杨柳能源林种植密度和轮伐期试验及其燃烧特性分析

摘要

能源是现代人类生存和发展所依赖的重要资源，具有推动社会和经济发展的重要作用，随着世界经济迅速发展和人口不断增长，能源问题已成为制约人类社会可持续发展的主要因素之一。由于化石能源大规模开采、消耗，导致资源大量减少，造成了环境严重污染，因此，开发可再生能源是当前非常必要和迫切的任务。林木生物质能源具有可再生性、生物量大、对环境污染小等优点，已受到越来越多国家的重视，而在我国生物质能的开发和利用还处在起步阶段。
　　杨树（Populus L.）和柳树（Salix L.）以其适应性强、生长快、萌生能力强、易于更新等特点在发展短轮伐期高产生物质能源林中潜力巨大。国外对杨树和柳树短轮伐期能源林良种选育、栽植密度和轮伐期、高产栽培技术、病虫害防治等方面做了大量研究工作，而国内对杨柳短轮伐期能源林适宜种植密度和轮伐期综合研究还处于起步阶段，目前尚未见有关报道。本研究在国内首次利用初步筛选5个杨树无性系和4个柳树无性系为试验材料，在河南焦作系统地开展能源林种植密度和轮伐期试验，并对杨柳树的燃烧特性进行分析，意在为能源林无性系选择和优质、高产栽培提供一些理论及技术依据。本研究初步取得如下主要研究结果：
　　（1）对杨柳能源林无性系萌生能力进行观测后发现：种植第1年的萌条数量极少（一般仅为1~3枝），进行平茬后可促进第2年萌条数量的增加，并显著获得较高生物量。
　　（2）对4个柳树能源林无性系在3种种植密度（10000、15000、30000株/hm2）和2种轮伐期（1年、2年）下生物量进行比较研究发现：灌木柳杞柳和3个乔木柳无性系苏795、苏799、苏172均适宜轮伐期2年、种植密度15000株/hm2，且其年均单位面积生物量分别为11.27t/(hm2·a)、8.43t/(hm2·a)、6.10t/(hm2·a)、6.17t/(hm2·a)。
　　（3）对5个杨树能源林无性系在种植密度10000株/hm2、轮伐期分别为1年和2年下生物量进行比较研究发现，50号杨、110、313、239、2001的年均单位面积生物量在轮伐期1年时为13.72t/(hm2·a)、15.27t/(hm2·a)、13.93t/(hm2·a)、14.73t/(hm2·a)、12.96t/(hm2·a)，无性系间差异不显著；在轮伐期2年时为16.15t/(hm2·a)、13.92t/(hm2·a)、13.52t/(hm2·a)、13.06t/(hm2·a)、12.95t/(hm2·a)，且无性系间差异也不显著；50号杨的年均单位面积生物量在轮伐期2年比轮伐期1年增加，而其它无性系的年均单位面积生物量均减少，但幅度不大，此外，轮伐期为1年时，第2次轮伐的生物量比第1次大幅度较少，且轮伐期1年和2年的生物量相差不大，故可初步确定轮伐期2年比1年更适宜。
　　（4）对杨树和柳树无性系1年生和2年生植株的灰分含量和干质量热值测定分析后发现：杨柳无性系2年生植株的灰分含量低于1年生，而干质量热值高于1年生；柳树无性系1年生和2年生植株的灰分含量分别为3.30％~6.43%和2.93%~3.73%，干质量热值分别为18.63～19.28 MJ/kg和19.11~19.44 MJ/kg；杨树无性系1年生和2年生植株的灰分含量分别为是3.93%~5.10%和2.31%~3.38%，干质量热值分别为18.00~18.46 MJ/kg和18.83～19.15 MJ/kg。
　　（5）对杨树和柳树1年生植株不同组分灰分含量、干质量热值测定分析后发现：杨树和柳树无性系不同组分灰分含量变化一致，均是皮部>全株>干部；同一杨树无性系皮部、全株、干部之间干质量热值差异不大；柳树不同组分干质量热值大小排序为干部>全株>皮部。
　　（6）对杨柳能源林种植密度和轮伐期进行试验研究，初步确定了适宜轮伐期和种植密度，并且发现在此栽植模式下，杨树无性系生物量大于柳树无性系，而柳树无性系干质量热值普遍高于杨树无性系。
　　本研究在国内首次系统开展杨柳短轮伐期能源林种植密度和轮伐期试验，并开展了轮伐期1年和2年的杨柳燃烧特性分析，填补了国内相应研究领域的空白，并力图建立杨柳能源林高效栽培技术体系，为我国未来杨柳能源林发展提供技术和理论指导。本研究将进一步开展轮伐期3年试验和相关生长量、生物量、灰分和热值等性状测定，结合轮伐期为1年和2年试验结果，并在不同立地条件开展相同试验研究，以最终确定我国杨柳能源林适宜轮伐期。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

表目录

图目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目标和主要内容

1.3 研究技术路线

第二章 柳树能源林密度和轮伐期试验

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结

第三章 杨树能源林轮伐期试验

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 小结

第四章 杨柳能源燃烧特性

4.1 试验材料

4.2 研究方法

4.3 结果与分析

4.4 小结

第五章 结论与讨论

5.1结论

5.2讨论

5.3展望

参考文献

在读期间学术研究

致谢