李繡宏,鄭家銀,李少寧,魯紹偉,趙 娜,徐曉天,楊新兵

(1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,河北 保定 071000;2. 北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹研究所/北京燕山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站,北京 100093)

【研究意義】植物源揮發(fā)性有機(jī)物(Biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是伴隨植物生理活動(dòng)釋放到大氣環(huán)境中,用來(lái)抵御外界干擾,促進(jìn)植物間信息交流,使植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的次生代謝物[1],釋放量約占全球年VOCs總釋放量的91.7%,主要由異戊二烯、單萜烯和倍半萜烯等組成,成分種類豐富,已發(fā)現(xiàn)1萬(wàn)種以上[2-4]。有些BVOCs香氣怡人,是醫(yī)藥品和食品合成原料,具有保健醫(yī)療、殺菌消毒、凈化空氣、增強(qiáng)人體健康、緩解疲勞、達(dá)到防病治病目的等作用[5-6];也有些BVOCs會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一些負(fù)面影響,但植物釋放的含量較低[7-8]。目前,BVOCs的研究對(duì)象主要為園林綠化樹種和芳香草本植物等[9],而經(jīng)濟(jì)林作為林業(yè)生態(tài)體系重要組成部分,種植面積逐年增加,約占林業(yè)總面積的20%和人工林種植面積的58.3%[10],對(duì)其釋放的BVOCs成分和釋放特征研究相當(dāng)匱乏。蘋果(Malusdomestica)是薔薇科蘋果屬落葉喬木,作為常見(jiàn)經(jīng)濟(jì)林果樹,其果實(shí)是農(nóng)業(yè)部確定的 11 種優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品之一,果皮一般呈紅色,果肉富含糖類、礦物質(zhì)、維生素、多酚等活性物質(zhì)[11]。在世界各個(gè)溫帶地區(qū)廣泛栽培,中國(guó)作為世界上最大的蘋果生產(chǎn)國(guó),其栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位,據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì),在2019 年中國(guó)擁有222.33×108hm2蘋果種植面積,占全球蘋果產(chǎn)量50%以上[12]。【前人研究進(jìn)展】目前對(duì)蘋果釋放BVOCs研究主要通過(guò)頂空固相微萃取技術(shù)(HS-SPME) 結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS) 檢測(cè)其果實(shí)香氣BVOCs成分,客觀評(píng)價(jià)果實(shí)風(fēng)味和商品價(jià)值,用于改良和培育出香味更受人喜愛(ài)的品種[13]。【本研究切入點(diǎn)】在整個(gè)生長(zhǎng)季,蘋果葉釋放的BVOCs所產(chǎn)生的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益常被忽略。已有研究發(fā)現(xiàn)蘋果葉本身具有涼血解毒,潤(rùn)腸通便等藥用價(jià)值,能夠增強(qiáng)記憶力,加快新陳代謝[14-16]。蘋果葉也富含具有抗氧化、抑菌活性物質(zhì)的多酚[17-18],該化合物能降低退行性疾病如癌癥、心腦血管疾病等發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)[19-20],而蘋果葉多酚含量高于蘋果果實(shí)和蘋果渣等產(chǎn)品[21],但在自然狀態(tài)下蘋果葉釋放BVOCs成分及時(shí)間變化規(guī)律尚未有文獻(xiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究采用動(dòng)態(tài)頂空采集法與自動(dòng)熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(TCT-GC/MS)對(duì)蘋果葉片釋放的BVOCs成分及生長(zhǎng)季(4—10月)變化規(guī)律進(jìn)行研究,綜合分析其釋放的有益BVOCs成分,以期為蘋果葉釋放BVOCs成分的利用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇“嘎啦”蘋果品種(MalusdomesticaBorkh.cv. Gala)為供試樹種,“嘎啦”蘋果是我國(guó)蘋果中最主要的早熟品種,果實(shí)鮮艷、肉質(zhì)金黃、酸甜適口,耐貯藏且容易管理,深受消費(fèi)者喜愛(ài)[22]。樹高(3.22±0.21)m,胸徑(7.51±0.05)cm,冠幅(3.53±0.18)cm,樹齡15年。樣株生長(zhǎng)于北京市順義區(qū)高麗營(yíng)試驗(yàn)基地(116°29′41″ E,40°11′08″ N),該地處于首都經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和溫榆河綠色生態(tài)走廊的延展區(qū)域,屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,四季分明。年平均溫度11.5 ℃,年均降水量610 mm,其中夏季占全年降雨量的3/4,土壤類型為黃棕壤土。

1.2 研究方法

1.2.1 BVOCs采集方法 于2021年4—10月中下旬選擇晴朗無(wú)風(fēng)或微風(fēng)天氣,月變化采樣時(shí)間為10:00—11:00,每月日變化采樣時(shí)間為8:00—18:00;每隔2 h進(jìn)行一次蘋果葉釋放BVOCs采集,其中4月由于天氣原因未進(jìn)行蘋果葉釋放BVOCs的采集。利用由大氣采樣器(QC-1S型號(hào),北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所產(chǎn))、解析管[Tenax GR(60/80)目不銹鋼熱解析管,CAMSCO公司產(chǎn)]、硅膠管、密封袋(50 cm×70 cm)和250 mL干燥塔組成的采集裝置對(duì)每個(gè)單株高度在1.5 m以上向陽(yáng)背風(fēng)中部的葉片進(jìn)行采集,采集氣體時(shí)流保持在0.20 L/min,每次采樣時(shí)間為25 min,同一時(shí)間點(diǎn)重復(fù)3次采樣。

1.2.2 BVOCs分析條件 采集的樣品通過(guò)自動(dòng)熱脫附-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(Thermal Desorption Cold Trap-Gas Chromagraphy/Mass Spectrum,TCT-GC/MS)進(jìn)行檢測(cè)。自動(dòng)熱脫附工作條件:解析管在熱脫附解析裝置260 ℃溫度下解析5 min,解析出的BVOCs被吸附到冷阱中,并利用液氮冷卻至-25 ℃后,冷阱以40 ℃/s 的速度逐漸升溫至300 ℃,解析出的BVOCs經(jīng)傳輸線(250 ℃)進(jìn)入到氣相色譜中進(jìn)行分離分析。氣相色譜工作條件:以高純氦氣為載氣,流速為1.0 mL/min;色譜柱按程序控制升溫,起始溫度為40 ℃,保持2 min,然后以4 ℃/min 的速度升至160 ℃,保持2 min,再升溫至270 ℃并保持3 min。質(zhì)譜工作條件:采用電子轟擊源EI(70 eV),掃描范圍29 ～ 350 m/z,接口溫度250 ℃。

1.3 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)GC/MS分析獲得原始數(shù)據(jù)-總離子流圖(Total ion current,TIC),圖中出現(xiàn)各峰值經(jīng)TurboMass Ver 5.4.2版本軟件分析、Nist 2008 Library標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)檢索,去除雜質(zhì)峰,進(jìn)行核對(duì)和確認(rèn),獲得BVOCs中英文名稱、分子式、CAS號(hào)和峰面積等信息。相對(duì)含量采用峰面積歸一化方法進(jìn)行計(jì)算,公式如下:

式中,C1為BVOCs的相對(duì)含量(%),A1為BVOCs離子峰面積,A總為BVOCs峰面積總和。處理后數(shù)據(jù)用Excel 2020、WPS 2019 和 Origin 2018 軟件完成圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘋果葉釋放BVOCs組分及生長(zhǎng)季動(dòng)態(tài)變化

2.1.1 蘋果葉釋放BVOCs組分類別生長(zhǎng)季動(dòng)態(tài)變化 在整個(gè)生長(zhǎng)季(4—10月),蘋果葉共檢測(cè)出烷烴類(56)、烯烴類(40)、芳香烴類(34)、酯類(29)、醛類(13)、有機(jī)酸類(20)、酮類(14)、醇類(48)、酚類(7)、醚類(5)、酰胺類(25)和其他類(4),總計(jì)12類295種BVOCs成分(圖1)。不同月份的各組分總數(shù)量為9月(113)>5月(100)>6月(70)=7月(70)>8月(67)>4月(45)>10月(20)。

所有BVOCs相對(duì)含量為平均值。圖中橫坐標(biāo)代表不同BVOCs,1～56為烷烴類,57～96為烯烴類,97～130為芳香烴類,131～159為酯類,160～172為醛類,173～192為有機(jī)酸類,193～206為酮類,207～254為醇類,255～261酚類,262～266為醚類,267～291為酰胺類和292～295為其他類。The relative content of all BVOCs is average.The horizontal coordinate in the figure represents different BVOCs, 1-56 are alkanes, 57-96 are alkenes, 97-130 are aromatic hydrocarbons, 131-159 are esters, 160-172 are aldehydes, 173-192 are organic acids, 193-206 are ketones, 207-254 are alcohols, 255-261 are phenols, 262-266 are ethers, 267-291 are amides and 292-295 are others.圖1 蘋果葉在生長(zhǎng)季釋放BVOCs組分?jǐn)?shù)量統(tǒng)計(jì)Fig.1 Statistics of BVOCs components released from leaves of M. domestica in growing season

如圖2所示,蘋果葉主要釋放烷烴類、烯烴類、芳香烴類、酯類、醛類和醇類BVOCs,其他類各個(gè)月份均未超過(guò)10%,釋放BVOCs類別相對(duì)含量和數(shù)量各月份之間差異極大。4月蘋果葉釋放BVOCs類別相對(duì)含量前3分別為烯烴類(39.43%±8.49%)、芳香烴類(18.98%±3.65%)和酯類(13.47%±1.64%),數(shù)量則是烷烴類(10)、芳香烴類(8)、烯烴類(6)和醇類(6);5月蘋果葉釋放BVOCs類別相對(duì)含量前3分別為芳香烴類(39.35%±1.47%)、烷烴類(19.70%±1.32%)和酯類(8.88%±2.20%),數(shù)量則是芳香烴類(27)、烷烴類(18)、烯烴類(10)和醇類(10);6月蘋果葉釋放BVOCs相對(duì)含量前3分別為烷烴類(32.54%±5.51%)、酯類(24.54%±9.09%)和烯烴類(20.11%±3.39%),數(shù)量則是烷烴類(13)、烯烴類(13)和醇類(9);7月蘋果葉釋放BVOCs相對(duì)含量前3分別為烯烴類(27.82%±5.12%)、酯類(21.01%±4.97%)和烷烴類(15.93%±4.05%),數(shù)量則是烯烴類(11)、醛類(11)和醇類(10);8月蘋果葉釋放BVOCs相對(duì)含量前3分別為烷烴類(32.26%±2.97%)、烯烴類(29.58%±6.31%)和醛類(12.78%±1.17%),數(shù)量則是烷烴類(15)、烯烴類(11)和醇類(11);9月蘋果葉釋放BVOCs相對(duì)含量前3分別為烷烴類(33.15%±3.36%)、烯烴類(24.76%±2.93%)和酯類(13.39%±1.84%),數(shù)量則是烷烴類(25)、烯烴類(17)、酯類(15)和醇類(15);10月蘋果葉釋放BVOCs相對(duì)含量前3分別為烷烴類(52.14%±10.62%)、醇類(22.30%±8.88%)和酯類(5.98 %±2.20%),數(shù)量則是烷烴類(4)、酯類(4)、有機(jī)酸類(3)和醇類(3)。

圖2 蘋果葉釋放各類BVOCs相對(duì)含量和數(shù)量月變化Fig.2 Monthly variation in relative content and quantity of various BVOCs released from leaves of M. Domestica

總體來(lái)看,除4月外,烷烴類BVOCs每月相對(duì)含量較高,保持在15%以上,尤其在10月,相對(duì)含量超過(guò)50%;烯烴類BVOCs在4月相對(duì)含量最高,6—9月相對(duì)含量較高,保持在20%以上;烯烴類BVOCs在5月和10月為谷值時(shí),芳香烴類BVOCs和醇類BVOCs分別在5月和10月達(dá)到最高值;酯類BVOCs在整個(gè)生長(zhǎng)季(4—10月)變化趨勢(shì)呈近“倒V型”,在4—6月波動(dòng)上升,6月達(dá)到最高值后波動(dòng)下降,10月達(dá)到最低值;不同月份蘋果葉釋放主要BVOCs成分存在顯著差異,其中有益BVOCs成分占比較高。

2.1.2 生長(zhǎng)季蘋果葉釋放BVOCs有益成分動(dòng)態(tài)變化 由表1可知,蘋果葉共檢測(cè)出烯烴類(19)、芳香烴類(3)、酯類(4)、醛類(6)、有機(jī)酸類(1)、酮類(1)、醇類(5)和酰胺類(1)8類40種有益BVOCs成分。蘋果葉每月釋放總有益BVOCs相對(duì)含量和數(shù)量上均存在明顯差異(圖3)。有益BVOCs總相對(duì)含量變化趨勢(shì)呈“低—高—低”,在4月和7月出現(xiàn)兩個(gè)峰值,分別為49.46%、54.00%,兩個(gè)谷值出現(xiàn)在5月和10月,分別為22.46%和8.57%;蘋果葉釋放BVOCs有益組分生長(zhǎng)季總數(shù)量大小排序?yàn)?月(21)>6月(17)=7月(17)>8月(15)>5月(14)>4月(10)>10月(3),變化趨勢(shì)呈“M”型。將4—5月劃分為春季,6—8月劃分為夏季,9—10月劃分為秋季,可知蘋果葉有益組分總相對(duì)含量為夏季(47.59%)>春季(35.96%)>秋季(23.13%)。

表1 蘋果葉釋放的有益BVOCs組分及相對(duì)含量月變化

圖3 蘋果葉釋放的總有益BVOCs數(shù)量和相對(duì)含量月變化Fig.3 Monthly variation of the total quantity and total relative content of beneficial BVOCs from leaves of M. domestica

不同月份蘋果葉釋放有益BVOCs具體成分各有不同,釋放烯烴類、酯類、醛類和醇類BVOCs較多。 4月蘋果葉以釋放對(duì)薄荷-1(7),3-二烯(20.79%)、α-蒎烯(12.73%)和右旋萜二烯(4.98%)等有益烯烴類BVOCs為主;5月蘋果葉主要釋放有益BVOCs為酯類、酸類和醛類,乙酸乙酯(6.15%)、醋酸(4.90%)和己醛(3.26%)相對(duì)含量位列前3;6月蘋果葉釋放有益烯烴類BVOCs代替酸類和醛類,與酯類成為主要釋放的有益BVOCs類別,以釋放乙酸乙酯(21.11%)、羅漢柏烯(11.77%)和3-蒈烯(5.40%)為主;7月蘋果葉主要釋放有益BVOCs類別與6月一致,但主要釋放BVOCs成分存在變化,α-蒎烯(12.91%)相對(duì)含量明顯增加;8月蘋果葉除主要釋放有益BVOCs為烯烴類和酯類外,醛類釋放的相對(duì)含量明顯增加,以釋放α-蒎烯(21.53%)、乙酸乙酯(4.38%)和庚醛(2.25%)為主;9月蘋果葉釋放的有益醛類BVOCs基本消失,以釋放烯烴類和酯類為主,羅漢柏烯(10.40%)、α-蒎烯(7.59%)和丙酸芳樟酯(7.39%)相對(duì)含量較高;10月蘋果葉釋放的有益醛類BVOCs與9月相比出現(xiàn)回彈,以釋放3-蒈烯(4.37%)、天然壬醛(4.02%)和乙酸乙酯(0.18%)為主。由此可知,在生長(zhǎng)季(4—10月)蘋果葉主要釋放有益BVOCs成分為對(duì)薄荷-1(7),3-二烯、α-蒎烯、羅漢柏烯、3-蒈烯、右旋萜二烯、乙酸乙酯、丙酸芳樟酯、己醛、庚醛、天然壬醛和醋酸。

2.2 蘋果葉在生長(zhǎng)季BVOCs組分日變化

2.2.1 不同月份蘋果葉釋放BVOCs組分類別日變化 如圖4所示,在生長(zhǎng)季(5—10月)一天08:00—18:00中,蘋果葉以釋放烷烴類、烯烴類、芳香烴類、酯類、醛類和醇類BVOCs為主,但各時(shí)間點(diǎn)各類BVOCs相對(duì)含量和數(shù)量各有不同,其相對(duì)含量高不等于數(shù)量多;隨時(shí)間的變化,蘋果葉主要釋放BVOCs類別出現(xiàn)更替現(xiàn)象,在夏季尤為突出,例如蘋果葉釋放有機(jī)酸類和醛類BVOCs相對(duì)含量在夏季下午出現(xiàn)明顯增加,代替烯烴類BVOCs成為主要釋放BVOCs類別;蘋果葉釋放各類BVOCs相對(duì)含量在到達(dá)峰值后,隨之出現(xiàn)明顯下降,其變化趨勢(shì)多呈“低—高—低”、“V”型、倒“V”型、“N”型、“M”型和“W”型。各月蘋果釋放的烷烴類BVOCs相對(duì)含量最高值一般在08:00、12:00和18:00,整體表現(xiàn)為上午<下午,在10月12:00相對(duì)含量達(dá)到最高(49.70%±8.11%);烯烴類BVOCs相對(duì)含量均表現(xiàn)為上午>下午,在5月12:00相對(duì)含量達(dá)到最高(49.57%±12.39%);芳香烴類BVOCs相對(duì)含量最高值一般在08:00,其中在8月8:00相對(duì)含量達(dá)到最高(21.35%±1.42%);酯類BVOCs相對(duì)含量一般表現(xiàn)為上午<下午,在5月18:00達(dá)到最高值(53.36%±10.53%);醛類BVOCs相對(duì)含量最高值(25.61%±1.79%)在8月14:00,其中,春季整體表現(xiàn)為上午>下午,而在夏季和秋季相對(duì)含量最高值一般在14:00和16:00,整體表現(xiàn)為上午<下午;有機(jī)酸類BVOCs相對(duì)含量除在6月16:00到達(dá)整個(gè)生長(zhǎng)季的最大值(39.84%±12.11%),其次在7月12:00達(dá)到21.86%±5.78%外,在其他月份相對(duì)含量不占優(yōu)勢(shì),保持在10%以下;醇類BVOCs相對(duì)含量在各月出現(xiàn)最高值的時(shí)間點(diǎn)比較隨機(jī),相對(duì)含量最大值一般在下午,其中在5月14:00達(dá)到最高值(50.76%±9.65%),隨后大幅下跌。蘋果葉釋放的BVOCs總數(shù)量在春季(5月)10:00達(dá)到最大值(86);在夏季除了8月在上午(8:00)釋放的BVOCs數(shù)量最多(92)外,其他月份均為下午最多,其中蘋果葉在6月18:00釋放BVOCs最多(103),而7月則是14:00(121);蘋果葉秋季釋放的BVOCs總數(shù)量均在12:00最多,其中9月釋放的BVOCs數(shù)量最多為86。

圖4 5—10月蘋果葉釋放BVOCs類別和相對(duì)含量日變化Fig.4 Daily variation of BVOCs category and relative contents released from leaves of M. domestica from May to October

2.2.2 蘋果葉有益BVOCs組成日變化 在生長(zhǎng)季(5—10月)一天內(nèi)的不同時(shí)段,蘋果葉釋放的有益BVOCs由烯烴類、芳香烴類、酯類、醛類、有機(jī)酸類、醇類和酰胺類共7類BVOCs組成,總相對(duì)含量和數(shù)量5—10月整體隨月份變化呈波動(dòng)下降趨勢(shì)(圖5)。蘋果葉釋放總相對(duì)含量和組分?jǐn)?shù)量釋放高峰期會(huì)出現(xiàn)在一天(08:00—18:00)內(nèi)各個(gè)時(shí)間點(diǎn),在夏季出現(xiàn)高峰期后移現(xiàn)象,即BVOCs相對(duì)含量和組分?jǐn)?shù)量最大值一般出現(xiàn)在下午。5月日變化各個(gè)時(shí)間點(diǎn)蘋果葉釋放有益BVOCs相對(duì)含量與其他月份相比,處于前列,尤其是在12:00和16:00出現(xiàn)有益BVOCs兩個(gè)峰值,相對(duì)含量分別為72.79%和74.66%;蘋果葉釋放有益BVOCs數(shù)量最多的時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)在7月,數(shù)量變化趨勢(shì)呈近倒“V”型,一天中不同時(shí)間點(diǎn)總數(shù)量大小排序?yàn)?4:00(26)>12:00(23)>16:00(20)>10:00(18)=08:00(18)>18:00(13)。蘋果葉主要釋放有益BVOCs成分包括α-蒎烯、對(duì)薄荷-1(7),3-二烯、(1R)-(+)-α-蒎烯、3-蒈烯、羅漢柏烯、α-柏木烯、鄰傘花烴、乙酸乙酯、乙酸葉醇酯、順-3-己烯-1-醇、天然壬醛、己醛和醋酸。

氣泡直徑大小代表相對(duì)含量大小。The bubble diameter represents the relative content.圖5 蘋果葉釋放有益BVOCs日變化氣泡圖Fig.5 Bubble chart of daily variation of beneficial BVOCs released from leaves of M. domestica

3 討 論

在整個(gè)生長(zhǎng)季,蘋果葉釋放的BVOCs成分復(fù)雜,種類繁多,釋放種類數(shù)量有2個(gè)峰值,分別在5月(100)和9月(113)。李雙江[9]檢測(cè)出夏季(7月)和秋季(9月)蘋果葉釋放的BVOCs的主要類別與本研究類似,但其BVOCs組成成分?jǐn)?shù)量只檢測(cè)出42種,遠(yuǎn)小于本研究在夏季(7月)和秋季(9月)檢測(cè)出釋放種類數(shù)量。目前,估算某一植物BVOCs排放量常用異戊二烯、單萜烯和倍半萜烯的總釋放量進(jìn)行替代[4],本研究研究發(fā)現(xiàn)蘋果葉有較強(qiáng)的單萜烯釋放能力,但在整個(gè)生長(zhǎng)季并未發(fā)現(xiàn)蘋果葉釋放異戊二烯,根據(jù)現(xiàn)有研究可知,蘋果葉在夏季和秋季會(huì)釋放少量異戊二烯,有時(shí)會(huì)接近0,單萜烯釋放量是其10～300倍[23],與此類似的還有香樟(Cinnamomumcamphora)[6]。

樹木的BVOCs釋放呈明顯的季節(jié)性變化和日變化特征。春、夏和秋季節(jié)是BVOCs釋放的3個(gè)主要季節(jié),從釋放情況來(lái)看,春、夏、秋季中的任何月份都可能成為某一樹木平均釋放速率最高的時(shí)期[24]。本研究中蘋果葉釋放烯烴類相對(duì)含量整體表現(xiàn)為春季>夏季>秋季,與王金鳳等[25]對(duì)春、夏、秋和冬 4 個(gè)季節(jié)木荷(Schimasuperba)枝葉 BVOCs 的成分組成和相對(duì)含量進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)BVOCs 種類數(shù)量在春季(3月)最多,且萜烯類BVOCs相對(duì)含量最高的結(jié)論類似。而在不同季節(jié)、不同月份,樹木釋放BVOCs速率一般上午低于下午[26],但也存在上午高于下午的情況,例如李雙江等[9]通過(guò)對(duì)梨樹(Pyruscommunis)和柿子(Diospyroskaki)研究發(fā)現(xiàn),上午(9:00—11:00)總BVOCs(異戊二烯、單萜烯和倍半萜烯)的釋放速率高于下午(15:00—17:00),本研究中烯烴類BVOCs釋放日變化特征得到了相似的結(jié)論,而導(dǎo)致這情況出現(xiàn)的主要原因要可能是溫度;溫度能影響單萜烯相應(yīng)合成酶的活性,隨著溫度的升高,兩者的合成速率增大,一般溫帶和熱帶植物溫度閾值為30～40 ℃,但溫度超過(guò)一定限度時(shí),植物單萜烯的釋放速率則會(huì)受到一定程度的抑制,當(dāng)溫度超過(guò)合成酶的耐受值時(shí)失活[27-28];北京地區(qū)春季氣溫一般保持在20 ℃左右,有利于植物釋放單萜烯類BVOCs[29], 而夏季氣溫較高,尤其是在12:00后,氣溫常超過(guò)35 ℃,導(dǎo)致蘋果葉單萜烯類BVOCs相對(duì)含量表現(xiàn)為上午>下午。

隨著對(duì)植物釋放BVOCs研究的深入,發(fā)現(xiàn)某些BVOCs具有抗生性、抗菌性和抗癌性等醫(yī)療保健功效,常作為醫(yī)藥原料[1],特別是萜類(單萜烯、倍半萜烯和雙萜)能夠解除疲勞、調(diào)節(jié)精神和刺激生長(zhǎng)激素的分泌。以此開展了對(duì)多種園林綠化樹種釋放有益BVOCs的研究,并為植物資源的綜合開發(fā)利用提供了重要的參考依據(jù),例如桉樹(Eucalyptusrobusta)、黃連木(Pistaciachinensis)、油松(Pinustabuliformis)和法桐(Platanusorientalis)等釋放的萜稀類BVOCs經(jīng)嗅聞后進(jìn)入肺部可殺死致病菌(白喉、痢疾和結(jié)核等),減輕肺部出現(xiàn)炎癥情況[30-31]。基于前人的研究發(fā)現(xiàn)植物釋放的有益BVOCs以烯烴類為主,本研究中除10月外,蘋果葉釋放有益BVOCs的相對(duì)含量均保持在20%以上,尤其在春季(5月)12:00和16:00蘋果葉釋放有益BVOCs相對(duì)含量超過(guò)70%,種類數(shù)量較豐富,在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)蘋果林能達(dá)到類似于森林康養(yǎng)和森林浴的效果,從化學(xué)生態(tài)學(xué)角度來(lái)看,蘋果葉釋放的有益BVOCs在抑菌、消炎和抗氧化等方面有較高的應(yīng)用前景。

4 結(jié) 論

在整個(gè)生長(zhǎng)季(4—10月),蘋果葉共檢測(cè)出12類295種BVOCs,以烷烴類(56)、烯烴類(40)、芳香烴類(34)、酯類(29)、醛類(13)和醇類(48)為主,占總BVOCs相對(duì)含量80%以上,組分總數(shù)量9月(113)>5月(100)>6月(70)=7月(70)>8月(67)>4月(45)>10月(20)。蘋果釋放BVOCs組分存在較明顯的季節(jié)性變化特征和日變化特征,尤其是烯烴類BVOCs月變化表現(xiàn)為4月和9月為峰值,5月和10月為谷值,日變化表現(xiàn)為上午>下午,其相對(duì)含量下降后,主要釋放的其他類BVOCs會(huì)出現(xiàn)明顯上升。蘋果是釋放有益BVOCs較強(qiáng)的樹種,共檢測(cè)出8類40種有益BVOCs,在5月12:00和16:00出現(xiàn)同時(shí)間點(diǎn)的最大值,均超過(guò)70%;從整體來(lái)看,蘋果葉釋放有益BVOCs相對(duì)含量在夏季最高(47.59%),隨時(shí)間增加整體呈波動(dòng)下降趨勢(shì);蘋果葉釋放有益BVOCs成分以α-蒎烯、對(duì)薄荷-1(7),3-二烯、3-蒈烯、羅漢柏烯、乙酸乙酯、(1R)-(+)-α-蒎烯、右旋萜二烯、α-柏木烯、鄰傘花烴、丙酸芳樟酯、乙酸葉醇酯、順-3-己烯-1-醇、庚醛、天然壬醛、己醛和醋酸為主。