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Comparison of calorific values and ash contents of ten Eucalyptus species in South China

华南十种桉树的热值与灰分含量比较



全 文 :  Guihaia  Jul. 2016ꎬ 36(7):788-794
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201412017
周群英ꎬ陈少雄ꎬ韩斐扬. 华南十种桉树的热值与灰分含量比较 [J]. 广西植物ꎬ 2016ꎬ 36(7):788-794
ZHOU QYꎬCHEN SXꎬHAN FY. Comparison of calorific values and ash contents of ten Eucalyptus species in South China [J]. Guihaiaꎬ 2016ꎬ 36(7):
788-794
华南十种桉树的热值与灰分含量比较
周群英1∗ꎬ 陈少雄1ꎬ 韩斐扬2
( 1. 国家林业局 桉树研究开发中心ꎬ 广东 湛江 524022ꎻ 2. 广西林业勘测设计院ꎬ 南宁 530011 )
摘  要: 桉树是林业生物质能源的原料之一ꎬ了解桉树的热值和灰分含量能为合理利用桉树能源林提供理论
参考ꎮ 该研究采用热量计和马福炉对华南尾巨桉等 10种桉树的不同器官进行热值和灰分含量测定ꎮ 结果表
明:10种桉树树叶、树枝、树根、树干和树皮的干质量热值、去灰分热值分别为 15.10 ~ 21.06 kJ􀅰g ̄1和16.50 ~
22.11 kJ􀅰g ̄1ꎬ器官的平均干质量热值、去灰分热值以树叶最高(19.50和 20.56 kJ􀅰g ̄1)、树皮的最低(17.32和
18.09 kJ􀅰g ̄1)ꎬ说明树叶所含的高能有机物质比其它器官多ꎻ不同器官的干质量热值与去灰分热值在不同品
种中的大小排序不完全一致ꎮ 灰分含量在 0.14%~8.5%之间ꎬ器官平均的灰分含量以树叶最高(5.13%)、树干
最低(0.30%)ꎬ说明树叶所含的矿质元素较多ꎮ 不同器官的热值与灰分含量均差异显著(P<0.05)ꎮ 植株个体
的干质量热值与去灰分热值均以尾叶桉最高(18.99和 19.18 kJ􀅰g ̄1)ꎬ以托里桉最低(17.53和 17.86 kJ􀅰g ̄1)ꎻ
灰分含量则以托里桉最高(1.90%)、巨桉最低(0.61%)ꎮ 相关分析结果表明ꎬ灰分含量与干质量热值、去灰分
热值存在一定的负相关ꎬ但未达显著水平ꎻ干质量热值与去灰分热值呈极显著的正相关关系 (P<0.01)ꎮ 由于
理想的植物燃料应具备热值高与灰分含量低的特点ꎬ结合该研究的结果分析ꎬ托里桉作为燃料资源利用不理
想ꎬ以尾叶桉较为适宜ꎮ
关键词: 桉树ꎬ 热值ꎬ 灰分含量ꎬ 生物质能源ꎬ 华南
中图分类号: S718.5    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)07 ̄0788 ̄07
Comparison of calorific values and ash contents of
ten Eucalyptus species in South China
ZHOU Qun ̄Ying1∗ꎬ CHEN Shao ̄Xiong1ꎬ HAN Fei ̄Yang2
( 1. China Eucalypt Research Centreꎬ Zhanjiang 524022ꎬ Chinaꎻ 2. Forestry Inventory
and Planning Institute of Guangxiꎬ Nanning 530011ꎬ China )
Abstract: Eucalyptus is one of the raw materials for forest bio ̄energy industry. Calorific value and ash content were two
important indices for rational use of bio ̄energy Eucalyptus forest. Calorific values and ash contents of leavesꎬ branchesꎬ
rootsꎬ stem ̄wood and bark of 10 Eucalyptus species including Eucalyptus urophylla × E. grandis in South China were de ̄
termined by using calorimeter and muffle furnace. The results showed that gross calorific values (GCV) and ash free cal ̄
orific values (AFCV) of different organs ranged from 15.10 to 21.06 kJ􀅰g ̄1 and 16.05 to 22.11 kJ􀅰g ̄1 respectivelyꎬ
leaves had the highest mean GCV and AFCV(19.50 kJ􀅰g ̄1and 20.56 kJ􀅰g ̄1) and bark the lowest(17.32 and 18.09
kJ􀅰g ̄1)ꎬ which indicated that leaf had higher organic matters than other organs. The orders of decreasing GCV and AF ̄
CV of 5 organs in 10 Eucalyptus species were not exactly the same. The ash contents of different organs ranged from
收稿日期: 2014 ̄12 ̄17    修回日期: 2015 ̄12 ̄31
基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 (CAFINT2008C13) [Supported by the Special Foundamental Research Fund of the Central
Research Institutes of Public Benefit (CAFINT2008C13)]ꎮ
作者简介: 周群英(1978 ̄)ꎬ女ꎬ广东罗定人ꎬ高级工程师ꎬ主要从事桉树能源林培育和科研管理工作ꎬ(E ̄mail)qyzhou999@ sina.comꎮ
∗通讯作者
0.14% to 8.5% with leaves having the highest mean value(5.13%) and stem ̄wood the lowest(0.30%)ꎬwhich indicated
that leaf had more mineral elements than other organs. There were significant differences in calorific values and ash con ̄
tents of 5 organs (P<0.05). As to the whole treeꎬ E. urophylla had the highest GCV and AFCV(18.99 and 19.18 kJ􀅰
g ̄1)ꎬ while Corymbia torelliana had the lowest GCV and AFCV (17.53 and 17.86 kJ􀅰g ̄1)ꎻ C. torelliana had the high ̄
est ash contents(1.9%) and Eucalyptus grandis the lowest(0.61%). The results of correlation analyses showed that ash
content had negative correlation with GCV and AFCVꎬwhich was not significantꎻ GCV and AFCV had significantly posi ̄
tive correlation (P<0.01). For ideal plant fuel should have the characteristics of high calorific value and low ash con ̄
tentꎬ of 10 speciesꎬ Corymbia torelliana had low calorific values and high ash contentsꎬ which indicated that it was not
ideal fuel species while Eucalyptus urophylla was the optimal species.
Key words: Eucalyptusꎬ calorific valueꎬ ash contentꎬ bio ̄energyꎬ South China
    能源短缺已经成为当前面临的最大问题之一ꎬ
能源树种作为林业生物质能利用的主要方式ꎬ其发
展对解决我国能源危机、发展可再生的清洁能源、促
进森林的开发利用等方面有着十分重要的意义ꎮ 桉
树(Eucalyptus)是我国重要的工业原料林树种之一ꎬ
其用途广泛ꎬ主要用于制浆造纸、人造板材、建筑、家
具等行业ꎮ 近年来ꎬ桉树作为林业生物质能利用受
到关注ꎬ如 2010 年 3 月正式开工建设、亚洲最大的
生物质电厂—广东粤电湛江生物质发电项目其主要
的燃料资源之一即为桉树的树皮、枝叶、树根等(杨
佩旋ꎬ2011)ꎮ
植物热值是指植物干物质完全燃烧后释放出来
的能量值ꎬ其数值的高低直接反映了绿色植物在光
合作用过程中将日光能转化为化学能的能力(官丽
莉等ꎬ2005ꎻ鲍雅静等ꎬ2006)ꎬ了解植物热值能为合
理利用燃料资源提供依据ꎮ 有关桉树热值研究已有
相关报道ꎬ如黄世能等(1991)测定了窿缘桉(E. ex ̄
serta) 和雷林 1 号桉(E. leizhou No. 1)树叶等器官
的热值ꎬ得出器官热值大小顺序为“树叶>树枝>树
干>树根”的规律ꎻ杨成源等(1996)对巨桉(E. gran ̄
dis)、赤桉(E. camaldulensis)、直干桉(E. maidenii)
等 9种桉树在内的薪材树种开展热值测定ꎬ明确了
赤桉与直干桉为该地区的优质薪材树种ꎻ周群英等
(2009ꎬ2010ꎬ2013)研究了广东省樟木头林场巨桉
等 5 种桉树的能量特征、广东雷州半岛尾细桉
(E. urophylla × E. tereticornis ) 与 尾 巨 桉 ( E.
urophylla × E. grandis)林分的能量分配ꎬ认为林分
能量产出与林龄显著相关ꎻ韩斐扬等(2010)研究了
云南牟定史密斯桉(E. smithii)树叶等 5个器官的热
值ꎬ从生物量和能量的角度考虑ꎬ得出史密斯桉能源
林的收获周期为 6 aꎮ
在华南地区相关桉树热值研究中ꎬ涉及多个桉
树品种ꎬ但未进行系统比较ꎮ 为综合比较桉树常种
品种的热值性能ꎬ该文以华南地区尾巨桉等 10种桉
树为研究对象ꎬ测定了树叶、树枝、树干、树皮、树根
5 个不同器官的热值和灰分含量ꎬ分析不同器官及
不同桉树品种的热值和灰分含量差异ꎬ以期为合理
利用桉树生物质能源提供参考ꎮ
1  试验地概况
样品于 2008年 8 月分别采自国营雷州林业局
北坡林场与广东省樟木头林场ꎬ试验地的自然条件
概况见表 1ꎮ
2  材料与方法
2.1 样品采集
供试品种共 10个ꎬ分别为国营雷州林业局北坡
林场的尾巨桉、尾叶桉(E. urophylla)、尾细桉、雷林
1 号桉、赤桉和广东省樟木头林场的巨桉、粗皮桉
(E. pellita )、 柳 桉 ( E. saligna )、 大 花 序 桉 ( E.
cloeziana)、托里桉(Corymbia torelliana)ꎬ其林分生
长概况见表 2ꎮ
采集方法参见文献(周群英等ꎬ2011)ꎮ
2.2 测定方法
干质量热值(Gross Calorific ValueꎬGCV)与灰分
含量(Ash Contentꎬ AC)的测定方法见文献(周群英
等ꎬ2011)ꎮ 由于各器官的灰分含量不同ꎬ应采用去
灰分热值(Ash Free Calorific ValueꎬAFCV)以消除灰
分含量不同而造成的影响(陈波等ꎬ2006)ꎮ 去灰分
热值计算方法为去灰分热值=干重热值 / (1-灰分含
量)ꎮ
2.3 数据处理
用 EXCEL整理原始数据并作图ꎬ 用 SPSS 20.0
9877期                  周群英等: 华南十种桉树的热值与灰分含量比较
表 1  试验地自然条件概况
Table 1  Natural conditions of experimental sites
地点
Site
纬度
Latitude
经度
Longitude
年均温度
Mean annual
temperature
(℃)
年均降雨量
Mean annual
rainfall
(mm)
年相对湿度
Annual relative
humidity
(%)
土壤类型
Soil type
国营雷州林业局北坡林场
Beipo Forest Farm of State ̄owned
Leizhou Forestry Bureau
21°15′ N 109°59′ E 23.5 1 750 80.4 砖红壤
Latosol
广东省樟木头林场
Zhangmutou Forest Farm of Guangdong
22°48′ N 113°53′ E 21.8 1 790 81.8 赤红壤
Latosolic red soil
表 2  10种桉树林分生长概况
Table 2  Growth survey of ten Eucalyptus plantations
地点
Site
林龄
Stand age
(a)
林分密度
Stand
density
(株􀅰hm ̄2)
品种
Species
平均树高
Average height
(m)
平均胸径
Average DBH
(cm)
国营雷州林业局北坡林场
Beipo Forest Farm of State ̄owned
Leizhou Forestry Bureau
7 2 500 尾巨桉 E. urophylla×E. grandis 19.8 11.0
尾叶桉 E. urophylla 17.1 11.5
尾细桉 E. urophylla×E. tereticornis 20.2 12.2
雷林 1号桉 E. leizhou No. 1 15.7 8.8
赤桉 E. camaldulensis 17.4 9.5
广东省樟木头林场
Zhangmutou Forest Farm
of Guangdong
6 1 667 巨桉 E. grandis 20.2 19.0
粗皮桉 E. pellita 15.0 13.0
柳桉 E. saligna 10.7 12.3
大花序桉 E. cloeziana 12.9 12.3
托里桉 Corymbia torelliana 12.5 10.6
软件对数据进行统计分析ꎬ其中单个树种不同器官
及树种植株体加权的热值与灰分含量采用单因素方
差分析( one ̄way ANOVA)ꎬ采用多重比较(邓肯检
验法)对单因素方差分析所涉指标进行两两比较ꎬ
并对研究指标进行 Pearson相关分析ꎮ
3  结果与分析
3.1 10种桉树不同器官的热值
10种桉树器官的干质量热值、去灰分热值介于
15.10~21.06 kJ􀅰g ̄1与 16.50~22.11 kJ􀅰g ̄1之间(表
3)ꎮ 干质量热值除粗皮桉树叶的值略低于树枝值
外ꎬ其余 9个品种均以树叶的值最高ꎬ10 种桉树均
以树皮的热值最低ꎮ 排除灰分含量的影响ꎬ所得的
去灰分热值仍以树叶的最高ꎬ最低值在部分品种器
官间的排序发生了变化ꎬ如尾叶桉、尾细桉与雷林 1
号桉器官的最低值为树干ꎬ粗皮桉的为树根ꎮ 不同
品种其不同器官的干质量热值与去灰分热值的高低
排序不完全一致ꎮ 同一品种其不同器官的热值差异
显著(P<0.05)ꎬ但差异程度有所不同ꎮ
从表 3 可知ꎬ各器官的干质量热值与去灰分热
值如下:树叶为 18.08~21.06 kJ􀅰g ̄1与 19.39~22.11
kJ􀅰g ̄1ꎬ平均值为 19. 50 和 20. 56 kJ􀅰g ̄1ꎻ树枝为
17.74~19.60 kJ􀅰g ̄1与 18.04~20.16 kJ􀅰g ̄1ꎬ平均值
为 18.89和 19.23 kJ􀅰g ̄1ꎻ树根为 17.57~19.40 kJ􀅰
g ̄1与 17.79~19.84 kJ􀅰g ̄1ꎬ平均值为 18.60 和 18.87
kJ􀅰g ̄1ꎻ树干为 17.80~18.85 kJ􀅰g ̄1与 17.93~18.90
kJ􀅰g ̄1ꎬ平均值为 18. 49 和 18. 54 kJ􀅰g ̄1ꎻ树皮为
15.10~18.59 kJ􀅰g ̄1与 16.50~19.14 kJ􀅰g ̄1ꎬ平均值
为 17.32和 18.09 kJ􀅰g ̄1ꎮ
097 广  西  植  物                                  36卷
表 3  10种桉树的热值与灰分含量
Table 3  Calorific values and ash contents of ten Eucalyptus species
品种
Species
器官
Organ
灰分含量
AC
(%)
干质量热值
GCV
(kJ􀅰g ̄1)
去灰分热值
AFCV
(kJ􀅰g ̄1)
尾巨桉
E. urophylla × E. grandis
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.08 ± 0.36a
2.99 ± 0.52b
1.21 ± 0.66c
0.29 ± 0.19d
3.38 ± 0.07b
20.23 ± 0.07a
19.13 ± 0.02b
19.25 ± 0.25b
18.54 ± 0.12c
17.94 ± 0.23d
21.09 ± 0.02a
19.72 ± 0.11b
19.48 ± 0.24b
18.59 ± 0.09c
18.57 ± 0.22c
尾叶桉
E. urophylla
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.32 ± 0.08a
2.00 ± 1.16b
2.24 ± 0.94b
0.28 ± 0.06c
2.55 ± 0.35b
20.07 ± 0.05a
19.46 ± 0.32b
19.40 ± 0.09b
18.85 ± 0.36c
18.59 ± 0.21c
20.98 ± 0.07a
19.86 ± 0.09b
19.84 ± 0.20b
18.90 ± 0.36c
19.07 ± 0.15c
尾细桉
E. urophylla × E. tereticornis
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.87 ± 0.24a
2.88 ± 1.69b
1.48 ± 0.12c
0.17 ± 0.02d
3.44 ± 0.88b
20.44 ± 0.18a
19.56 ± 0.05b
18.71 ± 0.14c
18.72 ± 0.30c
18.48 ± 0.09c
21.48 ± 0.18a
20.14 ± 0.32b
18.99 ± 0.12cd
18.75 ± 0.30d
19.14 ± 0.26c
雷林 1号桉
E. leizhou No. 1
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.75 ± 0.17a
1.21 ± 0.27cd
2.54 ± 2.37bc
0.30 ± 0.05d
4.06 ± 0.25ab
21.06 ± 0.15a
19.43 ± 0.26b
19.12 ± 0.36b
18.66 ± 0.23c
18.07 ± 0.13d
22.11 ± 0.12a
19.67 ± 0.32b
19.62 ± 0.16b
18.72 ± 0.24c
18.83 ± 0.19c
赤桉
E. camaldulensis
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
6.88 ± 0.63a
2.76 ± 1.20b
2.89 ± 2.53b
0.43 ± 0.09c
3.78 ± 0.53b
20.31 ± 0.19a
19.60 ± 0.67b
19.24 ± 0.14b
18.66 ± 0.10c
17.97 ± 0.27d
21.81 ± 0.35a
20.16 ± 0.94b
19.82 ± 0.44c
18.74 ± 0.10bc
18.67 ± 0.19d
巨桉
E. grandis
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
3.97 ± 0.52a
0.85 ± 0.28b
0.52 ± 0.20bc
0.14 ± 0.30c
3.96 ± 0.72a
19.03 ± 0.17a
18.54 ± 0.27b
18.19 ± 0.19c
18.52 ± 0.22b
16.94 ± 0.06d
19.82 ± 0.27a
18.70 ± 0.28b
18.29 ± 0.21c
18.55 ± 0.22bc
17.64 ± 0.12d
粗皮桉
E. pellita
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
6.83 ± 0.63a
1.19 ± 0.51b
0.65 ± 0.28bc
0.17 ± 0.04c
6.40 ± 1.09a
18.47 ± 0.16a
18.52 ± 0.31a
17.87 ± 0.30b
18.30 ± 0.31a
17.06 ± 0.25c
19.82 ± 0.27a
18.74 ± 0.25b
17.99 ± 0.27c
18.33 ± 0.30c
18.23 ± 0.05c
柳桉
E. saligna
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.00 ± 0.12a
0.86 ± 0.18c
0.67 ± 0.25cd
0.22 ± 0.04d
3.34 ± 0.66b
18.81 ± 0.20a
18.54 ± 0.24a
18.37 ± 0.27a
18.77 ± 0.21a
16.31 ± 0.40b
19.59 ± 0.18a
18.70 ± 0.22b
18.49 ± 0.31b
18.81 ± 0.21b
16.87 ± 0.31c
大花序桉
E. cloeziana
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
4.22 ± 0.39a
0.74 ± 0.08c
0.75 ± 0.59c
0.23 ± 0.03c
3.57 ± 0.50b
18.57 ± 0.18a
18.40 ± 0.43a
18.29 ± 0.15a
18.09 ± 0.57a
16.75 ± 0.26b
19.39 ± 0.23a
18.54 ± 0.44b
18.43 ± 0.05b
18.13 ± 0.57b
17.37 ± 0.35c
托里桉
Corymbia torelliana
树叶 Leaf
树枝 Branch
树根 Root
树干 Stem ̄wood
树皮 Bark
7.43 ± 2.11a
1.69 ± 0.08b
1.26 ± 0.10b
0.75 ± 0.26b
8.50 ± 1.40a
18.08 ± 0.36a
17.74 ± 0.39a
17.57 ± 0.21a
17.80 ± 0.04a
15.10 ± 0.56b
19.53 ± 0.34a
18.04 ± 0.41b
17.79 ± 0.21b
17.93 ± 0.01b
16.50 ± 0.36c
1977期                  周群英等: 华南十种桉树的热值与灰分含量比较
表 4  10种桉树不同器官所占生物量比例
Table 4  Biomass allocation of different
organs of ten Eucalyptus speceis
品种
Species
树叶
Leaf
树枝
Branch
树根
Root
树干
Stem ̄
wood
树皮
Bark
合计
Total
尾巨桉
E. urophylla ×
E. grandis
3.85 8.34 9.10 71.49 7.22 100
尾叶桉
E. urophylla
4.69 8.98 8.91 69.83 7.59 100
尾细桉
E. urophylla ×
E. tereticornis
3.48 7.29 9.79 74.47 4.97 100
雷林 1号桉
E. leizhou No. 1
3.94 7.27 10.15 70.68 7.96 100
赤桉
E. camaldulensis
3.13 6.16 7.92 77.71 5.08 100
巨桉
E. grandis
3.58 5.49 8.76 75.32 6.85 100
粗皮桉
E. pellita
3.10 5.48 9.57 74.30 7.55 100
柳桉
E. saligna
2.71 4.94 10.04 74.75 7.56 100
大花序桉
E. cloeziana
3.42 6.25 10.58 6.95 72.80 100
托里桉
Corymbia torelliana
4.33 9.51 11.79 65.13 9.24 100
3.2 10种桉树不同器官的灰分含量
由表 3数据可知ꎬ10种桉树不同器官的灰分含
量在 0.14%~8.5%之间ꎬ最大值是最小值的 60 倍ꎮ
总体以树叶的灰分含量最高(托里桉除外)ꎬ均以树
干最低ꎮ 各器官的平均灰分含量为树叶 5.13%ꎬ树
枝 1.72%ꎬ树根 1.42%ꎬ树干 0.30%与树皮 4.30%ꎮ
不同器官的平均灰分含量亦存在显著差异
(P<0.05)ꎮ
3.3 10种桉树植株个体的加权平均热值和灰分含量
10种桉树植株个体的加权平均热值和灰分含
量由其不同器官所占生物量比例(周群英等ꎬ2009ꎬ
2010)计算而得(表 4)ꎮ 由图 1-3 可知ꎬ10 种桉树
植株个体加权的平均干质量热值、去灰分热值及灰
分含量差异显著(P < 0. 05)ꎬ其值分别为 17. 53 ~
18.99 kJ􀅰 g ̄1、 17. 86 ~ 19. 18 kJ􀅰 g ̄1与 0. 61% ~
1.90%ꎬ它们的大小顺序分别为尾叶桉>尾细桉>雷
林 1号桉>赤桉>尾巨桉>柳桉>巨桉>粗皮桉>大花
序桉>托里桉、尾叶桉>雷林 1 号桉>赤桉>尾细桉>
尾巨桉>柳桉>巨桉>粗皮桉>大花序桉>托里桉及托
图 1  10种桉树植株个体的加权平均干质量热值
1. 尾巨桉ꎻ 2. 尾叶桉ꎻ 3. 尾细桉ꎻ 4. 雷林 1号桉ꎻ 5. 赤桉ꎻ
6. 巨桉ꎻ 7. 粗皮桉ꎻ 8. 柳桉ꎻ 9. 大花序桉ꎻ 10. 托里桉ꎮ 下同ꎮ
Fig. 1  Weighted mean GCV of ten Eucalyptus whole tree
1. E. urophylla × E. grandisꎻ 2. E. urophyllaꎻ 3. E. tereticornisꎻ
4. E. leizhou No. 1ꎻ 5. E. camaldulensisꎻ 6. E. grandisꎻ
7. E. pellitaꎻ 8. E. salignaꎻ 9. E. cloezianaꎻ
10. Corymbia torelliana. The same below.
图 2  10种桉树植株个体的加权平均去灰分热值
Fig. 2  Weighted mean AFCV of ten Eucalyptus whole tree
里桉>赤桉>雷林 1 号桉>尾叶桉>粗皮桉>尾巨桉>
尾细桉>大花序桉>柳桉>巨桉ꎮ 由排序可知ꎬ尾叶
桉植株个体热值最高、托里桉的最低ꎬ灰分含量以托
里桉最高、巨桉最低ꎮ 由图 1-3 还可知ꎬ去除灰分
后ꎬ树种间的热值差异程度有所减小ꎮ
3.4 灰分含量、干质量热值与去灰分热值的相关关系
将 10种桉树植株个体的热值和灰分含量进行
Pearson相关分析(表 5)ꎬ结果表明灰分含量与干质
量热值、去灰分热值存在一定的负相关ꎬ但未达显著
水平ꎻ干质量热值与去灰分热值呈极显著的正相关
关系 (P<0.01)ꎮ
297 广  西  植  物                                  36卷
图 3  10种桉树植株个体的加权平均灰分含量
Fig. 3  Weighted mean AFCV of ten Eucalyptus whole tree
表 5  10种桉树灰分含量、干质量热值
和去灰分热值的相关系数
Table 5  Correlation coefficients among ACꎬ GCV
and AFCV of ten Eucalyptus species
灰分含量
AC
干质量热值
GCV
去灰分热值
AFCV
灰分含量 AC 1.000
干质量热值 GCV -0.488 1.000
去灰分热值 AFCV -0.365 0.991∗∗ 1.000
  ∗∗P<0.01.
4  讨论与结论
10种桉树不同器官的热值差异显著ꎬ基本以树
叶的值最高ꎬ该结果与多数研究结论一致(周群英
等ꎬ2009ꎬ2010ꎬ2013ꎻ韩斐扬等ꎬ2010ꎬ2013)ꎮ 植物
不同器官热值的差异与其自身的组成、结构和功能
密切相关ꎬ较高的热值预示该器官含有高能物质ꎮ
由于树叶是光合作用的器官和有机物合成的最主要
场所ꎬ含有较多的蛋白质、脂肪等高能有机物质ꎬ因
此其热值较高ꎮ 树枝、树根、树干为植物的支持器
官ꎬ其内树脂等高能化合物含量较少ꎬ但木素、纤维
素含量较高ꎬ热值相对于树皮而言则较高ꎮ 由于树
皮的主要功能是保护木质部并与外界进行水分交换
等ꎬ其有机物含量较少并在水分交换时存在一定的
能量损失ꎬ因此其热值最低(王娜等ꎬ2011)ꎮ
灰分是植物体矿质元素氧化后的总和ꎮ 10 种
桉树不同器官的平均灰分含量以树叶最高、树干最
低ꎬ这是由于树叶生理活动较为活跃、积累了较多的
矿质元素缘故所致ꎬ而树干高度木质化ꎬ其主要由纤
维素组成ꎬ矿质含量很低ꎬ因此灰分含量少(林益明
等ꎬ2000)ꎮ
在生物质能源树种相关研究中ꎬ江丽媛等
(2011)测定了 5 个不同林龄 ( 17 ~ 57 a)栓皮栎
(Quercus variabilis)的干质量热值 ( 18. 34 ~ 18. 75
kJ􀅰g ̄1)与去灰分热值(19.54~19.71 kJ􀅰g ̄1)ꎬ通过
比较得出 27 a 为栓皮栎能源林的理想经营年龄ꎻ王
玉魁等(2006)比较了西北沙区 4 种能源树种的干
质量热值ꎬ分别为梭梭 (Haloxylon ammodendron)
18.68 kJ􀅰 g ̄1、沙棘 (Hippophae rhamnoides) 18. 94
kJ􀅰g ̄1、沙枣(Elaeagnus angustifolia)18.87 kJ􀅰g ̄1和
沙拐枣(Calligonum mongolicum)17.74 kJ􀅰g ̄1ꎬ得出
梭梭单位面积生物量和热能产出指标最优的结论ꎻ
李洪和胡建军(2010)研究了 11 个能源林杨柳无性
系热值季节变化ꎬ得出 5 个 1 年生柳树(Salix)无性
系夏冬两季全株干质量热值为 17.92 ~ 18.49 kJ􀅰g ̄1
与 19.36 ~ 20.02 kJ􀅰g ̄1ꎬ6 个 1 年生杨树(Populus)
无性系夏冬两季干质量热值为 18.24 ~ 18.49 kJ􀅰g ̄1
与 19.28 ~ 19.45 kJ􀅰g ̄1ꎮ 本研究 10 种桉树植株个
体加权的平均干质量热值与去灰分热值分别为
17.53~18.99 kJ􀅰g ̄1与 17.86~19.18 kJ􀅰g ̄1ꎬ与上述
相关研究相比ꎬ其热值较居中ꎬ但桉树具有速生、培
育周期短、生物量大等优点ꎬ作为生物质能源利用优
势显著(陈少雄等ꎬ2006)ꎮ 同类研究表明ꎬ从产量
和热值角度考虑ꎬ桉树可作为能源树种利用(杨成
源等ꎬ1996ꎻ潘艳艳ꎬ2010)ꎮ
10种桉树植株个体加权的灰分含量为 0.61% ~
1.90%ꎬ低于 5个不同林龄(17~57 a)栓皮栎的平均
灰分含量 4.55% ~ 6.05%(江丽媛等ꎬ2011)ꎮ Bhatt
& Todaria(1990)认为ꎬ理想的植物燃料应具备热值
高与灰分含量低的特点ꎮ 结合热值和灰分含量两项
指标进行评价ꎬ本研究 10种桉树植株个体的灰分含
量以托里桉最高ꎬ且其热值最低ꎬ作为燃料资源利用
不理想ꎬ以尾叶桉较为适宜ꎮ
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