木本植物热值与解剖结构的关系研究

摘要

生物质能源直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。植物生物质能源的研发成为了各国关注的热点，许多国家各自制定的生物质能源研究开发计划，如美国的能源农场、日本的阳光计划、巴西的酒精能源计划、印度的绿色能源工程等，都是以植物为主要研发对象。我国生物质能资源相当丰富，理论生物质能资源约有50亿t标准煤.是我国目前总能耗的4倍左右，其中植物生物质能资源占大部分。我国已确立可再生能源发展目标，致力于调整以煤为主的能源结构，生物质能源以其独特的优势成为国家能源战略的重要选择之一。但是，目前在生物质能源林群落配置、物种选择、采伐方式、加工利用及高效利用等方面还有大量的基础性工作要做。本论文拟以山东常见的30种植物为研究对象，首先通过热值测定实验，将其一年生枝、三年生枝及叶等不同器官部位分别进行热值测定，分析热值变化规律，筛选出热值差异较大的物种材料；进而对热值差异较大的物种材料同一部位的组织结构进行观察和分析，提取结构特征，研究分析与热值差异有关的结构特征因子。该研究的热值测定结果可以为山东木本植物生物质能源的开发与利用进一步提供量化参考依据，对于组织结构与热值关系的研究结果，有助于理解热值实现的机理，并可能为高效燃烧过程的控制机理、优质能源植物定向培育的结构指标的确定等提供一定的理论依据。
　　 通过对31种植物(分别是典型乔木树种7种、小乔木或灌木22种、一年生草本1种、材质藤本1种)一年生枝、三年生枝及叶的热值测定及解剖结构研究。结果表明：1、热值较高的前5种植物主要为低矮灌木(4种)，热值较高的前10种植物中有低矮灌木5种、大灌木或小乔木5种；2、同种植物的不同器官之间、不同发育阶段的同一器官之间热值具有较大差异，而且多数并不符合过去关于叶>枝>干>根的报导；3、对连翘三年生枝、柽柳叶夏秋两季取材的分析结果表明，两种材料秋季热值均高于夏季，柽柳叶差别较大。而灰分含量则呈相反的趋势；4、细胞横切面直径小、细胞壁厚、细胞内含物丰富是热值较高枝条的最显著特征，而细胞横切面直径大、细胞壁薄、细胞内含物不丰富是低热值枝条的显著特征；5、叶片及叶脉中含有内含物，被番红或固绿染色很深，是高热值叶的最显著特征；
　　 总之，在生物质能源的利用与开发上，灌木及灌木林培育在未来能源植物培育中占有重要的地位，同时通过对物种解剖结构的深入分析和研究，对于实际燃烧过程中理论热值的高效实现很可能会起决定作用，可以为能源植物资源利用研究提供新的参考。