全 文 ：武汉植物学研究 2007，25(1)：70—74
Journa／of Wuhan Botanical Research
水体浊度对苦草光合荧光特性的影响
徐瑶，王国祥。，李 强
(南京师范大学地理科学学院，江苏省环境演变及生态建设重点实验室，南京 210097)
摘 要：用粒径小于100 m的泥沙分别配置浊度为30、60、90 Nr】 (nephelometric turbidity units)的混浊水体，将苦
草(Va／／／Jner／a， 口瑚)成株分别种植于上述水体中，利用水下饱和脉冲荧光仪(DIVING·PAM)测定植株最长叶片水
下 10 cm处△ ／F 的光合 日变化及快速光响应曲线(RLC)。结果表明，1个月后，水体浊度对苦草成体植株
／F 和光合系统I(PSI)无显著影响，叶片AFv／Fm的日变化曲线呈“V”形；泥沙浊度≥60 NTU时，△Fv／Fm降
低幅度较小，光强降低时恢复较快，植株受光抑制的程度变小。快速光响应曲线结果显示，实验期间苦草开始衰
老，光响应能力下降；随水体混浊度的升高，叶片光响应能力下降减慢。表明在浅(水深 1．0 m)而浑浊的水体中，
短时间内混浊水体对苦草成株叶片 PSⅡ的影响较小。
关键词：苦草；悬浮泥沙；光合荧光特性
中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1000·470X(2007)01·0070-05
The Influences of Suspended Sands on Photosynthetic
Fluorescence Characteristics of Vallisneria natans in Turbidity W aters
XU Yao，WANG Guo-Xiang’，LI Qiang
(~angsu研 LaboratoryofEnvironmental c^ and＆ Construction，Colege ofGeographical
Science，Nanfing Normal University，Nanjing 210097，Chins)
Abstract：Mature VaUisneria rtatans were planted in 30 N1U。6o N IU and 90 NTU turbid waters made
by suspend sands with less than 100 p,m，respectively．After one month ，the longest leaf under 10 cm
water were measured by a developed，submersible，pulse—amplitude modulated(PAM)fluorometer，and
diving—PAM，and diurnal variation of△ ／Fm and rapid-light curves(RLC)were also measured． e
results indicated that the turbid water had not significan t influence on Fv／Fm，which indicated that photo-
system I of rtatans hadn’t been influenced apparendy．The diumal variation of rtatans’s△F／F’m
in irradian ce looked like“V”shape．When turbidity of water Was more than 6o Nr] ，△F"／Fm of these
plan ts decreased slighfly．and restored quickly as irradiance becam e smal1． e results of RLCs suggested
that ， 口m began caducity．and their light responding ability of leaves decreased during the experi—
mental period．WitI turbidity of water increasing．1ight responding ability of their leaves decreased slowly．
All results indicated that the water turbidity had little infl uence on photosystem II of these plants d ng
the experiment．
Key words：Va／／／~ner／a?zo~a／K~；Suspended san ds；Photosysthetic fluorescence characteristics
水体中的各种悬浮颗粒物直接影响光照在水体
中的垂直分布，从而影响沉水植物的生长繁殖⋯与
分布。水体悬浮颗粒物主要包括藻类等微型生物残
体、泥沙等无机颗粒物，前者主要出现在藻型富营养
化湖泊中，其对沉水植物的影响已有较多研究；后者
出现在一些通江湖泊及河流中，其对沉水植物的影
响研究较少。饱和脉冲调制 (PAM)荧光仪是研究
植物光合作用的快速、无损伤探针 】，在陆生植物
光合作用的研究中得到了广泛的应用 ．4 J。近年来
水下饱和脉冲荧光仪 (DIVING．PAM)的出现使原
位、无损伤测定沉水植物的光合作用成为可能 ．6 J，
在海草 和珊瑚 虫 的研 究 中应 用较 多。苦 草
(Valisneria nat,arts)是一种多年生的沉水植物，广泛
生长于湖泊、池塘、沟渠及河流水体 J。本研究将
苦草的成株种植于不同浊度的悬浮泥沙水体中，使
用 DIVING-PAM测定植株叶片的快速光响应 曲线
(RLC)和光合 日变化 ，研究在悬浮泥沙水体中苦草
叶片光合荧光特性的变化，为苦草在悬浮泥沙水体
收稿 13期：2006．07-26，修回13期：2006-09-29。
基金项 目：教育部科技创新工程重大项目培育基金项目(#705824-2)和国家863专项(2003AA601100-2)联合资助。
作者简介：徐瑶(1982一)，男，汉族，江苏邳州人，在读硕士，研究方向为水环境修复和藻类研究(E-mail：paradise8207@yahoo．tom．cn)。
· 通讯作者。
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第 1期 徐 瑶等：水体浊度对苦草光合荧光特性的影响 71
中的生物重建提供实验依据。
1 材料与方法
1．1 实验材料
2004年7月自江苏东太湖湖区引种苦草(Val—
lisneria ruztarLs)，种植于南京师范大学仙林校区月亮
湾池塘中。实验前30 d自月亮湾池塘中选取发育
程度较为一致的植株移植于实验池中，实验前植株
株高约为70 cm。
1．2 实验设计
实验在南京师范大学水环境生态修复中试平台
的4个露 天水 池 中进行。水 池池 长9．4 m，宽
1．1 m，水深调节为 1．0 nl，蓄满自来水，蓄水后曝晒
1周。其中 1个水池的水体不含泥沙，为对照池；池
尾设置一抽水泵，将水从池尾抽到池前端，以使池内
水流循环流动。另 3个水池为实验池，池尾水先流
人尾端的沉沙池，然后将水用泵抽到池前端的混沙
池中，再流人各实验池；调节各水池入水管水流，使
各池水体悬浮泥沙 浊度分别 为 30、6o、90 NTU
(nephelometric turbidity units)左右。在实验池和对
照池中分别放置3个装满砂土(沙 ：土 =1：3)的塑
料整理箱(53 cm×41 cm×24 cm)，每箱均匀植入
30株苦草，共 90株。实验从 2005年 8月 20日开
始，各池随机选择测定 10株苦草最长叶片水面下
40 cm处的快速光响应曲线(RLC)。1个月后，各池
再次随机选择 10株苦草，分别测定最长叶片水面下
40 cm处的快速光响应曲线和光合 日变化，所得数
值取平均值与对照池植株作比较并采用 SPSS 1 1．5
软件包进行差异显著性分析。
1．3 泥沙制备
实验泥沙为江苏省镇江段的长江泥沙，以孔径
100 tLrn筛网滤掉粗颗粒，滤液静止 2 h后选上层悬
浮液作为实验用的悬浮泥沙溶液。悬浮泥沙溶液中
粒径 1～1．5 trm的泥沙约占40％，2．5～5 m、25～
50 和50～100 粒径的泥沙分别占 13．4％、
12．4％和25％。因而，实验用泥沙主要由粒径较小
的颗粒组成。
1．4 泥沙浊度测定
采用美国 HACH公司 2100P浊度仪测定水体
中的悬浮泥沙浊度。
1．5 光照强度的测定
实验期 间采用德 国 (Walz GmbH，Efehrich，
Getmany)微型 Li—Cor质子探头于晴朗无云天中午
12：00时左右测定不同水深处的光照强度，取平均
值绘成不同水深处光照强度的变化图。
1．6 水体悬浮泥沙对苦草快速光响应曲线的影响
早晨 7：00～8：00时之间开始用水下饱和脉冲
荧光仪 DIVING—PAM(德国WALZ公司)和数据采
集软件 Wincontrol(Walz GmbH，Efeltrich，Germany)
进行 测 定。Diving—PAM 配备 了 一 个 发 射 峰 为
650 nln的红外二极管，所发射的红外光为测量光；
一 个内置的卤素灯提供光化光照明和饱和脉冲光。
光强使用上述的Li—Cor质子探头测定，该探头已用
Li—Cor质子(Li—Cor，Lincoln，NE，USA)探头校正。
连体叶片经暗适应 10 min后，迅速打开叶夹，
开启检测光(0．15 p~mol·nl～·s )得到 F。，再由饱
和脉冲光(4000 I~mol·m～·s～，0．8 s)测得 F ；随
后，逐渐开启光强度分别为 17、49、103、174、246、
339、500、685 ixmol·m～·s 的光化光，每个强度的
光化光照射 10 S后，经检测光和饱和脉冲光测得
、F ，分别计算得到8个相对光合电子传递速率
(ETR)值，绘出它们各自平均值的快速光响应曲
线 J。计算公式如下：
／F (光化学最大量子产量)=(F 一F。)／F ；
ETR(相对光合电子传递速率)=(F’m— )／
F，m×PAR(光合有效光强)×0．84×0．5l9 J。
1．7 水体悬浮泥沙对苦草 厶F／F，搠光合日变化的
影响
在对照池和实验池中分别随机选择 5株植株，
做好标记。用 DIVING—PAM于早晨 7：00时开始测
定，如 1．6所述先测得 、F ；然后，用饱和脉冲光
(4000 p~nol·m～·S～，0．8 s)测得连体叶片的 和
F，m，计算得到有效荧光产量(as ／F )；每隔2 h重
复测定 1次，至 17：00时结束。计算公式为：
AF ／F =(F 一Ft)／F’m 。
2 实验结果
2．1 各池不同水深处的光强变化
实验期间，在对照、30、6o、90 NTU水体中晴天
正午水下光照强度平均值的变化情况见图 1。在悬
浮泥沙的水体中，悬浮泥沙颗粒阻碍了光在水体中
的前进，水体透明度低，水下光照弱。在 60、90 NTU
水体中，光照强度在水下衰减较快，植株叶片接收的
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武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
；
弩
．§
蛋
鼎
图 1 正午各池水下光照强度的变化
Fig, 1 Irradiance changes under water in 4 pools at noon
光照强度快速降低。
2．2 水体悬浮泥沙对苦草光合系统 Ⅱ(PS 1I)的
影响
光合作用是一系列光化学、光物理和生物化学
转变的复杂过程，包括光反应和暗反应。光反应包
括原初反应、电子传递与光合磷酸化过程。原初反
应首先通过聚光色素收集光能并以诱导共振的方式
将其传递给中心色素分子，中心色素分子发生光化
学反应，把光能转化为电能，以高能电子的形式存
在。这个过程是在 PsⅡ中完成的。 ／F 反映了
当所有的PsⅡ反应中心均处于开放态时的量子产
量，可以直接作为最适状态下光合作用光化学反应
效率的指标l1。。。由图2可知，实验所用植株叶片的
／F 差 异不显著。1个月后，对照 和 30、60、
90 NTU植株叶片的 ／F 均有所增加，分别增加
了3．7％、4．5％、3．85％ 和 4．8％；在 30、60、
90 NTU混浊水体中植株叶片的 ／F 分别为对照
植株的 1．011、1．012和 1．014倍 ，差异不显著(P>
0．05)。表明悬浮泥沙对苦草叶片 PsⅡ的 ／
影响不显著，对 PsⅡ没有显著的影响。
0·8
0．6
0．4
O2
口 CortTo1 — 30NTU
回 60NTU 园 90NTU
亘
2．3 水体悬浮泥沙对苦草 △F／ 光合 日变化的
影响
为了进一步了解水体悬浮泥沙对苦草植株叶片
PsⅡ的影响，测定了各水池中光强和苦草 AFdFm
的日变化。早晨 7：o0时后水下 10 cm处光照强度
逐渐升高，至l3：oo时达最高值；随后逐渐下降。在
对照水体中，水下光照强度显著高于各混浊水体；水
体浊度越高水下光照强度越低(见图3)。因而，各
池苦草叶片接受的光照强度也随水体浊度的升高而
显著下降。
骥
时 l司
Time ofday
图 3 各池水下 10 cln光强的日变化
Fig．3 The diumal irradiance variation un der
10 cm waterin 4 pools
在 7：oo～17：00时之间，苦草的△F／F 相应
地也呈日动态变化。对照植株AFdFm的日变化呈
“V”形，与光强的日变化呈相反趋势，下午 13：00时
前呈逐渐下降趋势，至 13：00时下降了 14．0％；然
后，随光照强度的降低，△F／F，m逐渐升高，17：00时
恢复了95．4％，接近早晨 7：00时的水平。在浊度
30、60、90 NTU的水体中，苦草植株△ ／F，m的日变
化也呈“V”字形。与对照池植株相似，在悬浮泥沙
浊度为 30 M【TU的水体中，△F／F 的日变化与对照
差异不显著(p>0．05)，其最低值也出现在 13：00
时，下降了13．6％；17：00时△ ／F 值恢复到早晨
的95．9％。在 60、90 NTU的池中，AFdFm的变化幅
度比对照小，13：00时分别下降了 10．7％和7．7％；
AFdFm的恢复较快，17：00时AFdFm值分别恢复
了97．7％、98．9％(见图4)。表明随悬浮泥沙水体
浊度的增高，光照强度降低，苦草光合作用受到的抑
制程度减小。
07：00 09：00 11：00 13：00 l 5：00 1 7：00
时间
Time ofday
图 4 各池苦草 AF ／F=的光合 日变化
Fig,4 Th e cliumal AFp，Fm variation
of ?／~tO,Yt$in 4 pools
2．4 水体悬浮泥沙对苦草光响应能力的影响
悬浮泥沙对苦草叶片 PSⅡ的影响还体现在叶
枷姗姗 瑚 如0
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74 武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
《武汉植物学研究》投稿须知
为了保证本学报稿件的质量，现将稿件中经常
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不要写成50-95％，(50．2-I0．6)％不要写成5o．2-I
0．6％。附带尺寸单位的数值相乘，按下列方式书写：
4 cm x3 cm×5 cm，不要写成4 x3×5 cm3。
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的有关规定书写，常用如下：
(1)样本的算术平均数用英文小写斜体(中位
数仍用M)i；
(2)标准差用英文小写斜体s；
(3)标准误用英文小写斜体s ；
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(6)卡方检验用希文小写斜体 ；
(7)相关系数用英文小写斜体 r；
(8)自由度用希文小写斜体 P。
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来，使读者容易了解。因此，要简明扼要、栏目清楚、
数字准确。如果表中数字不多，能在文中叙述清楚，
就不必列表。表中栏 目过繁，文字过多，也不宜列
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层次应简明，次要的内容应省略。表中一律不用竖
线。每栏的数字计量单位要一致。同一表中的小数
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计数字要横竖相符。统计学处理结果可在表中列
出。列表一般以数字为主，必须用文字说明时，可用
“ ”号标注，并于表格下以中英文说明。表格的位
置应放在相应的文字之后。
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