陕西省4个湿地芦苇生长旺盛期不同器官热值和灰分含量的比较

高锦红， 李俊燕， 王秋亚， 马咏梅

(渭南师范学院化学与材料学院， 陕西 渭南 714099)

植物热值既是评价能量与生物量转换的重要参数，也是评价植物生长状况和营养状况的有效指标，在生态系统能量研究中占有重要地位[1-2]。灰分能够反映植物对矿质元素的吸收和积累状况，其含量差异是造成植物热值差异的主要原因[3]。湿地植物热值是评价湿地生态系统能量转化的重要指标，近年来，关于湿地植物种群热值及其能量生产动态研究已成为湿地生态学研究的热点[4-5]。

芦苇〔Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steud.〕为多年生高大乔草植物，繁殖和适应能力强[6]，适宜生长在温带和热带的低海拔湿地或浅水区[7]。研究湿地芦苇的热值变化对于明确芦苇的生理活动变化和生长状况差异以及环境因子对芦苇生长的影响具有重要价值，对湿地植物生理和生态研究具有重要意义。鉴于此，本研究以陕西省渭南市合阳县和富平县、汉中市南郑区和宝鸡市渭滨区(分别简称合阳、富平、汉中和宝鸡)湿地的芦苇为研究对象，对6月至8月芦苇根、茎、叶和叶鞘的热值、灰分含量和去灰分热值进行了比较，以期为湿地芦苇的能量转化和生态系统能量研究提供参考数据。

1 研究地概况和研究方法

1.1 研究地概况

供试的4个湿地分别位于陕西省渭南市的合阳县和富平县、汉中市南郑区和宝鸡市渭滨区，各湿地的自然概况见表1。湿地内的芦苇主要分布在台地和水体边缘。

1.2 方法

1.2.1 样品采集 于2019年6月至8月(即芦苇生长旺盛期)，在每个湿地中各选择3个芦苇高度相近的采样点；采用蛇形取样法在每个采样点内采集5～8株芦苇全株；去除植株上的枯萎部分，用蒸馏水冲洗干净；将植株分成根、茎、叶和叶鞘4个部分，将同一采样点相同器官样品混匀，自然风干；于80 ℃烘干至恒质量，自然冷却后磨成粉，过200目筛，放入塑封袋中置于干燥阴凉处保存、备用。

表1 陕西省4个湿地的自然概况

1.2.2 指标测定 参照相关文献[8]，使用WGR-1型氧弹式量热计(南京桑力设备厂)测定不同器官样品的干质量热值。采用干灰化法[9]并略加改进测定不同器官样品的灰分含量。每个样品各指标重复测定3次。根据公式“去灰分热值=干质量热值/(1-灰分含量)”计算不同器官样品的去灰分热值。

1.3 数据处理及分析

使用EXCEL 2007软件进行数据统计，使用SPSS 17.0软件进行Duncan’s多重比较。

2 结果和分析

不同月份分析结果(表2)表明：合阳和汉中湿地芦苇的根干质量热值和根去灰分热值均在7月最高，根灰分含量在7月最低；实验期间，富平湿地芦苇的根干质量热值和根去灰分热值逐渐下降，根灰分含量持续上升；宝鸡湿地芦苇的根干质量热值逐渐上升，根灰分含量逐渐下降，根去灰分热值在7月最高。合阳、富平和汉中湿地芦苇的茎干质量热值和茎去灰分热值逐渐下降，3个湿地芦苇的茎灰分含量总体上逐渐上升，而宝鸡湿地芦苇茎的这3个指标在不同月份间变化不显著。合阳、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶干质量热值和叶去灰分热值逐渐上升，富平湿地芦苇叶的这2个指标在不同月份间变化不显著；合阳湿地芦苇的叶灰分含量变化不显著，富平、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶灰分含量均逐渐下降。合阳、富平和汉中湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值逐渐上升，宝鸡湿地芦苇叶鞘的这2个指标变化不显著；4个湿地芦苇的叶鞘灰分含量均逐渐下降。

不同湿地分析结果(表2)表明：6月，汉中湿地芦苇的根干质量热值和根去灰分热值显著低于其余湿地；7月，汉中湿地芦苇的根干质量热值显著低于其余湿地，根去灰分热值在4个湿地中最低；8月，合阳湿地芦苇的根干质量热值和根去灰分热值显著低于其余湿地。实验期间，富平湿地芦苇的根灰分含量均显著低于其余湿地，而宝鸡湿地芦苇的根灰分含量显著高于其余湿地。实验期间，富平湿地芦苇的茎干质量热值和茎去灰分热值基本上显著低于其余湿地，而茎灰分含量显著高于其余湿地。6月，富平湿地芦苇的叶干质量热值和叶去灰分热值均最高；7月，宝鸡湿地芦苇的叶干质量热值和叶去灰分热值均显著高于其余湿地；8月，汉中和宝鸡湿地芦苇的叶干质量热值显著高于合阳和富平，宝鸡湿地芦苇的叶去灰分热值显著高于其余湿地。实验期间，汉中湿地芦苇的叶灰分含量显著低于其余湿地。实验期间，汉中湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值基本上显著高于其余湿地，而富平湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值基本上显著低于其余湿地；宝鸡湿地芦苇的叶鞘灰分含量显著高于其余湿地，而汉中湿地芦苇的叶鞘灰分含量显著低于其余湿地。

不同器官分析结果(表2)表明：6月，合阳、富平和宝鸡湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值均低于相应湿地芦苇的根、茎和叶，而汉中湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值低于茎和叶，但略高于根；4个湿地芦苇的叶鞘灰分含量却高于其余器官。7月，合阳、富平和宝鸡湿地芦苇的叶鞘干质量热值和叶鞘去灰分热值以及汉中湿地芦苇的叶鞘干质量热值均低于其余器官，而汉中湿地芦苇的叶鞘去灰分热值低于根和叶，但略高于茎；4个湿地芦苇的叶鞘灰分含量在各器官中均最高。8月，4个湿地芦苇的叶干质量热值和叶去灰分热值在各器官中最高，合阳、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶鞘灰分含量在各器官中最高，富平湿地芦苇的茎灰分含量在各器官中最高。

表2 陕西省4个湿地芦苇生长旺盛期不同器官干质量热值、灰分含量和去灰分热值的比较

从实验期间4个湿地芦苇不同器官干质量热值的平均值看，合阳、富平、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶干质量热值最高，分别为18.2、18.7、18.8和18.8 kJ·g-1；4个湿地芦苇的叶鞘干质量热值最低，分别为15.5、12.9、17.3和15.4 kJ·g-1。从实验期间4个湿地芦苇不同器官灰分含量的平均值看，合阳、富平、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶鞘灰分含量最高，分别为9.7%、8.3%、6.6%和11.7%；合阳、汉中和宝鸡湿地芦苇的茎灰分含量最低(分别为4.1%、3.5%和3.2%)，富平湿地芦苇的根灰分含量最低(3.6%)。从实验期间4个湿地芦苇不同器官去灰分热值的平均值看，合阳、富平、汉中和宝鸡湿地芦苇的叶去灰分热值最高，分别为20.0、20.1、19.7和20.5 kJ·g-1；4个湿地芦苇的叶鞘去灰分热值最低，分别为17.2、14.0、18.5和17.4 kJ·g-1。

3 讨 论

本研究中，4个湿地芦苇各器官的干质量热值和去灰分热值均以叶最高、叶鞘最低，各器官的灰分含量均以叶鞘最高、茎或根最低，这可能是因为实验期间为芦苇的生长旺盛期，叶片光合作用强，合成的高能有机物(如蛋白质和脂类等)首先储存在叶中，热值指标必然高[10]；茎和根以低能的纤维素和木质素为主，热值指标较低[10]；叶鞘以纤维素为主，热值指标也较低[11]。值得注意的是，实验期内汉中(18.8 kJ·g-1)和宝鸡(19.1 kJ·g-1)湿地芦苇4个器官的去灰分热值的平均值更为接近，并高于合阳(18.4 kJ·g-1)和富平(17.5 kJ·g-1)湿地，这种差异可能是植物生理生态特性和气候条件综合作用的结果[10]。本研究结果显示：灰分对不同湿地芦苇各器官的热值有一定影响，去除灰分后，芦苇各器官的热值均不同程度升高。