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能源危机引发人们对新能源研究热潮,我国已成为仅次于美国的世界第二大能源消耗国,开发可持续发展的新能源成为必须。能源林作为可再生能源得以重视。由于刺槐具有较强的适应性、速生性和多功能性,且在我国大范围栽培,是具有良好开发前景的能源树种之一。本文主要以河南林科院选育的5个刺槐无性系为研究对象,通过对其生长量和生物量调查、光合生理特性研究、生物质能(热值)及其影响因子(灰分、碳密度、营养元素等)的研究,系统分析刺槐作为燃料能源树种的生长、光合与热值等生理生化特性,为刺槐能源树种培育提供理论依据和技术参考。研究得到以下主要结论:
(1)苗期几个无性系的器官均是在生长初期即埋根第二年4月底热值最高,器官叶和枝中排序最大均是8044,干和皮的均是83002。无性系苗期的枝和叶的热值随季节的变化趋势大致相同。
(2)去灰分后,不同器官的热值大小排序均与干重热值的排序不同。说明灰分浓度对热值有一定的干扰,灰分浓度随植物种类、器官、部位和季节的变化而变化。5个刺槐无性系苗期的枝和叶的粗灰分浓度随时间变化具有极为相似的变化趋势。除8048和8044外,其它几个刺槐无性系的皮和干的粗灰分浓度随时间变化也具有相似的变化趋势。
(3)苗期不同刺槐无性系的生长节律不同,3-I、84023的滞后,83002、3-I、84023生长潜能大,苗高排序:84023＞3-I＞83002＞8048＞8044,最高是最的1.2倍;径排序:84023＞3-I＞83002＞8044＞8048,最大是最小的1.42倍;生物量排序:3-I＞83002＞84023＞8044＞8048,最高的是最低的2.23倍。
(4)不同刺槐无性系苗期单位质量的标准木热值排序:8044＞84023＞3-I＞83002＞8048最大是最小的1.02倍:不同刺槐无性系苗期单位面积上热值排序:3-I＞83002＞84023＞8048＞8044最高是最低的2.25倍。
(4)不同刺槐无性系苗期的净光合速率均值与总生物量排序基本一致;供试的5个无性系在苗期所测得的光饱和点均在1000μmol·m-2·-1以上;无性系84023、3-I及83002具有相对良好的光合物质积累能力,单位面积上的热值也较其它两个的高。
(5)5个刺槐无性系苗期的碳储量净增排序为:3-I＞83002＞84023＞8044＞8048,最高的是最低的2.26倍,与不同无性系总热值排序一致。
(6)苗期5个无性系不同器官的NSC浓度变化或呈单峰或呈双峰,83002、3-I、84023的标准木NSC浓度较高。
(7)热值与灰分、全碳的相关性很高,而全碳和灰分又与其它因子的相关性很高。灰分是矿质元素的总和,而表中,灰分与氮磷钾都呈极显著正相关,说明灰分中可能富集氮磷钾,全碳和NSC显著负相关。通过相关性分析发现,植物热值的高低与植物营养的积累密切相关。
(8)3-I、84023、83002在生物量、热值、光合能力与碳储量均表现出优良特性,具备入选刺槐能源林高效能和高产无性系资格。