吉林省敦化市人工楊與天然楊熱值的對(duì)比研究

李寅彪

(吉林省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院, 吉林 長(zhǎng)春 130022)

吉林省敦化市人工楊與天然楊熱值的對(duì)比研究

李寅彪

(吉林省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院, 吉林 長(zhǎng)春 130022)

楊樹因其生長(zhǎng)快，抗旱能力強(qiáng)，栽植成本較低，木材應(yīng)用廣泛等特性，在我省各地廣泛栽植，楊樹分人工楊和天然楊，熱值是反映其生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn)之一，為了探討人工楊和天然楊樹間生產(chǎn)力的差異，特對(duì)敦化市人工楊樹和天然楊樹熱值進(jìn)行研究，探討楊樹熱值產(chǎn)生差異的原因。

楊樹 熱值 灰分 干質(zhì)量熱值

早在1934年就有學(xué)者對(duì)植物熱值受生物學(xué)和生態(tài)學(xué)影響方面進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：植物熱值是衡量植物生長(zhǎng)在群落中的競(jìng)爭(zhēng)和個(gè)體對(duì)環(huán)境適應(yīng)特性的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，一方面植物組成物質(zhì)的熱值受自身遺傳特性和生活史特征的影響，具有生物學(xué)屬性，另一方面受環(huán)境的制約，受群落的制約，具有生態(tài)學(xué)屬性。植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中熱值的變化是種群生命活動(dòng)的綜合體現(xiàn)，是植物適應(yīng)環(huán)境的反映，同時(shí)也是環(huán)境條件制約植物發(fā)展態(tài)勢(shì)的具體表現(xiàn)[1]。楊樹屬速生闊葉樹種，在東北各林區(qū)廣泛分布，包括天然生長(zhǎng)和人工栽植的，對(duì)相同立地條件下生長(zhǎng)的人工楊樹和天然楊樹熱值進(jìn)行研究能夠探索不同品種的楊樹自身生長(zhǎng)特性和對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性。

1 楊樹熱值的研究意義

楊樹是我省主要造林樹種，具有生長(zhǎng)快速、成材早、產(chǎn)量高、易于更新等特點(diǎn)。自20世紀(jì)后期，化石能源漸趨枯竭，加之全球溫室效應(yīng)加劇，新能源的開發(fā)與利用顯得尤為重要；因此，對(duì)可再生能源的研究、開發(fā)和利用是當(dāng)前重要的國策[2-3]。楊科植物是重要的木質(zhì)能源品種，植物熱值作為生物質(zhì)能源的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，成為能源林品種培育的重要研究?jī)?nèi)容。

2 研究區(qū)域自然狀況及研究方法

2.1 自然狀況

敦化市位于東經(jīng)127°28′至129°13′、北緯42°42′至44°30′之間；位于吉林省東部，屬長(zhǎng)白山脈東部山區(qū)。溫帶大陸季風(fēng)氣候，四季分明、春季涼爽少雨、夏季溫暖、雨量充沛，冬季漫長(zhǎng)寒冷，年平均氣溫4.3 ℃，無霜期平均為120 d左右。林區(qū)樹種豐富，主要包括紅松、云杉、冷杉、黃菠蘿、水曲柳、柞、椴、楊樹等十余種。是吉林省重要的林木生產(chǎn)區(qū)之一。

2.2 樣品采集及保存

采取敦化林業(yè)局內(nèi)相同立地條件下生長(zhǎng)的徑級(jí)從6-20 cm的人工楊、山楊、大青楊，每一徑階相同品種取三株樹，盡量保存各器官的完整，然后將每株樹的根、干、枝、葉、皮取樣約500 g分開裝袋，采集完的植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室用烘箱進(jìn)行干燥處理，為后期實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

2.3 樣品粉碎及處理方法

將植物樣品用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎處理，對(duì)粉碎后的粉末分類處理，通過0.5 mm篩子，裝入密封袋內(nèi)，重量約在2-3g即可，剩余的植物樣品經(jīng)過2 mm篩子，重量大致在10-15 g，同時(shí)將其裝入密封袋內(nèi)，妥善保存。

2.4 熱值和灰分含量的測(cè)定

2.4.1 熱值的測(cè)定

植物熱值以干質(zhì)量熱值(GCV)和去灰分熱值(AFCV)來表示。測(cè)定環(huán)境溫度控制在20-30 ℃內(nèi)；每份樣品至少進(jìn)行三次重復(fù)，重復(fù)間誤差要控制在±200J/g，同時(shí)定期用苯甲酸進(jìn)行能當(dāng)量的標(biāo)定。利用微機(jī)全自動(dòng)量熱儀對(duì)樣品熱值進(jìn)行測(cè)定。

2.4.2 灰分含量的測(cè)定

采用灰化法對(duì)樣品的灰分含量進(jìn)行測(cè)定

m1——坩堝加灰分質(zhì)量(g)；

m0——空坩堝質(zhì)量(g)；

m——烘干樣質(zhì)量(g)。

3 結(jié)果與分析

3.1 楊樹不同器官的干質(zhì)量熱值

圖1 楊樹不同器官間的干質(zhì)量熱值的對(duì)比

圖1顯示人楊各器官的干質(zhì)量熱值的大小順序是：葉>干>枝>根>皮，山楊的干質(zhì)量熱值的大小順序是，葉>枝>干>皮>根，大青楊的干質(zhì)量熱值的大小順序是枝>干>葉>皮>根?？梢钥闯霾煌贩N的楊樹的各器官的干質(zhì)量熱值的大小存在較大差異，其中最大差異是青楊的各器官，干質(zhì)量熱值差異最大的是枝。

3.2 楊樹不同器官的去灰分熱值

去灰分熱值是在除去灰分含量的不同而造成的熱值的差異。

圖2 楊樹不同器官間的去灰分熱值的對(duì)比

圖2中顯示人楊各器官的去灰分熱值的大小順序是葉>皮>枝>根>干,山楊各器官的去灰分熱值的大小順序葉>皮>枝>根>干。青楊各器官的去灰分熱值的大小順序是葉>枝>皮>干>根?？芍煌贩N相同器官的去灰分熱值具有差異，但大致的趨勢(shì)都是葉>皮>枝>根>干。并且灰分含量差異性最大的器官是葉。

3.3 楊樹品種間不同器官的灰分含量

灰分是指植物體內(nèi)礦質(zhì)元素氧化物的總和。不同植物以及不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的灰分含量不同。

圖3 楊樹不同器間的官灰分含量

圖3中顯示三種楊樹各器官之間的灰分含量差異性較大，但是大致的趨勢(shì)都是葉>皮>根>枝>干。并且灰分含量差異性最大的器官是葉。

3.4 干質(zhì)量熱值和去灰分熱值

圖4 楊樹干質(zhì)量熱值和去灰分熱值

圖4中的柱狀圖顯示三種楊樹干質(zhì)量熱值和去灰分熱值的差異較大，三個(gè)品種的干質(zhì)量熱值的大小順序是，青楊>山楊>人楊。

4 結(jié)論

通過對(duì)能源柳間的干質(zhì)量熱值和去灰分熱值的比較結(jié)果顯示，三個(gè)品種的干質(zhì)量熱值和去灰分熱值的大小順序均是青楊>山楊>人楊。作者推斷原因是人工楊樹生長(zhǎng)速度要快于天然生長(zhǎng)的楊樹，天楊樹生長(zhǎng)速度不同的原因有兩點(diǎn)，一是人工楊樹都是成趟栽植，又進(jìn)行了人工修枝，而天然生長(zhǎng)的楊樹需要與其它樹種間有種間競(jìng)爭(zhēng)，生長(zhǎng)受到壓制。二是受到本身生長(zhǎng)習(xí)性的影響，人工楊是經(jīng)過人工培育的，選育的是優(yōu)良的樹種，生長(zhǎng)速度要快于天然楊樹，同時(shí)，因?yàn)橐糜谏L(zhǎng)，相同徑級(jí)的楊樹，人工楊積累的高能化合物會(huì)少于天然林，因此，天然楊樹積累的高能化合物要比人工楊樹較多，因此，燃燒產(chǎn)生的熱量也要高于人工楊。

[1]Wielgolaski FE,Kjevikc S.(楊福囤譯).1982.芬蘭斯堪的納維亞凍原植物能量含量及太陽輻射能的利用[J].國外畜牧學(xué)—草原,(3):27-31.

[2]汪有科.世界各國能源林的研究與發(fā)展綜述[J].水土保持通報(bào).1989,9 (5):52-57.

[3]萬勁,方升佐，翟學(xué)昌.四個(gè)楊樹無性系苗期能源林相關(guān)特性的研究[J].林業(yè)科技開發(fā).2007,21(3):16-19.

[4]林益明,向平,林鵬.深圳福田幾種紅樹植物繁殖體與不同發(fā)育階段葉片熱值研究.海洋科學(xué),2004,28(2):43-48.

責(zé)任編輯：葛 君

校 對(duì)：蔣雨航

Contrast Research on Calorific Value Between Artificial and Natural Poplar inJilin,Dunhua

Li Yin-biao

(

Jilin Forest Inventory and Planning Institute, Jilin, ChangChun 130022, China)

Poplar growth too fast, drought-resistant ability, lower cost of planting, widely used wood features, widely cultivated in all parts of our province, Poplar is divided into artificial and natural, calorific value is one of the standard reflects its productivity, in order to explore productivity differences between artificial and natural poplar,We studied the calorific value of arificial and natural poplar in Dunhua,and the causes of difference in calorific value of poplar were discussed.

poplar; calorific value; ash content; quality of dry heat value

2017-03-12