胡俊炜++黄雷++程甜甜

摘 要：以君子兰、绿萝、荷叶碧玉、紫叶碧玉为材料，采用SPAD-502Plus叶绿素测定仪，测定脉冲电刺激后植物叶片叶绿素含量，探究脉冲电刺激下植物叶片叶绿素含量的响应。试验结果表明：在施加0～9V电压刺激时，对于君子兰、绿萝和紫边碧玉，刺激均使其叶片叶绿素含量降低；对于荷叶碧玉，0～2V、6～9V刺激均使其叶绿素含量增加。在施加0～18mA电流刺激时，对于君子兰和绿萝，4mA、6mA、12mA、14mA刺激均使其叶绿素含量增加；对于荷叶碧玉，10mA、12mA刺激使其叶绿素增加；对于紫边碧玉，刺激使得其叶绿素含量降低。该研究为脉冲电刺激对植物生理及生长的影响提供了研究基础和新的科学依据。

关键词：脉冲电刺激；叶绿素含量；响应

中图分类号：Q945.3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170833004

植物叶片中的叶绿素在光合作用过程中起着重要作用，叶绿素含量的高低是反映植物叶片光合能力及植株健康状态的主要指标。在对被测植物施加一定时间的脉冲电刺激后，将引起植物叶片内部叶绿素相对含量的变化，通过研究叶绿素相对含量变化，来进一步研究脉冲电刺激对植物生长状况的影响。

1 试验材料及方法

1.1 试验材料

试验选用4种共8盆同期培育的君子兰、绿萝、荷叶碧玉、紫叶碧玉，其中每种植物各2盆，且同种植物生长状况相同。在正式试验前，将植物置于环境参数可以调节的温控补光屏蔽箱内调节其生理状况至较佳的状态，设置屏蔽箱的参数为：空气温度25℃，光照度25klux，土壤含水率20%～25%，空气相对湿度60%～65%。试验时每天8：00开始测试，脉冲电刺激1.5h后采集叶片叶绿素含量及环境参数等数据，每次測试周期为2h，连续测试30d。

1.2 试验方法

为了严格控制环境因子的变化，本试验的温控补光屏蔽箱可实现对温度的控制和光照的调节，同时也能对外部的电磁干扰进行屏蔽，从而尽可能地减小外界环境的变化对试验的干扰。图1是温控补光屏蔽箱的示意图，其中箱体由40mm厚的耐火隔热材料构成；加热导线和温控仪表可以实现温控补光屏蔽箱内温度的调控；补光装置可以对植物进行自然光补光，同时能实现光照调节；风扇可以使温控补光屏蔽箱内外CO2浓度保持平衡，同时可以在温控补光屏蔽箱内温度过高的时候降低内部温度。

使用的脉冲电刺激的电压强度分别是：0、1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V，电流强度分别是：0、2mA、4mA、6mA、8mA、10mA、12mA、14mA、16mA、18mA。刺激波形均是方波，频率为10Hz，刺激方式均为连续单刺激。

2 实验原理

本试验采用的叶绿素测定原理是叶绿素仪法。测量仪器SPAD-502Plus叶绿素仪有可以发射红光和红外光的光源，发射红色光的波长是660nm，发射红外光的波长是940nm。该仪器通过发射源发射的红色光被叶片吸收和放射情况来测量叶绿素相对含量值，同时利用红外光的发射和接收来消除叶片厚度等因素对测量结果造成的影响。

3 结果与分析

3.1 脉冲电压刺激下四种植物叶绿素响应的分析

图1 4种植物叶绿素含量与刺激电压强度变化图

从图1中可以看出，0～9V的电压刺激使得君子兰、绿萝和紫边碧玉的叶绿素的相对含量均降低；而0～2V、6～9V的电压刺激可以促进荷叶碧玉叶绿素的合成。

对于叶绿素含量降低，这是由于叶绿素合成过程中所需的镁离子和亚铁离子受外界电压形成的外电场作用下产生移动，使得叶片内部离子浓度产生变化，影响了叶绿素的合成，使叶绿素含量降低。对于荷叶碧玉叶绿素含量增加，这是由于低电压刺激时细胞内部离子在外电场作用下移动变快，促进了叶绿素的合成；当电压超过6V时叶绿素含量再次增加，这是由于高电压改变了叶肉细胞细胞膜通透性，离子跨膜运输速度加快。

3.2 脉冲电流刺激下4种植物叶绿素响应的分析

图2 4种植物叶绿素含量与刺激电流强度变化图

从图2中可以看出，0～18mA的电流刺激使紫边碧玉的叶绿素的相对含量均降低；而4mA、6mA、12mA、14mA的电流刺激可以促进君子兰和绿萝叶绿素的合成。10mA、12mA的电流刺激可以促进荷叶碧玉叶绿素的合成。对于该过程叶绿素的变化的解释同对图1内容解释相似，此处不再赘述。

综合图1、图2分析，君子兰、绿萝在受脉冲电刺激下（无论电压刺激还是电流刺激），其叶绿素含量在受脉冲电刺激产生的响应基本相同，只是变化量上略有差别。紫叶碧玉在整个脉冲电刺激下，叶绿素受刺激后的响应基本都是减少；荷叶碧玉在受电压或者电流刺激后产生的响应与前3者不同，有叶绿素相对含量增加的部分，也有叶绿素相对含量减小的部分。可见电流刺激一定程度上可以促进君子兰、绿萝、荷叶碧玉等植物叶绿素的合成，进而促进光合作用，而电流刺激时紫叶碧玉叶绿素基本处于减少状态，不利于其光合作用。

4 结论与讨论

本次试验结果表明在施加0～9V电压刺激时，对于君子兰、绿萝和紫边碧玉，刺激均使其叶片叶绿素含量降低；对于荷叶碧玉，0～2V、6～9V刺激均使其叶绿素含量增加。在施加0～18mA电流刺激时，对于君子兰和绿萝，4mA、6mA、12mA、14mA刺激均使其叶绿素含量增加；对于荷叶碧玉，10mA、12mA刺激使其叶绿素增加；对于紫边碧玉，刺激使得其叶绿素含量降低。

在综合分析后发现，同一植物对不同类型刺激的响应不相同，同一植物对同一类型不同强度的刺激响应不相同，且不同植物对同一类型同一刺激的响应也不相同。4种植物中，绿萝和紫叶碧玉对脉冲电刺激的响应较为剧烈，而君子兰和荷叶碧玉响应相对平缓。

本次实验研究同时表明，在对植物进行脉冲电刺激时，尽可能减小脉冲强度之间的间隔，从而建立更加精准、更加全面的脉冲电刺激下植物生理参数响应的关系模型，以实现不同刺激下的精准调控。该研究为环境因子对植物生理及生长的影响提供了研究基础和新的科学依据。

参考文献

[1]崔勤，李新丽，翟淑芝.小麦叶片叶绿素含量测定的分光光度计法[J].安徽农业科学，2006，34（10）：2063.

[2]郭兴明，郑尔信，王淑仪.脉冲电刺激对植物生长的影响研究[J].生物医学工程学杂志，1993（4）：350-359.

[3]王瑞，陈永忠，陈隆升，等.油茶叶片SPAD值与叶绿素含量的相关分析[J].中南林业科技大学学报，2013，33（2）：77-80.

[4]吴楚，范志强，王政权.磷胁迫对水曲柳幼苗叶绿素合成、光合作用和生物量分配格局的影响[J].应用生态学报，2004， 15（6）：935-940.

[5]王薇，宋廷宇，王艳，等.番茄叶片SPAD值与叶绿素含量的相关性分析[J].北方园艺，2013（23）：12-15.

[6]孙守文，赵蕾，古丽·米热，等.干旱区红富士苹果新叶和功能叶叶绿素SPAD值变化规律研究[J].石河子大学学报（自然科学版），2013（5）：582-586.

[7]张婷，吴普特，赵西宁，等.垄沟种植模式对玉米生长及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2013，31（1）：27-30.

[8]潘静，曹兵，万仲武.两种果树叶片SPAD值与叶绿素含量相关性分析[J].北方园艺，2012（5）：9-12.

作者简介：胡俊炜，男，浙江杭州人，南京农业大学工学院，研究方向：电子信息科学与技术。endprint