杨树无性系及重阳木木质能源性状的研究

论文摘要

通过对25个杂交杨树无性系和14个引进的杨树无性系一年生苗木、以及重阳木一、二年生萌条的生长量、生物量、光合速率、叶面积、可溶性糖、粗脂肪、纤维素、木质素、C、N、S等含量、木材密度以及热值和灰分含量等指标的测定和分析,初步评价了杂交和引进杨树无性系作为木质能源的适宜性,以及重阳木能源林的萌芽更新技术和作为木质能源的可行性,为营造能源林提供了理论依据与技术参考。所取得的主要研究结果如下:1)杨树各无性系苗期地径和苗高年生长节律均表现为慢-快-慢的生长规律,对其进行Logistic曲线拟合,将苗木整个生长时期大致划分为3个阶段,即生长前期、速生期和生长后期。对25个杂交杨树无性系的研究表明,杨树各无性系间茎干重、根干重、皮干重和总生物量差异都较明显。茎干生物量最大的为无性系Y11,Y20次之。总生物量最大的3个无性系分别为Y11、Y20和Y4;对引进的14个杨树无性系的研究表明,总生物量最大的3个无性系排序为I＞L＞H。2)杨树无性系有较高的净光合速率和蒸腾速率,且净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度在不同无性系间都有极显著差异。净光合速率与苗高、地径、生物量等生长指标存在显著正相关关系;在光合作用日进程中,各无性系的净光合速率均在9时达到最高值,其中,无性系Y11的净光合速率最大,达到了18.4μmol·m-2·s-1;在光合作用生长季进程中,各无性系在5月就有较高净光合速率,均在7月达到最高值,净光合速率最高的无性系为Y11,达22.8μmol·m-2·s-1。3)杨树各无性系间苗期木材基本密度差异都达极显著水平。在杂交的25个无性系中,苗期木材基本密度在0.28g/cm3以上的6个无性系是Y20＞Y22＞Y2＞Y4＞Y16＞南林-95;在引进的14个无性系中,苗期木材基本密度在0.28g/cm3以上的6个无性系为K＞G＞H＞I＞B＞L。4)不同器官纤维素、苯醇抽提物、木质素、可溶性糖、粗脂肪含量和灰分含量在杨树各无性系间均达到极显著差异。对39个杨树无性系（杂交的25个,引进的14个）的研究表明,纤维素和木质素含量含量在茎中为最高,根和皮中次之,叶中最低。在杂交的25个杨树无性系中,茎中纤维素含量较高的无性系是Y21＞Y20＞Y22＞Y1＞Y19,木质素含量较高无性系为Y22＞Y19＞Y1＞Y18＞Y17;在引进的14个无性系中,茎中纤维素含量较高的无性系是K＞H＞I＞G＞B,木质素含量较高的无性系为G＞K＞H＞I＞B＞E;灰分含量和苯醇抽提物在不同器官中以叶的含量为最高,茎的最低,各杨树无性系间存在显著差异;在引进的14个杨树无性系中,各无性系茎干部的粗脂肪含量差异幅度在2.22%—2.71%之间,粗脂肪及可溶性糖含量在14个无性系间存在显著差异。5)在杨树无性系中,各器官中C、N和P含量在参试的无性系间均达极显著差异。C在各器官中的含量约为50%,其中皮中的C含量最高,茎和叶中次之,根中最低;不同器官中,灰分元素含量差异明显,根中Al和Fe的含量最高,而Ca、Cu、K、Na、Mg和Si的含量在不同器官中均以叶最高,茎中的含量为最低。6)干重热值最高的器官为茎,皮和根次之,叶最低。在杂交的25个无性系中,茎、根、皮和叶干重热值最高的无性系分别为Y19、Y14、Y16和Y9;各无性系不同器官中,去灰分热值的大小顺序为叶＞皮＞茎＞根。在杂交的25个无性系中,茎干去灰分热值较高的8个无性系为:Y19＞Y17＞Y22＞I-72＞Y1＞Y7＞南林-95＞Y5;在引进的14个杨树无性系中,茎干去灰分热值较高的6个无性系为:K＞I＞G＞H＞B＞E。7)通过因子分析、主成分分析和聚类分析表明,25个杂交无性系中Y11、Y20、Y4、Y22、Y14、Y19、Y16、Y17、Y10和Y7苗期生长量大,热值较高,是综合性状较好的无性系;在引进的14个引进杨树无性系中,综合性状较好的无性系排序为I＞L＞H＞A＞K＞E＞B＞G。8)对不同留萌条数的重阳木林分的研究表明,不同留萌数量对高生长影响差异不显著,而对粗生长的影响差异显著;从林分地上部分（干+枝）的生物生产量看,2年内不同经营模式的累计生物量生产差异不显著,其中以c4（每桩4根萌条）处理的地上部分（干+枝）的生物量最高,达50360 kg/hm2,分别比c1（每桩1根萌条）、c2（每桩2根萌条）和ck（2年生干,未平茬）生物量高7.4%、2.1%和5.7%。9)重阳木林分的净生物量与C含量、纤维素含量、木质素含量及干重热值之间存在显著正相关性;经Duncan多重比较分析,C含量与木质素含量及干重热值达到极显著相关。C含量、纤维素含量、木质素含量及干重热值在重阳木不同留萌条数之间的差异不显著,但在不同萌条年龄之间的差异显著,这对于重阳木能源用人工林经营模式、管理技术和适时利用具有指导意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1. 选题的意义
• 1.1 能源危机
• 1.2 环境污染
• 1.3 能源安全问题
• 2. 可再生能源的发展
• 2.1 可再生能源的概念
• 2.2 可再生能源的种类及其应用
• 2.3 可再生能源的现状
• 3. 生物质能
• 3.1 生物质能的地位
• 3.2 生物质能的种类
• 3.3 生物质能的特点
• 3.4 国内外生物质能源研究动态
• 3.4.1 国外研究动态
• 3.4.2 国内研究动态
• 3.5 生物质能开发利用现状
• 3.5.1 开发利用概况
• 3.5.2 国外研究进展
• 3.5.3 国内研究进展
• 4. 能源林的研究和发展潜力
• 4.1 能源林的特点
• 4.2 国内外能源林研究动态
• 4.2.1 一般概况
• 4.2.2 国外研究动态
• 4.2.3 国内研究动态
• 4.3 我国发展能源林的潜力
• 5. 我国能源林木质能源开发前景及存在问题
• 5.1 开发前景
• 5.2 存在问题
• 6. 论文研究的目标与技术路线
• 6.1 论文研究的目标
• 6.2 论文研究的技术路线
• 第二章 杂种杨树无性系木质能源性状
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验地概况
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 生长量年动态分析
• 1.3.2 年生物量测定
• 1.3.3 光合速率的测定
• 1.3.4 叶面积
• 1.3.5 木材密度测定
• 1.3.6 C含量测定
• 1.3.7 纤维素含量测定
• 1.3.8 木质素含量测定
• 1.3.9 灰分含量测定
• 1.3.10 热值测定
• 1.4 数据分析处理
• 1.4.1 苗高和地径曲线拟合
• 1.4.2 苗高和地径综合评价
• 2. 结果与分析
• 2.1 杨树无性系苗高和地径生长动态
• 2.1.1 苗高生长节律差异
• 2.1.2 地径生长节律差异
• 2.2 苗高和地径差异分析
• 2.3 杨树无性系间生物量的差异
• 2.3.1 根生物量差异
• 2.3.2 茎生物量差异
• 2.3.3 总生物量差异
• 2.4 杨树无性系叶片性状差异分析
• 2.5 杨树无性系光合特性的比较研究
• 2.5.1 光合作用的日动态变化
• 2.5.2 光合作用的年动态变化
• 2.6 杨树无性系木材密度和化学成分分析
• 2.6.1 木材基本密度
• 2.6.2 化学成分
• 2.7 杨树无性系树体元素含量差异
• 2.7.1 C含量差异
• 2.7.2 矿质元素含量差异
• 2.8 杨树无性系热值差异分析
• 2.8.1 干重热值
• 2.8.2 去灰分热值
• 2.9 杨树无性系生长及热值性状的相关分析
• 2.9.1 生长性状与叶片性状相关分析
• 2.9.2 生长性状与光合指标相关分析
• 2.9.3 叶片性状与光合指标相关分析
• 2.9.4 去灰分热值与木材性质相关分析
• 2.10 杨树无性系的综合评价及苗期选择
• 3. 小结
• 第三章 引进杨树无性系木质能源性状
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验地概况
• 1.3 研究方法
• 1.3.1 生长量年动态分析
• 1.3.2 生物量测定
• 1.3.3 C含量测定
• 1.3.4 可溶性糖含量的测定
• 1.3.5 粗脂肪含量的测定
• 1.3.6 木材基本密度的测定
• 1.3.7 纤维素含量测定
• 1.3.8 木质素
• 1.3.9 去灰分热值
• 1.3.10 灰分
• 1.4 数据分析处理
• 2. 结果与分析
• 2.1 各无性系生长动态分析
• 2.1.1 苗高及地径生长动态分析
• 2.1.2 苗高及地径生长量差异分析
• 2.2 各无性系生物量差异分析
• 2.3 各无性系植株内主要营养物质含量的差异分析
• 2.3.1 C含量差异
• 2.3.2 可溶性糖含量比较
• 2.3.3 粗脂肪含量比较
• 2.4 各无性系木材密度和化学成分的差异分析
• 2.4.1 木材基本密度
• 2.4.2 纤维素含量
• 2.4.3 木质素含量
• 2.4.4 灰分含量
• 2.5 各无性系干重热值与去灰分热值的差异分析
• 2.6 美国引种不同杨树无性系相关性分析与综合评价
• 2.6.1 不同杨树无性系苗期各生长量和生物量相关分析
• 2.6.2 不同杨树无性系化学内含物质和燃烧特性相关分析
• 2.6.3 一年生美国引种杨树无性系综合评价
• 3. 小结
• 第四章 重阳木萌芽更新及其木质能源性状
• 1. 材料与方法
• 1.1 试验地概况
• 1.2 试验材料与试验设计
• 1.3 调查研究方法
• 1.3.1 生长量调查
• 1.3.2 生物量调查
• 2. 结果与分析
• 2.1 重阳木不同留萌数量生长量的差异
• 2.1.1 高生长
• 2.1.2 地径生长
• 2.2 生物量生产
• 2.3 木材基本密度的差异
• 2.4 C含量的差异
• 2.5 纤维素含量的差异
• 2.6 木质素含量的差异
• 2.7 热值差异
• 2.8 灰分含量的差异
• 2.9 重阳木不同留萌条各指标相关性分析
• 3. 小结
• 第五章 初步结论和讨论
• 1. 杨树无性系苗期生长差异
• 2. 杨树无性系叶片性状差异
• 3. 杨树无性系光合特性差异
• 4. 杨树无性系木材基本密度的差异
• 5. 杨树无性系化学成分差异
• 6. 杨树无性系元素含量差异
• 7. 杨树无性系热值差异
• 8. 杨树无性系可溶性糖和粗脂肪含量差异
• 9. 杨树无性系综合评价结果
• 10. 重阳木不同留萌条的比较
• 第六章 本研究的创新点和不足之处
• 1. 本研究的创新点
• 2. 本研究的不足之处
• 参考文献
• 详细摘要