验农场，地理位置为 43°36 N，122°22 E，海拔 178 m。气候
属于典型的温带大陆性季风气候，年平均气温 6． 4 ℃，极端
最低温 －30． 9 ℃，≥10 ℃积温 3 184 ℃，无霜期 150 d，年均
降水量 399． 1 mm，生长季(4 ～ 9 月)降水量占全年的 89%。
试验地土壤为灰色草甸土，为当地主要土壤类型，土壤有机
质含量 18． 23 g /kg、碱解氮 62． 41 mg /kg、速效磷 38． 61
mg /kg、速效钾 184． 58 mg /kg、pH为 8． 20。
1． 2 样品采集与测定项目 试验材料为2012年4月种植的
虉草。分别在孕穗期、抽穗期、成熟期、盛花期、果后营养期、
枯黄期等 6个时期进行样品采集，5 次重复。先将粉碎的样
品放在 80 ℃烘箱内烘 2 h，之后采用美国 PAＲＲ公司生产的
PAＲＲ6300型氧弹式热量计测定热值。灰分含量的测定采用
干灰化法，即将样品在马福炉 550 ℃下灰化 5 h后测定其灰
分含量。
1． 3 数据处理与分析 所有数据的统计分析均在 Excel 和
SAS统计软件上完成。采用 t-test进行不同处理间各参数的
差异显著性分析。去灰分热值 =干重热值 /(1 －灰分含量)。
2 结果与分析
2． 1 虉草干重热值动态变化 由图 1 可知，虉草干重热值
随物候期呈现为双峰的变化趋势，峰值分别出现在孕穗期和
责任编辑 杨莹莹 责任校对 李岩安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2015，43(11) :250 － 251，254
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2015.11.084
成熟期;不同生育期热值顺序为孕穗期 ＞抽穗期 ＞成熟期 ＞
盛花期 ＞果后营养期 ＞枯黄期，其中孕穗期和抽穗期显著高
于盛花期和成熟期(P ＜0． 05)，盛花期和成熟期又显著高于
果后营养期和枯黄期(P ＜ 0． 05);孕穗期热值最高，枯黄期
热值最低。
注:不同字母表示不同生育期之间在 0． 05水平下差异显著。
图 1 虉草干重热值动态变化
2． 2 虉草灰分含量动态变化 由图 2 可知，虉草灰分含量
随物候期呈现先降低后升高的变花趋势，成熟期灰分含量最
低，显著低于其他各个时期;孕穗期、果后营养期和枯黄期 3
个时期灰分含量显著高于抽穗期、盛花期和成熟期，但三者
之间差异不显著;抽穗期和盛花期灰分含量显著高于成
熟期。
注:不同字母表示不同生育期之间在 0． 05水平下差异显著。
图 2 虉草灰分含量动态变化
2． 3 虉草干重热值与灰分相关性分析 通过对不同生育期
虉草的干重热值与灰分含量进行相关性分析(表 1) ，结果表
明，各生育期干重热值与灰分含量之间均表现为负相关关
系，其中抽穗期表现为极显著线性负相关(P ＜0． 01)，孕穗期
和果后营养期表现为显著线性负相关(P ＜ 0． 05) ，盛花期、
成熟期和枯黄期相关性不显著。
表 1 不同生育期干重热值与灰分含量的相关关系
生育期 方程
相关系数
(r)
样本数
孕穗期 y = －0． 042x +17． 44 0． 561* 12
抽穗期 y = －0． 093x +17． 52 0． 877＊＊ 12
盛花期 y = －0． 027x +16． 96 0． 266 12
成熟期 y = －0． 041x +17． 08 0． 425 12
果后营养期 y = －0． 033x +16． 69 0． 571* 12
枯黄期 y = －0． 042x +16． 59 0． 495 12
注:y为干重热值(MJ /kg) ，x 为灰分含量(%) ;* 表示显著水平为
0． 05，＊＊表示显著水平为 0． 01。
2． 4 虉草去灰分热值动态变化 由图 3 可知，去灰分热值
随着生育时期推迟呈现逐渐降低的变化趋势，其顺序为孕穗
期 ＞抽穗期 ＞盛花期 ＞成熟期 ＞果后营养期 ＞枯黄期，其中
孕穗期显著高于抽穗期、盛花期、成熟期、果后营养期和枯黄
期，抽穗期显著高于盛花期、成熟期、果后营养期和枯黄期，
盛花期、成熟期、果后营养期和枯黄期 4 个时期的去灰分热
值之间没有表现出显著差异。
注:不同字母表示不同生育期之间在 0． 05水平下差异显著。
图 3 虉草去灰分热值动态变化
3 结论与讨论
3． 1 虉草干重热值与灰分含量在不同时期的变化趋势 热
值作为植物的重要属性，具有一定的稳定性，同时也受多种
因素的影响，如植物物种、组织器官、养分含量、物候期等内
在因素及日照时数、土壤类型、光强等外在因素［12 －13］。灰分
含量作为植物另外一个重要指标，对植物的干重热值具有一
定的影响，学者们针对二者之间的关系进行了大量研究。研
究表明，植物灰分含量每升高 1%，其热值约降低 0． 2
MJ /kg［9］。通过对不同物候期虉草干重热值和灰分含量之间
相关性分析，结果表明，干重热值和灰分含量之间表现为负
相关关系，该结论与学者们在羊草、冰草等草地植物研究的
结论相一致［14］。产生这种结果的原因可能是由于植物燃烧
过程中，参与燃烧的元素主要是 C、N等元素，而灰分的主要
组成成分多为钙、镁、铁等无法参与燃烧的金属元素［15］。因
此，灰分含量越高，则植物体内参与燃烧的元素所占的比例
越少，燃烧所释放的热量越少，最终将以植物热值的高低来
反映。
3． 2 虉草干重热值与灰分含量出现双峰的变化趋势 草本
植物生长发育过程中由于生活史对策的不同，因其个体较
小，具有强烈的季节变化特点，随着物候期的变化，光合产物
的运输分配也呈现出一定的变化规律。在这个过程中，植物
的热值也会表现出明显的季节变化［8，16］。在热值动态变化
规律的研究过程中，这一规律得到了验证。例如，刘世荣等
对植物热值动态变化的研究过程中发现，叶片热值 6月份最
高，之后逐渐降低，直至生长季末期达到最低值;而枝条热值
变化在整个生长季没有大的起伏，只是在生长季末期略有增
加［17］;高凯等研究发现，羊草等植物热值月变化呈现单峰型
变化曲线，并且在8月份达到最高值［14］。通过对虉草植物热
值动态变化研究发现，虉草热值随物候期呈现为双峰型曲线
(下转第 254页)
15243 卷 11 期 单丽燕等 虉草热值与灰分动态变化研究
和基本的进排水功能，并增加水质调控与净化能力;控制养
殖密度，科学放养水产品种，合理适度投饵、施肥、用药，确保
水质保持良好的生态环境。
(2)建立、健全水产养殖环境管理的法律、法规及相关政
策，严格执法管理。我国先后制定和颁布了《中华人民共和
国渔业法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》等一系列与
渔业相关的法律法规，但渔业养殖用水没有明确的排放标
准，无法对违法或超标排放等现象实施有力处罚，这是在一
定程度上纵容了养殖企业或个体任意排放。因此应借鉴先
进的相关管理经验，结合实际情况，完善相关管理法律、法
规，制订水产养殖污染源治理标准，切实规范各种养殖行为。
对于任意排放或超标排放者，要严格执法、严惩不贷，确保水
产养殖业的健康可持续发展。
(3)健全水产养殖环境监管系统。强化监督管理一要建
立完善养殖许可证制度，对规模化养殖场和养殖许可证发放
数量加以限制，避免盲目或超负荷地发展水产养殖生产。二
则由于水产养殖涉及水产、水利、环保等多个部门，环境保护
部门对水产养殖环境管理的介入较少，水产系统独立的环境
保护部门建设还不成熟，从而造成这部分工作存在缺口。因
此，需要各相关部门加强联合，充分协调配合，强化对水产养
殖全过程的监督管理，不断完善水产养殖环境监管系统。
(4)推广科学、高效、优质的养殖技术。目前水产养殖从
业人员总体受教育程度还较低，且有大批人员都是原从事捕
捞的减船转产渔民或新从事养殖的非专业人员，缺乏科学养
殖技术。渔用饵料生产的技术水平仍然较低，生产工艺相对
落后，导致饵料配方差、吸收利用率低等等问题，从而造成了
成本高、溶解氧浓度低、水体富营养化等不良状况。应提高
饵料利用率，减少排泄物，注重饵料中磷源及量的控制，使用
溶解性好的无机磷，以提高磷的利用率，添加新型酶制剂等
以减少氮排放。因此应加强对从业人员的技术指导与培训，
达到科学养殖的目的，减轻对环境的压力。
(5)加大宣传力度，不断提升水产养殖人员的环保意识。
长期以来，水产养殖农户对水产养殖可能对环境造成的不良
影响认识不到位，环境保护意识和综合素质亟待提高。因
此，要充分利用各种媒体，开展多种宣传活动，以多样化的形
式开展《中华人民共和国海洋环境保护法》等相关宣传教育，
切实加强水产养殖人员的环保意识及健康养殖的观念，使他
们深刻认识到环境质量与他们自身的生存、发展息息相关，
保护环境就是保护自己的切身利益，从而使他们实施生态养
殖，自觉维护海洋环境。
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2004．
(上接第 251页)
的变化趋势，峰值分别出现在孕穗期和成熟期，该结论也进
一步表明植物热值的动态变化规律;而干重热值月变化和去
灰分热值月变化趋势并不一致，其主要因为不同月份灰分含
量之间存在一定的差异。
虉草干重热值呈现双峰的变化趋势，峰值分别出现在孕
穗期和成熟期;虉草灰分含量随物候期呈现先降低后升高的
变化趋势，成熟期灰分含量最低;去灰分热值随着生育期推
迟呈现逐渐降低的变化趋势，其顺序为孕穗期 ＞抽穗期 ＞盛
花期 ＞成熟期 ＞果后营养期 ＞枯黄期;各生育期干重热值与
灰分含量之间均表现为负相关关系，其中抽穗期表现为极显
著线性负相关(P ＜ 0． 01)，孕穗期和果后营养期表现为显著
线性负相关(P ＜ 0． 05) ，盛花期、成熟期和枯黄期相关性不
显著。
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