农林论文柳树生物能源林生长节律研究

柳树生物能源林生长节律研究 柳树生物能源林生长节律研究*苏雪辉1赵自成1胡建军2(1河南省焦作市农林科学研究院河南焦作454000; 2中国林业科学研究院林业研究所北京100091) 摘要通过对引进的4个柳树新品种生长节律的调查研究表明:各新品种扦插当年平茬后才能表现出品种自身特性的芽萌发成条能力;平茬第1年4个品种的高和地径在整个生长期内均有1个生长锐减期, 795、172、799高生长速生期集中在5月和7、8月,杞柳处于6月中、下旬和8月上、中旬; 4品种地径速生期均为5月和7月下旬至8月中旬,与华北地区水、热高峰期的分布基本同期。不同的密度设计对各品种的生长量有着明显的影响,而对高和地径生长节律的走势没有明显影响。 关键词能源林柳树密度生长节律 目前,人类所利用的能源主要来自煤、石油、天然气等化石燃料,储量有限,不能再生;化石燃料燃烧时排放出大量的CO2、SO2、CO和烟尘,严重污染大气,导致全球性的气候变化。生物质能源是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用,把太阳能转化为化学能后固定和贮藏在生物体内的能量,具清洁、高效、可再生等特点。开发生物能源是解决能源危机、保护生态环境、实现可持续发展战略的有效途径3。研究表明,杨柳科树种因其生长快、成材早、产量高且易于更新而适于营造能源林,其中柳树被认为是以木材为主体的生物质能源研究最好的树种4-5。 2006年春引入4个柳树新品种:苏柳795、苏柳799、苏柳172、杞柳,并在河南焦作营建生物质能源林。在研究不同品种、密度、生长年份生物量差异的同时,对4个柳树新品种的生长特性进行了观测研究,以期为生物质能源林栽培技术研究提供可靠的基础理论依据。 1材料与方法 11试验材料111试验地概况试验林营造于2006年3月中旬,位于河南省武陟县三阳乡大李村,北纬358,东经11317;属温带气候,年平均气度152,全年大于或等于10积温4 633;平均降水量为6254 mm,多集中在6、7、8月;相对温度61%,无霜期224 d,全年光照时数2 434 h;地下水位9m,土壤pH值为72,属沙壤土,面积08 hm2。 112试验材料参试的4个柳树新品种均引自江苏省林科院,苏柳795是旱柳白柳的人工杂种无性系,乔木柳,雌雄同株;苏柳799是旱柳白柳的人工杂种无性系,乔木柳,雌株;苏柳172是垂白柳旱柳的种间杂种,乔木柳,雌株6;杞柳为灌木柳,雌雄同株7。 12试验方法 121造林方法采用1年生插穗扦插造林。插穗长约14 cm、粗约15 cm,杞柳稍细为10 cm。插穗扦插前在水中浸泡3 d。试验林设3个密度、3个年份、3次重复、8行8列64株小区;密度为30万株/hm2(033m1m)、15万株/hm2(066m1m)、10万株/hm2(1 m1 m),年份为1年一平茬、2年一平茬、3年一平茬。 122观测方法扦插当年和平茬第1年按品种、密度对其高和地径的生长量分品种、密度定期进行观测;样本均在各品种不同密度的小区中选择610株生长适中的苗木,各密度重复3次,每20 d实测一次,直至生长停止。计算出各品种不同密度不同时期高、径净生长量的单株均值8后绘制图表,研究各品种的生长规律、密度对生长节律的影响;同时对扦插当年和平茬后萌条数及物候期进行了调查。 2结果与分析 21物候期经观测, 4个柳树新品种3月中旬开始萌动,杞柳较其他3个品种要早57 d, 4月上旬展叶, 4月下旬至5月上旬新梢形成,随气温逐渐上升继而进入生长盛期。11月中旬, 4个柳树品种相继封顶, 795柳、172柳封顶前已开始落叶,特别是172柳开始落叶时间比封顶时间早1520 d; 799柳和杞柳均在封顶后开始落叶,前者较后者晚10 d左右,即11月底开始落叶。 12月上旬至中旬4个品种的叶相继落完。全年生长期前三者约为230 d,杞柳则为240 d左右。22萌条数通过调查,比较扦插当年和平茬后第1年的春季和秋末的萌条数,可得出2年的萌条数差别很大,扦插第1年的萌条数偏少,平茬后第1年的萌条数较多,尤以春季差别最为明显,最多相差可达数十倍。相比而来,平茬后的数据可真实的反映各品种成条能力的特性,这是因为当年扦插时插穗质量不一,以及在根系形成之前乔木柳与灌木柳的生长特性不能完全表现出来,特别是灌木柳芽的萌生能力只有在平茬后才能充分表现出来,所以平茬后的萌条数才能代表各品种芽的萌生能力。另外平茬后3个乔木柳无论是春季还是秋末其萌条数随密度的增加而明显减少;杞柳春季的萌条数是随密度的增加而增加,秋季其萌条数恢复了随密度的增加而减少的规律,但其3个密度的萌条数差别不大,且在最大密度下杞柳的萌条数最多,说明灌木柳较乔木柳更适合密植。 23生长节律 由萌条数的调查结论可知,平茬后各品种才会表现出各自的生长特性。因此着重对平茬第1年的数据进行绘图,以分析各品种的生长规律。 231平茬第1年树高生长节律平茬第1年5月中旬开始对各个品种不同密度生长节律进行测量,至9月底各品种生长极其缓慢时停止调查。将4个柳树品种各时期不同密度的高生长量绘制成曲线图,可直观的看出各品种不同密度间生长趋势的异同。 图1中生长曲线,是最为典型的172柳不同密度树高生长曲线,其他3个柳树品种的树高曲线图基本走势与172柳基本相似。 图1172柳平茬第1年各密度树高生长节律曲线由4个柳树品种不同密度的高生长曲线图可知:平茬第1年各品种在生长期的高生长曲线上均有一个生长锐减期,仅因品种不同而时期各异,但基本都处于6月中旬至7月上旬,时间上的差别应与该年度的降雨量的分布以及品种生长特性有着密切的关系。 795柳两个密度10 000株/hm2、30 000株/hm2之间高生长走势无太大区别,仅生长锐减期前者在6月中旬,而后者在7月上旬;密度15 000株/hm2高生长在整个生长期内生长量起伏不大,只在5月上中旬和整个9月稍稍有些上扬; 172柳和杞柳的3个密度间高生长走势基本一致,差别只是生长量的大小; 799柳3个密度的高生长的2个生长高峰期到来时间及数值上存在些许差别,但生长锐减期完全一致。因此,可得出结论:不同密度对各柳树品种高生长节律不会产生十分明显的影响。 将4个品种各密度同一时段内的生长量求其平均值,绘制出曲线,各品种的生长节律就可更加清晰的彰显出来(见图2)。 图2柳树各品种平茬第1年树高生长曲线由图2容易看出各品种树高生长节律: 795柳在整个生长期内高生长波动较小,但5月中、下旬和7月下旬2个小的生长高峰期以及6月中旬至7月上旬的生长锐减期仍清晰可见,之后随着时间的推移到10月下旬生长基本停止;172柳则在5月的上、中旬和整个7月有2个大的生长高峰期,生长锐减期处于6月中旬; 799柳和杞柳的生长锐减期同处于7月上旬,前者的2个高生长速生期分别位于5月和7月下旬至8月中旬,而后生长减慢直至停止生长;杞柳的第1次高生长峰值出现在6月中旬,之后生长锐减,至7月中旬开始回升, 8月上旬、中旬又出现第2个小的峰值。4个柳树品种在整个生长期间的高生长曲线795柳和杞柳波动小,而799柳和172柳则波动大,证明前2个柳树品种的高生长对温度和降雨量高低、多寡不及799柳、172柳敏感,这与扦插当年的数据分析完全一致。而4个柳树品种高生长趋势的大致轮廓差异不大,仅在振幅和锐减期以及前后2个峰值到来的日期上存在差别。 232平茬第1年地径生长节律将各品种不同密度不同时期单株地径净生长量均值计算后,绘制成地径生长曲线图,使隐藏在数值中的各品种地径生长规律能更直观的显现出来,以更好的比较不同密度对同一品种地径生长趋势的影响。图3是最具代表性的地径生长节律曲线图172柳各密度生长节律图。 比较4个品种不同密度的地径生长节律曲线可得出:各个柳树品种不同密度在整个生长期的地径生长走势基本一致,说明不同密度对各品种的地径生长节律影响甚小。 将不同品种各密度同期生长量的平均值绘制成图4,使隐藏在数值中的各品种地径生长规律能更直观的显现出来。由图4可看到,4个柳树品种地径生长节律的走势整齐化一、如出一辙,微小的差别也只是生长量大小的不同;在5月和7月下旬到8月中旬的2个高峰期间存在一个位于7月上旬的生长锐减期,此20 d内4个品种地径生长量均仅在07mm之间, 8月下旬至9下旬生长量基本持平,无大的波动。 比较图2和图4, 4个柳树品种的树高与地径生长节律曲线形状相似,均是两个波峰中间出现一个波谷,而后随着时间推移生长曲线平缓下降。二者比较可明显看出, 4个柳树品种地径的生长曲线较树高的生长曲线整齐、规则。树高曲线中不同之处也仅是172柳的树高锐减期的峰值提早了20 d,出现在6月中旬;杞柳高生长第1个高峰期较其他3个品种滞后20 d;杞柳和799柳树高的第2生长高峰持续时间稍长。 由本年度的数据来看,4个柳树品种苗期的地径生长并不滞后于树高生长。795柳、杞柳的地径曲线并未象树高曲线那样平坦,而是也随着时间的推移有了较大的起伏,说明温度和降雨量对两个柳树品种地径生长量的影响均较为明显,且大于对树高生长量的影响。 3分析与结论 (1) 4个柳树品种扦插当年和平茬后2年的萌条数差别都很大,平茬后的萌条数以及萌条生长量才能真正反映出各品种的生长特性。各品种遵循了随密度增大,萌条数减少,即单个植株的营养空间越小萌条数越少的规律。 (2) 4个柳树品种中799柳、795柳、172柳的高生长速生期基本一致,集中在5月和7、8两月;杞柳的高生长速生期则处于6月中、下旬和8月上、中旬。4个品种地径的速生期均为5月和7月下旬到8月中旬。4个柳树品种能源林的生长量密切受制于温度和降雨量因子9与华北地区的水热高峰期基本匹配。 (3) 4个柳树品种地径与树高的速生期与高峰期基本同期,粗生长无明显滞后于高生长的现象。 (4)不同密度对各品种的高和地径的生长节律无太大影响,但对其生长量有明显的影响。 参考文献: 李忠仁生物能源的开发和利用J延边大学农学学报, 2003, 25(3): 225-227刘守新,李海潮,张世润木质生物能源利用技术研究J中国林副特产, 2001, 58(3): 37-393陈益华,李志红,沈彤我国生物质能源利用的现状及发展对策J农机化研究, 2006(1): 25-274Christersson LThe future ofEuropean agriculture: food, en-ergy, paper and the invironmentBiomass and Bioenergy,1994, (6): 1-45Christersson LSennerhy-Forsse LW illow and poplar re-seach and plantations in Sweden to-daySwedishUniversityofAgricultural sciences, ISSN0282-6267, 19956潘明建柳树的遗传改良及栽培技术J林业科技开发, 2004, 18(3): 3-67姜红,程瑶,赵君娜,等簸箕柳栽培及开发利用J.中国林副特产, 2002, 63(4): 5-98李文骅,顾明荣,佘广美,等柳树无性系苗期生长节律初报J江苏林业科技, 2003, 30(4): 13-149方升佐,黄宝龙瑞典柳树能源林的研究及发展概况J.世界林业研究, 1997(3): 66-70(栏目责任编辑张作芳)