全 文 ：书中水水培对４种绿地植物生长
及光合生理特性的影响
王齐１，２，王有国３，师春娟１，孙吉雄２，谭一凡４
（１．云南林业职业技术学院，云南 昆明６５０２２４；２．甘肃农业大学草业学院，甘肃 兰州７３００７３；３．云南农业大学
园林园艺学院，云南 昆明６５０２０１；４．深圳市园林科学研究所，深圳５１８００３）
摘要：研究中水对植物生长发育产生的影响，拓展深圳市中水的利用范围。利用中水和清水（对照）水培试验对大
叶油草、台湾草、蟛蜞菊和金叶假连翘４种常用绿地植物小苗进行培养，测定２种水质对４种绿地植物株高生长、
根系发育及光合生理等的影响。结果表明，在中水中培养３０ｄ，４种植物的株高大于清水；根活力小于相应的清
水；叶绿素含量都高于清水；而根长在培养２１ｄ前大于清水，在２１ｄ后小于清水。大叶油草、蟛蜞菊的原始荧光
（犉０）和最大荧光（犉犿）均大于清水，犉狏／犉犿 值小于清水；而台湾草正好相反。经差异显著性分析，中水培养对植物
光合性能的影响与清水培养相比差异不显著（犘＞０．０５）。中水水质能对４种绿地植物的形态、生理产生一定的影
响，但与不同植物本身生物学特性有关。
关键词：中水；水培；根活力；叶绿素荧光
中图分类号：Ｑ９４５．１１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１０）０６０１０６０８
　 众所同知，我国是一个严重缺水的国家。尤其近年来，随着经济快速持续地发展，使我国的缺水状况更加突
出，据统计，全国６７０多个城市就有４００多个缺水，其中有１０８个严重缺水，有１００多个县级以上城市被迫限时限
量供水，水资源十分不足。因此，人们在思考解决水危机可能对城市生活及经济发展造成影响的可能，“节能减
排”的议案被人们及时地提到重要议程上。
污水回用无疑是一项可行而且最有效的手段之一。污水处理与再利用在国外发展已经很普遍，国内也很早
就进行了这方面的尝试，但在应用方面很有限。本研究采用的中水，也就是再生水，是指生活污水和工业废水经
处理后达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的水的总称［１］。因其水质中常含有一些其他离子（如重金
属）、病菌等有害物质和微生物，在应用方面受到了一定的排斥，使对中水的充分利用产生了不利影响。近年来，
人们对城市污水处理后应用进行了大量的研究，对其应用于绿地灌溉的可行性进行分析评价，如黄冠华等［２］的研
究表明污水灌溉的草坪草植株中Ｎ含量平均比清水灌溉要高４８％；孙吉雄等［３］和周陆波等［４］从植物生理方面对
自来水和再生水灌溉草坪草进行了对比；崔超等［５］和佟魏等［６］比较了国内外再生水灌溉绿地的水质标准，对水质
指标控制提出了建议。还有其他一些研究也认为，中水应用绿地灌溉对绿地植物不会造成胁迫影响。目前，大多
数研究只是集中在对植物外在表现及一些抗逆生理指标上，对植物根系作为中水最直接影响器官，还没见报道。
本研究立足于中水对植物生长发育的直接影响，应用中水水培的方法来研究中水对植物生长、根系发育及光合生
理的影响等，为应用中水进行绿地灌溉提供最直接的科学依据，进而为中水灌溉绿地可行性做出理论推断，有助
于拓宽中水利用范围和中水的推广应用。
１　材料与方法
１．１　材料
试验在深圳市园林科学研究所中心实验室进行。试验自２００８年５月１１日开始，选取具有深圳市园林绿地
广泛应用的、代表性的植物：金叶假连翘（犇狌狉犪狀狋犪狉犲狆犲狀狊）、大叶油草（犃狓狅狀狅狆狌狊犪犳犳狅狀犻狊）、台湾草（犣狅狔狊犻犪狆犪犮犻犳犻犮犪）
１０６－１１３
２０１０年１２月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第１９卷　第６期
Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．６
 收稿日期：２００９０４２２；改回日期：２００９０６３０
基金项目：深圳市中水灌溉绿地水质控制指标及安全性评价项目资助。
作者简介：王齐（１９７５），男，汉族，甘肃秦安人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｑｉ０２１３＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ＷＹＧ９９８８＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
和蟛蜞菊（犠犲犱犲犾犻犪狋狉犻犾狅犫犪狋犪）为研究对象，挖取其小
苗，洗净根系，栽植于２片带小孔（孔径１ｃｍ）泡沫板
的小孔内，用海绵填充固定；每片泡沫板上的植物排列
及数量一样，各种植物均１０株；将其浮于装有霍格兰
（改良 Ｈｏａｇｌａｎｄ）营养液的水培箱内进行培养。水培
箱采用白色ＰＶＣ塑料制成，长×宽×高＝７５ｃｍ×５５
ｃｍ×２０ｃｍ，内各装营养液２０Ｌ。
所用中水取自深圳市罗芳污水厂的二级出水（中
水），外观和嗅觉无不快感，其余水质指标如表１所示。
１．２　试验设计与处理方法
采用中水和清水（对照）水培２种处理对比试验，３
次重复。具体方法是：试验处理前（２００８年４月３０日
－５月１７日）先在霍格兰（改良 Ｈｏａｇｌａｎｄ）营养液中
培养让其生长完全正常；自５月１７日开始处理，将１
组放入中水中，另１组放入清水继续培养；每隔５ｄ分
别测定一次供试１０株植物株高（分蘖枝长）、分蘖数、
叶片数、根长，然后求均值；试验结束，分别测定每组植
物材料叶片叶绿素含量、根活力和叶绿素荧光。对比
分析２种不同水质对４种植物的影响。
１．３　指标测定
株高（分蘖枝长）（ｃｍ）、根长（ｃｍ）：直接测量（用直
尺）；叶绿素含量参照沈伟其［７］的方法；根活力参照张
表１　试验用水主要水质指标
犜犪犫犾犲１　犠犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔犻狀犱犲狓犲狊狅犳狋犲狊狋犲犱狑犪狋犲狉
项目Ｉｔｅｍ
测试值 Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｖａｌｕｅ
中水
Ｒｅｌａｉｍｅｄ
ｗａｔｅｒ
清水
Ｃｌｅａｎｅｄ
ｗａｔｅｒ
ｐＨ值ｐＨｖａｌｕｅ ６．５～８．５ ６．８～８．５
色度Ｃｈｒｏｍａ（°） ２５ ５
浊度Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ（ＮＴＵ） ５ １
溶解性固体
Ｄｉｓｓｏｌｖａｂｌｅｓｏｌｉｄ（ｍｇ／Ｌ）
１０００ ４２０
ＳＳＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ（ＳＳ，ｍｇ／Ｌ） ５ －
ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ） ４．００～８．００ ０．７４
ＣＯＤｃｒ（ｍｇ／Ｌ） ３０．０ ２４．２
总氮Ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ（ｍｇ／Ｌ） １０．００ ０．０６
总磷Ｔｏｔａｌｐｈｏｓｐｈｏｒ（ｍｇ／Ｌ） ０．５０ ０．０４
总硬度Ｔｏｔａｌｓａｌｔ（以ＣａＣＯ３ｍｇ／Ｌ） ４５０ ３００
氯化物Ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ｍｇ／Ｌ） ２５０ ２２０
细菌总数Ｔｏｔａｌｎｕｍｂｅｒｏｆｂａｃｔｅｒｉａ
（个Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ／Ｌ）
１００ ８
总大肠菌群Ｔｏｔａｌｎｕｍｂｅｒｏｆｃｏｌｉｆｏｒｍ
（个Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ／Ｌ）
５００ －
雄［８］的ＴＴＣ还原法测定；叶绿素荧光利用英国产ＦＭＳⅡ型调制式叶绿素荧光仪测定暗适应下初始荧光（犉０）、
最大荧光（犉犿）和ＰＳⅡ最大光化学效率（犉狏／犉犿）等叶绿素荧光参数，每个处理测６片叶取平均值。测定暗适应下
荧光参数时，作用光强为１３００μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），叶片要经过充分暗适应１５ｍｉｎ。
１．４　数据分析
使用Ｅｘｃｅｌ２００３、ＳＡＳ８．０软件统计分析数据，采用独立样本狋检验（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓａｍｐｌｅｓ狋ｔｅｓｔ）进行处理与
对照之间的差异显著性分析。
２　结果与分析
２．１　２种水质培养对４种不同植物株高的影响
中水和自来水培养对４种植物的株高生长产生了一定的影响（图１），４种植物株高随培养时间的延长而呈上
升趋势，中水培养下的株高生长量均大于清水。但不同植物在２种不同水质下的增幅因植物种类不同而不同。
大叶油草在中水与清水培养之间的差异最大，金叶假连翘次之，而台湾草和蟛蜞菊的差异不大。经狋测验结果表
明，株高生长除大叶油草在中水和清水培养下差异显著外（犘＜０．０５），其他３种植物差异均不显著（犘＞０．０５）。
这与一些研究结果一致［９１４］，其原因是中水比清水中含更多的营养元素如Ｎ、Ｐ等物质，促进了植物的生长。
２．２　２种水质培养对４种不同植物根长的影响
２种水质培养下，不同植物根系的生长也不尽相同（图２）。蟛蜞菊根系生长最快，在培养２０ｄ（６月１１日）
前，中水培养下根系生长较快，清水培养较慢；之后清水培养的生长较快，至试验结束（６月２１日），中水和清水培
养下的根长变化基本一样；大叶油草和金叶假连翘在中水和清水下的生长相差不大，但在培养２０ｄ（６月２１日），
清水培养的根长大于中水培养；台湾草的根生长速度最慢，且中水和清水培养下的根长差异显著（犘＜０．０５）。表
明短期中水培养对植物根生长起了促进作用，但在水培１个月后，根系生长减慢，颜色变黄，可能与中水含有大量
盐分有关，使根尖生长点受到了一定的影响。
７０１第１９卷第６期 草业学报２０１０年
图１　２种水质培养对４种不同植物株高的影响
犉犻犵．１　犈犳犳犲犮狋狅犳２犽犻狀犱狊狅犳狑犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔狅狀狋犺犲犺犲犻犵犺狋狅犳４犽犻狀犱狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
图２　２种水质培养对４种不同植物根长的影响
犉犻犵．２　犈犳犳犲犮狋狅犳２犽犻狀犱狊狅犳狑犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔狅狀狋犺犲狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳４犽犻狀犱狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
８０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．６
２．３　２种水质培养对４种不同植物叶片叶绿素含量的影响
不同植物在不同水质培养下，叶绿素ａ、ｂ、ａ／ｂ和总叶绿素含量也不同（图３）。从总体上看，中水培养下叶绿
素含量大于清水。中水培养的大叶油草、台湾草、蟛蜞菊和金叶假连翘叶片叶绿素ａ含量分别比清水培养的大
３．９９％，３５．０１％，－２０．７１％和１８．８５％，除大叶油草与清水培养之间差异不显著（犘＞０．０５）外，其他３种植物差
异均显著（犘＜０．０５）；叶绿素ｂ含量分别比清水培养的大２４．９４％，１０．４３％，３９．０５％和４６．９１％，蟛蜞菊和金叶
假连翘在中水与清水培养下差异显著（犘＜０．０５）；大叶油草、蟛蜞菊和金叶假连翘叶绿素ａ／ｂ分别比清水培养的
小２７．９１％，９８．０６％和５２．８２％，台湾草比清水培养的大２７．４４％，且蟛蜞菊和金叶假连翘在中水与清水培养下
差异显著（犘＜０．０５）；总叶绿素含量分别比清水培养的大１４．９６％，２３．３５％，１８．０４％和２７．０６％，台湾草和金叶
假连翘中水与清水培养下差异显著（犘＜０．０５）。这与一些研究结果一致，叶绿素的增加或降低与具体的植物种
类有关［１５１８］。
图３　２种水质培养对４种不同植物叶片叶绿素含量的影响
犉犻犵．３　犈犳犳犲犮狋狅犳２犽犻狀犱狊狅犳狑犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔狅狀狋犺犲犾犲犪犳犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾犮狅狀狋犲狀狋狅犳４犽犻狀犱狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
２．４　２种水质培养对４种不同植物根活力的影响
植物逆境下的生存能力能通过逆境下植株的生理过程和根活力大小表现出来。不同植物在不同水质培养下
根活力的大小也不同，从总体上看，中水培养下根活力小于清水培养（图４），具体表现为，大叶油草、台湾草、蟛蜞
菊和金叶假连翘的根活力在中水培养下比清水培养下分别小１５．９９％，２５．７６％，１４１．０１％和８．８９％，除蟛蜞菊在
中水培养与清水培养之间差异显著（犘＜０．０５）外，其他３种植物差异均不显著（犘＞０．０５）。其原因可能与中水中
含有大量的盐分有关，一些研究认为，中水灌溉可以导致钠离子在植物体内的积累，从而给植物造成胁迫伤
害［１３，１８］。另外，从根长的变化也可看出，在培养２１ｄ左右，４种植物的根系生长在中水中比清水中快，但是到３０
ｄ，清水培养中的根长生长开始快于中水培养，从而也说明了长时间的中水培养，会引起植物根活力的下降，植物
的生长将减慢。另外，从根长的生长变化上也证实了这一点。
９０１第１９卷第６期 草业学报２０１０年
２．５　２种水质培养对４种不同植物叶绿素荧光的
图４　２种水质培养对４种不同植物根活力的影响
犉犻犵．４　犈犳犳犲犮狋狅犳２犽犻狀犱狊狅犳狑犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔狅狀狋犺犲
狉狅狅狋狏犻犵狅狉狅犳４犽犻狀犱狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
图５　２种水质培养对４种不同植物叶绿素荧光的影响
犉犻犵．５　犈犳犳犲犮狋狅犳２犽犻狀犱狊狅犳狑犪狋犲狉狇狌犪犾犻狋狔狅狀狋犺犲犮犺犾狅狉狅狆犺狔犾
犳犾狌狅狉犲狊犮犲狀犮犲狅犳４犽犻狀犱狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犾犪狀狋狊
影响
犉狏／犉犿 作为反映ＰＳⅡ活性中心的光能转化效
率的参数，一般维持在一定的水平，只有在发生光抑
制的情况下，犉狏／犉犿 值才会降低［１９］。中水培养使４
种植物ＰＳⅡ最大光化学效率（犉狏／犉犿）都降低（图
５）。具体表现在大叶油草和金叶假连翘２种植物在
中水培养和清水培养中相差不大，中水培养下
犉狏／犉犿值比清水培养下分别低１．８３％和０．５０％，且
２个处理之间差异都不显著（犘＞０．０５）。从而表明
中水培养下，４种植物的光合性能下降，植物的生长
受到影响，但效果不明显。
犉０ 值的上升主要是由于强光下在光合机构遭
到破坏或者是反应中心的可逆失活引起的［２０，２９］。４
种植物叶片的初始荧光（犉０）和最大荧光（犉犿）的变
化趋势是一致的（图６），中水处理以后，大叶油草、
蟛蜞菊的犉０ 和犉犿 分别比清水大２８．５７％和３．７５％
及２２．６３％和３．４４％；经狋测验，两处理之间差异不
显著（犘＞０．０５）。台湾草、金叶假连翘的犉０ 和犉犿
分别比清水小２８．５７％和１３．３３％及２５．０９％和
１６．０１％；经ｔ测验，２处理之间差异不显著（犘＞
０．０５）。
３　讨论
国内外的实践经验表明，城市污水再生利用是
提高水资源综合利用率、缓解水资源短缺矛盾、减轻
水体污染的有效途径之一。早期由于受技术水平的
限制，污水（尤其是工业污水）灌溉已被证明能够对
作物生长造成危害，如叶片失绿发黄、趋于老化、植
株矮化、根系生长受阻等负面效应［２１，２２］；而用二级
处理水灌溉各类乔木、灌木都是可行的，水源、肥源
都是可行的，但喷灌对叶片的影响却因种而异［２３２５］，
如大多数绿化种对城市二级处理污水反应较为敏
感，长期喷灌形成较高的叶面损伤指数值，而松属的
绿化树种叶片对二级处理污水喷灌具有较高的耐
性［２３］。本试验结果表明，中水培养４种不同的绿地
植物，株高生长量大于清水；根长在培养２１ｄ前大
于清水，在２１ｄ后小于清水；至培养３０ｄ，根活力也
小于相应的清水，中水和清水培养之间差异不显著
（犘＞０．０５），从而说明中水对４种植物的生长发育
产生了一定影响，在短期（培养２１ｄ）内因中水含有
大量植物所需的营养元素和其他微量离子，有利于
植物的生长［２６］；但同时中水中也含有一定的盐分和
０１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．６
其他有害离子（如重金属离子），长时间培养可能对植物根系的生长造成影响，这与大多数研究结果一致［２７２９］。另
外一些研究认为长期盐分积累是造成草坪草根系焦黄和生长不良等症状的主要原因，中水中含有极少量的重金
属离子，会对植物根生长产生抑制作用［２，３０］。
对植物逆境（干旱、水涝、温度、盐及病虫害等）生理的研究认为，逆境能够直接或间接地影响植物的光合性
能，如影响植物叶绿素ＰＳⅡ 的功能。当环境条件变化时，叶绿素荧光的变化可以在一定程度上反映环境因子对
植物的影响［３１］，通过对不同环境条件下快速叶绿素荧光诱导动力学曲线的分析，可深入了解以上这些因素对植
物光合机构主要是ＰＳⅡ 的影响以及光合机构对环境的适应机制。犉狏／犉犿 表示经过暗适应的叶片，所吸收的光
量子中用于光化学反应的比值。没有遭受环境胁迫并经过充分暗适应的植物叶片ＰＳⅡ最大或潜在的量子效率
指标比较接近，都为０．８０～０．８５。本试验结果也表明，在中水中培养３０ｄ，４种植物叶片的总叶绿素含量都高于
清水；大叶油草、蟛蜞菊的原始荧光（犉０）和最大荧光（犉犿）均大于清水，犉狏／犉犿 值小于清水；而台湾草正好相反。
说明不同植物的光合生理特性与其本身的生物学特性有关，在中水中培养，一些植物如大叶油草、蟛蜞菊和金叶
假连翘的光合性能会降低，而有些植物如台湾草的光合性能反而会增大，但经差异显著性分析，中水培养对植物
光合性能的影响不显著（犘＞０．０５）。因此，从植物光合生理上再一次验证了中水灌溉城市绿地植物不会对其产
生胁迫危害，可以作为城市绿地的灌溉用水推广应用。
４　结论
应用中水培养４种不同的绿地植物，从形态特征、生理特性来看，中水水培对４种植物的生长发育产生了一
定影响，在短期（培养２１ｄ）内因中水含有大量植物所需的营养元素和其他微量离子，有利于植物的生长；但同时
中水中也含有一定的盐分和其他有害离子（如重金属离子），长时间培养可能对植物根系的生长造成影响。从光
合生理来看，在中水中培养，一些植物如大叶油草、蟛蜞菊和金叶假连翘的光合性能会降低，而有些植物如台湾草
的光合性能反而会增大，但经差异显著性分析，中水培养对植物光合性能的影响不显著（犘＞０．０５）。说明不同植
物的光合生理特性与中水水质也有一定关系，但与其本身的生物学特性也有关。综合上述，中水培养对４种绿地
植物的形态、生理及光合生理都产生了一定的影响，但影响效果不显著，再加上降水等其他因素的共同作用，不会
对植物的生长造成胁迫危害，因而用中水灌溉绿地植物是可行的。
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２１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１０） Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．６
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（１．ＹｕｎｎａｎＦｏｒｅｓｔｒｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＣｏｌｅｇｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｅｇｅｏｆＧｒａｓｓｌａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ，
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ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｎｄｓｃａｐｅＳｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８００３，Ｃｈｉｎａ）
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犓犲狔狑狅狉犱狊：ｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒ；ｒｏｏｔｖｉｇｏｒ；ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ
３１１第１９卷第６期 草业学报２０１０年