全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 2 期摇 摇 2012 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
北部湾秋季底层鱼类多样性和优势种数量的变动趋势 王雪辉,邱永松,杜飞雁,等 (333)……………………
中国大陆鸟类和兽类物种多样性的空间变异 丁晶晶,刘定震,李春旺,等 (343)………………………………
粉蝶盘绒茧蜂中国和荷兰种群学习行为及 EAG反应的比较 王国红,刘摇 勇,戈摇 峰,等 (351)………………
君主绢蝶的生物学及生境需求 方健惠,骆有庆,牛摇 犇,等 (361)………………………………………………
西南大西洋阿根廷滑柔鱼生物学年间比较 方摇 舟,陆化杰,陈新军,等 (371)…………………………………
城市溪流中径流式低坝对底栖动物群落结构的影响 韩鸣花, 海燕,周摇 斌,等 (380)…………………………
沉积再悬浮颗粒物对马氏珠母贝摄食生理影响的室内模拟 栗志民,申玉春,余南涛,等 (386)………………
太平洋中西部海域浮游植物营养盐的潜在限制 徐燕青,陈建芳,高生泉,等 (394)……………………………
几株赤潮甲藻的摄食能力 张清春,于仁成,宋静静,等 (402)……………………………………………………
高摄食压力下球形棕囊藻凝聚体的形成 王小冬,王摇 艳 (414)…………………………………………………
大型绿藻浒苔藻段及组织块的生长和发育特征 张必新,王建柱,王乙富,等 (421)……………………………
链状亚历山大藻生长衰亡相关基因的筛选 仲摇 洁,隋正红,王春燕,等 (431)…………………………………
太湖春季水体固有光学特性及其对遥感反射率变化的影响 刘忠华,李云梅,吕摇 恒,等 (438)………………
程海富营养化机理的神经网络模拟及响应情景分析 邹摇 锐,董云仙,张祯祯,等 (448)………………………
沙质海岸灌化黑松对蛀食胁迫的补偿性响应 周摇 振,李传荣,许景伟,等 (457)………………………………
泽陆蛙和饰纹姬蛙蝌蚪不同热驯化下选择体温和热耐受性 施林强,赵丽华,马小浩,等 (465)………………
麦蚜和寄生蜂对农业景观格局的响应及其关键景观因子分析 赵紫华,王摇 颖,贺达汉,等 (472)……………
镉胁迫对芥蓝根系质膜过氧化及 ATPase活性的影响 郑爱珍 (483)……………………………………………
生姜水浸液对生姜幼苗根际土壤酶活性、微生物群落结构及土壤养分的影响
韩春梅,李春龙,叶少平,等 (489)
…………………………………
………………………………………………………………………………
九州虫草菌丝体对 Mn的耐性及富集 罗摇 毅,程显好,张聪聪,等 (499)………………………………………
土霉素暴露对小麦根际抗生素抗性细菌及土壤酶活性的影响 张摇 昊,张利兰,王摇 佳,等 (508)……………
氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响 沈芳芳,袁颖红,樊后保,等 (517)………………
火炬树雌雄母株克隆生长差异及其光合荧光日变化 张明如,温国胜,张摇 瑾,等 (528)………………………
湖南乌云界自然保护区典型生态系统的土壤持水性能 潘春翔,李裕元,彭摇 亿,等 (538)……………………
祁连山东段高寒地区土地利用方式对土壤性状的影响 赵锦梅,张德罡,刘长仲,等 (548)……………………
沙质草地生境中大型土壤动物对土地沙漠化的响应 刘任涛,赵哈林 (557)……………………………………
腾格里沙漠东南缘可培养微生物群落数量与结构特征 张摇 威,章高森,刘光琇,等 (567)……………………
塔克拉玛干沙漠南缘玉米对不同荒漠化环境的生理生态响应 李摇 磊,李向义,林丽莎,等 (578)……………
内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征 高摇 凯,谢中兵,徐苏铁,等 (588)……………………………
不同密度条件下芨芨草空间格局对环境胁迫的响应 张明娟,刘茂松,徐摇 驰,等 (595)………………………
环境因子对巴山冷杉鄄糙皮桦混交林物种分布及多样性的影响 任学敏,杨改河,王得祥,等 (605)……………
海藻酸铈配合物对毒死蜱胁迫下菠菜叶片抗坏血酸鄄谷胱甘肽循环的影响
栾摇 霞,陈振德,汪东风,等 (614)
……………………………………
………………………………………………………………………………
城市化进程中城市热岛景观格局演变的时空特征———以厦门市为例 黄聚聪,赵小锋,唐立娜,等 (622)……
基于遥感和 GIS的川西绿被时空变化研究 杨存建,赵梓健,任小兰,等 (632)…………………………………
亚热带城乡复合系统 BVOC排放清单———以台州地区为例 常摇 杰,任摇 远,史摇 琰,等 (641)………………
研究简报
不同水分条件下毛果苔草枯落物分解及营养动态 侯翠翠,宋长春,李英臣,等 (650)…………………………
大山雀对巢箱颜色的识别和繁殖功效 张克勤,邓秋香,Justin Liu,等 (659)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*330*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*37*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄01
封面图说: 雄视———中国的金丝猴有川、黔、滇金丝猴三种,此外还有越南和缅甸金丝猴两种。 金丝猴是典型的森林树栖动物,常
年栖息于海拔 1500—3300m的亚热带山地、亚高山针叶林,针阔叶混交林,常绿落叶阔叶混交林中,随着季节的变化,
只在栖息的生境中作垂直移动。 川金丝猴身上长着柔软的金色长毛,十分漂亮。 个体大、嘴角处有瘤状突起的是雄性
金丝猴的特征。 川金丝猴只分布在中国的四川、甘肃、陕西和湖北省。 属国家一级重点保护、CITES附录一物种。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 2 期
2012 年 1 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 2
Jan. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中国科学院院知识创新工程重要方向项目 ( KSCX2鄄YW鄄G鄄 036 ); 内蒙古民族大学创新团队资助和科技部科技支撑项目
(2008BAD95B03)
收稿日期:2010鄄12鄄02; 摇 摇 修订日期:2011鄄05鄄20
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: grasslandkeylab@ gmail. com
DOI: 10. 5846 / stxb201012021717
高凯,谢中兵,徐苏铁,韩国栋.内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征.生态学报,2012,32(2):0588鄄0594.
Gao K, Xie Z B, Xu S T, Han G D. Characterization of caloric value in fifteen plant species in Leymus chinensis steppe in Xilin River Basin, Inner
Mongolia. Acta Ecologica Sinica,2012,32(2):0588鄄0594.
内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征
高摇 凯1,2,3,谢中兵2,徐苏铁2,韩国栋1,*
(1. 内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特摇 010018,2. 中国科学院植物研究所,北京摇 100093,
3. 内蒙古民族大学农学院, 通辽摇 028043)
摘要:通过对生物量约占羊草草原生物量 80% 的 15 种主要野生植物地上植株进行分种取样,测定其热值(美国 PARR6300 型
氧弹式热量计进行热值测定)、灰分(干灰化法测定)、矿质元素( iCAP6000 型电感耦合等离子体发射光谱仪测定)同时对各项
指标的相关性进行分析来探讨内蒙古锡林河流域羊草草原主要植物作为生物燃料供给料的潜力及植物热值对灰分和矿质元素
含量的响应情况。 结果表明:15 种野生植物热值范围为 16. 19 MJ / kg (木地肤)到 20. 99 MJ / kg (小叶锦鸡儿),15 种植物热值
平均值为 18. 76 MJ / kg,该值高于全世界陆生植物平均热值。 15 种植物热值高低顺序为:小叶锦鸡儿>早熟禾>大针茅>冰草>
羽茅>羊草>中华隐子草>变蒿>芨芨草>菊叶萎陵菜>大籽蒿>冷蒿>狗尾草>银灰旋复花>木地肤。 15 种野生植物灰分范围
20郾 25% (银灰旋复花)到 3. 62% (芨芨草),15 种植物灰分含量存在显著差异(P<0. 05),其高低顺序为银灰旋复花>木地肤>冷
蒿>大籽蒿>菊叶萎凌菜>狗尾草>冰草>羊草>早熟禾>中华隐子草>变蒿>羽茅>小叶锦鸡儿>大针茅>芨芨草。 Pearson忆s 相关
分析表明热值与灰分之间存在极显著负相关关系(P < 0. 01),热值和碳之间存在极显著正相关关系(P < 0. 01),矿质元素与热
值之间没有一致的相关关系。 内蒙古羊草草原植物热值普遍高于能源植物柳枝稷的热值,这也说明该地区植物具有作为能源
植物的潜力。
关键词:热值; 灰分; 碳; 氮; 矿质元素; 温带草原
Characterization of caloric value in fifteen plant species in Leymus chinensis
steppe in Xilin River Basin,Inner Mongolia
GAO Kai1,2,3, XIE Zhongbing2, XU Sutie2, HAN Guodong1,*
1 College of Ecology and Environmental Science, Inner Mongolia Agricultural University, Huhhot 010018, China
2 Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
3 Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028043, China
Abstract: Grasslands have been recognized as important source of biomass for biofuel production recently. In this study,
our objective was to assess the potential supply of biofuel production of main plants in Leymus chinensis steppe in Xilin River
Basin,Inner Mongolia. And we also wanted to understand how will the caloric value respond to ash content and other
mineral elements composition. We charaterizing their correlationships. We determined the caloric value( Testing by the
Parr6300 calorimeter produced by U. S), ash content ( Testing by the quick determination method), concentrations of
carbon(Testing by the K2 Cr2 O7 鄄H2 SO4 oxidation method), nitrogen ( Testing by the Kjeldahl procedure) and mineral
nelements(Testing by Microwave Digestion鄄ICP) of fifteen native plant species. These tested species, which were selected
in August 2009, are most commonly found in Leymus chinensis steppe and account for more than 80% of totoal community
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biomass. The results showed that the variables determined varied among the fifteen species to different extent. The caloric
value ranged from 16. 19 MJ / kg in Kochia prostrate to 20. 99 MJ / kg in Caragana microphylla, with a mean value of 18. 76
MJ / kg which is greater than that of worldwide terrestrial plants. And the rank ordering of the fifteen species was Caragana
microphylla Lam>Poa annua L. >Stipa baicalensis Roshev>Agropyron cristatum L>Achnatherum sibiricum L>Aneurolepidium
chinense Kitag > Cleistogenes squarrosa Keng. > Artemisia commutata L > Achnatherum splendens Nevski > Potentilla
tanacetifolia Willd>Artemisia sievrsiana willd>Artemisia frigida Willd>Setaria viridis L>Convolvulus ammannii L>Kochia
prostrate L. The ash, which ranged from 3. 26% in Achnatherum splendens Nevski to 20. 25% in Convolvulus ammannii L,
indicated significantly difference at level 0. 05 among the fifteen species. And the number of fifteen species was Convolvulus
ammannii L> Kochia prostrate L. >Artemisia frigida Willd>Artemisia sievrsiana willd>Potentilla tanacetifolia Willd>Setaria
viridis L> Agropyron cristatum L> Aneurolepidium chinense Kitag > Poa annua L>Cleistogenes squarrosa Keng>Artemisia
commutata L > Achnatherum sibiricum L > Caragana microphylla Lam > Stipa baicalensis Roshev > Achnatherum splendens
Nevski. Calorica value of leguminous plants (Caragana microphylla Lam) was higher than perennial gramineous plants
(Caragana microphylla Lam, Poa annua L. , Stipa baicalensis Roshev, Agropyron cristatum L, Achnatherum sibiricum L. ,
Cleistogenes squarrosa Keng), and the caloric value of Kochia prostrate L. was the lowest. Pearson忆 s correlationship
analyses revealed a negatively significant correlation between caloric value and ash content (P < 0. 01), while a positively
significant correlation btween caloric value and carbon concentration (P < 0. 01). However, there were no consistent
relationships found between caloric value and concentrations of mineral elements. The greater caloric value of the steppe
grasses showed in this study, compared with that of switchgrass which is one of most promising biofuel crops, indicates
provides an evedent that the grassland has a potential for bioenergy production, especially leguminous plants and perennial
gramineous plants. Such as Caragana microphylla Lam, Poa annua L. , Stipa baicalensis Roshev, Agropyron cristatum L,
Achnatherum sibiricum L, Cleistogenes squarrosa Keng and so on.
Key Words: caloric value; ash; C; N; mineral element; temperate steppe
热值是指单位质量干物质完全燃烧所释放的热量,是评价绿色植物光合作用固定日光能的能力和评价植
物营养价值高低的重要指标之一。 同时热值与植物干物质结合是评价生态系统初级生产力的重要内容,因此
在生态系统的研究过程中热值是必不可少的参数之一,同时也是生物质能源供给料潜力分析的重要参考
指标[1]。
关于热值的研究国外于 20 世纪 30 年代便有相关报道。 其中 Long首次对向日葵不同位置叶片的热值进
行了测定,阐明了叶片着生位置对热值的影响[2]。 后来,热值的测定逐渐应用到了生物个体、种群和群落等
不同组织水平的研究上[3鄄6],反映在生态系统中不同物质的热值及其变化机制以及生态过程中能量模型的研
究[2],例如:湖泊生态系统能量流动、植物个体的能量变化以及森林草原生态系统能量流动循环[7鄄11]。 而国内
关于热值的研究直到 20 世纪 70 年代末才有相关报道,如杨福囤等对草甸常见植物热值的报道[12]。 在此之
后学者们分别对东北和内蒙古两地的羊草草原主要植物及群落的热值进行了大量研究,包括草原植物地上、
地下热值特征及其动态变化[1,13鄄17]。 这些研究发现植物物种、组织器官、养分含量、物候期等植物内在因素与
日照时数、土壤类型、光强等外在因素均是影响热值的重要因素[18]。 鲍雅静发现羊草草原中不同物种热值之
间存在显著差异,其中小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)的热值最高,多年生禾草类植物的热值多数较高,而
大多数杂类草的热值相对较低,同时不同种群的植物地上部分热值随着物候期的变化而变化,其变化规律与
植物群落自身的生物学特性有关[1];郭继勋等对东北羊草热值研究发现不同植株器官热值的动态变化呈现
出不同的变化规律,其中羊草完整植株热值的最大值出现在 7 月份,茎热值的最大值出现在 5 月初[19];郭继
勋等通过在科水平上热值的比较研究发现,菊科、豆科和禾本科植物全株平均热值无显著差异,但是豆科植物
根热值要高于禾本科和菊科[16]。
985摇 2 期 摇 摇 摇 高凯摇 等:内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征 摇
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在生物质能源供给料选择过程中,灰分和矿质元素也是重要的考核指标。 其中灰分含量对原材料产热量
具有重要影响,已有研究表明灰分含量每升高 1% ,其热值约降低 0. 2 MJ / kg[20]。 由生物质原材料到生物燃
料(生物乙醇或生物柴油)的转化过程中,需要经过一系列的热化学反应。 在热化学转化过程中植物材料中
所含的矿质元素,尤其是碱金属(钾、钠、铝等)在高温燃烧情况下,会产生大量的废渣以及大量的腐蚀性物
质,导致生物能源物质转化率下降,其中的大量腐蚀性物质会对转化设备造成破坏,从而增加转化成本[21鄄24]。
因此在生物质能源供给料及其潜力的研究过程中,植物矿质元素含量的研究是必不可少的。
当前对羊草草原植物热值的研究,主要集中在影响植物热值的环境因素、植株部位、及动态变化等方面。
而对植物热值、灰分和矿质元素及其相互关系等方面的研究却很少,尤其是关于植物热值与矿质元素之间的
相关关系的研究更是少之甚少。 基于此基础上,本文通过对内蒙古羊草草原优势植物热值、灰分、碳、氮及部
分矿质元素含量的测定,研究植物种类、灰分、碳、氮和矿质元素对植物热值的影响及其相关性,这样既丰富了
国内关于羊草草原优势植物热值与矿质元素之间相关性的研究内容,也为进一步从内蒙古羊草草原选择生物
能源植物提供参考,同时也对植物热值及能量生态学的研究提供有益的补充。
1摇 研究区自然概况与研究方法
1. 1摇 自然概况
研究地点位于内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的中国科学院内蒙古草原生态系统定位站羊草样地
(1979 年围封至今),地理位置为北纬 43毅 26忆—44毅 08忆,东经 116毅 04忆—117毅 05忆,海拔 1200 m 左右,属温带
草原区典型草原栗钙土亚区。 气候属中温带半干旱草原气候,冬季受蒙古高压控制,寒冷干燥,夏季受海洋性
季风的影响,较为温和湿润。 3—5 月份常有大风,月平均风速达 4. 9 m / s。 年均温为 0. 6 益,1 月和 7 月份平
均气温分别为 -21. 3 益 和 18. 6 益,无霜期 91 d。 草原植物生长期约 150 d。 多年平均降水量约为 350 mm,
其中 5—9 月份的降水量占年降水量的 86% 。
以羊草为主要建群种的羊草鄄大针茅草原群落,是本地区典型草原的主要群落类型之一。 羊草群落的植
物种约 86 种(常见者约 45 种),分属于 28 科,67 属[25]。 其中广旱生根茎禾草羊草(Aneurolepidium chinense
Kitag)外,大针茅(Stipa baicalensis Roshev)、羽茅(Achnatherum sibiricum L. )和冰草(Agropyron cristatum L)等旱
生密丛禾草构成群落的主体,占群落生物量的 60% 以上。
1. 2摇 植物样品采集及测定方法
1. 2. 1摇 取样方法
在羊草样地内选取地形和植物群落组成一致的地段,于 2009 年 8 月分别选择多年生禾草 (羊草
(Aneurolepidium chinense Kitag ),冰草 ( Agropyron cristatum L),大针茅 ( Stipa baicalensis Roshev ),羽茅
(Achnatherum sibiricum L. ),中华隐子草(Cleistogenes squarrosa Keng. ),芨芨草(Achnatherum splendens Nevski),
早熟禾(Poa annua L. )),灌木 (小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla Lam)),半灌木 (冷蒿 ( Artemisia frigid
Willd),木地肤(Kochia prostrate L. )),杂类草(菊叶萎凌菜(Potentilla tanacetifolia Willd),大籽蒿(Artemisia
sievrsiana willd),变蒿 (Artemisia commutata L. ) ,银灰旋复花(Convolvulus ammannii L)和狗尾草(Setaria viridis
L))等 15 种常见植物,分物种齐地面剪取植物地上部分作为测试样品,每种植物 5 次重复,任何两次重复之
间的距离不低于 30 m。
1. 2. 2摇 室内分析
将上述所采集的植物样品用 70 益 的烘箱烘干至恒重、粉碎、混匀。 用美国 PARR公司生产的 PARR6300
型氧弹式热量计进行热值测定;灰分含量的测定用干灰化法,即将样品在马福炉 550 益下灰化 5 h 后测定其
灰分含量;全碳用 K2Cr2O7 鄄H2SO4氧化法测定;全氮采用开氏定氮法进行测定[26];矿质元素利用美国 Thermo
公司生产 iCAP6000 型号的电感耦合等离子体发射光谱仪测定。
1. 3摇 数据处理
采用 SAS 8. 0 软件对数据热值、灰分及矿质元素含量进行一般线性相关分析,同时对不同野生植物热值
095 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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及灰分含量进行单因素方差分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 不同植物的热值
表 1 给出了所调查的 15 种羊草草原植物热值,这些草原植物的平均热值为 18. 76 MJ / kg,以小叶锦鸡儿
的热值最高(20. 99 MJ / kg),早熟禾和大针茅次之,3 种植物的热值均高于 20. 00 MJ / kg,而木地肤热值最低
(16. 19 MJ / kg)。 15 种羊草草原植物热值高低顺序为:小叶锦鸡儿>早熟禾>大针茅>冰草>羽茅>羊草>中华
隐子草>变蒿>芨芨草>菊叶萎陵菜>大籽蒿>冷蒿>狗尾草>银灰旋复花>木地肤。
通过单因素方差分析表明大针茅、冰草、羽茅、羊草和中华隐子草等多年生禾草的热值也显著高于其它各
种植物(P < 0. 05),表明在内蒙古羊草草原中小叶锦鸡儿和多年生禾本科植物属于高能植物。 木地肤和冷
蒿,其热值则低于灌木(小叶锦鸡儿)和其它多年生草本植物(早熟禾、大针茅、冰草、羽茅、羊草、中华隐子草、
芨芨草),各种杂类草热值(变蒿、菊叶萎凌菜、大籽蒿)也低于灌木(小叶锦鸡儿)和多年生禾本科植物(早熟
禾、大针茅、冰草、羽茅、羊草、中华隐子草、芨芨草)(表 1)。
表 1摇 内蒙古羊草草原 15 种植物热值和灰分含量
Table 1摇 Caloric value and ash content of the 15 plant species in Leymus chinensis steppe in Inner Mongolia, China
植物 Vegetation 热值 Caloric value / (MJ / kg) 灰分含量 Ash content / %
小叶锦鸡儿 Caragana microphylla Lam 20. 99 依 0. 83 A 5. 37 依 0. 02 I
早熟禾 Poa annua L. 20. 93 依 0. 02 A 5. 04 依 0. 05 J
大针茅 Stipa baicalensis Roshev 20. 08 依 0. 04 A 4. 93 依 0. 16 K
冰草 Agropyron cristatum L. 19. 50 依 0. 15 B 7. 26 依 0. 51 F
羽茅 Achnatherum sibiricum L. 19. 41 依 0. 04 C 6. 21 依 1. 84 H
羊草 Aneurolepidium chinense Kitag 18. 85 依 0. 11 C 6. 73 依 0. 59 G
中华隐子草 Cleistogenes squarrosa Keng. 18. 60 依 0. 70 D 6. 62 依 0. 33 G
变蒿 Artemisia commutata L. 18. 59 依 0. 04 D 6. 43 依 0. 07 G
芨芨草 Achnatherum splendens Nevski 18. 45 依 0. 12 D 3. 62 依 1. 71 L
菊叶萎陵菜 Potentilla tanacetifolia Willd 18. 29 依 0. 11 D 8. 57 依 0. 12 E
大籽蒿 Artemisia sievrsiana willd 17. 96 依 0. 31 E 10. 18 依 2. 33 D
冷蒿 Artemisia sievrsiana willd 17. 88 依 0. 14 E 13. 60 依 0. 86 C
狗尾草 Setaria viridis L. 17. 42 依 1. 49 F 7. 97 依 0. 20 F
银灰旋复花 Convolvulus ammannii L. 16. 38 依 2. 24 F 20. 25 依 1. 57 A
木地肤 Kochia prostrate L. 16. 19 依 0. 15 G 16. 28 依 1. 20 B
平均值 Average 18. 76 依 0. 43
摇 摇 数值为平均值依标准差; 不同字母表示在 P<0. 05 水平上差异显著
2. 2摇 灰分含量
羊草草原 15 种主要植物灰分含量特征见表 1。 不同种植物之间灰分含量存在显著差异(P < 0. 05),其
高低顺序为银灰旋复花>木地肤>冷蒿>大籽蒿>菊叶萎凌菜>狗尾草>冰草>羊草>早熟禾>中华隐子草>变蒿>
羽茅>小叶锦鸡儿>大针茅>芨芨草。 其中银灰旋复花灰分含量最高,多年生禾本科植物灰分含量显著低于其
它各种植物(P < 0. 05)。
2. 3摇 相关性分析
植物的热值与灰分、铝、钙、钾、镁之间表现出负相关关系(表 2),其中与灰分含量之间表现出极显著的负
相关关系(P< 0. 01),与镁之间表现为显著负相关关系(P < 0. 05);热值与碳之间表现为显著的正相关关系
(P < 0. 05),与硅之间也表现出较高的正相关关系(0. 428),与氮、磷、钠、硫之间也表现为正相关但均不显
著;灰分与碳、硅之间表现为负相关关系,其中与碳之间表现为显著负相关关系(P < 0. 05),灰分与氮及其它
元素之间表现为正相关关系,尤其与金属元素(铝、钙、钾)之间表现为极显著正相关关系(P < 0. 01),与镁之
间表现为显著正相关关系,与氮、钠、磷之间表现为正相关关系,但关系不显著;其他元素之间相关性分析可以
看出,碳与钾、铝和钙、钠和磷之间表现出显著的正相关关系(P < 0. 05)。
195摇 2 期 摇 摇 摇 高凯摇 等:内蒙古锡林河流域羊草草原 15 种植物热值特征 摇
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表 2摇 羊草草原植物热值与灰分碳和化学元素含量之间相关关系分析
Table 2摇 Pearson忆s correlation coefficients among caloric value, ash content and concentrations of chemical elements in the plants of Leymus
chinensis steppe
热值
Caloric
灰分
Ash
碳
C
氮
N
铝
Al
钙
Ca
钾
K
镁
Mg
钠
Na
磷
P
硫
S
硅
Si
热值 Caloric 1
灰分 Ash 0. 287 1
碳 C -0. 593** -0. 488* 1
氮 N 0. 542* 0. 370 -0. 014 1
铝 Al -0. 438 0. 836** 0. 185 -0. 399 1
钙 Ca -0. 345 0. 657** 0. 180 -0. 400 0. 457* 1
钾 K -0. 243 0. 623** 0. 607** -0. 098 0. 316 0. 304 1
镁 Mg -0. 460* 0. 484* 0. 203 -0. 626** 0. 343 0. 455 0. 344 1
钠 Na 0. 078 0. 073 -0. 146 0. 185 -0. 068 0. 242 0. 113 -0. 149 1
磷 P 0. 352 0. 012 0. 272 0. 260 -0. 113 -0. 047 0. 280 -0. 123 0. 682** 1
硫 S 0. 050 0. 549* 0. 830** -0. 228 0. 317 0. 203 0. 629** 0. 265 0. 014 0. 437 1
硅 Si 0. 428 -0. 195 0. 277 0. 344 -0. 267 -0. 443 0. 130 -0. 193 0. 368 0. 678** 0. 363 1
摇 摇 * 表示差异显著 ( P < 0. 05);** 表示差异极显著 ( P < 0. 01)
3摇 讨论
绿色植物通过光合作用将日光能转化为化学能贮藏于植物体内,这种潜在的化学能以植物热值的高低来
表示,因此利用能量的概念研究植物对自然资源的利用情况要比单一干物质测定更为准确[27]。 热值作为植
物的重要属性之一,具有相对的稳定性。 但是植物热值仍然随着不同的植物种类、不同的植物器官、不同的生
境条件和气候条件、不同的植物物候变化和不同生存空间等外在因素表现出不同的变化规律,同时植物组成
物质成分、灰分含量等内在因素对植物热值也具有一定的影响[18]。 不同生活型植物热值大小顺序通常为:乔
木>灌木>多年生草本>1 年生草本[28鄄29],研究结果也支持这一规律;郭继勋等对东北羊草草甸的 55 种植物热
值的研究过程中,发现羊草草甸中高热值植物约占 20% ,中热植物占 58. 18% ,低热值植物占 21郾 82% ,55 种
植物全株平均热值为 17. 9495 MJ / kg,并且同属植物中的不同种植物间也存在差异,同时菊科、禾本科和豆科
3 大科植物全株平均热值无明显差异[16];本研究对内蒙古羊草草原主要植物热值的分析表明:灌木小叶锦鸡
儿的热值最高,禾草类植物的热值多数较高,而大多数杂类草的热值相对较低,和已有的调查数据相吻合[1]。
内蒙古羊草草原 15 种野生植物热值和灰分含量的差异性,表明植物种类是植物热值和灰分含量的重要影响
因素之一。 其中灌木小叶锦鸡儿(20. 99 MJ / kg)的热值要高于半灌木(木地肤、冷蒿)和草本植物(羊草、针茅
等),而在草本植物中早熟禾、羊草、针茅等多年生禾本科植物热值要高于其它杂类草(变蒿、大籽蒿等),其中
半灌木(冷蒿和木地肤)热值要低于多年生禾本科植物。 小叶锦鸡儿作为灌木在已有的报道和本研究中热值
均高于羊草草原中的其他植物,其主要原因可能是小叶锦鸡儿木质化程度要高于其它植物,而木质化程度高
促使植物体内具有较高的 C 含量。 而 C 是植物体内参与燃烧的主要元素,从而提高了植物的热值。 物种之
间的热值存在差异,其主要原因为植物种类不同,从而决定了其本身生态学特性和遗传特性的不同,使其具有
不同的生长发育节律和对环境的同化能力,从而反映到植物热值含量的差异。 然而灰分含量的变化恰恰与热
值变化表现出相反的趋势,之所以出现这种相反的变化趋势,从灰分的组成就不难找到原因,植物体内灰分主
要是不能够参与燃烧的各种矿质元素(钙、镁等)组成[30],这样植物体内灰分含量越高,表明植物体内不能参
与燃烧的矿质元素越多,从而影响植物体燃烧所释放的热量,最终反映到植物热值的高低。 当然并不是所有
的研究都表明灰分与热值呈现出相反的变化趋势,其中有学者通过对不同生育期的水稻叶片热值和灰分含量
的研究得出热值和灰分含量之间并无相关性的结论。 其原因如下:首先因为除灰分外,热值还决定于其他物
质组分;其次不同生育期叶片的矿质元素含量不同且矿质元素所处状态不同,使灰分含量并不能精确代表矿
质元素含量,也就不能准确反映组织热值的变化;另外,灰分的生成有时也伴随着一定的能量放出[31]。
热值除了作为植物重要属性,其还是选择和评价生物能源供给料质量的重要参考标准之一。 本文所测定
295 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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内蒙古羊草草原优势植物中,小叶锦鸡儿、早熟禾、大针茅、冰草和羽茅其热值均高于 19. 40 MJ / kg,这个热值
接近于中国海南热带植物平均热值(19. 4584 MJ / kg) [28];而与当前常用的生物质能源供给原料热值相比(如:
玉米秸秆(16. 64 依 0. 38) MJ / kg,花生壳(18. 62依0. 21) MJ / kg,柳枝稷 18. 69 MJ / kg,虉草 17. 71 MJ / kg,王草
17. 68 MJ / kg) [32鄄33],小叶锦鸡儿和多年生禾本科植物均属于高能植物;与世界陆生植物平均热值 17. 78 MJ /
kg[16]相比,所测定的内蒙古羊草草原 15 种野生植物平均热值为 18. 76 MJ / kg,其中有 11 种植物热值高于这
个平均水平,小叶锦鸡儿热值比平均水平高出 18% ,多年生禾草热值比平均值高出 4%—17% 。 这些都充分
的表明内蒙古羊草草原植物在一定意义上具有成为生物质能源的潜力,尤其是灌木和多年生禾本科植物。
碳、氮、灰分和矿质元素作为影响植物热值的内在因素[18],研究主要集中在碳、氮和灰分这 3 个因素对热
值的影响[13,29]上,而关于矿质元素对灰分的影响研究的却相对较少,有学者对天津海滨盐渍土中几种植物的
热值和部分矿质元素相关关系进行探讨,发现植物热值与 Na、Mg、Cl 含量呈极显著的负相关关系( P<0郾 01)、
与 Ca含量呈显著负相关关系( P < 0. 05) [33]。 而本文通过分析植物的热值和矿质元素相关性,也发现类似
的结论,其金属元素(钙、钾、镁、铝)与热值之间表现为负相关关系,出现这种相关性的原因可能是由于金属
元素无法参与燃烧释放热量,同时金属元素所占比例将直接影响植物含碳量,并且一部分金属元素还与碳形
成化合物,使其无法参与燃烧,从而影响到参与燃烧过程的碳总量,进而影响热值;碳作为碳水化合物的主要
组成成分和植物化学组成的框架物质,同时也是植物燃烧的主要参与者,其含量的多少将直接影响植物热值,
通过相关性分析也可以看出植物含碳量与热值之间表现出极显著的正相关关系;氮作为蛋白质的主要过程元
素,蛋白质又是主要有碳、氮、氢、氧四种元素构成,因此碳、氮之间存在一定的正相关关系,同时植物燃烧过程
中蛋白质也参加燃烧,因此氮含量的多少也会间接的对植物热值产生影响,本试验的相关性分析也表明了植
物氮的含量与植物热值之间表现出显著的正相关关系。 在热值与氮之间的相关性研究中,有学者通过测定水
稻叶片生育期的氮含量和热值,讨论二者之间的相关性,其结论为总体上二者之间并无相关关系,出现这种差
异的主要原因可能是叶片氮素对热值的影响受到叶片所处生育期以及氮素在叶片组织中存在的状态和氮素
含量的变化导致其他物质组成发生变化,从而导致叶片热值和叶片氮素含量之间不存在相关性,但是其在叶
片碳素和热值之间相关性研究得出了叶片碳素和热值之间存在极显著正相关关系(P < 0郾 01) [31],该结论与
本实验热值与碳素之间相关关系结论一致。
4摇 结论
内蒙古羊草草原 15 种野生植物热值范围为 16. 19 MJ / kg (木地肤)到 20. 99 MJ / kg(小叶锦鸡儿),15 种
植物热值平均值为 18. 76 MJ / kg;植物种类是植物热值和灰分含量的重要影响因素之一;热值与灰分之间存
在极显著负相关关系(P < 0. 01),热值和碳之间存在极显著正相关关系(P < 0. 01),矿质元素与热值之间没
有一致的相关关系。
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495 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 2 January,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Dynamics of demersal fish species diversity and biomass of dominant species in autumn in the Beibu Gulf, northwestern South
China Sea WANG Xuehui, QIU Yongsong, DU Feiyan, et al (333)………………………………………………………………
Spatial variation in species richness of birds and mammals in mainland China
DING Jingjing, LIU Dingzhen, LI Chunwang, et al (343)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparative study on learning behavior and electroantennogram responses in two geographic races of Cotesia glomerata
WANG Guohong, LIU Yong, GE Feng, et al (351)
………………
………………………………………………………………………………
Biological characteristics and habitat requirements of Parnassius imperator (Lepidoptera: Parnassidae)
FANG Jianhui, LUO Youqing, NIU Ben,et al (361)
………………………………
………………………………………………………………………………
Annual variability in biological characteristics of Illex argentinus in the southwest Atlantic Ocean
FANG Zhou, LU Huajie, CHEN Xinjun, et al (371)
……………………………………
………………………………………………………………………………
The impact of run鄄of stream dams on benthic macroinvertebrate assemblages in urban streams
HAN Minghua, YU Haiyan, ZHOU Bin, et al (380)
…………………………………………
………………………………………………………………………………
Effect of suspended sediment on the feeding physiology of Pinctada martensii in laboratory
LI Zhimin, SHEN Yuchun, YU Nantao, et al (386)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
Potential nutrient limitation of phytoplankton growth in the Western and Central Pacific Ocean
XU Yanqing, CHEN Jianfang, GAO Shengquan, et al (394)
………………………………………
………………………………………………………………………
Ingestion of selected HAB鄄forming dinoflagellates ZHANG Qingchun, YU Rencheng, SONG Jingjing, et al (402)……………………
Formation of aggregation by Phaeocystis globosa (Prymnesiophyceae) in response to high grazing pressure
WANG Xiaodong, WANG Yan (414)
……………………………
………………………………………………………………………………………………
Growth and reproduction of the green macroalga Ulva prolifera ZHANG Bixin, WANG Jianzhu, WANG Yifu, et al (421)…………
Screening of growth decline related genes from Alexandrium catenella ZHONG Jie, SUI Zhenghong, WANG Chunyan, et al (431)…
Analysis of inherent optical properties of Lake Taihu in spring and its influence on the change of remote sensing reflectance
LIU Zhonghua, LI Yunmei, LU Heng, et al (438)
…………
…………………………………………………………………………………
Neural network modeling of the eutrophication mechanism in Lake Chenghai and corresponding scenario analysis
ZOU Rui,DONG Yunxian, ZHANG Zhenzhen, et al (448)
……………………
…………………………………………………………………………
The compensatory growth of shrubby Pinus thunbergii response to the boring stress in sandy coast
ZHOU Zhen, LI Chuanrong, XU Jingwei, et al (457)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Selected body temperature and thermal tolerance of tadpoles of two frog species (Fejervarya limnocharis and Microhyla ornata)
acclimated under different thermal conditions SHI Linqiang, ZHAO Lihua, MA Xiaohao, et al (465)…………………………
Effects of landscape structure and key landscape factors on aphids鄄parasitoids鄄hyper parasitoids populations in wheat fields
ZHAO Zihua, WANG Ying, HE Dahan, et al (472)
…………
………………………………………………………………………………
Effects of cadmium on lipid peroxidation and ATPase activity of plasma membrane from Chinese kale (Brassica alboglabra Bailey)
roots ZHENG Aizhen (483)…………………………………………………………………………………………………………
Effects of ginger aqueous extract on soil enzyme activity, microbial community structure and soil nutrient content in the rhizosphere
soil of ginger seedlings HAN Chunmei, LI Chunlong, YE Shaoping, et al (489)…………………………………………………
Manganese tolerance and accumulation in mycelia of Cordyceps kyusyuensis
LUO Yi, CHENG Xianhao, ZHANG Congcong, et al (499)
……………………………………………………………
………………………………………………………………………
Influence of oxytetracycline exposure on antibiotic resistant bacteria and enzyme activities in wheat rhizosphere soil
ZHANG Hao, ZHANG Lilan, WANG Jia, et al (508)
…………………
……………………………………………………………………………
Effects of elevated nitrogen deposition on soil organic carbon mineralization and soil enzyme activities in a Chinese fir plantation
SHEN Fangfang, YUAN Yinghong, FAN Houbao, et al (517)
……
……………………………………………………………………
Differences in clonal growth between female and male plants of Rhus typhina Linn. and their diurnal changes in photosynthesis
and chlorophyll fluorescence ZHANG Mingru,WEN Guosheng,ZHANG Jin,et al (528)…………………………………………
Soil water holding capacity under four typical ecosystems in Wuyunjie Nature Reserve of Hunan Province
PAN Chunxiang, LI Yuyuan, PENG Yi, et al (538)
……………………………
………………………………………………………………………………
The effect of different land use patterns on soil properties in alpine areas of eastern Qilian Mountains
ZHAO Jinmei, ZHANG Degang, LIU Changzhong,et al (548)
…………………………………
……………………………………………………………………
Responses of soil macro鄄fauna to land desertification in sandy grassland LIU Rentao, ZHAO Halin (557)……………………………
Characteristics of cultivable microbial community number and structure at the southeast edge of Tengger Desert
ZHANG Wei,ZHANG Gaosen,LIU Guangxiu,et al (567)
………………………
…………………………………………………………………………
Physiological and ecological responses of maize to different severities of desertification in the Southern Taklamakan desert
LI Lei,LI Xiangyi,LIN Lisha,WANG Yingju,et al (578)
……………
…………………………………………………………………………
Characterization of caloric value in fifteen plant species in Leymus chinensis steppe in Xilin River Basin,Inner Mongolia
GAO Kai, XIE Zhongbing, XU Sutie, et al (588)
……………
…………………………………………………………………………………
Spatial pattern responses of Achnatherum splendens to environmental stress in different density levels
ZHANG Mingjuan, LIU Maosong, XU Chi,et al (595)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of environmental factors on species distribution and diversity in an Abies fargesii鄄Betula utilis mixed forest
REN Xuemin, YANG Gaihe, WANG Dexiang, et al (605)
……………………
…………………………………………………………………………
Effects of alginate cerium complexes on ascorbate鄄 glutathione cycle in spinach leaves under chlorpyrifos stress
LUAN Xia,CHEN Zhende,WANG Dongfeng,et al (614)
………………………
……………………………………………………………………………
Analysis on spatiotemporal changes of urban thermal landscape pattern in the context of urbanisation: a case study of Xiamen
City HUANG Jucong, ZHAO Xiaofeng, TANG Lina, et al (622)…………………………………………………………………
The analysis of the green vegetation cover change in western Sichuan based on GIS and Remote sensing
YANG Cunjian, ZHAO Zijian, REN Xiaolan, et al (632)
………………………………
…………………………………………………………………………
An inventory of BVOC emissions for a subtropical urban鄄rural complex: Greater Taizhou Area
CHANG Jie, REN Yuan, SHI Yan, et al (641)
…………………………………………
……………………………………………………………………………………
Scientific Note
Litter decomposition and nutrient dynamics of Carex lasiocapa under different water conditions
HOU Cuicui, SONG Changchun, LI Yingchen, et al (650)
………………………………………
………………………………………………………………………
Nest鄄box color preference and reproductive success of great tit ZHANG Keqin, DENG Qiuxiang, Justin Liu, et al (659)……………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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第 32 卷摇 第 2 期摇 (2012 年 1 月)
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