全 文 ：CAOYE YU XUMU2014年第2期 总第213期草业与畜牧
李氏禾 （Leersia hexandra Swartz）， 属禾本科多
年生草本植物， 根、 茎具有很强的繁殖能力。 长期
淹水后能萌发出新的分蘖， 具有适应持续干旱和淹
水等生境以及超富集重金属铬等特点 [1, 2]。 浑浊水体
中光照强度低， 水体中的各种悬浮颗粒物影响了光
照的垂直分布， 李氏禾生长受到胁迫， 进而影响其
的生长 [3, 4]。 叶绿素荧光特性反应了植物胁迫过程中
的生理变化， 通过探测植物叶片的叶绿素荧光的变
化， 就可以在不损伤植物机理的同时研究植物的光
合作用 [5]。 但目前尚未出现通过研究叶绿素荧光进
而分析李氏禾浊度胁迫下机理变化的报道。 探究李
氏禾叶片荧光特性的变化， 就能分析其在胁迫下的
生理机制。
1 材料和方法
1.1 试验材料
李氏禾采自长江大学植物园， 为多年生无性系
幼苗， 生长状况良好， 长势一致， 株高 20cm。 于
2012 年 5 月 5 日种植于施有等量有机肥的种植盆中，
土壤为表层园土。 种植盆放置于光照良好处， 培养
20 天后放入 4 个高度为 50cm、 容积为 15 L 的实验
桶中进行淹没处理， 每个桶内的水体浊度分别为 0、
30、 60 和 90 NTU。 1mg 高岭土配制 1 L 水溶液的浊
度为 1 NTU， 分别称取 450、 900 和 1 350mg 的高岭
土， 配置 15 L 的浊度溶液。 每 3 天重新配置一次溶
液， 防止沉淀对试验产生影响。
1.2 试验方法及数据处理
试验采用控制变量法， 水体浊度和时间为变量。
0 NTU 为对照组， 30、 60 和 90 NTU 为处理组。 每
个处理重复 3 次， 共 12 盆， 每盆种植 10 株李氏禾。
收稿日期： 2013-12-09
基金项目： 湖北省科技厅公益性科技项目 ( 2013BCB010) ；
湖北省教育厅中青年项目 (Q2010321) 资助
作者简介： 戴少伟 （1989—）， 男， 在读硕士研究生， 主要从
事植物生理生态研究。
* 通讯作者
不同浊度水体下李氏禾 （Leersia hexandra
Swartz） 叶绿素荧光特性研究
戴少伟 ， 朱桂才 *
（长江大学园艺园林学院， 湖北 荆州 434025）
摘要： 为探究不同浊度水体胁迫下李氏禾 （Leersia hexandra Swartz） 的叶绿素荧光特性， 将李氏禾幼苗置于浊度分别为 0、
30、 60 和 90 NTU 的水体中完全淹没。 试验处理持续 13 天， 于第 1 天开始间隔一天采用水下调制荧光仪 （DIVING-PAM） 测
定叶片叶绿素荧光的实时光量子产量 （Yield）、 最大光量子产量 （Fv/Fm）、 暗适应最小荧光 （F0）、 相对光合电子传递速率
（ETR）、 光化学淬灭系数 （qP）、 非光化学淬灭系数 （NPQ）。 结果显示： 第 7 天时 30 NTU 的水体中， Fv/Fm、 ETR、 qP的值降
到最低， 李氏禾的光合作用受阻； 此时 30 NTU 的 Fv/Fm、 Yield、 qP值比 0 NTU 分别高 9.3%、 8.4%、 21.1%， 表明李氏禾在一
定时间内能适应 30 NTU 的胁迫。 该研究结果将有助于认识李氏禾在浊度下的生理变化， 对李氏禾在浑浊水体的消涨带植被修
复的应用具有指导意义。
关键词： 李氏禾； 荧光特性； 浊度胁迫； 生境修复
中图分类号： S543.034 文献标识码： A 文章编号： 1673-8403（2014）02-0001-05
DOI：10.3969/j.issn.1673-8403.2014.02.001
草业科学
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CAOYE YU XUMU 2014年第2期 总第213期草业与畜牧
采用德国 Walz 公司生产的便携式水下荧光仪
（DIVING-PAM） 测定， 试验淹没处理前进行第 0 天
测量， 淹没后每隔一天分别在第 1天、 第 3 天、 第 5
天、 第 7 天、 第 9 天、 第 11 天以及第 13 天下午 15
时至 17 时光线未直射叶片时测定一次叶片的荧光参
数， 同时观察、 记录不同处理中叶片的生长状况。
分别测定快速光响应曲线和诱导曲线； 获得 Yield、
Fv/Fm、 F0、 ETR、 qP、 NPQ 的数据 。 采用 Excel
2007处理试验数据及 DPS 7.05做差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同浊度水体下李氏禾叶绿素荧光参数 Fv/Fm
和 Yield的变化趋势
随着试验处理时间的延长， 水体浊度抑制李氏
禾 PSⅡ的光合潜能。 30 NTU的 Fv/Fm值显著高于其
他各组， 其他各组相互间差异不明显 （见图 1）。
Fv/Fm 的值在第 11 天时上升， 到第 13 天时趋于稳
定， 李氏禾逐渐适应了浊度环境。 此时， 30 NTU 的
Fv/Fm 的值比 0 NTU 高 9.3%， 表明 30 NTU 的水体
对李氏禾的胁迫影响小。
图 1 不同水体浊度下李氏禾叶绿素最大光量子产量 Fv/Fm 的变化趋势 (注： 第 0 天为陆地测量， 以下同)
试验测量中第 1 天、 第 3 天、 第 5 天时 Yield 的
值之间差异不显著， 各处理组 Yield 的值第 7 天时降
到最低， 直到第 11 天上升， 第 13 天恢复到稳定值
（见图 2）。 第 7 天时 30 NTU 的值分别比 0、 60、
90 NTU 高 8.4%、 5.9%、 7.1%， 表明李氏禾叶绿素
内的 PSⅡ结构并未受到破坏， 当适应胁迫后叶片
Yield的值上升。
图 2 不同水体浊度下李氏禾叶片实际光量子产量 Yield 的变化趋势
2.2 不同浊度水体下李氏禾叶绿素荧光参数 F0、
ETR、 qP、 和 NPQ的变化趋势
胁迫产生以后第 1 天时各处理组李氏禾叶绿素
最小荧光 F0 急剧上升， 第 3 天和第 5 天 F0 的值下
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降不明显， 第 13 天后 F0 的值达到稳定。 第 9 天时
F0 值的依次是 0 NTU > 30 NTU > 60 NTU > 90 NTU
（见图 3）， 由于水体浊度影响了光合器官， 植物通过
光化学淬灭来保护叶片。
图 3 不同水体浊度下李氏禾叶片暗适应最小荧光 F0 的变化趋势
试验开始后各处理组 ETR 的值均在第 1 天时就
开始降低， 30 NTU的 ETR值在第 11天时降到最低，
第 13 天测量值相较于陆地测量时差值很大 ， 但
60 NTU 与 90 NTU 的 ETR 值差异并不显著 （见图
4）， 可能是高浊度对光照强度的影响较大， 叶片的
光化学反应差异不大的原因造成的。
图 4 不同水体浊度下李氏禾叶片相对光合电子传递速率 ETR 的变化趋势
qP的值在第 1 天开始下降， 至第 11 天后上升，
并在第 13 天达到稳定， 第 7 天时 30 NTU 处理下 qP
的 值 分 别 比 0、 60 NTU 和 90 NTU 高 21.1% 、
16.8%、 21.8% （见图 5）。 0 NTU 时光照较强， 由于
PSⅡ功能的减弱使光通过热量和荧光散失的量要多
于 30 NTU， 因而 qP的值低于 30 NTU 时测量。 浊度
为 90 NTU时， 叶片所接受到的光照值低， 用于光合
作用的能量少， qP的值比 30 NTU低。
图 5 不同水体浊度下李氏禾叶片光化学淬灭系数 qP的变化趋势
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试验开始第 1 天测量后各处理组 NPQ 的值都先
增后降。 各个处理组中 NPQ 的值差异不显著， 第 13
天测量时 NPQ 的值都降到最低 （见图 6）， 可能是由
于高岭土附着在叶片上对植物叶片起保护作用。
图 6 不同水体浊度下李氏禾叶片非光化学淬灭系数 NPQ 的变化趋势
3 讨论
植物受胁迫影响后， 其生长就会受到抑制， 但
很难直观地量化出所受胁迫影响的大小 。 通过
DIVING-PAM 测定， 分析叶片的各种荧光参数就可
以了解到植物的光合作用机制， 就能方便、 快捷地
分析植物所受胁迫的影响， 就能预测植物是否适应
胁迫及其生理变化等 [6~8]。
Fv/Fm是植物潜在的最大光合能力， 当其下降时
就代表植物受到了胁迫。 Yield 是植物的实际光合效
率。 浊度胁迫产生后各处理组中李氏禾的 Fv/Fm 值
和 Yield值下降， 光合器官受胁迫抑制， PSⅡ光合作
用效率低。 叶片出现枯萎的现象， 但 PSⅡ的结构并
未破坏仅功能受到抑制。 Fv/Fm 值和 Yield 值的升
高， PSⅡ功能逐渐恢复。 表明一定时间内李氏禾能
适应一定浊度水体的生境胁迫。 30 NTU 处理组中的
Fv/Fm 和 Yield 的均值比其他组要高 3.6%， 30 NTU
的水体对李氏禾的胁迫抑制比其他各组小， 李氏禾
光合效率也比其他组高， 相较于 0 NTU、 60 NTU 和
90 NTU李氏禾更适应 30 NTU的生境胁迫。
F0 是色素所吸收的光能中不参与光化学反应的
能量， F0 值的升高表明光能以热和荧光形式散失量
增多 [9]。 陆地测量时 PSⅡ未受到抑制时， 吸收到的
光大部分参与光化学反应 [10, 11]。 ETR 是度量光化学
反应过程中碳固定电子传递的情况 [12~14]。 qP 是对
PSⅡ原初电子受体 QA 氧化态的一种量度 [15]。 qP的
值越大就表明 PSⅡ的电子传递活性越高， 植物利用
光合作用的效率越高 [16]。 NPQ 反映了植物将过剩光
能转化为热的能力 ， 避免植物受到强光照射的损
伤 [17~19]。 水体中光照强度和水体浊度成反比， 浊度
越低光照越强。 试验第 1 天后各处理组 F0 值升高，
30 NTU 的 F0 值在第 11 天相比第 1 天降低了
15.9%。 李氏禾适应胁迫调整色素吸收荧光， 使光合
器官适应低光环境。 光合器官的功能受到抑制， 其
电子传递速率降低 [14]。 当叶片逐渐适应浊度胁迫后，
ETR 的值上升。 胁迫使叶片内的叶绿素只能通过热
能的形式将多余的热量散失， 因此李氏禾 NPQ 的值
先增后降。 此外， 30 NTU的 qP均值最大， 表明李氏
禾在 30 NTU的水体中光合效率较高， 光照强度和光
能利用综合影响着叶绿素的光合作用。 0 NTU 的光
照强于 30 NTU， 光合器官受到淹没胁迫时， PSⅡ更
适应低光的环境。 60、 90 NTU 时植物能利用的光能
少， 光合效率低。 高岭土附着在叶片上， 对叶片光
保护机制产生了一定的影响。
研究的最终结果表明， 在一定时间内李氏禾能
适应低浊度 （30NTU） 的水体生境， 这对李氏禾在
浑浊水体的消涨带植被修复的应用具有指导意义。
消涨带生境变化较大， 淹没时泥沙含量高水体透明
度低， 水体浊度高， 植物量稀少。 李氏禾适应低浊
度水体的特性预示着李氏禾可以用于改善这些消涨
带区域的生境。 但李氏禾适应低浊度生境的时间限
度、 叶片浊度胁迫后光合器官结构变化以及胁迫解
除后的耐旱性等都仍有待于进一步的研究。
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草业科学
Study on Photosynthetic Characteristic for Leersia hexandra Swartz Leaves under Different Water Turbidity
DAI Shao-wei , ZHU Gui-cai1*
(College of Horticulture and Gardening, Yangtze University, Jingzhou 434025, China) mailto:jshe@pku.edu.cn
Abstract： In order to explore the chlorophyll fluorescence characteristics of Leersia hexandra Swartz being stressed in different
turbidity water, the seeding experiments have been carried out in the water with 0， 30, 60, 90 NTU to watch Yield, Fv/Fm F0 ETR qP
and NPQ were measured using DIVING-PAM. The measurement operates 13 day and interval of 1 day. The result of the experiment
showed that: Seven days later, in the water of 30 NTU, the figure of Fv/Fm、 ETR and qP had decreased to the lowest, which demonstrated
that photosynthesis of Leersia hexandra Swartz had been blocked. Meanwhile, the value of Fv/Fm,Yield, qP of 30 NTU level is
respectively 9.3%, 8.4%, 21.1% higher than 0 NTU. It suggests that Leersia hexandra Swartz can adapt to 30 NTU stress. The results of
the study will be helpful to know the physiological changes of Leersia hexandra Swartz under the turbidity water stress and to guide how to
restore the vegetation rehabilitation at the water fluctuation belt.
Key words: Leersia hexandra Swartz; Chlorophyll fluorescence characteristics; Habitat restoration; Turbidity stress
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