干旱胁迫对作物影响研究概况

王毅

乌兰察布市集宁区种子管理站

干旱胁迫对作物影响研究概况

王毅

乌兰察布市集宁区种子管理站

作物在生长过程中会受到各种环境因素的影响，当这些环境因素的影响超过一定的阈值时就成为亏缺因子，如干旱、洪涝、冷、冻、盐渍、病虫害以及大气水质壤污染等。其中干旱胁迫则是农业生产中最突出最普遍的问题，干旱对作物产量的危害程度相当于其他自然灾害之和。水分对作物的各个代谢活动都有重要作用，水分亏缺必然会影响其生理代谢活动，最终对产量造成影响。

干旱作物生长发育生理特性

关于干旱对作物影响的研究已有大量文献报道［1～2］。干旱对作物生长发育及生理生化代谢的影响是多方面的，而且影响非常广泛，可以表现作物在生长发育的各个阶段，如营养生长和生殖生长，直到具体的生理代谢过程，如光合作用、呼吸作用水和营养元素的吸收和运输。

一、干旱对作物生长发育影响

不同生育阶段的作物生物量积累对水分亏缺的反应或敏感性是不同的。作物前期缺水对成苗和后期生长的影响很大，而中、晚期缺水对生物量的积累影响最大。以往大量的研究表明［3］：①作物营养生长阶段，干旱胁迫使植物细胞膨压降低，细胞分裂减慢甚至停止从而使细胞生长受抑制，植株生长缓慢，造成总光合面积的减少、生物量降低；②在生殖生长阶段对水分亏缺反应特别敏感，此时期缺水终将造成产量的严重降低；③缺水会影响水稻秧苗细胞分裂和细胞扩张，影响叶片扩展和株高伸长等，而叶片是作物光合与蒸腾作用等生理代谢过程的主要器官，叶面积大小直接影响作物产量；④干旱处理下小麦叶面积指数有所降低，并且长时间水分胁迫会使作物的叶绿体结构和功能受到破坏，叶片生长受抑制，严重时导致叶片旱衰；⑤作物干旱后存在补偿效应，作物生长初期能够耐受中等程度干旱。

二、干旱对作物光合作用的影响

水分胁迫会明显引起植物细胞水势下降，气孔关闭，限制叶肉细胞CO2的使作物净光合速率和蒸腾速率下降，造成光合组织吸收的光能过剩，引起光合器官的光破坏作用。作物叶片的这些生理生化方面的变化与干旱胁迫程度和作物的抗旱性有关，也因品种、作物类型、生育期不同而变化。徐坤等研究表明，土壤水分与生姜叶片水势及光合速率关系密切，水分胁迫会降低生姜叶片光合作用的饱和光强和光合速率，改变光合作用的日变化规律，加重光合午休。郭晓维研究表明，水分胁迫导致小麦叶片叶绿素含量降低，耐旱性较强的品种叶绿素含量变化较小。许世昌研究表明，水分胁迫下玉米叶片光合速率下降，玉米叶片气孔导度因水分胁迫而下降，水分胁迫下气孔导度的下降通过影响CO2的吸收，进而影响光合作用，在而影响植物体的干物质积累量。

三、干旱对抗氧化保护酶系统和质膜过氧化的影响

植物在干旱逆境中受损伤机理的许多研究结果认为，干旱胁迫下植物体内产生大量自由基引发膜脂过氧化，造成植物细胞膜系统及细胞内酶的空间间隔破坏，影响多种代谢过程。而活性氧的积累与植物体内保护酶系统的活性和抗氧化剂的含量直接相关植物体内保护酶，主要有超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氧酶（CAT），还有抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氧抗坏血酸过氧酶等的活力与植物抗旱性正相关已得到证实。但保护酶活性的变化往往因不同植物、不同胁迫方式与不同胁迫强度而异，且因植物类型、品种、生育期不同对逆境胁迫的敏感性有很大差异。因而对于保护酶在干旱胁迫下如何变化尚无一致结论。不同的研究采用不同的研究材料得出不同的结论，表现为上升和下降两种趋势：①小麦无论在轻度或严重干旱胁迫下，CAT活性呈上升趋势，抗旱品种上升幅度较大；②甘薯叶片过氧化氧、超氧阴离子自由基等活性氧水分胁迫条件下逐步积累，包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶在内的清除活性氧的酶的活性有不同程度的下降，但在水分胁迫下抗旱性强的品种下降幅度比抗性旱弱品种小。植物在干旱条件下受伤害的本质之一是质膜透性的改变和质膜的损伤，而丙二醛（MDA）是自由基进行细胞膜脂过氧化作用伤害的最终产物之一，丙二酸在一定程度上可以衡量质膜的损伤程度，叶片中MDA含量随胁迫时间的加长而增加，且抗旱性不同品种的MDA含量增幅不同，说明了抗旱性较强的品种膜系统较稳定，对干旱胁迫的适应性较强，不容易受到活性氧的伤害。

四、干旱对渗透调节的影响

渗透调节物质是以脯氨酸为主的有机类物质，包括甜菜碱、可溶性糖类、以及一些胺类，还包括K+、Ca2+、Na+等无机小离子。干旱胁迫下植物累积这些渗透调节物质的量、种类，因植物、品种和器官及胁迫程度不同而不同。关于研究干旱条件下脯氨酸含量变化，Singh（1972）提出在大麦中，脯氨酸的积累与抗性呈正相关；曹仪植等研究则表明有相反的观点；邹琦等（1994）用不同抗旱性的小麦品种试验，结果得出脯氨酸的积累没有规律性。作为渗透调节物质的可溶性糖主要有葡萄糖、果糖、鹿糖、半乳糖等，干旱胁迫条件下植物组织的渗透势明显增加，植物主动积累可溶性糖参与降低其体内渗透势，以利于其在干旱环境下维持植物体正常渗透势。张宪政等研究表明，在水分胁迫下，可溶性糖含量明显增加，并随干旱时间的加长持续升高。甜菜碱也是一种重要的有机渗透调节物质，提高植物对干旱胁迫的适应性。赵金梅对干旱胁迫下苜蓿品种抗旱性的研究表明，干旱胁迫下苜蓿甜菜碱积累，并且甜菜碱的积累与甜菜碱酸脱氢酶活性介高有关。梁峥的研究表明，渗透胁迫引起合成甜菜碱相关酶活性增加，因而甜菜碱也明显增加，改善了植物的多种生理活动，增强抗旱性。

五、结语

长期以来研究人员在干旱胁迫对作物影响开展了大量研究工作，研究内容主要集中在以上四个方面。关于水分对作物生长发育、生理特性的影响以及如何提高作物的抗旱能力已成为当前农业研究的重点和热点。

［1］W illiams CM，MaierN A.Determ ination of the nitrogen status of irrigated potato crops［J］.Journal of PlantNutrition，1990，13:971-993.

［2］赵纪东，傅华，吴彩霞.水分胁迫对白刺幼苗生物量和渗透调节物质积累的影响［J］.西北植物学报，2006，26（9）:1788-1793.

［3］焦志丽.马铃薯干旱危害及提高抗旱性的研究［D］.东北林业大学，2012，6，4-5.