布迪椰子不同器官热值的季节变化研究

布迪椰子不同器官热值的季节变化研究 热带亚热带植物2007,15(5):399--402 JourndofTropicolandSubtropicalBotany 布迪椰子不同器官热值的季节变化研究 ,于俊义,李明, 阮志平,杨志伟,李元跃3,向平 (1.厦门大学生命科学学院,福建厦门361005;2.厦门市园林植物园,福建厦门361003;3.集美大学水产学院,福建厦门361021) 摘要:对布迪椰子的幼叶,成熟叶,叶柄和根在不同季节的干重热值,去灰分热值和灰分含量进行了研究,结果表明:干 重热值四个季节的平均值为成熟叶(20.65kJg-i)>幼叶(19.84kJg-i)>根(19.55kJg.t)>叶柄(18.77kJg-),秋季的干重热 值明显高于其它三个季节的干重热值,冬季的干重热值最低,去灰分热值与干重热值的变化趋势基本相同.灰分含量 I四个季节的平均值为根(5.14%)>叶柄(4.33%)>幼叶(4.21%)>成熟叶(3.97%).成熟叶的灰分含量一直维持在比较低的 水平,而幼叶的在秋季明显下降,在冬季明显上升,幼叶灰分含量的季节变化趋势与成熟叶的相同,叶柄灰分含量在冬 季明显低于根部.布迪椰子这种不同器官在不同季节的热值和灰分的变化规律显示其具有较强的耐寒适应性. 关键词:布迪椰子;叶;根;叶柄;热值;灰分;耐寒性 中图分类号:Q948文献标识码:A文章编 号:1005—3395(2007)05—0399—04 SeasonalChangesofCaloricValuesinDifferent OrgansofButiacap~tta ping,YANGZhi-wei,LIYuan—yue,HANGPing,YUJun—yi RUANZhi— ,LIMing,匹匦 (1.L/feCollege,XiamenUmve~ity,Xiamen361005,China;2.XiamenBotanicalGarden,Xiamen361003,China; 3.FisheriesCollegeofJimeiUniversity,Xiamen361021,China) Abstract:SeasonalchangesofcaloricvalueandashcontentofButiacapitatawerestudied.Theannualaverage caloricvaluewasinthefollowingorder:matureleaves(20.65kJg)>youngleaves(19.84kJg)>roots(19.55kJg)> petioles(18.77kJg,.Theorgansshowedmaximumgrosscaloricvalues(GCV)inautumnandminimumonesin winter.Ashfreecaloricvalues(AFCV)variedassameasgrosscaloricvalues(GCV).Theannualaverageash contentfollowedtheorder:roots(5.14%)>petioles(4-33%)>youngleaves(4.2l%)>matureleaves(3.97%).The ashcontentwaslowerinmatureleaves,markedlydecreasedinyoungleavesduringautumn,andthenincreased duringwinter.Seasonalchangesofashcontentinmatureleavesweresamewit hthoseinyoungleaves.Petioles hadmuchlowerashcontentthanrootsduringwinter.Changesinashcontentan dcaloricvalueofBut/acapitatain differentseasonsweregoodenergyusestrategyforspecieswithhighcoldresis tancetoadaptthelowtemperature. Keywords:But/acapitata;Leaves;Roots;Petioles;Caloricvalue;Ashconten t;Coldresistance 植物热值(caloricvalue)是植物产口12口1f|bI-~量水平的 一 种度量,反映植物对太阳辐射能的利用状况.孙 国夫等对水~(OryzasativaL.)叶片热值的研究表 明,研究植物热值的重要意义在于热值能反映组织 收稿日期:2007-01.18接受日期:2007-04—16 基金项目:国家自然科学博士点基金项目资助 ‘通讯作者Correspondingauthor 各种生理活动的变化和植物生长状况的差异【】; 各种环境因子对植物生长的影响,可以从热值的变 化得以反映,因而,热值可作为指示植物生长状况 的有效指标. 热带亚热带植物第l5卷 棕榈科(Palmae)是单子叶植物纲中少有的具有 乔木性状,宽阔的大型叶和发达的维管系统的一个 科,主要分布于热带[2],是热带景观的象征,在园林 上的应用越来越广泛[3-o3.棕榈科植物种类繁多,习 性多样,是我国南方城市绿化的主要树种之一.但 寒害是棕榈植物最重要的自然灾害,在1991—1992 年,1992—1993年以及1999—2000年等几个严寒冬 春,厦门等地区因强寒流入侵,导致许多棕榈科植 物受到较严重的伤害,轻则叶受伤害,重则整株死 亡,造成较大经济损失[7-8].棕榈植物的低温生理生 化方面的研究已有较多的积累[9-13】,但关于棕榈植物 叶片热值的研究少有报道【,未见关于棕榈植物 的不同器官的热值报道.因此,本文通过测定布迪 椰子(Butiacapitata)不同器官热值和灰分的季节变 化规律,从能量角度揭示其耐寒适应性强的能量生 态学策略和原理,具有重要的理论意义,同时能为 棕榈植物的引种栽培和发展提供依据. 1材料和 实验植物为厦门市园林植物园棕榈植物引种 区所培育的布迪椰子(Butiacapitata)四龄盆栽苗.采 用常规管理,定期浇水,保持土壤湿润,每月每株施 用复合肥10g,土壤肥力中等,实验的盆栽苗随机 摆放. 于2005年7月中旬(夏),2005年10月中旬(秋), 2006年1月中旬(冬)和2006年4月中旬(春)从棕 榈植物引种区采样,所有样品采集后经105?杀青 30min,80?烘干,磨粉处理后过筛贮存备用;同时 另取小样105?烘干至恒重.采用美国产的 Parr1266型微电脑氧弹式量热仪测定样品的热值, 测定环境温度为20+1?,每次实验前用苯甲酸 标定,样品热值以干重热值(GCV)和去灰分热值 fAFCV)来表示,每种样品3次重复,重复间误差控 制在?0.2l(Jg,求出3次重复的平均值. 灰分含量的测定用干灰化法,即样品在马福炉 550~C下灰化5h后测定其灰分含量.计算样品的去 灰分热值的方法为:AFCV=GCV/(1一灰分含量),由 于去灰分热值能比较准确反映单位有机物中所含 的热量,可以排除灰分含量的干扰,本文对两种热 值的测定结果进行比较. 用SPSS11.5的统计软件进行数据分析. 2结果和分析 2.1干重热值的季节变化 表1为布迪椰子幼叶,成熟叶,叶柄和根的干 重热值变化.从表中可看出,四个季节干重热值均 是成熟叶>幼叶>根>叶柄.同一器官秋季干重热 值最高,冬季最低,并且秋季的干重热值显着高于 其它三个季节,经t检验,达显着水平(P<0.05).可 见,同一植物各器官的干重热值具有一定差异,同 一 器官不同季节的干重热值也有差异,幼叶和成熟 叶的干重热值较高,根和叶柄的干重热值较低. 表1布迪椰子不同器官干重热值的季节变化 TablelSeasonalchangesofgrosscaloricvaluesin differentorgansofBut/acapitata 2.2去灰分热值的季节变化 表2为布迪椰子幼叶,成熟叶,叶柄和根的去 灰分热值变化,四个季节中各器官的去灰分热值基 本上是成熟叶>幼叶>根>叶柄,但在秋季根的去 灰分热值略大于幼叶,主要是由于灰分含量引起 的.从去灰分热值的季节变化来看,每个器官都是 秋季去灰分热值最高,冬季最低,春季和夏季维持 在比较低的水平,并且成熟叶在秋季的去灰分热值 显着高于其它三个季节,经t检验,达显着水平 表2布迪椰子不同组分去灰分热值的季节变化 Table2Seasonalchangesofashfreecaloricvaluesin differentorgansofBut/acapitata 第5期阮志平等:布迪椰子不同器官热值的季节变化研究 (P<0.05).冬季成熟叶和叶柄的去灰分热值急剧下 降,但各器官的去灰分热值与干重热值具有相同的 变化趋势. 2.3灰分含量的季节变化 布迪椰子各器官灰分含量见表3,四个季节灰 分含量的平均值分别为根(5.14%)>叶柄(4.33%)>幼 叶(4.21%)>成熟叶(3.97%).根的灰分含量在夏季至 秋季,冬季持续上升,在冬季达到最高值,春季又下 降;成熟叶的灰分含量一直维持在比较低的水平, 并且幼叶在秋季明显降低,在冬季明显升高,幼叶 和成熟叶的灰分含量的季节变化趋势相同;叶柄灰 分含量与根部一致,但冬季明显低于根部. 表3布迪椰子不同器官灰分的季节变化 Table3Seasonalchangesofashcontentin differentorgansofBut/acapitata 3讨论 干重热值季节变化的主要原因是由于植物各 器官的功能不同,叶片含有较高的有机物,特别是 高能量的物质如蛋白质和脂肪等含量较高,而叶柄 主要功能是支持和输导作用,主要含纤维素等物 质,其热量比蛋白质和脂肪低,而且其细胞的结构 比较致密.有研究表明植物叶片热值能够反映植物 组织的生命活动,生长状况差异以及各种环境因子 对植物生长的影响【n.布迪椰子春季,夏季干重热值 的水平比较低,秋季较高,而冬季又急骤降低,这种 变化与布迪椰子的生长规律有一定关系,因为热带 植物在春,夏季植物生长迅速,导致植物体内的能 量物质含量受到稀释而减少;到秋季植物地上部分 生长速度慢,但是光合作用仍然很强,体内多糖合 成多,同时分配给各组分的光合产物也多,同时由 于温度逐渐降低,积累的有机物促使干重热值的提 高以增强抗寒力,所以,植物体内积累较多的能量, 使得植物体内的能量含量增加到最高值.而在冬 季,温度不断降低,光合作用下降,植物为抗低温而 消耗体内的含能物质,导致热值降低. 热值是被测样品有机化合物组成及其含量的综 合反映【71.布迪椰子成熟叶的干重热值为20.65l(Jg-, 高于福建厦门其他8种棕榈植物叶片平均干重热 值19.63l(Jg【4】,这可能与该植物的抗寒性比较强 有关,因为抗寒的种类比喜热的种类具有更高的热 值【墙】,是植物适应了环境的结果.成熟叶干重热值 比幼叶高的主要原因可能是成熟叶的光合能力最 强,光合作用积累的有机物最多,而幼叶代谢能力 弱.植物叶片的干重热值的季节变化趋势会因植物 的种类不同而不同,Wielgolaskit】认为,干重热值随 季节的变化与植物的物候节律及对环境因子的变 化反应有关.James和Smith及Hugest~’2】研究发现 叶片在春季热值最高,Singh等报道印度萨王纳 群落中草本植物地上部分干重热值在秋季最高,尹 毅和林鹏【?】对广西山口红海榄叶片的研究结果表明 干重热值在夏季最高,福山正隆等研究发现,在日 本的放牧草地上,大多数的优势牧草表现出春季干 重热值含量高,夏季干重热值剧烈下降,而秋季又 维持在一个较高的水平.而本文中叶片热值在秋季 最高,与林光辉【25】等研究秋茄成熟鲜叶干重热值也 是10月份最高一致,这可能是因为强的耐寒性植 物积累了可溶性糖等物质来抵抗寒冷. 去灰分热值比干重热值更能反映植物的能量 属性【26】,植物不同器官所含营养物质,结构和功能不 同会影响干重热值[26-28],此外,植物不同器官灰分含 量的高低对植物的干重热值也有一定的影响【阍. 布迪椰子成熟叶的灰分含量在2.66~0.24%一 3.93-1.13%之间,幼叶的介于2.48~0.78%一5.39~ 0.33%之间,比林益日月【-4】等研究的4种灌木状和4 种乔木状棕榈植物的灰分含量(7.60%一13.64%)小, 与广东鼎糊山季风长绿阔叶林植物叶的灰分含量 (2.6%一5.2%)相近【29】,比海南东寨港7种红树植物 叶的灰分含量(7.1l%一9.80%)小[171.灰分的含量与 植物所吸收的元素量有关系,植物所吸收的元素越 多,灰分含量越高,冬季根部的灰分含量最高可能 是植物在冬季蒸腾作用弱,根所吸收的元素较少输 送到地上组分,使N,P,K,Mg等元素主要集中在根 部和叶柄组分;另外,植物体内的不同组分存在着 营养消长的机制,导致不同组分灰分含量不同. 402热带亚热带植物第15卷 参考文献 【l】SunGF(孙国夫),WangZQ(王兆骞),ZhengZM(ik~志明). Dynamicsofcalorificvaluesofrice【J】.ChinJEcol(生态学杂 志),1993,l2(1):1-4.(inChinese) 【2】MaWL(马炜梁).HigherPlantsandDiversities【M】.aeijing: HigherEducationPress,1998:127.(inChinese) 【3】陈榕生,谭忠奇,廖启蚪,等.试谈把厦门建成”椰风海韵”的热 带海滨城市的构想【J】.广东园林,1998(1):11-12. 【4]吴桂昌.广东观赏棕榈栽培概况与思考【J】.广东园林,1998(1): lo-l6. 【5】TangJM(唐金明),LinLz(林立增),LiuZz(刘志忠).Seven varietiesofpalmsplantedinFuzhoucityFujianProvince【J】.J VujtanCoilFor(福建林学院),1994,14(3):257—261.(in Chinese) 【6]ChertHB(陈恒彬),ZhouXY(周新月).Theuseofcommonpalms inlandscapegardening【J】.Sub~opPlantResCommun(~热带植 物通讯),1995,24(2):46—50.(inChinese) 【7】何洁英.华南的短期绝对低温是引种热带棕榈成败的关键【J】. 广东园林,1998(1):33. 【8】陈榕生.厦门市园林植物园建园四十周年纪念文集【M】.厦门: 厦门大学出版社,2000:167—174. 【9】LiaoQL(廖启蚪),DingYL(丁印龙)’YangSC(杨盛昌),eta1. Changeofmembranelipidperoxidetionandactivitiesofcell defenseenzyllleinleavesofPhoen/xcanariensisseedlingunder lowtemperaturestress【J】.JXiamenUniv(NatSci)(厦门大学学 报:自然科学版),2002,4l(5):570—573.(inChinese) 【10】DingYL(丁印龙),LiaoQL(廖启蚪),YangSC(杨盛昌),eta1. ChangesofthelevelofCainleafcellsofPr/tchard/a gaudichaudiiH.Wend1.underlowtemperaturestress[f1.J XiamenUniv(NatSci)(厦门大学:自然科学版),2002,41 (5):679—682.(inChinese) 【ll】YangSC(杨盛昌),XieCT(谢潮添),ZhangP(张平),eta1.Effects ofcoldhardeningmembranelipidperoxidetionandactivitiesof celldefenseenzymesinleavesofPr/tchard/~gaudichaudii seedlingunderlowtemperaturestress【J】.JPlantResEnviron (资源与环境),2002ll(4).:25-28.Chinese) 【12】YangSC(杨盛昌),XieCT(谢潮添),ZhangP(张平),eta1. Changesinmembranelipidperoxidationandactivitiesofcell defenseenzymeinleavesofBut/acapitataBecc.seedlingunder lowtemperaturestress【J】.ActaHortSin(园艺),2003,30 (1):104-106.(inChinese) 【l3】XieCT(谢潮添),YangSC(杨盛昌),LiaoQL(廖启蚪),eta1. ThechangesinCa2十levelandultrastructurcintheleafceilsof Garyotal1.rert$L.underlowtemperaturestress【J】_ChinBullBot (植物学通报),2003,20(2):212-217.(inChinese) 【l4】LinYM(林益明),WangZC(王湛昌),KeLN(柯莉娜),eta1. Monthlychangesinthecaloricvaluesoftheleavesoffour shrubbyandfourtree—dwellingpalmaespecies【J】.ActaEcolSin (生态),2003,23(6):ll17-1124.(inChinese) 【15】LinYM(林益明),LinP(林鹏),TanZQ(谭忠奇),eta1.Monthly changesinthecaloricvaluesoftheleavesoffivephoenixspecies 【J】.SciSilSin(林业科学),2003,39(Supp1):52-57,(inChinese) 【16】TanZQ(谭忠奇),nnYM(林益明),DingY丁印龙).Monthly changesincaloricvaluesoffiveshrubbypalmaespeciesleaves 【J】_ChinJApplEcol(应用生态),2004,l5(7):l135一l138. (inChinese) 【17】LinP(林鹏),LinGH(林光辉).Studyonthecaloricvalue andashContentofsomemangrovespeciesinChina【J].Acta PhytoccolGeobotSin(植物生态学与地植物学),1991,15 (2):l14-120.(inChinese) 【18】LinYM(林益明),LizB(黎中宝),ChenYY(陈奕源),eta1. Caloricvaluesinleavesofsomebamboospeciesinthebamboo gardenofHua’ancounty.ChinBullBot(植物学通报2001, 18(3):356—362.(inChinese) 【19】WielgolaskiFE,KjevikS.EnergyContentandUseofSolar RadiationofFennoseandianTundraPlants,FennoseandianTundra ECosystem,PartI:PlantandMicroorginsm【M】.Berlin:Springer- Verlag,1975:201—207. 【20】JameTDW,SmithDW.Seasonalchangesinthecaloricvalues oftheleavesandtwigsofPopulustremuloides【J】_CanJBot, 1978,56:1804—1805. 【2l】HugheMK.Seasonalcalorificvaluesfromadeciduouswoodland inEngland【J】.Ecology,1971,52:923-926. 【22】singhAMisraKN,AmbashtRS.Energydynamicsina savannaecosysteminIndia【J】.JapnJECol,1980,3:295-305. 【23】YinY(D毅),LinP(林鹏).StudyontheenergyofRhizophora stylosamangroveforestinGuangxi,China.JXiamenUnivat ScO(厦门大学:自然科学版),1993,32(1):100—103.(in Chinese) 【24】ZuYG(祖元刚).IntroductiontoEnergyECology【M】.Changchun: JilinScienceandTechnologyPress,1990:258.(inChinese) 【25】LinGH(林光辉),LinP(林鹏).Thechangeofcaloricvaluesofa mangrovespeciesKandeliacandelinChina【J】.ActaEcolsin(生 态),1991,ll(1):44-H48.(inChinese) 【26】GolleyFB,Caloricvaluesofwettropicalforestvegetation【J】. Ecology,1969,50(3):5l7-519. 【27】HugheMAkiyamaT,TakhnshiS,eta1.Ecologicalefficiencies ofenergyConversioninpasture?Changeincalorificvaluesof severalpastureplantsandenergystorageinglassland[J】.Japn GrasslandSci,1983,29(1):28-37. 【28】LinYM(林益明),LinP(林鹏),LizJ(李振基),eta1.Studyon energyofCastanopsiseyreicommunityinWuyimoumainsof F~ianProvince.ActaBotsin(植物),1996,38(12):989- 994.(inChinese) [29】RenH(任海),PengSL(彭少麟)LiuHX(刘鸿先),eta1.The caloricvalueofmainplantspeciesatDinghushan,Guangdong, China【J】_AetaPhytoecolSin(植物生态),1999,23(2):48- l154.(inChinese)