施肥对麻栎生物量及热值的影响

曹一达， 刘志龙， 方升佐*

(1.南京林业大学， 江苏 南京 210037； 2.苏州市林业站， 江苏 苏州 215128)

施肥对麻栎生物量及热值的影响

曹一达1，2， 刘志龙1， 方升佐1*

(1.南京林业大学， 江苏 南京 210037； 2.苏州市林业站， 江苏 苏州 215128)

研究不同施肥模式试验对麻栎生物量及热值的影响。结果表明：不同施肥水平对麻栎树高、地径生长均具显著差异，且增加幅度随施肥量的增加而增加；不同施肥水平总生物量和热值差异显著，不同生物组分热值大小顺序为树叶>树皮>树枝>树干>树根，施肥量为0.45 kg/株时生物量、热值最大。

麻栎； 施肥技术； 生物量； 热值

麻栎(Quercusacutissima)隶属于壳斗科(Fagaceae)栎属(Quercus)，是我国优良的硬阔叶能源和用材树种，具有耐瘠薄土壤和良好的水土保持功能，适合优质木炭开发等优点，极具开发潜力，是一种理想的可再生的“绿色能源”[1]。生物质能源作为可再生环境友好型能源受到世界各地广泛重视[2-6]，麻栎作为理想的能源树种成为研究热点[7-9]。作为能源林树种生物量与热值是非常重要的指标，Golley(1961)认为热值是生物体的遗传特性、养分条件和生活史的综合体现。研究植物热值在开发林木生物质能源中具有重要作用，其数值高低是判定树种能否作为能源利用的重要依据之一[10-11]。生物量是指一个有机体或群落在一定时间内积累的有机质总量，对研究生态系统物质和能量的固定、消耗、分配、积累和转化有着重要意义[12]。目前国内外对麻栎的研究主要集中在麻栎种源选择[13]、苗期施肥[14]、不同经营措施[15-21]、人工林碳循环[15]等方面，缺乏以能源林培育为目的、具备高生物量、高热值的经营培育措施研究。因此，本文通过研究不同施肥模式试验对麻栎生物量及热值的影响，筛选出生物量大、燃烧品质优良、热值高的适合发展能源林的施肥模式，以期为麻栎能源林定向培育及合理利用提供科学依据。

1 试验区概况

试验地设在安徽省滁州市南谯区红琊山林场，林场位于皖东江淮之间，北亚热带边缘，地理位置为东经117°50′—118°50′，北纬32°05′—32°35′。处于华中湿润带向华北半干旱温和带的过渡地区，气候四季分明。年平均气温15.2 ℃，年降水量1 041.6 mm，地带性植被类型为落叶阔叶林。境内岗峦起伏、海拔为100～300 m，土壤多为泥质岩、石灰岩发育的普通黄棕壤，土层浅薄。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验肥料采用俄罗斯进口复合肥，总养分≥45%，氮磷钾比例(1∶1∶1)。试验林用1年生实生苗造林，造林株行距为1 m×1.5 m，试验地东西方向，坡度为5°。

2.2 研究方法

2.2.1 试验设计 试验设计采取单因素完全随机区组设计，施肥采取3个水平A：0.15 kg/株、B：0.3 kg/株和C：0.45 kg/株，一个对照CK：0.0 kg/株，重复3次。小区周围设有保护行，试验林造林株行距为1 m×1.5 m，一个试验小区有试验株为56株，一共有12个小区，试验地总面积为1 008 m2。

2.2.2 试验方法

(1)施肥方法和生长调查。3月下旬采用环状开沟施肥，从4月上旬开始全面调查，测量树高、地径。每隔2个月测量1次，到10月下旬结束，测定的指标用于生长动态分析。在11月上旬生长季结束时，对树高和地径进行分析计算，选出平均株进行全株生物量测定，采用全挖法，分析各生物组分(叶、枝、干、根)生物量分配规律。

(2)热值测定。11月上旬生长季结束时，根据麻栎树高和地径的测量值，每个小区选取一棵平均木砍伐，并将其根系挖出洗净，分别称取茎、叶、根的质量，将试验材料带回试验室在102 ℃下烘至恒质。用FSJ214植物样品粉碎机粉碎并过筛储存备用。称取1 g(精确到0.000 1 g)烘干的植物样品，使用美国Parr 6300 Calorimeter氧弹式量热仪分别测定树干、树皮、树枝、树叶和树根的热值。

2.3 数据分析

应用Excel和SAS软件进行方差分析.

3 结果与分析

3.1 施肥对麻栎生长的影响

施肥后麻栎树高、地径的年生长动态见图1和图2。

图1 不同施肥水平树高的动态变化Fig.1 Dynamic changes of tree height under different fertilizer levels

图2 不同施肥水平地径的动态变化Fig.2 Dynamic changes of ground diameter under different fertilizer levels

由图1可知，麻栎树高生长规律为4、10月份生长比较缓慢，6、8月份生长相对较快。10月和4月相比树高增长最大幅度是处理C为117 cm，增长幅度最小是处理CK和A为101 cm，10月时施肥处理A、B、C树高分别比对照高出16 cm(4.79%)、22 cm(6.59%)、26 cm(7.78%)。方差分析表明，同一施肥水平不同月份间树高差异达到显著水平，但不同施肥水平相同月份树高差异不显著，总体上来说树高随着施肥量的增加而增加。

由图2可知，麻栎地径生长规律为6、8月份生长迅速，4、10月份生长缓慢，10月和4月相比地径增长幅度最大是处理C达到1.68 cm，增长幅度最小是处理A只有1.33 cm。方差分析表明，同一处理不同月份地径达到极显著水平(F=173.382，P<0.01)。A、B、C三种施肥水平不同月份下地径均比CK大，且增加幅度随施肥量的增加而增加，至10月时处理A、B、C地径比对照CK分别多出0.08 cm(1.48%)、0.37 cm(6.84%)、0.47 cm(8.69%)，方差分析结果表明，不同施肥水平下麻栎地径差异达到极显著水平(F=10.272，P<0.01)。说明施肥对麻栎地径生长有显著影响，且随着施肥量的增加而增加。

3.2 施肥对麻栎各生物组分热值的影响

根据图3可知，通过对均值计算得出各部位热值大小顺序为叶>皮>枝>干>根，热值相对较低的是处理A的根只有17.39 kJ/g，其中处理CK叶达到最大为19.29 kJ/g，方差分析表明，不同麻栎各部位热值差异达到极显著水平(F=16.571，P<0.01)，同时不同施肥水平间热值差异也达到显著水平(F=4.246，P<0.05)。

图3 不同施肥水平各生物组分热值的比较Fig.3 Comparison of caloric value in various components under different fertilizer levels

3.3 施肥对麻栎生物量和能量的影响

分别对不同施肥水平下麻栎各组分生物量进行测量，结果见表1，根据表1可知，处理A、B、C的树干、树枝、树叶生物量分别都比处理CK高，且处理A、B、C总生物量分别比对照高出1.1 kg(24.41%)、1.4 kg(31.09%)、4.45 kg(98.74%)。方差分析表明，不同施肥处理麻栎总生物量之间差异达到显著水平(F=12.527，P<0.05)。

通过对麻栎热值和生物量的计算可以得出麻栎能量的情况，其结果见表2，方差分析表明树干能量、树枝能量、总能量之间差异达到显著水平(P<0.05)，而树叶和树根能量之间未达到显著水平，总能量最高的是处理C达到166.954 MJ，最低为处理CK只有83.5 MJ，处理A、B、C分别比处理CK高出18.053 MJ(21.62%)、26.414 MJ(31.63%)、83.454 MJ(99.94%)。

表1 不同施肥水平各生物组分生物量的比较Tab.1 Comparisonofbiomassinvariouscomponentsunderdifferentfertilizerlevels施肥处理不同林分生物量(kg)树干生物量树枝生物量树叶生物量树根生物量总生物量CK1.577±0.106b1.103±0.187c0.479±0.017d1.343±0.682c4.502±0.405bcA2.088±0.574ab1.294±0.083b0.720±0.203c1.499±0.277b5.600±1.170bB2.388±0.149ab1.323±0.208b1.017±0.28a1.173±0.034d5.901±0.222bC2.809±0.064a3.029±0.749a0.958±0.231b2.150±0.277a8.947±0.730a均值2.2151.6870.7941.5416.238

表2 不同施肥水平麻栎各生物组分能量的比较Tab.2 Comparisonofenergyinvariouscomponentsunderdifferentfertilizerlevels(MJ)处理树干能量树枝能量树叶能量树根能量总能量CK29.072±1.958b20.814±3.532b9.241±0.319b24.373±2.382b83.500±7.210cA37.844±10.396ab24.010±1.543b13.630±2.635b26.069±4.409b101.553±21.297bB44.431±2.766ab24.986±3.926b19.179±5.300a21.317±0.424b109.914±4.140bC53.497±1.214a56.618±13.993a18.481±4.462a38.358±4.931a166.954±13.248a

不同施肥水平对麻栎有显著影响，其中处理C(0.45kg/株)的麻栎生物量和能量均为最大，说明处理C的施肥效果最好；处理A和处理B次之。

4 结论与讨论

林分施肥的最终目的是提高林分的生产力，而树高和地径是生产力的重要指标，它们可以用来评价施肥效果。不同施肥水平对麻栎树高影响差异显著，总体上树高是随着施肥量的增加而增加。不同施肥水平地径差异达到极显著水平，三种施肥水平不同月份下地径均比CK大，且增加幅度随施肥量的增加而增加，至10月时处理A、B、C比对照CK地径分别多出0.08 cm(1.48%)、0.37 cm(6.84%)、0.47 cm(8.69%)。

植物干质量热值(Gross caloric value，简称GCV)是指1 g植物干物质在恒容条件下完全燃烧后所释放出的热量值，它较有机物重量更直接地反映了绿色植物通过光合作用固定太阳辐射能的能力，可作为植物生长状况的有效指标之一，研究植物热值在开发林木生物质能源中具有重要作用，其数值高低是判定树种能否作为能源利用的重要依据之一[10-11]。通过对麻栎各生物组分热值的测量得出热值大小顺序为树叶>树皮>树枝>树干>树根，不同麻栎各部位热值差异达到极显著水平，不同施肥水平间热值达显著差异水平，其中处理C(0.45 kg/株)的麻栎热值最大。不同施肥处理麻栎总生物量之间差异达到显著水平，处理A、B、C的树干、树枝、树叶生物量分别均比处理CK高，且处理A、B、C总生物量分别比对照高出1.1 kg(24.41%)、1.4 kg(31.09%)、4.45 kg(98.74%)，其中处理C(0.45 kg/株)生物量最大。综合分析初步认为0.45 kg/株的施肥效果最好。

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InfluenceoffertilizationonthebiomassandcaloricvalueofQuercusacutissima

CAO Yida1，2， LIU Zhilong1， FANG Shengzuo1*

(1.Nanjing Forestry University， Nanjing 210037， China；2.Suzhou Forestry Station， Suzhou 215128， China)

The influences of different fertilization modes on the biomass and caloric value ofQuercusacutissimawere studied in this article.The results were as follows：Ground diameter and tree height was significantly different under different fertilizer levels.Total biomass and caloric value was significantly different under different fertilizer levels.Sequence of caloric value in different components was leaf>bark>branch>stem>root.Total biomass and caloric value were the largest when fertilizer level was at 0.45 kg per plant.

Quercusacutissima； fertilization technique； biomass； caloric value

2015-06-30

国家公益性行业科研专项(200704034)；国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAD03A160101)。

曹一达(1984-)，男，江苏省宜兴市人，工程师，主要从事森林培育技术研究。

* 为通讯作者。

S 792.181

A

1003 — 5710(2015)05 — 0010 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 05. 003

(文字编校：龚玉子)