全 文 ：第 30 卷 第 10期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol.30 No.10
2010 年 10 月 Journal of Central South University of Forestry &Technology Oct.2010
四种杨属植物的热值及灰分含量的比较
刘 灿 ,李 宏
(新疆农业大学 林学与园艺学院 ,新疆 乌鲁木齐 830052)
摘 要: 对新疆克拉玛依地区的胡杨(P.euphratica Oliv.)、俄罗斯杨(Pop ulus.Russkii)、新疆杨(P.alba var.
py ramidalis)、银×新杨(Populus alba ×Pop ulus bolleana), 茎 、枝 、根热值和灰分含量进行研究。结果表明:
(1)4 种杨属植物不同组分灰分含量变化趋势没有一定的规律性 , 但各组分皮的灰分含量均大于木质的灰分含量;
(2)4 种杨属植物不同组分的干质量热值和去灰分热值变化相同 , 均为枝>茎>根;(3)4 种杨属植物不同部位木
质的干重热值和灰分含量没有显著的线性相关(P>0.01), 不同部位皮的干重热值和灰分含量具有显著的线性相
关(P<0.01);(5)4 种杨属植物热值各组分木质和皮的差异不显著(P >0.01)。
关键词: 热值;干重热值;灰分含量;去灰分热值
中图分类号: S792.11 文献标志码: A 文章编号: 1673-923X(2010)10-0024-05
Comparison of caloric values and ash contents in the four Populus L.species
L IU Can , L I Hong
(I nstitute of Fo restry and Gardening , Xinjiang Ag ricultural Univer sity , Wulumuqi 830052 , Xinjiang , China)
Abstract:The calo ric value and a sh content found in the br anch , stem , roo t o f the four Populus L.species(P.euph-
ratica Oliv., Populus.Russkii , P.alba var.p yramidalis , Populus alba×Populus bolleana ,)Were studied in Ka-
rimy of Xing jing Uighur Autonomous Region.The results show :(1)During four Populus L.species different com-
poses deve lopment stag es no regular pattern in chang ing trends we re found in ash content , but the ash content skin
was bigg er than in w oodiness fo r different composes.(2)The caloric value and a sh-free calo ric o f dry mass of four
Pop ulus L.specie s different composes were in the same o rde rs:branch>stem >roo t.(3)Gro ss caloric v alues
were no t co rr elated remarkably with ash contents (P>0.01)in the woodiness of diffe rent parts o f four Populus
L., and co rre lated remarkably with ash contents(P<0.01)fo r bark at different pa rts.(5)The caloric values have
no t remarkably difference in w oodiness and bark of four Populus L.species differ ent com poses.
Key words:g ro ss caloric value;ash content;ash-free calo ric
能量是生态学功能研究中的基本概念之一 ,植
物热值是植物含能产品能量水平的一种度量 ,可反
映植物对太阳辐射能的利用状况 ,也是评价植物营
养成分的标志之一。植物热值(caloric value)是植
物产品能量水平的一种度量 ,反映植物对太阳辐射
能的利用状况。孙国夫等对水稻(Oryza sativa L.)
收稿日期:2010-08-10
基金项目:国家 973项目 “二氧化碳植物吸收减排的基础研究” 的子课题“高效固碳减排树种 、能源植物筛选及规模化育苗和栽培理论研
究与应用”(项目编号:2006CB705809-2)
作者简介:刘 灿(1982-),女 ,安徽人 ,硕士研究生;E-mail:liucan3218065@sina.com
通讯作者:李 宏(1962-),男 ,陕西人 ,研究员 ,硕士生导师 ,研究方向为林学生态及栽培 、生理 、土地荒漠化 、防沙治沙;
E-mail:H ong1962@126.com.
DOI :10.14067/j.cnki.1673-923x.2010.10.021
叶片热值的研究表明 ,研究植物热值的重要意义在
于热值能反映组织各种生理活动的变化和植物生
长状况的差异[ 1] ;各种环境因子对植物生长的影
响 ,可以从热值的变化得以反映 ,因而 ,热值可作为
指示植物生长状况的有效指标 。
我国对能量生态学的研究始于 20世纪 70 年
代末[ 2] 。国内已对热带亚热带海岸红树林[ 3] 、亚热
带常绿阔叶林[ 4] 、热带山地雨林[ 5] 的阔叶树种类能
量特征进行了研究 ,而新疆地区植物热值的研究目
前还较少 , 因此 ,本研究通过测定 4 种杨属植物不
同组分的热值和灰分含量 , 从能量角度探讨 4种杨
属植物 ,认识杨属植物的能量的特性 ,揭示它们的
能量变化规律 ,这不仅具重要的理论意义 ,还能为
杨属植物的新的利用和发展提供依据。
1 材料与方法
1.1 研究地概况
克拉玛依区位于克拉玛依市中部 , 地处东经
84°37′～ 85°10′,北纬 44°39′～ 45°25′之间 ,距自治
区首府乌鲁木齐市公路里程 313 km ,航程 280 km 。
北与白碱滩区相连 ,南与奎屯市 、乌苏市接壤 ,东与
沙湾县为界 ,西靠托里县 ,总面积达 5510 km2 ,其中
城区面积 24 km2 。克拉玛依区属典型温带大陆性
气候 ,干旱少雨 、春秋多风是其突出的气候特征。
冬季寒冷 ,夏季炎热 ,春秋季较短 ,冬夏温差大。年
平均大风日数 71.3 d , 年平均气温 8.1℃,无霜期
225 d ,平均日照时数 2 705.6 h。初霜一般在 11月
上旬出现 ,终霜一般在 3 月下旬结束 。一年中最高
月平均气温为 7 月 ,平均气温 27.6℃, 最低月为
1月 , 平均为-16.3℃。年平均降水量 108.9 mm ,
年平均蒸发量达 3 008.9 mm 。
1.2 材料与方法
1.2.1 样品采集
试验中选择 4 个树种:胡杨(P .euphrat ica
O liv .)、俄罗斯杨(Populus.Russki i)、新疆杨(P.
alba var.py ramidalis)、银×新杨(Populus alba×
Pop ulus bolleana)。测试样品取自不同植物的干 、
枝 、根皮等器官或部位 ,其中枝取一龄枝 、根取自主
根 ,干皮取自树干距地面 1.3 m 处 ,不同器官的样
品均取自 5 ～ 6株植物 ,混合待测。
1.2.2 测定方法
每次采样烘干后用高速粉碎机将样品磨粉处
理后 ,过 60目筛后贮存于密闭容器中备用。将粉
碎后的样品称取 1.000 0 g ,用江苏矿业大学张洪研
究所生产的 CT5000A 型氧弹式热量计测定其热
值。每 份 样 品 3 次 重 复 , 重 复 间 误 差
±0.2 kJ· g-1 , 测定环境是空调控温 20℃左右 ,每
次实验前用苯甲酸标定 。样品热值以干质量热值
(每克干物质在完全燃烧条件下所释放的总热量 ,
简称 GCV)和去灰分热值(AFCV)来表示 ,去灰分
热值能比较正确反映单位有机物中所含的热量 ,免
受灰分含量不同的干扰。去灰分热值(Gross calo r-
ic values ,GCV)=干重热值(Ash free calo ric v al-
ues ,AFCV)/(1-灰分含量)。
灰分含量的测定采用干灰化法 ,称取 1 ～ 2 g 样
品放入坩埚 ,在徐州矿业大学产的自动控温 CTM
500型马弗炉中加热到 150℃保持 10 min ,使样品
充分炭化至无烟 ,继续升温至(575±25)℃,将样品
燃烧至灰白色 ,在炉温 200℃以下时移入干燥器内
冷却至室温称重 ,重复灼烧 2 h ,再次称重 ,重复至
前后两次称重相差不超过 0.5 mg 为恒重 ,以最小
称量为准 ,每个样品测定重复 3次 ,保证测定的准
确性 。
2 结果与讨论
2.1 干质量热值
植物不同器官干重热值直接关系到整株植物
能量的分配与贮存 ,对于了解植物生长特性和生长
具有重要意义 [ 6] 。
4种杨属植物不同组分的干重热值见图 1。从
图 1可以看出不同种杨属植物茎的木质干重热值
大小顺序为新疆杨>俄罗斯杨>胡杨>银×新杨 ,
枝的木质干重热值大小顺序为俄罗斯杨>新疆杨
>胡杨>银×新杨 ,根的木质干重热值顺序为新疆
杨>胡杨>俄罗斯杨>银×新杨 。同种植物干重
热值为枝>茎>根。
不同杨属植物茎的皮干重热值大小顺序为胡
杨>银×新杨>新疆杨>俄罗斯杨 ,枝的皮干重热
值胡杨>银×新杨>俄罗斯杨>新疆杨 ,根的皮干
重热值新疆杨>银 ×新杨>胡杨>俄罗斯杨。同
种植物干重热值为枝>茎>根 。
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图 1 四种杨属植物的干重热值
Fig.1 Gross caloric values of four Populus L.species
所以在利用 4种植物的不同部位时 ,选用枝较
为理想。可以有效的利用 4 种杨属植物的一年生
枝 ,可获得较高的热值 ,又对植物未造成破坏 。
2.2 灰分含量
灰分是指植物体矿物元素氧化物的总和 ,不同
植物以及不同生长发育时期其含量不同 ,不同器官
的凋落物灰分含量也不同 。灰分含量高低可指示
植物富集元素的作用 ,植物各组分对土壤元素的富
集量本质上与植物各组分对元素的需求量和土壤
中元素的含量及存在形态等有关 ,而元素的存在形
态因不同因素而不同 ,因此灰分含量不是固定不变
的。灰分含量的高低可反映不同植物对矿质元素
选择吸收与积累的特点[ 7] 。
4种杨属植物不同部位的灰分含量见图 2。4
种杨属植物茎的木质灰分含量胡杨 >俄罗斯杨>
银×新杨>新疆杨 ,枝的木质灰分含量新疆杨>俄
罗斯杨>胡杨>银×新杨 ,根木质的灰分含量银×
新杨>新疆杨>胡杨>俄罗斯杨 。胡杨木质各组
分中茎的灰分含量最高为 1.18%,根的灰分含量最
低为 0.99%;俄罗斯杨各组分中枝木质的灰分含量
最高为 1.21%,根的木质灰分含量最低为 0.89%;
新疆杨各组分中枝的木质灰分含量最高为 2.13%,
茎的木质灰分含量最低为 0.62%;银×新杨各组分
中根木质的灰分含量最高为 1.21%,枝的木质灰分
含量最低为 0.92%。
4种杨属植物茎的皮灰分含量银×新杨>俄罗
斯杨>新疆杨>胡杨 ,枝的皮灰分含量新疆杨>胡
杨>银×新杨>俄罗斯杨 ,根的皮灰分含量俄罗斯
杨>银×新杨>胡杨>新疆杨 。胡杨各组分中根
的皮的灰分含量最高为 8.29%,茎的皮灰分含量最
低为 6.23%;俄罗斯杨各组分中根的皮灰分含量最
高为 10.33%,枝的皮灰分含量最低为 6.91%;新疆
杨各组分中枝的皮灰分含量最高为 14.78%,茎的灰
分含量最低为 6.97%;银×新杨各组分中根皮的灰
分含量最高为 9.74%,枝的灰分含量最低为 7.08%。
从本研究看出 , 4种杨属植物的灰分含量变化
趋势没有一定的规律性 ,各组分皮的灰分含量均大
于木质的灰分含量 ,这可能与皮含有的矿质元素大
于木质的矿质元素含量有关。
2.3 干质量和灰分含量的关系
4种杨属植物不同部位木质的干重热值和灰分
含量没有显著的线性相关 ,相关方程为 y=0.0592x
+18.47 ,其 r=0.073 , n=12 , p=0.822。4 种植物
不同部位皮的干重热值和灰分含量具有显著的线
性相关 ,相关方程为:y =-0.282x+19.864 ,其中 r
=0.781 , n=12 , p=0.003。
26 刘 灿 ,等:四种杨属植物的热值及灰分含量的比较 第 8 期
图 2 四种杨属植物的灰分含量
Fig.2 Ash contents of four Populus L.species
图 3 干重热值与灰分含量的相关
Fig.3 Relationships between gross caloric values and ash content
2.4 去灰分热值
本研究为了消除不同种及不同器官间灰分含
量的差异对热值的影响 ,同时计算了去灰分热值。
从 4种杨属植物不同组分的去灰分热值来看
(见图 4),茎的木质去灰分热值大小顺序为俄罗斯
杨>新疆杨>胡杨>银×新杨 ,枝的木质去灰分热
值新疆杨>俄罗斯杨>胡杨>银×新杨 ,根的木质
去灰分热值新疆杨>胡杨>俄罗斯杨>银×新杨 。
4种杨属植物不同组分皮的去灰分热值茎的大
小顺序为银×新杨>胡杨>俄罗斯杨>新疆杨 ,枝
的大小顺序为胡杨>银×新杨>俄罗斯杨>新疆
杨 ,根的大小顺序为银×新杨>新疆杨>胡杨>俄
罗斯杨 。4种杨属植物各组分去灰分热值由大到小
的顺序均为枝>茎>根。
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图 4 四种杨属植物的去灰分热值
Fig.4 Ash free caloric values of four Populus L.species
3 结 论
不少研究指出 ,植物体各组分或器官间的热值
差异与其自身组成(所含的营养物质)、结构和生理
功能等有密切关系。本文结果表明:
(1)通过不同组分干重热值和去灰分热值的比
较可以发现 4种杨属植物都是枝的热值最高 ,茎的
热值居中 ,根的热值最低 。
(2)4种杨属植物皮的干质量热值与灰分含量
具有极显著的线性相关 ,木质的干重热值与灰分含
量没有显著的线性相关。
(3)4种杨属植物不同组分的木质和皮的灰分
含量变化趋势没有一定的规律性 ,但不同部位皮的
灰分含量大于木质的灰分含量 。
(4)4种杨属植物各组分热值差异不显著 ,说
明 4种杨属植物的热值相差不大 。在选取能源植
物时 ,可选取 4 种杨属植物其中生长较快的优势
树种 。
参考文献:
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[本文编校:罗 列]
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