墨西哥柏幼林的热值动态及能源特性研究

发布时间：2020-06-08 10:23

【摘要】：本文以溧水区白马科研基地的5个种源墨西哥柏6年生人工幼林为研究对象,探讨其热值动态及能源特性,为能源树种的选育提供理论依据。具体测定并分析了各种源不同器官生长、热值、化学成分及元素含量等能源特性指标,并采用主成分-聚类分析法进行初步评价。研究结果如下:(1)5个种源树高、胸径和地径的生长规律均呈“S”型,但生长潜力各不相同。5个种源幼林生物量均以树干为主,各器官分配比例均表现为干枝根叶;除叶与根生物量间差异不显著,其他器官生物量间均呈极显著差异(P0.01)。整体来看,种源D2总生物量最大,其大小顺序为D2D4D1D3D5,且各种源间呈极显著差异。(2)5个种源墨西哥柏叶、枝干重热值与去灰分热值季节变化趋势均呈“V”字型,即冬秋春夏;各种源叶、枝季节平均热值的高低顺序均为D3D4D2D5D1。5个种源墨西哥柏干重热值各器官(叶、枝、皮、干、根)分配一致,均表现为枝叶干皮根;而去灰分热值除种源D1外,其他均表现为叶最高,根最低,整体顺序为叶皮枝干根。墨西哥柏热值较高,5个种源平均干重热值与去灰分热值分别为20.56KJ/g、21.32KJ/g;种源D3平均热值最大,与最小的种源D1间呈显著差异,整体顺序为D3D4D2D5D1。5个种源墨西哥柏幼林各器官的能量现存量均遵循干枝叶根的规律,分别占总能量现存量的72.72%、13.24%、7.1%、6.95%;各种源墨西哥柏幼林总能量现存量大小顺序与总生物量一致,即D2(54159.67KJ/m~2)D4(53793.67KJ/m~2)D1(48367.68KJ/m~2)D3(45649.13KJ/m~2)D5(36383.42KJ/m~2)。(3)5个种源墨西哥柏叶粗蛋白含量、纤维素含量随季节变化均呈倒“V”字型,最高值出现在秋季;叶木质素含量、单宁含量、灰分含量和水分含量随季节变化均呈“V”字型,最高值出现在春季;叶苯醇抽出物含量和粗脂肪含量随季节变化也呈“V”字型,但最高值均出现在冬季,最低值出现在夏季;叶可溶性糖含量和淀粉含量的季节变化趋势相似,均是先下降后上升再下降,最低值出现在夏季,最高值分别出现在秋季和春季。5个种源墨西哥柏枝可溶性糖含量、单宁含量、灰分含量和水分含量随季节变化均呈“V”字型,最高值出现在春季;枝淀粉含量和苯醇抽出物含量的季节变化趋势均是先下降后上升再下降,最低值出现在夏季,最高值分别出现在春季和秋季;枝纤维素含量随季节变化呈倒“V”字型,整体顺序为秋冬夏春;枝木质素含量随季节变化整体呈下降趋势,最高值均出现在春季;枝粗蛋白含量随季节变化呈上升趋势,最高值均出现在冬季,最低值出现在春季。(4)5个种源墨西哥柏各器官纤维素和木质素含量分配比较复杂,树干中纤维素含量最高,木质素含量较低;水分含量器官分配均为根皮干叶枝;可溶性糖、苯醇抽出物、单宁和粗蛋白含量均在叶中含量最高,干中含量最低;灰分、淀粉、粗脂肪含量均在皮中含量最高,在干中含量最低。5个种源墨西哥柏灰分含量均值范围为2.87%-4.11%,整体顺序为D1D5D2D4D3;各种源纤维素、可溶性糖和水分含量均值范围分别为:18.51%-19.97%、2.37%-2.69%、55.79%-57.63%,最大值均是种源D2;各种源粗脂肪、苯醇抽出物和单宁含量均值范围分别为:4.80%-5.23%、6.38%-8.29%、3.75%-5.79%,最大值均是种源D3;种源D4粗蛋白含量最大,种源D5木质素和淀粉含量最大。墨西哥柏热值与粗脂肪含量、单宁含量呈显著正相关,与灰分含量呈极显著负相关;灰分含量与粗脂肪含量、单宁含量、粗蛋白含量均呈显著负相关;单宁含量与粗蛋白含量、粗脂肪含量均呈显著正相关;木质素含量与苯醇抽出物含量呈显著负相关。(5)5个种源墨西哥柏叶中N、S元素含量随季节变化均呈倒“V”字型,最高值分别出现在秋季和夏季;而叶中C元素含量随季节变化呈“V”字型。叶中C、N元素含量最高的种源是D4,S元素含量最高的种源是D3。5个种源墨西哥柏枝中C、N元素含量随季节变化均呈上升趋势,最高值出现在冬季,最低值出现在春季;枝中S元素含量随季节变化呈先上升后下降再上升的趋势,最高值出现在夏季,最低值出现在秋季。枝中C元素含量最高的种源是D4,N元素含量最高的种源是D3,S元素含量最高的种源是D1。(6)5个种源墨西哥柏N、S元素含量的器官分配均是在叶中最高,在干中最低;C元素含量则均在干中最高,在皮中最低;种源D4中C、N元素含量均值最大,种源D3中S元素含量均值最大。墨西哥柏热值与C、N、S三种元素含量间均呈正相关关系;N元素含量与粗蛋白质含量呈极显著正相关,与单宁含量呈显著正相关,与灰分含量呈显著负相关;S元素含量与可溶性糖含量呈显著正相关。(7)与其他生物质种类相比,墨西哥柏在热值、化学成分、生长状况与适应性等方面均表现良好,适合作为生物质能源植物进行培育。通过主成分-聚类分析结果显示,种源D1、D2在生长量方面表现良好,种源D3、D4在能量方面表现良好,综合得分大小顺序为D4D3D2D1D5,其中种源D4的能源特性综合表现最佳,热值高,生长量大,含能物质丰富,可作为优质墨西哥柏能源林的主要培育对象。
【图文】：

墨西哥柏,聚类树,形图,种源

种源第一主成分得分（F1）第二主成分得分（F2）第三主成分得分（F3）综合得分综合得分排名D1 -2.027 1.552 -1.219 -0.801 4D2 -0.097 2.171 -0.120 0.508 3D3 3.733 -2.060 -1.082 1.389 2D4 2.179 0.798 1.747 1.549 1D5 -3.801 -2.439 0.614 -2.651 5将 3 个主成分得分代替原各指标作为评价墨西哥柏能源特性的新指标，进行聚类分图 7-1 所示。由聚类树形图可看出，5 个种源墨西哥柏被分为三类，第一类包括种源 2，第二类包括种源 D5，第三类包括种源 D3、D4。结合表 7-3 分析表明，第一类种1、D2 均在生长量方面表现优异，但其他方面弱；第二类种源 D5 在化学及元素因子方现较好，但在其他方面非常欠缺，，是 5 个种源中性能最差的；第三类种源 D3 与 D4 均量性状方面表现为优异，种源 D4 综合得分排名最高，在三个主成分上的得分均为正量因子得分仅次 D3，化学及元素因子得分最高，综合表现最佳；种源 D3 能量因子得高，但其他得分为负，说明其能量性状较好，其他方面稍弱；各种源综合得分大小顺 D4＞D3＞D2＞D1＞D5。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S718.5

【参考文献】