陜西省4個濕地蘆葦生長旺盛期不同器官熱值和灰分含量的比較

高錦紅， 李俊燕， 王秋亞， 馬詠梅

(渭南師范學院化學與材料學院， 陜西 渭南 714099)

植物熱值既是評價能量與生物量轉(zhuǎn)換的重要參數(shù)，也是評價植物生長狀況和營養(yǎng)狀況的有效指標，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ΦV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]。濕地植物熱值是評價濕地生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的重要指標，近年來，關(guān)于濕地植物種群熱值及其能量生產(chǎn)動態(tài)研究已成為濕地生態(tài)學研究的熱點[4-5]。

蘆葦〔Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.〕為多年生高大喬草植物，繁殖和適應能力強[6]，適宜生長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τ诿鞔_蘆葦?shù)纳砘顒幼兓蜕L狀況差異以及環(huán)境因子對蘆葦生長的影響具有重要價值，對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縣和富平縣、漢中市南鄭區(qū)和寶雞市渭濱區(qū)(分別簡稱合陽、富平、漢中和寶雞)濕地的蘆葦為研究對象，對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)。

1 研究地概況和研究方法

1.1 研究地概況

供試的4個濕地分別位于陜西省渭南市的合陽縣和富平縣、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地和水體邊緣。

1.2 方法

1.2.1 樣品采集 于2019年6月至8月(即蘆葦生長旺盛期)，在每個濕地中各選擇3個蘆葦高度相近的采樣點；采用蛇形取樣法在每個采樣點內(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個部分，將同一采樣點相同器官樣品混勻，自然風干；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個濕地的自然概況

1.2.2 指標測定 參照相關(guān)文獻[8]，使用WGR-1型氧彈式量熱計(南京桑力設(shè)備廠)測定不同器官樣品的干質(zhì)量熱值。采用干灰化法[9]并略加改進測定不同器官樣品的灰分含量。每個樣品各指標重復測定3次。根據(jù)公式“去灰分熱值=干質(zhì)量熱值/(1-灰分含量)”計算不同器官樣品的去灰分熱值。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

使用EXCEL 2007軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，使用SPSS 17.0軟件進行Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果和分析

不同月份分析結(jié)果(表2)表明：合陽和漢中濕地蘆葦?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；實驗期間，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、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個指標在不同月份間變化不顯著。合陽、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個指標在不同月份間變化不顯著；合陽濕地蘆葦?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、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個指標變化不顯著；4個濕地蘆葦?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個濕地中最低；8月，合陽濕地蘆葦?shù)母少|(zhì)量熱值和根去灰分熱值顯著低于其余濕地。實驗期間，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。實驗期間，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。實驗期間，漢中濕地蘆葦?shù)娜~灰分含量顯著低于其余濕地。實驗期間，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、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個濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量卻高于其余器官。7月，合陽、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個濕地蘆葦?shù)娜~鞘灰分含量在各器官中均最高。8月，4個濕地蘆葦?shù)娜~干質(zhì)量熱值和葉去灰分熱值在各器官中最高，合陽、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個濕地蘆葦生長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

從實驗期間4個濕地蘆葦不同器官干質(zhì)量熱值的平均值看，合陽、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。從實驗期間4個濕地蘆葦不同器官灰分含量的平均值看，合陽、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、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%)。從實驗期間4個濕地蘆葦不同器官去灰分熱值的平均值看，合陽、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。

3 討 論

本研究中，4個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，這可能是因為實驗期間為蘆葦?shù)纳L旺盛期，葉片光合作用強，合成的高能有機物(如蛋白質(zhì)和脂類等)首先儲存在葉中，熱值指標必然高[10]；莖和根以低能的纖維素和木質(zhì)素為主，熱值指標較低[10]；葉鞘以纖維素為主，熱值指標也較低[11]。值得注意的是，實驗期內(nèi)漢中(18.8 kJ·g-1)和寶雞(19.1 kJ·g-1)濕地蘆葦4個器官的去灰分熱值的平均值更為接近，并高于合陽(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。