栽培管理措施和环境胁迫对柳枝稷生长特性和生物质品质的影响

论文摘要

生物质能源被认为是一种理想的可再生替代能源,而草本能源植物作为重要的生物质资源,成为了世界各国研究的热点。目前国外的研究认为栽培管理措施对草本能源植物生物质生产和生物质品质有很大影响,而国内尚未有系统的研究。本文主要研究了灌溉、施肥、种植密度、收获时间等栽培管理措施和不同环境胁迫对草本能源植物柳枝稷生物质生产和生物质品质的影响,主要结论如下:1.不同栽培管理措施下,第三生长季柳枝稷的生物质产量达到了最大生产潜力。同一生长季,随着生育期的推迟,生物质产量表现为先增长到最大值然后逐渐降低的趋势;生物质品质则得到了逐渐的改善,显著降低了生物质含水量、灰分含量、钾、氯等不利于燃烧的矿质元素含量,提高了木质纤维素含量;同时随着氮、磷、钾含量的降低,节约了肥料的投入,降低了生物质原料成本。2.本文对柳枝稷生物质品质进行了系统研究,通过层次分析法,对不同栽培管理措施下影响生物质高产和品质的指标进行综合评价,得出11月底收获时柳枝稷高产且优质的栽培管理组合为不灌溉（自然降水）、不施肥、种植密度为0.8m×0.8m;最优品质的栽培管理组合为不灌溉、施氮量为112.8kg·ha-1、种植密度为0.8m×0.6m。3.营养生长期柳枝稷有较强的抗旱性和抗盐性。土壤相对含水量低于40%时仍能保证生长。不同盐分类型对其生长的抑制程度从大到小为:NaCl>Na2SO4>NaHCO3,而NaCl、Na2SO4和NaHCO3可适宜浓度分别为0.40%、0.80%和0.80%。4.不同的土壤水分垂直分布对柳枝稷的水分利用效率有显著差异,且形成了相应的根系分布特征。以0～180cm土层均水分条件较好为对照,第一和第二生长季,在0-180cm土层缺水条件下,通过一定的表层灌水,柳枝稷的水分利用效率最高,有效的促进了根系的向下生长;在0～120cm土层缺水,而120～180cm土层水分条件较好时,柳枝稷的水分利用效率次之,促进了根系的向下生长,而根系生物量显著的降低。但是第二生长季的根冠比与对照没有显著差异。5.柳枝稷的根系分布和生物质品质对不同的盐分类型的响应特征有明显差异。不同盐分类型根系生物量的大小顺序为:NaCl>Na2SO4>NaHCO3,根系的生物量重心分别为23cm、38cm、18cm,而对照为50cm。在NaCl条件下,生物质中灰分含量显著提高;在Na2SO4条件下,生物质中硫含量显著提高,纤维素含量显著降低,生物质品质均有所降低;在NaHCO3条件下,生物质中钾含量显著降低,这有利于生物质品质的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外生物质能源的研究现状
• 1.2.1 草本能源植物的研究现状
• 1.2.2 生物质能源的开发利用方式
• 1.2.3 生物质能源开发利用的意义
• 1.3 草本能源植物柳枝稷研究进展
• 1.4 研究的目的和意义
• 2 问题提出和研究思路
• 2.1 问题提出
• 2.2 研究目标
• 2.3 研究内容
• 2.3.1 栽培管理措施对柳枝稷生物质生产与品质的影响
• 2.3.2 柳枝稷耐盐性和耐旱性的试验研究
• 2.3.3 柳枝稷生物质生产、品质和根系分布对不同土壤水分垂直分布的响应特征
• 2.3.4 柳枝稷生物质生产、品质和根系生长发育对不同盐分类型的响应
• 2.4 技术路线
• 3 灌溉、施肥和种植密度对柳枝稷生长、生物质特性和产能效率影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验区概况
• 3.1.2 试验材料
• 3.1.3 试验设计
• 3.1.4 采样方法
• 3.1.5 测定项目与方法
• 3.1.6 数据处理
• 3.1.7 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 环境参数
• 3.2.2 不同生长季柳枝稷的生长趋势
• 3.2.3 灌溉、施肥及种植密度对不同生长季柳枝稷的影响
• 3.2.4 第二生长季不同生育期柳枝稷生长特征及生物质特性的变化趋势
• 3.2.5 栽培管理措施对第二生长季柳枝稷生长指标的影响
• 3.2.6 栽培管理措施对第二生长季柳枝稷生物质燃烧特性的影响
• 3.2.7 栽培管理措施对第二生长季柳枝稷矿质元素含量的影响
• 3.2.8 不同收获时间，栽培管理措施对木质纤维素含量的影响
• 3.2.9 产能效率
• 3.2.10 最优栽培管理措施筛选
• 3.3 讨论
• 3.3.1 生长特性
• 3.3.2 生物质燃烧特性、矿质元素含量、木质纤维素含量和植株含水量
• 3.3.3 产能效率
• 3.4 小结
• 3.4.1 生长特性
• 3.4.2 生物质燃烧特性、矿质元素含量、木质纤维素含量和植株含水量
• 3.4.3 产能效率
• 4 水分和盐分胁迫对营养生长期柳枝稷生长的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验设计
• 4.1.3 测定内容与方法
• 4.1.4 统计分析
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 各因子对柳枝稷影响的方差分析
• 4.2.2 土壤含水量对柳枝稷生长特性的影响
• 4.2.3 盐分类型对柳枝稷生长特性的影响
• 4.2.4 盐分类型和浓度的对柳枝稷生长的影响
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 5 不同生长季柳枝稷地上植株和根系对土壤水分垂直分布的响应特征
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 试验设计
• 5.1.3 测定指标和方法
• 5.1.4 统计分析
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同土层的水分动态分布
• 5.2.2 土壤水分垂直分布对柳枝稷地上植株生长的影响
• 5.2.3 土壤水分垂直分布对柳枝稷根系的影响
• 5.2.4 土壤水分垂直分布对柳枝稷生物质品质的影响
• 5.2.5 不同土壤水分垂直分布对柳枝稷地上部生物质营养元素吸收的影响
• 5.2.6 柳枝稷的生长发育模型
• 5.3 讨论
• 5.3.1 不同水分垂直分布对柳枝稷生长发育的影响
• 5.3.2 不同水分垂直分布对柳枝稷地上部生物质品质的影响
• 5.4 小结
• 6 柳枝稷根系垂直分布及植株生长对盐分类型的响应
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 供试材料
• 6.1.2 试验设计
• 6.1.3 测定项目和方法
• 6.1.4 统计分析
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 不同盐分类型对柳枝稷株高和分蘖的影响
• 6.2.2 不同盐分类型对柳枝稷倒三叶的尺寸和叶绿素含量的影响
• 6.2.3 不同盐分类型光合生理生态指标比较
• 6.2.4 不同盐分类型柳枝稷的光响应曲线拟合
• 6.2.5 光合参数的光响应过程
• 6.2.6 不同盐分类型对柳枝稷生物量及根冠比的影响
• 6.2.7 不同盐分类型对柳枝稷根系的影响
• 6.2.8 不同盐分类型对柳枝稷地上部生物质品质的影响
• 6.3 讨论
• 6.4 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介