我国常见落叶果树BVOCs释放特征及变化动态

发布时间：2020-03-24 09:44

【摘要】：植物源挥发性有机物(biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是VOCs的重要组成部分。它促进植物抵御外部生物与非生物胁迫的同时,广泛参与着近地层臭氧(O_3)及二次有机气溶胶(secondary organic aerosol,SOA)等二次污染物的生成,对区域大气环境质量乃至全球气候变化有重要影响。目前,关于农-林复合生态系统中植物BVOCs研究较少,尤其是以城郊地区常见果树为试验对象得研究极为零散。为此,本文运用固相吸附-热脱附动态采样-气相色谱/质谱联用(GC/MS)分析技术,于2018年7月~9月采用野外原位观测的方法,分析了我国12种落叶果树BVOCs的排放清单和排放特征,并尝试从植物BVOCs释放速率可能的表征指标,BVOCs典型物质的周期性变化两个层次探讨果树BVOCs的释放情况。通过研究,得出主要结论如下:1.桃树、李子树和杏子树3种果树为高BVOCs排放树种,柿子树等9种果树为中等BVOCs排放树种。果树总BVOCs(异戊二烯、单萜和倍半萜烯之和)释放速率在(2.6±0.1)~(14±0.8)μg·g~(-1)·h~(-1)之间,其中杏树总BVOCs释放速率最高[(14±0.8)μg·g~(-1)·h~(-1)]。对不同科属及生活型果树BVOCs进行显著性分析发现,木本类果树异戊二烯释放速率[(4.2±1.4)μg·g~(-1)·h~(-1)]显著高于藤本类[(0.6±0.2)μg·g~(-1)·h~(-1),P=0.03],但果树BVOCs的释放速率不具有显著的科属差异,暂不能依据果树科属关系对BVOCs释放水平进行分类。2.果树释放的单萜类物质(MTs)与已被大量研究的松柏科植物不同。具有花香或脂香味的β-月桂烯(β-myrcene)、D-柠檬烯(D-limonene)和γ-松油烯(γ-terpinene)是果树释放的主要成分,β-月桂烯(β-myrcene)含量最高,占单萜总释放量的59.3%。此外,果树释放物中含有烃类、醇类和醛类等9类物质,烃类含量最高,占39.0%,并可能释放芴、菲、萘等8种具有芳香味的有毒有害大气污染物。3.胞间CO_2浓度(Ci)是唯一可能表征果树BVOCs释放速率的叶片气体交换参数。依次分析光合作用过程中的4种气体交换参数及2类叶片性状与BVOCs各组分的关系,发现果树叶片Ci与异戊二烯(r=-0.742,P0.01)和总BVOCs(r=-0.927,P0.01)释放速率有极显著的负相关关系,而与单萜的负相关性存在较弱(r=-0.495,P0.05)。反观其他参数,与各BVOCs组分的释放速率均无明显的相关性,这意味着除Ci外,上述参数尚不能反映出果树品种间BVOCs释放速率的差异。4.果树总BVOCs排放具有日变化规律。上午和下午释放速率较小,午后13:00达到一天排放的‘峰值’,此时柿子树和梨树光合作用出现抑制,两种果树MTs排放速率分别为(5.2±0.3)μg·g~(-1)·h~(-1)和(2.1±0.3)μg·g~(-1)·h~(-1),推测热应力下用于植物BVOCs合成的碳源发生替换是这一现象发生的潜在原因。另外,比较两种果树MTs释放速率的环境(光照和温度)敏感性发现,柿子树高于梨树。5.柿子树果实不同物候期,叶片释放物种类基本不变,但物质组成变异很大,比叶重(LMA)可以较好反映各阶段BVOCs的释放能力。以烯烃类物质为例,从坐果期到膨大期至果实成熟期的优势物质(含量)分别为:α-蒎烯(7.86%)、十二烯(3.29%)、十四烯(7.76%)。就总BVOCs而言,在膨大期[(5.7±0.2)μg·g~(-1)·h~(-1)]和果实成熟期[(5.6±1.7)μg·g~(-1)·h~(-1)]释放速率显著高于坐果期[(2.1±0.3)μg·g~(-1)·h~(-1),P0.05]。柿子树果实不同物候期BVOCs释放速率与LMA有极强的正相关关系(r=0.660,P0.01)。可将柿子不同物候期的LMA,作为判断柿子叶片不同物候期BVOCs释放速率的外在指征参数。
【图文】：

13图 2.1 本研究技术路线图Fig. 2.1 Framework2.4 实验区概况鉴于果树的实际分布情况，实验分别在北京市昌平区营坊村（E116o17'，N 40o15'）和北京市延庆区唐家堡村（E115o59'，N 40o30'）完成，，两地均为温带大陆性气候，降

图 2.2 本研究采样点位置示意Fig. 2.2 The location of the sample sites in this study5 实验材料依据《中国统计年鉴》［76］及《中国农业统计资料》［77］中果树种植基础资计数据，将我国广泛栽培的苹果（Malus domestica）、梨（Pyrus spp）、桃（Amygrsica）、樱桃（Cerasus pseudocerasus）、杏子（Armeniaca vulgaris）、李子（Picina）6 种蔷薇科果树，以及由红枣（Ziziphus jujuba ）、柿子（Diospyros ka棠（Malus prunifolia）、核桃（Juglans regia）、葡萄（Vitis vinifera）、猕猴桃（Actiinensis）组成的 6 种其他科果树作为实验材料。按照生活型差异，前 10 种为果树，后 2 种为藤本类果树。 部分果树在全国的种植情况见表 2.1，所有的供均选用无扦插和嫁接且在自然生长状态下树龄超过 5 年的实生苗。6 样品采集及测定方法考虑到果树间物候的差异，于 2018 年 7 月～9 月间果树生长旺盛期选择晴
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71

【参考文献】

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本文编号：2598148