白城市人工杨树品种间热值和灰分含量的对比研究

于世宏,郭君强，吕继春

(1.吉林省林业调查规划院，吉林 长春 130022;2.吉林省敦化市林业局新立林场，吉林 郭化 133700；3.吉林省敦化市林业局，吉林 敦化 133714)

吉林省西部地区干旱少雨，主要栽植树种是人工杨树，黄快杨、三北一号杨、白林三号杨均具有适应性强、耐干早、抗病虫害等特点[1]。在白城地区广泛栽植，植物通过光合作用将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，有机物为植物的生长繁殖提供能量，这部分潜在的能量即热值，通过研究植物热值可以得出植物光合作用的强弱，也是林木生物质开发利用的重要指标之一[2]。因此，研究白城市人工杨热值对开发利用人工杨树生物质具有一定的指导意义。

1 实验地地理环境

白城市位于吉林省西北部，嫩江平原西部，科尔沁草原东部。地势由西北向东南依次为低山、丘陵、平原、西南略有抬升。西北部为大兴安岭东麓褶皱地带，分布着丘陵和低山，海拔300～662.6m；东北、东南部为平原，海拔130～140m；最高山峰敖牛山，海拔662.6m；最低地区为镇赉县和大安市境内的月亮湖地区，海拔约为130m。属温带大陆性季风气候，白城市四季分明，冬长夏短，降水集中在夏季， 雨热同期，春季干燥多风，十年九春旱，夏季炎热多雨，雨热不均；秋季温和凉爽且短暂；冬季干冷，雨雪较少。年平均降水量为399.9mm。

2 研究方法

2.1 样品采集与保存

本文所采集的样品是白城市常见的三种人工培育并广泛栽植的8年生杨树，分别是白林三号杨、黄快杨、三北一号杨，每一品种选取三株生长良好、无病虫害、胸径和树高相近的树木作为实验样本，地上部分采用区分断面积法，先将树木伐倒，量取树高，以树干为基准，每半米作一标记，分别在标记处采集等量的树干、树枝、树叶、树皮(树枝和树叶只在生长的部位采集)，并将采集样品混合装袋，地下树根同样采集等量的粗根、中根、细根，并用清水清洗干净，装袋标号备用。

2.2 样品测定

将样品带回实验室进行烘干处理，烘干后的样品用粉碎机处理，通过0.5mm过滤筛的粉末可用以热值的测定，通过2mm过滤筛的粉末可用以灰分的测定，热值测定用江苏鹤壁天宇仪器有限公司生产的ZDHW2000微机全自动量热仪，每份样品至少进行三次重复测定，测定误差要控制在±200J/g；采用干灰化法测定每个样品的灰分含量。

3 结果与分析

将每一株测定的干质量热值和灰分含量进行整理，剔除误差外的数值(其中：整株的热值是通过各器官的热值求和并取平均值)，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，计算公式如下：去灰分热值=干质量热值/(1-灰分含量)。可得最终分析结果(表1)。

3.1 人工杨干质量热值和去灰分热值对比图

为了比较三个品种的人工杨树干质量热值和去灰分热值的大小，本文笔者将同一品种三株树的整株热值取平均值，计算得出每一品种的干质量热值和去灰分热值，结果见图1。

图1 人工杨树干质量热值与去灰分热值对比分析图Fig.1 Comparison and Analysis Figure of Calorific Value and Ash Removal Calorific Value of Artificial Poplar Trunk

从图1折线图可以得出三个品种的人工杨树干质量热值和去灰分热值具有较明显的差异，干质量热值和去灰分热值的大小顺序保持一致，即：黄快杨>三北一号杨>白林三号杨。

3.2 人工杨树单因素方差分析

从表1中我们得出三个品种杨树各器官的热值和灰分含量是有差异的，却不能确定差异性大小，为了进一步了解它们之间的差异性，作者使用SAS软件对不同品种各器官的热值和整株树的热值进行单因素方差分析，从单因素方差分析结果可以得出：干质量热值和灰分含量的p值大于0.05，说明不同品种人工杨树整株树的干质量热值和灰分含量的差异性不明显，而整株树的去灰分热值差异性明显。

表1 人工杨树不同器官的干质量热值、灰分含量、去灰分热值对比表Tab.1 Comparison Table of Caloric Value, Ash Content, and Calorific Value of Different Organs of Artificial Poplar

分析结果见表2、表3。

表2 人工杨品种间干质量热值、去灰分热值、灰分含量方差分析表Tab.2 Table of Calorific Value of Dry Mass, Calorific Value of Ash Removal and Ash Content among Artificial Poplar Varieties

表3 人工杨各器官干质量热值、去灰分热值、灰分含量方差分析表Tab.3 Table of Caloric Value, Caloric Value of Ash Removal and Variance Analysis of Ash Content in Various Organs of Artificial Poplar

从表3中的方差分析结果可知：三个品种的人工杨各器官间的干质量热值、灰分含量、去灰分热值差异性均显著。

3.3 干质量热值与灰分含量相关性分析

植物不同器官干质量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的意义[3]。 植物干质量热值的差异主要是受自身组成(所含营养物质)、结构和功能的影响，其次还受光照强度、日照长短及土壤类型和植物年龄影响。此外灰分含量对干质量热值产生较大的影响，林益明等[4]对福建华安竹园竹类植物根的研究证明了这一观点。

本研究对人工场品种间的叶、枝、干、根、皮的干质量热值与灰分含量进行了相关性分析(**代表差异极显著，没有*代表差异性不显著)，分析结见表4。

表4 各器官干质量热值与灰分含量的相关性分析Tab.4 Correlation Analysis of Dry Mass Calorific Value and Ash Content of Each Organ

其中x为器官的灰分含量，单位为%，Y为器官的干质量热值，单位为kJ/g，相关性分析结果表明白林三号杨灰分含量对树枝、树干、树根的干质量热值影响显著，对树叶、树皮干质量热值影响

不显著；黄快杨灰分含量对树叶、树枝、树皮的干质量热值影响显著，对树干、树根干质量热值影响不显著；三北一号杨灰分含量对树叶、树根的干质量热值影响显著，对树枝、树干、树皮干质量热值影响不显著。

4 结论

1)实验结果表明人工杨各器官的干质量热值存在较大差异，其中最大差异在于品种三北一号杨的各器官干质量热值最大的是枝。其它两种杨树最大的是叶，分析可能是因为三北一号杨把自己大部分的能量投入到繁殖上，而不是个体生长上，导致它的叶片具有低热值，表现出枝的热值大于叶的热值。黄快杨和白林三号杨叶的热值最高，其他器官相对较低，分析可能是因为叶是植物体生理活动最活跃的器官，是植物进行光合作用的场所，含有较多的高能化合物如蛋白质和脂肪等物质；根、干、枝和皮是植物体的支持或营养运输器官，组成以纤维素和木质素为主，而纤维素和木质素的热值相对蛋白质和脂肪低[5]。

2)人工杨品种间单因素方差分析可知，人工杨去灰分热值间的差异性显著，干质量热值和灰分含量差异性不显著。

3)人工杨各器官单因素方差分析结果可知，三个品种的人工杨各器官间干质量热值、灰分含量和干质量热值差异性显著。

4)品种间干质量热值与灰分含量相关性分析得出，不同品种的人工杨树，灰分含量对不同器官的干质量热值影响效果不一，灰分含量对干质量热值影响不大的器官，笔者分析主要是受自身所含营养物质、结构和功能的影响。

5)通过对人工杨树干质量热值和去灰分热值的对比研究，三个品种的人工杨干质量热值和去灰分热值的大小顺序均是黄快杨>三北一号杨>白林三号杨。