圆柏叶挥发性有机物动态变化研究

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圆柏(Sabina chinensis)是常绿针叶植物,作为我国传统的园林绿化树种,具有较强的杀菌保健作用。目前,对圆柏挥发性有机物(volatile organic components,VOCs)的研究多集中在生长期挥发物相对含量的变化,而冬季VOCs的动态变化以及使用绝对含量进行定量的研究尚未见报道。本研究采用顶空固相微萃取法(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)萃取圆柏叶VOCs,并结合气相色谱-质谱联用技术,分析其成分、绝对含量、日变化和月变化规律,以全面了解一年中不同环境温度下圆柏叶VOCs的动态变化特征,为圆柏在园林规划设计中的合理配置以及改善生态环境方面的应用提供科学基础。主要研究结果如下:(1)在萃取温度50℃、萃取时间40 min、平衡时间20 min条件下,HS-SPME法鉴定出圆柏叶VOCs组分为萜类、苯环类、醇类、酯类、酮类、醛类、酸酐类和烃类化合物。圆柏鳞叶、刺叶分别有63、70种成分,含量分别为5.795、14.802 ug/g;其中萜类化合物分别有44、47种,含量分别为5.268、14.350 ug/g;鳞叶和刺叶有57种相同成分,共同成分的含量之和分别占鳞叶和刺叶总VOCs含量的97.78%、99.22%。圆柏鳞叶和刺叶都以萜类化合物的种类最多,含量最高,且大部分成分相同,但刺叶总VOCs的成分数量和含量均高于鳞叶。(2)初春圆柏总VOCs的成分数量在7:00~10:00时最多,初夏、初秋和初冬则最少。初春、初夏和初冬圆柏总VOCs含量的日变化曲线均为“单峰”型,但出现高峰的时间不同,分别在13:00、10:00、16:00时含量达到最大;初秋圆柏总VOCs含量的日变化曲线则呈“V”型,13:00时含量最低;四个时期白天都以萜类化合物为主,萜类化合物数量和含量的变化决定了各时期圆柏VOCs的日变化特征。圆柏叶VOCs的成分数量和含量的日变化趋势各有差异,总体上,初春、初夏白天上午VOCs的总含量高于下午,初冬正好相反,初秋上午和下午的含量差异不显著。温度对圆柏VOCs的日变化影响较大,初春圆柏叶内VOCs含量的日变化与温度呈极显著正相关(P<0.01),初冬呈显著正相关(P<0.05),初秋呈显著负相关(P<0.05),初夏则不显著,温度大致在10℃~15℃时,圆柏叶内VOCs的含量较大。(3)一年中2月鉴定的圆柏VOCs成分数量最多(69种),8月份最少(51种),总体上春季>夏季>冬季>秋季;圆柏总VOCs在6月时含量最高(12.727 ug/g),12月时最低(2.509 ug/g),总体上夏季>春季>秋季>冬季。圆柏有43种固定成分,在每个月内均被鉴定到,其中有36种萜类、4种酯类、1种苯环类、1种醇类和1种酮类成分,大多数成分的含量在5~8月出现高点,在1、10~12月出现低点。其中桧烯、L-乙酸龙脑酯、β-罗勒烯、D-大根香叶烯、β-侧柏烯、β-月桂烯、γ-松油烯、β-波旁烯、D-柠檬烯、γ-依兰油烯等萜类成分全年含量均高于0.05 ug/g,是组成圆柏VOCs的主要成分。本研究未能对苯环类、醇类、酯类等化合物在不同时期所表现出不同的日变化和月情况做出深入研究,需在今后的工作中进行完善。此外还需要补充鳞叶VOCs的动态变化研究以及光照强度、湿度等环境因素对圆柏VOCs动态变化的影响。
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