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脉冲电场作用对植物释放负离子与气孔特征的关系

吴仁烨, 孙缘芬, 郑金贵, 邓传远, 叶大鹏, 王晴水

植物学报 2017, 52 (6): 744-755. DOI: 10.11983/CBB16242

摘要（1624）

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植物在自然状态下释放负离子的能力很弱, 施加脉冲电场可激发其释放能力。在密闭的玻璃箱中, 研究紫背竹芋(Stromanthe sanguinea)、绒叶肖竹芋(Calathea zebrina)和朱顶红(Hippeastrum rutilum)在常态、脉冲电场和光照刺激下释放负离子的浓度, 并观察叶片气孔特征, 结果表明: (1) 不同参数脉冲电场对植物释放负离子的能力影响不同, 每种植物均具有高效释放负离子的最佳脉冲电场, 紫背竹芋为A₃B₃C₃(A₃, U=1.5×10⁴V; B₃, T=1.5 s; C₃, τ =65 ms); 绒叶肖竹芋为A₃B₄C₁(A₃, U=1.5×10⁴ V; B₄, T=2.0 s; C₁, τ =5 ms); 朱顶红为A₄B₄C₁(A₄, U=2.0×10⁴ V; B₄, T=2.0 s; C₁, τ =5 ms)。(2) 植物体上所储存的电压越大, 其释放负离子的能力越强。(3) 脉冲电场作用时, 植物释放负离子的能力与光照度呈正相关; 无电场刺激时两者差异不显著(P>0.05)。(4) 植物释放负离子的能力与叶片气孔特征关系密切, 脉冲电场作用下叶片气孔的开合度和气孔密度越大, 其释放能力越强。

Treatment	Factors			Average of negative air ions concentration (ion·cm^-3)
Treatment	A	B	C	P0	P4	P6	P7
A₁B₁C₁	8	0.5	5	36±3 a	452644±21866 n	91±6 a	8605±983 f
A₁B₂C₃	8	1.0	65	38±2 a	471667±21881 n	92±8 a	9581±948 f
A₁B₃C₄	8	1.5	90	39±2 a	535311±25007 l	94±5 a	8559±874 f
A₁B₄C₂	8	2.0	35	44±2 a	494667±27146 m	98±8 a	8832±543 f
A₂B₁C₄	10	0.5	90	39±2 a	795822±53569 k	95±9 a	20200±1478 f
A₂B₂C₂	10	1.0	35	38±2 a	822267±54244 j	88±8 a	22473±1381 f
A₂B₃C₁	10	1.5	5	37±3 a	813022±50909 jk	85±7 a	23236±2467 f
A₂B₄C₃	10	2.0	65	41±3 a	872734±55664 i	91±4 a	21801±1643 f
A₃B₁C₂	15	0.5	35	105±2 a	1564444±119680 d	226±20 a	181311±20261 e
A₃B₂C₄	15	1.0	90	107±2 a	1628244±191548 c	250±40 a	218444±33270 c
A₃B₃C₃	15	1.5	65	109±3 a	1730800±195344 a	233±16 a	191867±32167 de
A₃B₄C₁	15	2.0	5	107±2 a	1670933±187634 b	262±28 a	208067±34590 cd
A₄B₁C₃	20	0.5	65	130±2 a	1186667±103135 f	170±39 a	301933±30237 b
A₄B₂C₁	20	1.0	5	129±5 a	1264000±117184 e	179±18 a	330356±30322 a
A₄B₃C₂	20	1.5	35	134±3 a	1136800±83461 g	215±33 a	322644±29865 ab
A₄B₄C₄	20	2.0	90	140±4 a	1038133±83109 h	164±51 a	318156±36925 ab

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表4 不同参数的脉冲电场刺激下植物释放负离子浓度的分析(平均值±标准差)

正文中引用本图/表的段落

不同强度的脉冲电场对盆土释放负离子的作用很小(36-140 ion·cm-3), 处理间均无显著差异(表4)。紫背竹芋在不同强度脉冲电场作用下, 释放负离子的能力存在差异, 浓度均值为452 644-1 730 800 ion·cm-3 (表4)。A₃B₃C₃处理下的负离子浓度均值最高, 是常态下释放能力(未刺激)的22 773.7倍。负离子浓度最低的处理为A₁B₁C₁, 浓度均值为452 644 ion·cm-3, 是其常态下释放能力的5 955.8倍。方差分析表明, 紫背竹芋高效释放负离子的最优处理为A₃B₃C₃。在该强度脉冲电场作用下, 其释放负离子能力的倍增效应最为显著。

表4

绒叶肖竹芋释放负离子的浓度均值为85-262 ion·cm-3 (表4), 以A₃B₄C₁处理下负离子的释放能力最强, 是其常态下释放能力的3.2倍。而以A₂B₃C₁作用下的释放能力最弱, 仅为85 ion·cm-3, 与自然状态下的释放能力(81 ion·cm-3)相近。尽管各处理绒叶肖竹芋释放负离子的能力不同, 但各处理间均无显著差异。方差分析表明, 仅脉冲电压对其释放负离子的能力存在显著影响(P<0.05)。验证性实验表明, A₃B₄C₁为绒叶肖竹芋高效释放负离子最佳脉冲电场的组合参数。

朱顶红释放负离子的浓度均值为8 559-330 356 ion·cm-3 (表4), 以A₄B₂C₁作用下的释放能力最强, 是其常态下的4 404.7倍, 与其它各处理均呈显著差异(P<0.05)。释放负离子能力最小的是A₁B₃C₄, 为8 559 ion·cm-3, 是其常态下的114.1倍。方差分析表明, 脉冲电压、脉冲间隔和脉冲宽度均对其释放负离子的浓度具有显著的影响(P<0.05)。验证性实验表明, A₄B₄- C₄是其高效释放负离子的最佳脉冲电场组合参数, 浓度均值为330 356 ion·cm-3。

与自然状态下各植物释放负离子的能力相比, 施加不同强度的脉冲电场, 植物释放负离子的浓度有不同程度的提高。除绒叶肖竹芋外, 紫背竹芋和朱顶红释放负离子的能力在不同强度脉冲电场作用下均存在显著差异(P<0.05) (表4)。

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