免费文献传递   相关文献

Monthly changes in caloric values of five shrubby Palmae species leaves

五种丛生状棕榈植物叶热值的月变化研究



全 文 :五种丛生状棕榈植物叶热值的月变化研究 3
谭忠奇1 ,2  林益明1 3 3  丁印龙1 ,2  廖启火斗2  林 鹏1
(1 厦门大学生命科学学院 ,厦门 361005 ;2 厦门市园林植物园 ,厦门 361003)
【摘要】 对 5 种丛生状棕榈植物 —欧洲棕、细叶棕竹、小箬棕、玲珑椰子、缨络椰子的叶片热值和灰分含量
的月变化进行了研究. 结果表明 ,5 种植物具有较高的灰分含量 ,但灰分含量的月变化趋势各不相同 ;欧洲
棕、细叶棕竹、小箬棕 3 种植物干重热值的月变化趋势有些差异 ,同属的缨络椰子、玲珑椰子干重热值的月
变化趋势基本相似 ;缨络椰子、小箬棕的干重热值与灰分含量具有显著的线性相关 ( P < 0105) ,而其余 3
种植物的干重热值与灰分含量相关性不显著 ( P > 0105) ;从去灰分热值的月变化来看 ,细叶棕竹与小箬
棕 ,缨络椰子与玲珑椰子的月变化趋势相似.
关键词  热值  灰分  月变化  棕榈植物
文章编号  1001 - 9332 (2004) 07 - 1135 - 04  中图分类号  S792191  文献标识码  A
Monthly changes in caloric values of f ive shrubby Palmae species leaves. TAN Zhongqi1 ,2 ,L IN Yiming1 ,DING Yin2
long1 ,2 , L IAO Qiliao2 and L IN Peng1 ( 1 School of L if e Sciences , Xiamen University , Xiamen 361005 , China;
2 Botanical Garden of Xiamen City , Xiamen 361003 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (7) :1135~1138.
Studies on the monthly changes in the ash contents and caloric values of 5 shrubby Palmae species( Cham aerops
humilis , Rhapis gracilis , S abal minor , Cham aedorea cataractarum , Cham aedorea brachypoda) leaves showed
that annual average ash content of the five shrubby species was 4. 87 % ±1. 37 % for Cham aerops humilis ,
8133 % ±0. 89 % for Rhapis gracilis ,7. 85 % ±2. 64 % for S abal minor ,9. 20 % ±1. 35 % for Cham aedorea
cataractarum ,and 12. 42 % ±1. 78 % for Cham aedorea brachypoda. The monthly changes of gross caloric value
were different for Cham aerops humilis , Rhapis gracilis and S abal minor ,but similar to each other for Cham ae2
dorea cataractarum and Cham aedorea brachypoda ,and the annual average gross caloric value of the five shrubby
species was 20. 50 ±0. 32 kJ·g - 1 for Cham aerops humilis ,20. 04 ±0. 50 kJ·g - 1 for Rhapis gracilis ,20. 21 ±
0. 68 kJ·g - 1 for S abal minor ,20. 52 ±0. 48 kJ·g - 1 for Cham aedorea cataractarum and 18. 90 ±0. 47 kJ·g - 1
for Cham aedorea brachypoda. The gross caloric values were correlated remarkably with ash contents for
Cham aedorea cataractarum and S abal minor ( P < 0. 05) ,but there was no significant correlation between gross
caloric values and ash contents for other three species ( P > 0. 05) . Rhapis gracilis and S abal minor , and
Cham aedorea cataractarum and Cham aedorea brachypoda had similar monthly changes in ash free caloric val2
ues ,respectively. The average ash free caloric value of the five shrubby species was 21. 55 ±0. 53 kJ·g - 1 for
Cham aerops humilis ,21. 87 ±0. 46 kJ·g - 1 for Rhapis gracilis ,21. 84 ±0. 53 kJ·g - 1 for S abal minor ,22. 60
±0. 81 kJ ·g - 1 for Cham aedorea cataractarum , and 21. 59 ±0. 63 kJ ·g - 1 for Cham aedorea brachypoda.
Cham aedorea cataractarum had a higher ash free caloric value than other four species ( P < 0. 05) ,and the ash
free caloric values of Cham aerops humilis , Rhapis gracilis , S abal minor and Cham aedorea brachypoda were
similar ,the differences being not significant by t test ( P > 0. 05) .
Key words  Caloric value , Ash content , Monthly changes , Palmae species.3 国家建设部和厦门市政园林局资助项目 ( YK22000205) .3 3 通讯联系人.
2003 - 05 - 16 收稿 ,2003 - 11 - 10 接受.
1  引   言
能量是生态学功能研究中的基本概念之一 ,植物
热值是植物含能产品能量水平的一种度量 ,可反映植
物对太阳辐射能的利用状况 ,也是评价植物营养成份
的标志之一. 孙国夫等[7 ]对水稻叶片热值的研究表
明 ,植物热值研究的意义在于热值能反映组织各种生
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 ,可以从热值的变化上反映出来 ,
热值可作为植物生长状况的一个有效指标.
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. 棕榈科植物种类繁多 ,习性多
样 ,为我国南方城市绿化的主要树种之一. 本文对 5
种丛生状棕榈植物—欧洲棕、细叶棕竹、小箬棕、玲珑
椰子、缨络椰子的叶灰分含量、热值大小及其月变化
进行研究 ,从能量角度探讨棕榈植物的生态适应性 ,
为引种、保护和发展棕榈植物资源提供理论依据.
2  材料与方法
211  样品采集
样品采自厦门园林植物园内棕榈植物区的栽培棕榈植
应 用 生 态 学 报  2004 年 7 月  第 15 卷  第 7 期                               
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2004 ,15 (7)∶1135~1138
表 1  2000 年 7 月~2001 年 6 月的月平均温度和月降雨量
Table 1 Monthly air temperature and rainfall from July 2000 to June 2001
月份 Month
7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6
气温 Temperature ( ℃) 2813 2619 2613 2416 2010 1617 1415 1416 1619 1912 2319 2613
降雨量 Rainfall (mm) 26311 26115 7216 119 5419 8118 6719 1119 10714 15918 20117 32410
物 ,采集时间为 2000 年 7 月~2001 年 6 月 ,每月采集一次.
据厦门气象台资料 ,该地年平均气温 2111 ℃,最低月均温
1213 ℃,年温差 1610 ℃,年降雨量 1 036 mm. 气候为南亚热
带季风气候 ,气候温和 ,雨量充沛. 2000 年 7 月~2001 年 6
月的月平均气温和月降雨量见表 1.
土壤为砂质壤土 ,表层腐殖质较少. 采集 5 种丛生状棕
榈植物为 :欧洲棕 ( Cham aerops humilis) 、细叶棕竹 ( Rhapis
gracilis) 、小箬棕 ( S abal minor) 、缨络椰子 ( Cham aedorea
cataractarum) 、玲珑椰子 ( Cham aedorea brachypoda) . 各种植
物叶片均采自林冠外侧成熟叶 ,按东西南北方向混合采样.
212  测定方法
所有样品采集后经 80 ℃烘干 ,磨粉处理后过筛贮存备
用 ;另取小样 105 ℃烘干至恒重 ,求含水量. 而后用热量计法
测定其热值含量 ,仪器采用长沙仪器厂生产的 GR23500 型
微电脑氧弹式热量计. 样品热值以干重热值 (每克干物质在
完全燃烧条件下所释放的总热量 ,简称 GCV) 和去灰分热值
(AFCV)来表示. 测定环境是空调控温 20 ℃左右 ;每份样品
重复 3 次以上 ,重复间误差控制在 ±012 kJ·g - 1 ,每次实验
前用苯甲酸标定.
灰分含量的测定用干灰化法 ,即样品在马福炉 550 ℃下
灰化 5 h 后测定其灰分含量. 之后用以计算样品的去灰分热
值 ,计算方法为 :去灰分热值 = 干重热值/ (1 - 灰分含量) . 去
灰分热值能比较正确反映单位有机物中所含的热量 ,免受灰
分含量不同的干扰. 因而 ,以两种热值求算进行比较.
3  结果与讨论
311  灰分含量及月变化
灰分是指植物体矿物元素氧化物的总和 ,不同
植物以及不同生长发育的时期其含量不同. 5 种植
物叶的灰分含量及其月变化见图 1. 由图 1 可看出 ,
5 种植物灰分含量的月变化趋势各不相同 ,如欧洲
棕灰分含量的月变化呈单峰型 ,细叶棕竹、小箬棕呈
现波动性变化. 同属的缨络椰子、玲珑椰子的月变化
也不尽相同. 但灰分含量最高值主要出现在春夏季
(除玲珑椰子外 ,9 月最高 ,8 月最低) ,缨络椰子的灰
分含量在 6 月含量最高 ;欧洲棕在 3 月 ,小箬棕在 6
月 ,细叶棕竹在 3、12 月. 春夏是植物旺盛生长期 ,灰
分含量相对较高 ,可满足生长发育的需要.
从灰分含量的比较看 ,细叶棕竹的灰分含量 (在
6155 %~9148 %之间 ,平均为 8133 % ±0189 %) 与
小箬棕 (4165 %~14155 %之间 ,平均为7185 % ±
图 1  5 种棕榈植物叶灰分含量的月变化
Fig. 1 Monthly changes in the ash contents of five species leaves in Pala2
mae.
Ch :欧洲棕 Chamaerops humilis ; Rg :细叶棕竹 Rhapis gracilis ; Sm :
小箬棕 S abal minor ; Cc :缨络椰子 Chamaedorea cataractarum ; Cb :
玲珑椰子 Chamaedorea brachypoda. 下同 The same below.
2164 %)相近 ,经 t 检验 ,无显著差异 ( P > 0105) ;细
叶棕竹、小箬棕的灰分含量明显高于欧洲棕 (3162 %
~8162 % ,平均为 4187 % ±1137 %) .
玲珑椰子的灰分含量 (10108 %~15189 % ,平均
为 12142 %(1178 %) 显著高于缨络椰子 (7152 %~
12105 % ,平均为 9120 % (1135 %) ,经 t 检验 ,达到
极显著水平 ( P < 0100001) . 5 种植物叶灰分含量的
高低顺序分别为 :玲珑椰子 > 缨络椰子 > 细叶棕竹
≈小箬棕 > 欧洲棕.
灰分含量的高低与植物吸收元素量有关 ,任海
等[6 ]研究广东鼎湖山季风常绿阔叶林植物叶的灰
分含量在 216 %~512 %之间 ,针阔混交林植物叶的
灰分含量在 115 %~318 %之间 ,针叶林植物叶的灰
分含量在 119 %~318 %之间. 林益明等[5 ]研究福建
华安竹园竹类植物叶的灰分含量在 8105 %~
28114 %之间. 本文 5 种棕榈植物叶的灰分含量在
3162 %~15189 %之间 ,通过比较可见 ,单子叶的 5
种棕榈植物与竹亚科植物具有较高的灰分含量. 灰
分含量高低可指示植物富集元素的作用 ,如白骨壤
( A vicennia m ari na)的叶被广西沿海人民用作绿肥
就是因为其灰分含量高 (12127 %)的缘故. 植物组分
对土壤元素的富集多少本质上与植物组分对元素需
求量和土壤中元素含量及存在形态等有关 ,而元素
的存在形态因不同因素而不同 ,因此灰分含量与所
处生境有关 ,不是固定不变的 ,灰分含量的高低可反
映不同植物对矿质元素选择吸收与积累的特点[5 ] .
312  干重热值及月变化
6311 应  用  生  态  学  报                   15 卷
欧洲棕、细叶棕竹、小箬棕 3 种植物干重热值的
月变化趋势有些差异 ,同属的缨络椰子、玲珑椰子干
重热值的月变化趋势基本相似 (图 2) . 从各月的干
重热值来看 ,欧洲棕的干重热值 (在 20102~20188
kJ·g - 1之间 ,平均为 20150 ±0132 kJ·g - 1)与小箬棕
(在 19106~20190 kJ ·g - 1 之间 ,平均为 20121 ±
0168 kJ ·g - 1 ) 接近 ,经 t 检验 ,无显著差异 ( P >
0105) ;欧洲棕的干重热值明显高于细叶棕竹 (在
18194~20172 kJ·g - 1之间 ,20104 ±0150 kJ·g - 1) ,
经 t 检验 ,达显著水平 ( P < 0101) .
图 2  5 种棕榈植物叶干重热值的月变化
Fig. 2 Monthly changes in gross caloric values of five species leaves in
Palamae.
  缨络椰子的干重热值在 19181~21143 kJ·g - 1
之间 ,平均为 20152 ±0148 kJ ·g - 1 ; 玲珑椰子在
18109~19161 kJ·g - 1之间 ,平均为 18190 ±0147 kJ
·g - 1 ;缨络椰子的干重热值显著高于玲珑椰子 ,经 t
检验 ,达到极显著水平 ( P < 0100001) . 5 种棕榈植物
叶干重热值的高低顺序分别为 :欧洲棕≈缨络椰子
≈小箬棕 > 细叶棕竹 > 玲珑椰子. 由于干重热值相
对较高 ,欧洲棕成为最耐寒的丛生状棕榈植物之一.
同一植物在生长季节内的不同时期 ,其热值含
量是不同的. 日本学者福山正隆等 (1983)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
季干重热值高 ,夏季急剧下降 ,而秋季又维持在一个
较高水平的特点. 林益明等[4 ]对绿竹叶的研究结果
是干重热值在春季最高 ,冬季最低 ;James 等[2 ] 和
Huges[1 ]研究都发现叶在生长季节的春季干重热值
最高. 他根据 Morrison 的观点认为粗蛋白含量在绿
叶中降低 ,粗纤维和无氮浸出液增加 ,而醚类 (部分
为脂肪)在生长季节保持恒定 ,因而叶子的干重热值
春季比秋季高. 本研究表明 ,欧洲棕、玲珑椰子的干
重热值在春季最高 ,与他们的结论一致. 而细叶棕
竹、小箬棕、缨络椰子的干重热值在秋季最高 ,这与
林光辉等[3 ]对福建九龙江口秋茄红树林的研究结
果一致. 干重热值随季节变化与植物的物候节律及
对环境因子变化的反应有关 ,细叶棕竹、小箬棕、缨
络椰子的干重热值季节变化说明了这一点. 在植物
恢复生长期 (春季到初夏) ,有机物的不断积累使其
干重热值较高 ,但在这个季节温度变化频繁 ,植物受
低温影响 ,干重热值易出现波动 ;从夏季后到秋季 ,
由于温度逐渐降低 ,累积有机物质促使植物提高干
重热值来增强抗寒力 ,因而干重热值明显提高. 到了
冬季 ,有机物质合成受阻 ,加上又逢植物果期 ,消耗
了大量从叶中运来的有机物 ,使得干重热值明显下
降 ,降至最低. 由此可见 ,植物的热值既取决于自身
的生物学特性 ,也受环境因子的影响 (表 2) .
表 2  5 种植物叶干重热值的季节变化( kJ·g - 1)
Table 2 Seasonal changes in gross caloric values of f ive species

Species
春季
Spring
夏季
Summer
秋季
Autumn
冬季
Winter
平均
Average
Ch 20162 ±0128 20153 ±0138 20148 ±0141 20136 ±0135 20150 ±0132
Rg 19185 ±0129 20121 ±0152 20135 ±0136 19176 ±0174 20104 ±0150
Sm 20130 ±0120 19196 ±0180 20154 ±0139 19170 ±1104 20121 ±0168
Cc 20142 ±0124 20145 ±0164 20162 ±0133 20158 ±0181 20152 ±0148
Cb 19128 ±0135 18185 ±0123 18173 ±0164 18173 ±0157 18190 ±0147
Ch :欧洲棕 Cham aerops humilis ,Rg :细叶棕竹 Rhapis gracilis ,Sm :小箬棕 S a2
bal minor , Cc :缨络椰子 Cham aedorea cataractarum , Cb :玲珑椰子 Cham ae2
dorea brachypoda. 下同 The same below.
  与热带亚热带不同植被类型叶片的平均干重热
值相比 (表 3) ,5 种棕榈植物叶片的平均干重热值
20102 kJ ·g - 1 ,低于广东鼎湖山针阔混交林 21134
kJ·g - 1 ,广东鼎湖山季风常绿阔叶林 20163 kJ ·
g - 1 [6 ] ;高于海南东寨港红树林 19151 kJ·g - 1以及福
建华安竹类植物叶 17167 kJ·g - 1 [5 ] .
表 3  不同植被类型叶片的平均干重热值
Table 3 Average gross caloric values in leaves of various vegetation
types
植被类型
Vegetation type
取样地区
Sampling site
种数
No1of
species
叶片平均干重热值
Average gross caloric
values in leaves
(kJ·g - 1)
资料来源
Cited from
热带湿润森林
Tropical moist forest
巴拿马
Panama 4 15161 [17 ]
红树林
Mangroves
海南东寨港
Dongzhai Harbor ,Hainan 7 19151 [6 ]
季风常绿阔叶林
Monsoon evergreen
broadleaf forest
广东鼎湖山
Dinghushan , Guangdong 8 20163 [12 ]
针阔混交林
Coniferous2broadleaf
mixed forest
广东鼎湖山
Dinghushan , Guangdong 8 21134 [12 ]
竹类植物
Bamboo
福建华安
Huaan County ,Fujian 46 17167 [9 ]
棕榈植物
Palmae
福建厦门
Xiamen ,Fujian 5 20102 本文
313  干重热值与灰分含量以及气象因子的相关
植物组分或器官干重热值的差异主要是受自身
组成 (所含的营养物质) 、结构和功能的影响 ;其次 ,
还受光照强度、日照长短及土壤类型和植物年龄影
响 ;此外 ,灰分含量的高低对植物的干重热值也有一
73117 期              谭忠奇等 :五种丛生状棕榈植物叶热值的月变化研究            
定的影响[5 ] . 缨络椰子、小箬棕的干重热值与灰分
含量具有显著的线性相关 ( P < 0105) ,而其余 3 种
植物的干重热值与灰分含量相关性不显著 ( P >
0105) (表 4) . 通过对干重热值与月平均气温、月总
降雨量进行相关分析发现 ,5 种植物干重热值与月
平均气温、月总降雨量无相关 ( P > 0105) .
表 4  干重热值与灰分含量的关系
Table 4 Relationship bet ween gross caloric values and ash contents

Species
方程
Equation
相关系数
Correlation
coefficient
(r)
样本数
Number
of sample
(n)
Ch y = 010748x + 20113 01320 12
Rg y = - 013222x + 221728 01570 12
Sm y = - 011817x + 21155 01707 3 12
Cc y = 012355x + 18135 01657 3 12
Cb y = - 010515x + 19154 01195 12
y :干重热值 Gross caloric values ( kJ ·g - 1) , x :灰分含量 Ash contents
( %) , r0105 (10) = 01576.
314  去灰分热值及月变化
从去灰分热值的月变化来看 ,细叶棕竹与小箬
棕 ,缨络椰子与玲珑椰子的月变化趋势相似 (图 3) .
杨福囤等[8 ]探讨了植物去灰分热值随着植物生长
发育节律而变化的规律 ,他们将我国高寒草甸地区
常见的 4 种优势植物 —珍珠蓼、垂穗披碱草、矮嵩
草、金露梅在不同时期的去灰分热值变化曲线归纳
成“V”型 (珍珠蓼和金露梅) 、“L”型 (垂穗披碱草) 和
无明显变化 (矮嵩草) 3 种类型. 欧洲棕、细叶棕竹、
小箬棕的去灰分热值月变化较接近“V”型的波动变
化 ,而缨络椰子、玲珑椰子变化较为平缓.
图 3  5 种棕榈植物叶去灰分热值的月变化
Fig. 3 Monthly changes in ash free caloric values of five species leaves in
Palamae.
  从去灰分热值的季节变化看 (表 5) ,欧洲棕、小
箬棕、玲珑椰子为春季最高 ;细叶棕竹为秋季最高 ,
缨络椰子冬季最高. 这一年中 ,细叶棕竹叶的去灰分
热值 (在 20193~22145 kJ·g - 1之间 ,平均为 21187
±0146 kJ·g - 1)与小箬棕 (在 20183~22144 kJ·g - 1
之间 ,平均为 21184 ±0153 kJ ·g - 1 ) 和欧洲棕 (在
20187~22159 kJ·g - 1之间 ,平均为 21155 ±0153 kJ
·g - 1) 相近 ,经 t检验 ,无显著差异 ( P > 0105) . 缨络
表 5  去灰分热值的季节变化( kJ·g - 1)
Table 5 Seasonal changes in the ash free caloric values

Species
春季
Spring
夏季
Summer
秋季
Autumn
冬季
Winter
平均
Average
Ch 22108 ±0157 21138 ±0144 21142 ±0144 21133 ±0154 21155 ±0153
Rg 21180 ±0149 21184 ±0147 22122 ±0125 21160 ±0159 21187 ±0146
Sm 22110 ±0124 21199 ±0169 21181 ±0107 21147 ±0184 21184 ±0153
Cc 22142 ±0163 22117 ±1119 22147 ±0144 22181 ±1119 22160 ±0181
Cb 22110 ±0160 21147 ±0146 21146 ±0150 21131 ±0189 21159 ±0163
椰子的去灰分热值 (在 21177~24111 kJ·g - 1 ,平均
为 22160 ±0181 kJ·g - 1) 明显高于玲珑椰子 (20165
~22174 kJ·g - 1 ,平均为 21159 ±0163 kJ·g - 1) ,经 t
检验 ,达到显著水平 ( P < 0105) . 去灰分热值除缨络
椰子外 ,其余 4 种植物去灰分热值较为接近 ( P >
0105) . 5 种丛生状棕榈植物叶的平均去灰分热值为
21189 kJ·g - 1 ,低于广东鼎湖山针阔混交林乔木层
的 8 种植物叶平均 22143 kJ·g - 1 ,高于福建华安竹
类植物叶的 20185 kJ·g - 1 (46 种平均) ,而与广东鼎
湖山季风常绿阔叶林乔木层的 8 种植物叶平均
21163 kJ·g - 1接近.
参考文献
1  Hughes M K. 1971. Seasonal calorific values from a deciduous wood2
land in England. Ecology ,52 :923~926
2  James TDW ,Smith DW. 1978. Seasonal changes in the caloric val2
ues of the leaves and twigs of Poulus t rem uloides. Can J Bot ,56 :
1804~1805
3  Lin G2H (林光辉) ,Lin P (林  鹏) . 1991. The changes of caloric
value of a mangrove species Kandelia candel in China. Acta Ecol
S in (生态学报) ,11 (1) :44~48 (in Chinese)
4  Lin Y2M (林益明) ,Lin P (林  鹏) . 1998. Energy of Dendro2
calamopsis oldhami forest in Hua’an County. J Xiamen U niv
( Nat ure Science) (厦门大学学报·自然科学版) , 37 (6) : 908~
914 (in Chinese)
5  Lin Y2M (林益明) ,Li Z2B (黎中宝) ,Chen Y2Y(陈奕源) , et al .
2001. Caloric values in leaves of some bamboo species in the Bam2
boo Garden of Hua′an county. Chin B ull Bot (植物学通报) , 18
(3) :356~362 (in Chinese)
6  Ren H(任  海) , Peng S2L (彭少麟) ,Liu H2X (刘鸿先) , et al .
1999. The caloric value of main plant species at Dinghushan ,
Guangdong ,China. Acta Phytoecol S in (植物生态学报) , 23 (2) :
148~154 (in Chinese)
7  Sun G2F (孙国夫) , Zheng Z2M (郑志明) , Wang Z2Q (王兆骞) .
1993. Dynamics of calorific values of rice. Chin J Ecol (生态学杂
志) ,12 (1) :1~4 (in Chinese)
8  Yang F2T(杨福囤) , He H2J (何海菊) . 1983. A preliminary study
on caloric of common plants in alpine meadow. Acta Phytoecol
Geobot S in (植物生态学与地植物学丛刊) , 7 (4) : 280~287 (in
Chinese)
作者简介  谭忠奇 ,男 ,1967 年生 ,高级农艺师 ,厦门大学生
命科学学院博士生 ,从事植物生态学研究 ,发表论文 10 多
篇. E2mail :tll123 @public. xm. fj. cn.
8311 应  用  生  态  学  报                   15 卷