全 文 ：山坡地植物燃料品种的能量和养分分析 3
陈荣均 3 3 　Ronald D. Hill 　Richard T. Corlett 　(香港大学 ,香港)
【摘要】　研究了香港和广东大多数植物燃料品种的热值和养分浓度 ,以及评价它们的燃
料品质. 木本热值为 17. 13～23. 51 kJ·g - 1 ,而草本热值为 15. 13～21. 47 kJ·g - 1 . 在广东和
香港 ,常用作燃料的品种热值超过 20 kJ·g - 1 . N 浓度越低 , 越适宜用作燃料 , 因为坡地生
态系统损失的 N 和排放到大气的 NOx 少. 木本 N 浓度为 4. 67～10. 90 mg·g - 1 ,而草本 N 浓
度为 3. 55～14. 59 mg·g - 1 . 高 P 和高 K的品种也不宜用作燃料 ,因为山坡地的养分损失
大. P 浓度为 0. 17～1. 05 mg·g - 1 ,而 K浓度为 3. 98～23. 00 mg·g - 1 . 木本与草本品种之间 ,
热值及养分浓度差异都不显著.
关键词 　热值 　养分浓度 　植物燃料
Energy and nutrient analysis of upland phytofuel species. Chen Rongjun , Ronald D. Hill ,
Richard T. Corlett ( University of Hong Kong , Hong Kong) . 2Chin. J . Appl . Ecol . , 8 (2) :147～
150.
In this paper , the calorific value and nutrient concentration of most phytofuel species in Hong Kong
and Guangdong Province are determined and their quality as fuel is assessed. The calorific value of
woody species ranges from 17. 13 to 23. 51 kJ·g - 1 , while that of herbaceous species ranges from 15.
13 to 21. 47 kJ·g - 1 . The species commonly used for domestic fuel in Guangdong and Hong Kong
have a calorific value of over 20 kJ·g - 1 . Species with lower N concentration are more suitable for fu2
el , because less N is removed from upland ecosystems and less NOx is emitted to the atmosphere.
Woody species have a N concentration of 4. 67～10. 90 mg·g - 1 , whereas herbaceous species , 3. 55
～14. 59 mg·g - 1 . P and K2richer species are less desirable fuels , since more nutrients are removed
from hillsides. The P concentration varies from 0. 17 to 1. 05 mg·g - 1 , and K, from 3. 98 to 23. 00
mg·g - 1 . Woody species are not significantly different from herbaceous ones in calorific value and nu2
trient concentration.
Key words 　Calorific value , Nutrient concentration , Phytofuel.
　　3 香港许爱周基金资助项目.
　　3 3 现在地址 :华南农业大学生态研究所 ,广州
510642.
　　1996 年 9 月 23 日收稿 ,12 月 23 日接受.
1 　引 　　言
能量和养分流动是坡地生态系统功能
的基础 ,分析植物热值和养分含量是其重
要研究内容. 植物品种用作燃料时 ,最重要
的是能量含量. N、P 和 K含量与植物燃料
品质、坡地生态系统的养分流失、气态污染
物的排放量有关. 然而 ,有关广东和香港植
物燃料的能量和养分含量的系统研究尚未
见报导. 本项研究为估计植物品种燃料接
受性和阐明坡地生态系统功能提供了科学
的依据.
2 　材料与方法
所有植物样本采集于香港林村郊野公园的
山坡上 (22°27′26″N , 114°05′35″E; 22°26′07″N ,
114°06′07″E) 和嘉道理农业研究所的山坡上 (22°
25′39″N , 114°06′52″E) ,采集时间为 1989 年 8 月底
至 9 月初. 每个品种采集 100 g ,80 ℃下烘至衡重 ,
测定干物质百分率. 热值用 1421 半微型氧弹热量
计测定. N、P 和 K分析用标准方法[1 ,5 ] ,样本用
93 %H2SO4 和 30 % H2O2 消煮. 用凯氏定氮仪、UV2
应 用 生 态 学 报 　1997 年 4 月 　第 8 卷 　第 2 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY,Apr. 1997 ,8 (2)∶147～150
VIS记录分光光度计和 AA/ AE 分光光度计测定
N、P和 K浓度. t 测验在 Minitab 软件包上进行.
3 　结果与分析
3. 1 　热值
木本及草本品种的热值介乎 15. 13 和
23. 51 kJ·g - 1之间 (表 1) ,前者为 17. 13～
23.51 kJ ·g - 1 ,后者为 15. 13～21. 47 kJ ·
g - 1 . 总的趋势为木本热值高于草本 ,但差
异不显著 ( df = 50 , t = 1. 50 , p > 0. 05) . 由
于芒萁热值高 (21. 47 kJ·g - 1) ,且易获得 ,
为广东和香港地区主要燃料品种之一. 岗
茶、豺皮樟、桃金娘、菝契、里白和茅草等品
种的热值超过 20 kJ·g - 1 ,在广东山坡上到
处可见 ,被广泛用作燃料. 许多木本品种热
值超过 20 kJ·g - 1 ,草本品种热值低于 18 kJ
·g - 1 . 可见 ,木本品种比草本品种具有更高
的燃料接受性.
3. 2 　N 浓度
植物燃料在燃烧时会放出 NOx ,NOx
的排放消耗一些能量和产生大量臭烟 , 从
而降低植物品种的燃料接受性. 排放的
NOx 是由植物体内的含 N 物质被燃烧时产
生的. 坡地生态系统的 N 损失越少 ,品种
含 N 越低 ,越适宜用作燃料. N 浓度变化范
围为 3. 55～14. 59 mg·g - 1 (表 1) ,木本品种
为 4. 67～10. 90 mg·g - 1 ,而草本品种为 3.
55～14. 59 mg·g - 1 . t 测验表明 ,两者差异
不显著 ( df = 40 , t = 0. 42 , p > 0. 05) . 由于
地胆草 N 浓度较高 (14. 59 mg·g - 1) 和热值
较低 (17. 88 kJ·g - 1) ,因此不宜用作燃料植
物.然而 ,枫茅 N 浓度较低 (3. 55 mg·g - 1)
和热值较高 (19. 09 kg·g - 1) ,所以是较理想
的燃料品种.
3. 3 　P 浓度
未发现 P 含量会影响植物品种的燃料
品质 ,然而高 P 浓度的植物品种不是理想
的燃料 ,因为坡地生态系统 P 损失大. 植物
P 浓度远低于 N 和 K浓度 (表 1) . P 浓度最
高为 0. 17 mg·g - 1 (鸡眼藤) ,而最低为 1. 05
mg·g - 1 (铺地黍) . 木本品种 P 浓度范围为
0. 34～1. 05 mg·g - 1 ,而草本品种为0. 17～1.
00 mg·g - 1 ,但两者差异不显著( df =42 , t = 1.
01 , p >0 . 0 5 ) .
3. 4 　K浓度
与 N 及 P 一样 ,坡地生态系统的 K损
失越大 ,植物品种的 K浓度越高 ,其燃料
的接受性越低. 迄今也未发现 K含量会影
响植物品种的燃烧品质. K浓度为 3. 98～
23. 00 mg·g - 1 (表 1) ,最高是山黄菊 ,而最
低是岗松. 木本品种的 K浓度范围为 3. 98
～19. 87 mg·g - 1 ,草本品种 K浓度范围为
4. 28～23 mg·g - 1 . t 测验表明 ,两者差异不
显著 ( df = 40 ,t = - 1. 41 , p >0 .0 5 ) .
3. 5 　干物质含量
品种的易燃性随植物干物质含量的增
加而提高 ,因此 ,干物质含量高的植物品种
是理想的燃料. 品种的干物质含量的变化
幅度为 21. 3～67. 2 % (表 1) ,最高是称星
木 ,最低是地胆草. 木本品种的干物质含量
为 26. 2 ～ 67. 2 % , 草本品种为 21. 3 ～
60. 1 %. t 测验表明 ,木本品种和草本品种
之间 ,干物质含量的差异不显著 ( df = 45 , t
= - 0. 38 , p > 0. 05) .
4 　讨 　　论
本研究测定的热值与前人报导的热值
范围一致[2 ,3 ,4 ,6 ,8 ] . 木本品种与草本品种之
间热值以及养分浓度差异不显著 ,它们作
为燃料植物具有同等的重要性. 热值、养分
浓度和干物质含量是影响植物品种的燃料
接受性的最重要的因子 ,但还有其它因子
也会影响品种的燃料特性 , 例如植物质的
841 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
表 1 　植物燃料品种的热值和养分浓度
Table 1 Calorific value and nutrient concentration of phytofuel species
品　种
Species
干物质
Dry matter
( %)
热　值
Calorific value
(kJ·g - 1)
N
(mg·g - 1)
P
(mg·g - 1)
K
(mg·g - 1)
木本品种 Woody species
大沙叶 Aporusa chinensis 32. 8 20. 12 ±0. 04 7. 62 ±0. 06 0. 61 ±0. 01 8. 04 ±0. 05
岗　松 Baeckea frutescens 53. 2 18. 41 ±0. 02 5. 20 ±0. 04 0. 62 ±0. 01 3. 98 ±0. 06
黑面神 Breynia fruticosa 38. 5 19. 63 ±0. 03 6. 91 ±0. 05 0. 61 ±0. 00 8. 42 ±0. 08
鬼灯笼 Clerodendrum fortunatum 26. 2 19. 99 ±0. 01 8. 51 ±0. 07 0. 76 ±0. 01 15. 95 ±0. 08
鸡骨香 Croton crassifolius 40. 9 17. 13 ±0. 02 9. 63 ±0. 07 0. 71 ±0. 01 17. 68 ±0. 08
假地豆 Desmodium heterocarpon 47. 9 17. 65 ±0. 03 9. 88 ±0. 04 0. 80 ±0. 02 8. 90 ±0. 04
酸藤果 Embelia laeta 36. 0 17. 92 ±0. 04 5. 53 ±0. 05 0. 69 ±0. 00 5. 23 ±0. 05
岗　茶 Eurya chinensis 49. 1 20. 11 ±0. 05 7. 23 ±0. 04 0. 52 ±0. 03 8. 00 ±0. 05
厚叶算盘子 Glochidion dasyphyllum 34. 0 19. 39 ±0. 02 8. 76 ±0. 08 0. 61 ±0. 01 9. 33 ±0. 04
算盘子 Glochidion puberum 33. 7 19. 90 ±0. 04 5. 21 ±0. 07 0. 58 ±0. 00 6. 16 ±0. 05
山芝麻 Helicteres angustifolia 41. 6 18. 99 ±0. 01 7. 95 ±0. 03 0. 46 ±0. 00 19. 87 ±0. 08
称星木 Ilex asprella 67. 2 19. 04 ±0. 02 7. 33 ±0. 04 0. 52 ±0. 03 5. 73 ±0. 03
白牛胆 Inula cappa 43. 4 19. 17 ±0. 04 4. 75 ±0. 03 0. 34 ±0. 00 13. 03 ±0. 08
豺皮樟 Litsea rotundifolia 53. 1 22. 08 ±0. 05 6. 14 ±0. 05 0. 62 ±0. 00 5. 15 ±0. 03
地　念 Melastoma dodecandrum 31. 8 17. 28 ±0. 03 5. 60 ±0. 05 0. 49 ±0. 00 6. 20 ±0. 04
野牡丹 Melastoma sanguineum 32. 5 17. 34 ±0. 02 7. 02 ±0. 04 0. 75 ±0. 01 6. 89 ±0. 05
鸡眼藤 Morinda umbellata 28. 1 18. 88 ±0. 06 8. 24 ±0. 06 1. 05 ±0. 01 17. 09 ±0. 08
油甘子 Phyllanthus emblica 43. 2 19. 86 ±0. 05 6. 88 ±0. 07 0. 44 ±0. 00 6. 31 ±0. 04
排钱草 Phyllodium pulchellum 58. 1 18. 43 ±0. 04 9. 86 ±0. 06 0. 47 ±0. 00 3. 29 ±0. 02
马尾松 Pinus massoniana 37. 8 23. 51 ±0. 04 4. 67 ±0. 05 0. 45 ±0. 00 2. 96 ±0. 03
葫芦茶 Pteroloma triquetrum 39. 0 20. 91 ±0. 02 10. 08 ±0. 07 0. 60 ±0. 01 8. 78 ±0. 04
长叶冬绿 Rhamnus crenata 44. 2 18. 36 ±0. 03 5. 63 ±0. 07 0. 52 ±0. 01 4. 30 ±0. 02
春　花 Rhaphiolepis indica 49. 5 19. 17 ±0. 02 4. 82 ±0. 06 0. 51 ±0. 01 7. 48 ±0. 03
桃金娘 Rhodomyrtus tomentosa 46. 1 22. 12 ±0. 03 5. 09 ±0. 07 0. 78 ±0. 02 6. 96 ±0. 04
盐肤木 Rhus chinensis 40. 1 19. 76 ±0. 03 4. 76 ±0. 06 0. 57 ±0. 01 8. 97 ±0. 03
鸭脚木 Schefflera octophylla 35. 6 18. 97 ±0. 02 8. 96 ±0. 05 0. 64 ±0. 01 9. 88 ±0. 04
菝　契 Smilax china 38. 8 23. 00 ±0. 01 7. 23 ±0. 07 0. 50 ±0. 01 8. 11 ±0. 03
山黄麻 Trema orientalis 50. 2 20. 21 ±0. 01 10. 90 ±0. 05 0. 77 ±0. 01 9. 55 ±0. 03
了果王 Wikstroemia indica 34. 7 19. 73 ±0. 03 6. 33 ±0. 06 0. 55 ±0. 01 4. 55 ±0. 02
草本品种 Herbaceous species
铁线蕨 Adiantum flabellulatum 49. 9 19. 77 ±0. 02 9. 54 ±0. 06 0. 51 ±0. 02 10. 96 ±0. 08
山黄菊 Anisopappus chinensis 26. 0 18. 95 ±0. 03 7. 42 ±0. 08 0. 92 ±0. 03 23. 00 ±0. 08
野古草 Arundinella setosa 60. 1 18. 60 ±0. 01 4. 41 ±0. 08 0. 66 ±0. 02 4. 69 ±0. 04
枫　茅 Cymbopogon tortilis 59. 3 19. 09 ±0. 06 3. 55 ±0. 07 0. 47 ±0. 01 5. 60 ±0. 03
狗牙根 Cynodon dactylon 58. 7 18. 79 ±0. 04 4. 50 ±0. 06 0. 57 ±0. 01 4. 80 ±0. 03
秸梗兰 Dianella ensifolia 31. 5 19. 26 ±0. 02 7. 00 ±0. 05 0. 41 ±0. 01 15. 73 ±0. 08
芒　萁 Dicranopteris linearis 46. 2 21. 47 ±0. 03 8. 02 ±0. 05 0. 50 ±0. 02 7. 02 ±0. 04
地胆草 Elephantopus scaber 21. 3 17. 88 ±0. 04 14. 59 ±0. 06 1. 00 ±0. 03 22. 20 ±0. 08
画眉草 Eragrostis pilosa 50. 3 17. 99 ±0. 03 4. 12 ±0. 07 0. 27 ±0. 00 4. 39 ±0. 03
鹧鸪草 Eriachne pallescens 55. 5 18. 87 ±0. 04 5. 75 ±0. 07 0. 81 ±0. 01 12. 15 ±0. 08
金　茅 Eulalia speciosa 49. 8 17. 90 ±0. 03 4. 10 ±0. 06 0. 51 ±0. 01 6. 88 ±0. 04
二仙草 Haloragis chinensis 23. 4 15. 13 ±0. 03 6. 74 ±0. 05 0. 45 ±0. 01 12. 61 ±0. 08
方骨草 Hedyotis acutangula 31. 3 19. 21 ±0. 03 7. 95 ±0. 06 0. 51 ±0. 01 8. 38 ±0. 05
里　白 Hicriopteris glauca 47. 1 21. 46 ±0. 04 8. 21 ±0. 07 0. 48 ±0. 02 7. 05 ±0. 05
茅　草 Imperata cylindrica 54. 6 20. 10 ±0. 02 4. 24 ±0. 06 0. 40 ±0. 01 4. 28 ±0. 06
鸭嘴草 Ischaemum spp . 56. 8 16. 48 ±0. 06 6. 50 ±0. 05 0. 46 ±0. 01 5. 63 ±0. 04
海金沙 Lygodium dichotomum 41. 4 19. 89 ±0. 01 9. 45 ±0. 07 0. 91 ±0. 02 7. 30 ±0. 05
五节芒 Miscanthus floridulus 39. 0 19. 46 ±0. 02 5. 03 ±0. 06 0. 52 ±0. 01 7. 56 ±0. 07
天香炉 Osbackia chinensis 36. 5 15. 45 ±0. 02 7. 11 ±0. 05 0. 61 ±0. 02 6. 47 ±0. 05
铺地黍 Panicum repens 50. 0 21. 11 ±0. 01 3. 80 ±0. 04 0. 17 ±0. 00 5. 56 ±0. 04
车前草 Plantago major 35. 9 20. 37 ±0. 02 6. 57 ±0. 04 0. 60 ±0. 01 21. 77 ±0. 05
凤尾蕨 Pteris cretica 29. 8 19. 37 ±0. 04 14. 30 ±0. 08 0. 67 ±0. 02 22. 51 ±0. 08
珍珠茅 Scleria levis 37. 5 17. 17 ±0. 02 7. 81 ±0. 05 0. 62 ±0. 02 14. 18 ±0. 08
狗尾草 Setaria pallide2fusca 32. 3 18. 62 ±0. 03 5. 17 ±0. 05 0. 26 ±0. 00 20. 70 ±0. 08
野高粱 Sorghum nitidum 45. 7 19. 90 ±0. 01 5. 36 ±0. 06 0. 61 ±0. 01 5. 52 ±0. 04
(1) 用烘干重计算 Based on oven2dried matter. (2)“±”后的数据为标准误 The figure after“±”is SE ,N = 3. (3) 水分含量
Moisture ( %) = 100 % - 干物质含量 Dry matter content ( %) .
9412 期 　　　　　　　　　陈荣均等 :山坡地植物燃料品种的能量和养分分析 　　　　　
密度和灰分含量等[2 ] . Bhatt 等[2 ]认为 ,理
想的植物燃料应该是热值高、密度高、灰分
含量低和水分含量低 , 但他们没有考虑 P
和 K浓度对燃料品质的影响. 不同的植物
品种有不同的燃料特性. 目前在广东和香
港 ,许多低热值和高养分浓度的植物品种
也被用作燃料. 只砍伐高热值和低养分浓
度的品种 ,而留下低热值和高养分含量的
品种 ,可以减少坡地生态系统的养分损失.
在生产薪柴的山坡地上 ,是否值得用除草
剂杀死低热值和高养分浓度的品种 ,有待
进一步研究.
植物在燃烧时不可避免地排放气体污
染物 NOx. NOx 影响气候 ,与 CO2 一起左右
地表的辐射平衡 ,导致酸雨 ,损害植物 ,与
SO2 一起腐蚀金属等[7 ] . 在被砍伐的坡地
生态系统 ,养分主要随薪柴而流失. 坡地生
态系统的生物固氮量远小于养分流失. 因
此 ,植物的砍伐对坡地生态系统产生不利
影响 ,可用养分流失量来估计. 给坡地生态
系统施用 N 肥可以弥补养分损失 ,但这方
法经济上不可行. 在广东 ,常伐山坡地生物
量逐年减少可能是养分逐年流失之故. 如
何弥补山坡地生态系统养分流失需要进一
步研究. 获得单位能量所导致的养分损失
随不同品种而变化. 当更多的低养分浓度
品种被砍伐用作燃料时 ,山坡地生态系统
的养分流失会减少. Stjernquist[7 ]认为 ,既然
叶片养分浓度比枝条高 ,落叶后砍伐可以
减少养分流失.
致谢 　实验室分析在嘉道理农业研究所完成 ;
Daniel K. O. Chan ,C. J . Grant 和 C. T. Wong 曾给予
指导 ,特此致谢.
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