高錦紅, 李俊燕, 王秋亞, 馬詠梅
(渭南師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院, 陜西 渭南 714099)
植物熱值既是評(píng)價(jià)能量與生物量轉(zhuǎn)換的重要參數(shù),也是評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)狀況和營(yíng)養(yǎng)狀況的有效指標(biāo),在生態(tài)系統(tǒng)能量研究中占有重要地位[1-2]?;曳帜軌蚍从持参飳?duì)礦質(zhì)元素的吸收和積累狀況,其含量差異是造成植物熱值差異的主要原因[3]。濕地植物熱值是評(píng)價(jià)濕地生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的重要指標(biāo),近年來(lái),關(guān)于濕地植物種群熱值及其能量生產(chǎn)動(dòng)態(tài)研究已成為濕地生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)[4-5]。
蘆葦〔Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.〕為多年生高大喬草植物,繁殖和適應(yīng)能力強(qiáng)[6],適宜生長(zhǎng)在溫帶和熱帶的低海拔濕地或淺水區(qū)[7]。研究濕地蘆葦?shù)臒嶂底兓瘜?duì)于明確蘆葦?shù)纳砘顒?dòng)變化和生長(zhǎng)狀況差異以及環(huán)境因子對(duì)蘆葦生長(zhǎng)的影響具有重要價(jià)值,對(duì)濕地植物生理和生態(tài)研究具有重要意義。鑒于此,本研究以陜西省渭南市合陽(yáng)縣和富平縣、漢中市南鄭區(qū)和寶雞市渭濱區(qū)(分別簡(jiǎn)稱合陽(yáng)、富平、漢中和寶雞)濕地的蘆葦為研究對(duì)象,對(duì)6月至8月蘆葦根、莖、葉和葉鞘的熱值、灰分含量和去灰分熱值進(jìn)行了比較,以期為濕地蘆葦?shù)哪芰哭D(zhuǎn)化和生態(tài)系統(tǒng)能量研究提供參考數(shù)據(jù)。
供試的4個(gè)濕地分別位于陜西省渭南市的合陽(yáng)縣和富平縣、漢中市南鄭區(qū)和寶雞市渭濱區(qū),各濕地的自然概況見表1。濕地內(nèi)的蘆葦主要分布在臺(tái)地和水體邊緣。
1.2.1 樣品采集 于2019年6月至8月(即蘆葦生長(zhǎng)旺盛期),在每個(gè)濕地中各選擇3個(gè)蘆葦高度相近的采樣點(diǎn);采用蛇形取樣法在每個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)采集5~8株蘆葦全株;去除植株上的枯萎部分,用蒸餾水沖洗干凈;將植株分成根、莖、葉和葉鞘4個(gè)部分,將同一采樣點(diǎn)相同器官樣品混勻,自然風(fēng)干;于80 ℃烘干至恒質(zhì)量,自然冷卻后磨成粉,過200目篩,放入塑封袋中置于干燥陰涼處保存、備用。
表1 陜西省4個(gè)濕地的自然概況
1.2.2 指標(biāo)測(cè)定 參照相關(guān)文獻(xiàn)[8],使用WGR-1型氧彈式量熱計(jì)(南京桑力設(shè)備廠)測(cè)定不同器官樣品的干質(zhì)量熱值。采用干灰化法[9]并略加改進(jìn)測(cè)定不同器官樣品的灰分含量。每個(gè)樣品各指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次。根據(jù)公式“去灰分熱值=干質(zhì)量熱值/(1-灰分含量)”計(jì)算不同器官樣品的去灰分熱值。
使用EXCEL 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行Duncan’s多重比較。
不同月份分析結(jié)果(表2)表明:合陽(yáng)和漢中濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值和根去灰分熱值均在7月最高,根灰分含量在7月最低;實(shí)驗(yàn)期間,富平濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值和根去灰分熱值逐漸下降,根灰分含量持續(xù)上升;寶雞濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值逐漸上升,根灰分含量逐漸下降,根去灰分熱值在7月最高。合陽(yáng)、富平和漢中濕地蘆葦?shù)那o干質(zhì)量熱值和莖去灰分熱值逐漸下降,3個(gè)濕地蘆葦?shù)那o灰分含量總體上逐漸上升,而寶雞濕地蘆葦莖的這3個(gè)指標(biāo)在不同月份間變化不顯著。合陽(yáng)、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值和葉去灰分熱值逐漸上升,富平濕地蘆葦葉的這2個(gè)指標(biāo)在不同月份間變化不顯著;合陽(yáng)濕地蘆葦?shù)娜~灰分含量變化不顯著,富平、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~灰分含量均逐漸下降。合陽(yáng)、富平和漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值逐漸上升,寶雞濕地蘆葦葉鞘的這2個(gè)指標(biāo)變化不顯著;4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量均逐漸下降。
不同濕地分析結(jié)果(表2)表明:6月,漢中濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值和根去灰分熱值顯著低于其余濕地;7月,漢中濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值顯著低于其余濕地,根去灰分熱值在4個(gè)濕地中最低;8月,合陽(yáng)濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值和根去灰分熱值顯著低于其余濕地。實(shí)驗(yàn)期間,富平濕地蘆葦?shù)母曳趾烤@著低于其余濕地,而寶雞濕地蘆葦?shù)母曳趾匡@著高于其余濕地。實(shí)驗(yàn)期間,富平濕地蘆葦?shù)那o干質(zhì)量熱值和莖去灰分熱值基本上顯著低于其余濕地,而莖灰分含量顯著高于其余濕地。6月,富平濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值和葉去灰分熱值均最高;7月,寶雞濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值和葉去灰分熱值均顯著高于其余濕地;8月,漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值顯著高于合陽(yáng)和富平,寶雞濕地蘆葦?shù)娜~去灰分熱值顯著高于其余濕地。實(shí)驗(yàn)期間,漢中濕地蘆葦?shù)娜~灰分含量顯著低于其余濕地。實(shí)驗(yàn)期間,漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值基本上顯著高于其余濕地,而富平濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值基本上顯著低于其余濕地;寶雞濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量顯著高于其余濕地,而漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量顯著低于其余濕地。
不同器官分析結(jié)果(表2)表明:6月,合陽(yáng)、富平和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值均低于相應(yīng)濕地蘆葦?shù)母?、莖和葉,而漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值低于莖和葉,但略高于根;4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量卻高于其余器官。7月,合陽(yáng)、富平和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值和葉鞘去灰分熱值以及漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值均低于其余器官,而漢中濕地蘆葦?shù)娜~鞘去灰分熱值低于根和葉,但略高于莖;4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量在各器官中均最高。8月,4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值和葉去灰分熱值在各器官中最高,合陽(yáng)、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量在各器官中最高,富平濕地蘆葦?shù)那o灰分含量在各器官中最高。
表2 陜西省4個(gè)濕地蘆葦生長(zhǎng)旺盛期不同器官干質(zhì)量熱值、灰分含量和去灰分熱值的比較
從實(shí)驗(yàn)期間4個(gè)濕地蘆葦不同器官干質(zhì)量熱值的平均值看,合陽(yáng)、富平、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值最高,分別為18.2、18.7、18.8和18.8 kJ·g-1;4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~鞘干質(zhì)量熱值最低,分別為15.5、12.9、17.3和15.4 kJ·g-1。從實(shí)驗(yàn)期間4個(gè)濕地蘆葦不同器官灰分含量的平均值看,合陽(yáng)、富平、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量最高,分別為9.7%、8.3%、6.6%和11.7%;合陽(yáng)、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)那o灰分含量最低(分別為4.1%、3.5%和3.2%),富平濕地蘆葦?shù)母曳趾孔畹?3.6%)。從實(shí)驗(yàn)期間4個(gè)濕地蘆葦不同器官去灰分熱值的平均值看,合陽(yáng)、富平、漢中和寶雞濕地蘆葦?shù)娜~去灰分熱值最高,分別為20.0、20.1、19.7和20.5 kJ·g-1;4個(gè)濕地蘆葦?shù)娜~鞘去灰分熱值最低,分別為17.2、14.0、18.5和17.4 kJ·g-1。
本研究中,4個(gè)濕地蘆葦各器官的干質(zhì)量熱值和去灰分熱值均以葉最高、葉鞘最低,各器官的灰分含量均以葉鞘最高、莖或根最低,這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)期間為蘆葦?shù)纳L(zhǎng)旺盛期,葉片光合作用強(qiáng),合成的高能有機(jī)物(如蛋白質(zhì)和脂類等)首先儲(chǔ)存在葉中,熱值指標(biāo)必然高[10];莖和根以低能的纖維素和木質(zhì)素為主,熱值指標(biāo)較低[10];葉鞘以纖維素為主,熱值指標(biāo)也較低[11]。值得注意的是,實(shí)驗(yàn)期內(nèi)漢中(18.8 kJ·g-1)和寶雞(19.1 kJ·g-1)濕地蘆葦4個(gè)器官的去灰分熱值的平均值更為接近,并高于合陽(yáng)(18.4 kJ·g-1)和富平(17.5 kJ·g-1)濕地,這種差異可能是植物生理生態(tài)特性和氣候條件綜合作用的結(jié)果[10]。本研究結(jié)果顯示:灰分對(duì)不同濕地蘆葦各器官的熱值有一定影響,去除灰分后,蘆葦各器官的熱值均不同程度升高。