耐盐能源树种竹柳燃烧值的检测

张 健，李 敏，李玉娟，谈 峰，王 莹(江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 如皋 226541)

耐盐能源树种竹柳燃烧值的检测

张 健，李 敏，李玉娟，谈 峰，王 莹(江苏沿江地区农业科学研究所，江苏 如皋 226541)

对2年生竹柳(Salixpp.)茎干的燃烧值进行了检测，结果表明：灰分含量为3.28g/100g，碳含量为46.22g/100g，干质量热值为19.295kJ/g，去灰分热值为19.95kJ/g。综合各种数据可以得出，竹柳属于中热值植物，可作为耐盐能源林的栽培树种。

竹柳(Salixpp.)；燃烧值；碳含量

我国是能源消耗大国，在石化能源日益耗竭的情况下，开发替代能源已十分紧迫。生物质能源属于可再生能源，对可再生能源的研究、开发和利用是当前重要的国策。杨柳科(Salicaceae)植物是重要的木质能源树种，柳树能源林的研究、开发和大规模利用以瑞典和北美为先导。21世纪以来，我国也开始杨柳能源林培育系统研究。但中国人多地少的国情使中国难以有足够的耕地发展能源林。据不完全统计，我国盐碱地面积约9913万公顷[1]，其中江苏沿海滩涂总面积约68.7万公顷，约占全国滩涂面积的25%[2]。因此利用广大的沿海滩涂土地资源种植耐盐能源树种发展生物质能源将是一项良好和可行的办法，同时选择抗性强、耗水量少、生物量和热值高的树种建立生物质能源林，对于解决能源和生态问题具有十分重要的战略意义。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

试验区为江苏沿海滩涂的如东东凌垦区，滨临黄海，位于北纬32°19′，东经121°24′，属北亚热带海洋性季风气候区，受海洋的调节和季风环流影响，一年中四季分明、光照充足、雨量充沛，年平均气温15℃，无霜期近几年均超过280d。

1.2 样品的制备

试验材料选自2年生的竹柳(Salixpp.)的茎干，在80℃的恒温箱内烘干至恒定质量，将烘干的样品用高速粉碎机粉碎、过0.15mm筛之后装入自封袋以备分析。

1.3 灰分含量、碳含量及热值的测定

灰分含量的测定采用干灰化法；碳含量的测定采用动态燃烧法；热值采用XKRL-2000A型数显智能量热仪进行测定。

去灰分热值=干质量热值/(1-灰分含量(%))

2 结果

经测定，竹柳茎干的灰分含量为3.28g/100g，碳含量为46.22g/100g，干质量热值为19.295kJ/g，去灰分热值为19.95kJ/g。

3 讨论与结论

(1)灰分是植物体内含有的矿物元素氧化物的总和，不同植物及植物的不同组分或器官含量不同[3]。灰分含量的高低与植物吸收的元素量有关，可指示植物富集元素的作用,也可以反映植物对矿物质选择吸收与积累的特点[4]。王立海等[5]测得东北12种灌木干皮中灰分含量为0.47%～2.55%。林益明等[6]测得几种红树植物木材的灰分含量在2.43%～5.17%之间；兰传亮[7]测得不同杨树无性系茎灰分含量的平均值是1.13%，变幅为0.73%～1.58%。陈振雄等[8]测得南方马尾松树干中灰分含量均值为0.36%，树皮中为1.44%。刘灿等[9]比较了4种杨属植物的灰分含量，得出4种杨属植物茎的木质灰分含量由高至低顺序为：胡杨>俄罗斯杨>银×新杨>新疆杨，胡杨木质各组分中茎的灰分含量最高为1.18%；4种杨属植物茎的皮灰分含量由高至低顺序为：银×新杨>俄罗斯杨>新疆杨>胡杨，胡杨茎的皮灰分含量最低为6.23%。本研究中竹柳的茎干灰分含量为3.28g/100g ，是茎中木质和皮组灰分含量的总和，与上述其他树种的灰分含量相比，竹柳茎干灰分含量比灌木要高，在红树植物所测的范围内；虽比杨属植物茎干中灰分含量要高，但与杨属的茎皮中灰分含量相比要低，因为皮中的灰分要比干中的灰分含量要高。

(2)碳素含量是反映物质组分的一个较综合指标。碳浓度的高低决定了植物物质中有机物的总含量，碳浓度越高，表明植物物质中有机物的含量越高，往往决定了植物具有较高的热值。孙国夫等[10]通过测定水稻叶片碳素含量与热值随生育期的变化，发现叶片碳素含量与热值之间存在极显著正相关。许永荣等[11]对几种盐渍土植物的研究表明，植物的干重热值与碳含量呈极显著的正相关关系。王立海等[12]研究了小兴安岭15种主要树种不同器官的平均碳含量(质量分数)，其从高到低的顺序依次为：落叶松、臭冷杉、鱼鳞云杉、红松、黄檗、紫杉、紫椴、山杨、白桦、枫桦、水曲柳、胡桃楸、五角枫、蒙古栎、春榆。其中针叶树种平均碳含量普遍高于阔叶树种,树干的碳含量在46.30%～47.46%之间。王立海等[5]对12种灌木不同器官的碳质量分数测定结果为：树叶43.41%～44.80%，树枝44.82%～46.05%，干皮45.12%～46.25%。兰传亮[7]指出不同杨树无性系茎碳含量的平均值为52.78%，变幅为49.95～54.46%。由此可以看出，竹柳的茎干中碳含量比灌木要高，但比杨树要低。

(3)干质量热值是指lg植物干物质在恒容条件下完全燃烧后所释放出的热量值，它较有机物质量更直接地反映了绿色植物通过光合作用固定太阳辐射能的能力[13]。去灰分热值是去掉灰分含量后求算的热值，因为植物样品的灰分含量直接影响了植物干质量热值。植物热值既与有机物含量有关，也与矿物质成分有关，有机物含量越高，干质量热值越大，燃烧后的灰分中主要为矿质元素，因而灰分含量越高，干质量热值越小。去灰分热值能比较正确地反映单位有机物中所含的热量，消除了灰分对热值的干扰[14]。江丽媛等[3]研究了不同年龄栓皮栎的平均干质量热值最小为18.34kJ/g，最大为18.75kJ/g。不同年龄栓皮栎的平均去灰分热值最小为19.54kJ/g，最大为19.71kJ/g。王立海等[5]测定了12种灌木不同器官的去灰分热值为：树叶20.66～21.90kJ/g，树枝20.10～21.39kJ/g，干皮19.75～21.0lkJ/g。王立海等[12]测定了小兴安岭的15种主要树种不同器官的去灰分热值,结果为：树叶20.85～22.85kJ/g，树枝19.92～21.95kJ/g，树干19.66～21.98kJ/g，树皮18.58～21.74kJ/g。林益明等[6]测得几种红树植物木材干重热值在17.23～19.21kJ/g之间，去灰分热值在17.71～20.10kJ/g之间；兰传亮[7]测得不同杨树无性系茎干重热值平均值为19.03kJ/g，变幅为18.72～19.36kJ/g。各无性系茎去灰分热值均值为19.24kJ/g，变幅为l8.95～19.65kJ/g。王玉魁等[15]测得西北地区4种能源树种沙棘、沙枣、梭梭和沙拐枣最高的热值为18.94kJ/g。陈美玲等[16]测得4种园林植物美人梅、樱花、白玉兰和广玉兰的不同组分干质量热值和去灰分热值在17.02～21.93kJ/g和18.42～22.57kJ/g之间。由此可以看出竹柳相比与其他的树种，热值含量是比较高的。

(4)植物的热值与其所生存的生态环境密切相关。植物不同器官热值与营养元素特性的研究是揭示不同植物对环境生态适应性机制的有效途径。植物组分或器官热值的差异不仅与营养物质组成、结构功能和年龄等自身因素有关，还受光强、日照长短及土壤理化性质等外界因素的影响。因此，在衡量不同植物类群或种类问的热值高低时不能仅比较某一重要组分(如叶或茎等)。本研究仅对竹柳的茎干进行了灰分、碳值及热值测定，具有片面性，因此有待于对其能量性状做进一步研究。

(5) Whittaker的研究认为世界陆生植物的平均去灰分热值为17.7905kJ/g[17]。美国Bliss等的研究表明，植物界中≤18kJ/g的低热值植物占11.02%，18.1～20.9kJ/g的中热值植物占84.7%，而>20.9kJ/g的高热值植物仅占4.2%，基本呈正态分布。因此，根据竹柳所测的热值可知属于中热值植物，将竹柳作为能源林的栽培树种是可行的。

(6)李洪等[18]对5个柳树无性系的干质量的热值比较分析表明，除苏柳799外，苏柳172、银芽柳、蒿柳、绵毛柳4个柳树无性系冬季全株干质量热值均随着平茬次数的增加而逐年降低，1年生根的全株热值最大，其次为2年生根全株、3年生根全株热值最小。由于能源林利用的生物质与其生物量和热值有关，因此选择一个合适的轮伐期还需要结合种植密度和单位面积生物量进行综合考虑。因此培育竹柳能源林，对于不同轮伐期、不同季节、不同平茬时间等竹柳的热值测定也不可缺少的。因而应从热值和经营成本角度综合考虑竹柳能源林的能源利用理想经营时期。

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.08.011

Q949.733

A

1673-1409(2012)08-S032-03

2012-08-01

江苏省农业科技自主创新项目(cx (10)126)；江苏省农业科技支撑计划项目(BE2011370)；江苏省自然科学基金项目(BK2011384)。

张 健(1974-)，男，江苏南通人，硕士，副研究员，研究方向为耐盐林木与彩叶苗木的育种与栽培。