施肥對麻櫟生物量及熱值的影響

曹一達， 劉志龍， 方升佐*

(1.南京林業(yè)大學， 江蘇 南京 210037； 2.蘇州市林業(yè)站， 江蘇 蘇州 215128)

施肥對麻櫟生物量及熱值的影響

曹一達1，2， 劉志龍1， 方升佐1*

(1.南京林業(yè)大學， 江蘇 南京 210037； 2.蘇州市林業(yè)站， 江蘇 蘇州 215128)

研究不同施肥模式試驗對麻櫟生物量及熱值的影響。結果表明：不同施肥水平對麻櫟樹高、地徑生長均具顯著差異，且增加幅度隨施肥量的增加而增加；不同施肥水平總生物量和熱值差異顯著，不同生物組分熱值大小順序為樹葉>樹皮>樹枝>樹干>樹根，施肥量為0.45 kg/株時生物量、熱值最大。

麻櫟； 施肥技術； 生物量； 熱值

麻櫟(Quercusacutissima)隸屬于殼斗科(Fagaceae)櫟屬(Quercus)，是我國優(yōu)良的硬闊葉能源和用材樹種，具有耐瘠薄土壤和良好的水土保持功能，適合優(yōu)質木炭開發(fā)等優(yōu)點，極具開發(fā)潛力，是一種理想的可再生的“綠色能源”[1]。生物質能源作為可再生環(huán)境友好型能源受到世界各地廣泛重視[2-6]，麻櫟作為理想的能源樹種成為研究熱點[7-9]。作為能源林樹種生物量與熱值是非常重要的指標，Golley(1961)認為熱值是生物體的遺傳特性、養(yǎng)分條件和生活史的綜合體現(xiàn)。研究植物熱值在開發(fā)林木生物質能源中具有重要作用，其數值高低是判定樹種能否作為能源利用的重要依據之一[10-11]。生物量是指一個有機體或群落在一定時間內積累的有機質總量，對研究生態(tài)系統(tǒng)物質和能量的固定、消耗、分配、積累和轉化有著重要意義[12]。目前國內外對麻櫟的研究主要集中在麻櫟種源選擇[13]、苗期施肥[14]、不同經營措施[15-21]、人工林碳循環(huán)[15]等方面，缺乏以能源林培育為目的、具備高生物量、高熱值的經營培育措施研究。因此，本文通過研究不同施肥模式試驗對麻櫟生物量及熱值的影響，篩選出生物量大、燃燒品質優(yōu)良、熱值高的適合發(fā)展能源林的施肥模式，以期為麻櫟能源林定向培育及合理利用提供科學依據。

1 試驗區(qū)概況

試驗地設在安徽省滁州市南譙區(qū)紅琊山林場，林場位于皖東江淮之間，北亞熱帶邊緣，地理位置為東經117°50′—118°50′，北緯32°05′—32°35′。處于華中濕潤帶向華北半干旱溫和帶的過渡地區(qū)，氣候四季分明。年平均氣溫15.2 ℃，年降水量1 041.6 mm，地帶性植被類型為落葉闊葉林。境內崗巒起伏、海拔為100～300 m，土壤多為泥質巖、石灰?guī)r發(fā)育的普通黃棕壤，土層淺薄。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗肥料采用俄羅斯進口復合肥，總養(yǎng)分≥45%，氮磷鉀比例(1∶1∶1)。試驗林用1年生實生苗造林，造林株行距為1 m×1.5 m，試驗地東西方向，坡度為5°。

2.2 研究方法

2.2.1 試驗設計 試驗設計采取單因素完全隨機區(qū)組設計，施肥采取3個水平A：0.15 kg/株、B：0.3 kg/株和C：0.45 kg/株，一個對照CK：0.0 kg/株，重復3次。小區(qū)周圍設有保護行，試驗林造林株行距為1 m×1.5 m，一個試驗小區(qū)有試驗株為56株，一共有12個小區(qū)，試驗地總面積為1 008 m2。

2.2.2 試驗方法

(1)施肥方法和生長調查。3月下旬采用環(huán)狀開溝施肥，從4月上旬開始全面調查，測量樹高、地徑。每隔2個月測量1次，到10月下旬結束，測定的指標用于生長動態(tài)分析。在11月上旬生長季結束時，對樹高和地徑進行分析計算，選出平均株進行全株生物量測定，采用全挖法，分析各生物組分(葉、枝、干、根)生物量分配規(guī)律。

(2)熱值測定。11月上旬生長季結束時，根據麻櫟樹高和地徑的測量值，每個小區(qū)選取一棵平均木砍伐，并將其根系挖出洗凈，分別稱取莖、葉、根的質量，將試驗材料帶回試驗室在102 ℃下烘至恒質。用FSJ214植物樣品粉碎機粉碎并過篩儲存?zhèn)溆?。稱取1 g(精確到0.000 1 g)烘干的植物樣品，使用美國Parr 6300 Calorimeter氧彈式量熱儀分別測定樹干、樹皮、樹枝、樹葉和樹根的熱值。

2.3 數據分析

應用Excel和SAS軟件進行方差分析.

3 結果與分析

3.1 施肥對麻櫟生長的影響

施肥后麻櫟樹高、地徑的年生長動態(tài)見圖1和圖2。

圖1 不同施肥水平樹高的動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of tree height under different fertilizer levels

圖2 不同施肥水平地徑的動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of ground diameter under different fertilizer levels

由圖1可知，麻櫟樹高生長規(guī)律為4、10月份生長比較緩慢，6、8月份生長相對較快。10月和4月相比樹高增長最大幅度是處理C為117 cm，增長幅度最小是處理CK和A為101 cm，10月時施肥處理A、B、C樹高分別比對照高出16 cm(4.79%)、22 cm(6.59%)、26 cm(7.78%)。方差分析表明，同一施肥水平不同月份間樹高差異達到顯著水平，但不同施肥水平相同月份樹高差異不顯著，總體上來說樹高隨著施肥量的增加而增加。

由圖2可知，麻櫟地徑生長規(guī)律為6、8月份生長迅速，4、10月份生長緩慢，10月和4月相比地徑增長幅度最大是處理C達到1.68 cm，增長幅度最小是處理A只有1.33 cm。方差分析表明，同一處理不同月份地徑達到極顯著水平(F=173.382，P<0.01)。A、B、C三種施肥水平不同月份下地徑均比CK大，且增加幅度隨施肥量的增加而增加，至10月時處理A、B、C地徑比對照CK分別多出0.08 cm(1.48%)、0.37 cm(6.84%)、0.47 cm(8.69%)，方差分析結果表明，不同施肥水平下麻櫟地徑差異達到極顯著水平(F=10.272，P<0.01)。說明施肥對麻櫟地徑生長有顯著影響，且隨著施肥量的增加而增加。

3.2 施肥對麻櫟各生物組分熱值的影響

根據圖3可知，通過對均值計算得出各部位熱值大小順序為葉>皮>枝>干>根，熱值相對較低的是處理A的根只有17.39 kJ/g，其中處理CK葉達到最大為19.29 kJ/g，方差分析表明，不同麻櫟各部位熱值差異達到極顯著水平(F=16.571，P<0.01)，同時不同施肥水平間熱值差異也達到顯著水平(F=4.246，P<0.05)。

圖3 不同施肥水平各生物組分熱值的比較Fig.3 Comparison of caloric value in various components under different fertilizer levels

3.3 施肥對麻櫟生物量和能量的影響

分別對不同施肥水平下麻櫟各組分生物量進行測量，結果見表1，根據表1可知，處理A、B、C的樹干、樹枝、樹葉生物量分別都比處理CK高，且處理A、B、C總生物量分別比對照高出1.1 kg(24.41%)、1.4 kg(31.09%)、4.45 kg(98.74%)。方差分析表明，不同施肥處理麻櫟總生物量之間差異達到顯著水平(F=12.527，P<0.05)。

通過對麻櫟熱值和生物量的計算可以得出麻櫟能量的情況，其結果見表2，方差分析表明樹干能量、樹枝能量、總能量之間差異達到顯著水平(P<0.05)，而樹葉和樹根能量之間未達到顯著水平，總能量最高的是處理C達到166.954 MJ，最低為處理CK只有83.5 MJ，處理A、B、C分別比處理CK高出18.053 MJ(21.62%)、26.414 MJ(31.63%)、83.454 MJ(99.94%)。

表1 不同施肥水平各生物組分生物量的比較Tab.1 Comparisonofbiomassinvariouscomponentsunderdifferentfertilizerlevels施肥處理不同林分生物量(kg)樹干生物量樹枝生物量樹葉生物量樹根生物量總生物量CK1.577±0.106b1.103±0.187c0.479±0.017d1.343±0.682c4.502±0.405bcA2.088±0.574ab1.294±0.083b0.720±0.203c1.499±0.277b5.600±1.170bB2.388±0.149ab1.323±0.208b1.017±0.28a1.173±0.034d5.901±0.222bC2.809±0.064a3.029±0.749a0.958±0.231b2.150±0.277a8.947±0.730a均值2.2151.6870.7941.5416.238

表2 不同施肥水平麻櫟各生物組分能量的比較Tab.2 Comparisonofenergyinvariouscomponentsunderdifferentfertilizerlevels(MJ)處理樹干能量樹枝能量樹葉能量樹根能量總能量CK29.072±1.958b20.814±3.532b9.241±0.319b24.373±2.382b83.500±7.210cA37.844±10.396ab24.010±1.543b13.630±2.635b26.069±4.409b101.553±21.297bB44.431±2.766ab24.986±3.926b19.179±5.300a21.317±0.424b109.914±4.140bC53.497±1.214a56.618±13.993a18.481±4.462a38.358±4.931a166.954±13.248a

不同施肥水平對麻櫟有顯著影響，其中處理C(0.45kg/株)的麻櫟生物量和能量均為最大，說明處理C的施肥效果最好；處理A和處理B次之。

4 結論與討論

林分施肥的最終目的是提高林分的生產力，而樹高和地徑是生產力的重要指標，它們可以用來評價施肥效果。不同施肥水平對麻櫟樹高影響差異顯著，總體上樹高是隨著施肥量的增加而增加。不同施肥水平地徑差異達到極顯著水平，三種施肥水平不同月份下地徑均比CK大，且增加幅度隨施肥量的增加而增加，至10月時處理A、B、C比對照CK地徑分別多出0.08 cm(1.48%)、0.37 cm(6.84%)、0.47 cm(8.69%)。

植物干質量熱值(Gross caloric value，簡稱GCV)是指1 g植物干物質在恒容條件下完全燃燒后所釋放出的熱量值，它較有機物重量更直接地反映了綠色植物通過光合作用固定太陽輻射能的能力，可作為植物生長狀況的有效指標之一，研究植物熱值在開發(fā)林木生物質能源中具有重要作用，其數值高低是判定樹種能否作為能源利用的重要依據之一[10-11]。通過對麻櫟各生物組分熱值的測量得出熱值大小順序為樹葉>樹皮>樹枝>樹干>樹根，不同麻櫟各部位熱值差異達到極顯著水平，不同施肥水平間熱值達顯著差異水平，其中處理C(0.45 kg/株)的麻櫟熱值最大。不同施肥處理麻櫟總生物量之間差異達到顯著水平，處理A、B、C的樹干、樹枝、樹葉生物量分別均比處理CK高，且處理A、B、C總生物量分別比對照高出1.1 kg(24.41%)、1.4 kg(31.09%)、4.45 kg(98.74%)，其中處理C(0.45 kg/株)生物量最大。綜合分析初步認為0.45 kg/株的施肥效果最好。

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InfluenceoffertilizationonthebiomassandcaloricvalueofQuercusacutissima

CAO Yida1，2， LIU Zhilong1， FANG Shengzuo1*

(1.Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China；2.Suzhou Forestry Station， Suzhou 215128， China)

The influences of different fertilization modes on the biomass and caloric value ofQuercusacutissimawere studied in this article.The results were as follows：Ground diameter and tree height was significantly different under different fertilizer levels.Total biomass and caloric value was significantly different under different fertilizer levels.Sequence of caloric value in different components was leaf>bark>branch>stem>root.Total biomass and caloric value were the largest when fertilizer level was at 0.45 kg per plant.

Quercusacutissima； fertilization technique； biomass； caloric value

2015-06-30

國家公益性行業(yè)科研專項(200704034)；國家“十一五”科技支撐計劃項目(2006BAD03A160101)。

曹一達(1984-)，男，江蘇省宜興市人，工程師，主要從事森林培育技術研究。

* 為通訊作者。

S 792.181

A

1003 — 5710(2015)05 — 0010 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 05. 003

(文字編校：龔玉子)