渍害对作物生理生长指标的影响研究现状

黄万勇，吉陈丽

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.江山市水利水电工程质量与安全监督站，浙江 江山 324100）

渍害是影响农业生产的一种常见气象灾害，降水、地理和不合理的灌溉都能引起渍害。据统计，每年全世界作物生产受到渍害影响的占10%左右，且损失有不断增长的趋势[1]。我国南方地区是粮食主产地，特别是长江中下游及沿海平原地区，降雨量丰富，地势较低，同时受梅雨和台风的影响，涝、渍灾害频繁发生，严重影响农作物生产。传统排水多针对农田田面以上多余水量，而经常忽略降低田面以下水位的重要性，地下水位一直处于较高水平，导致作物在涝水及时排出的情况下产量仍然受到很大的影响。研究渍害对作物生理生长指标的影响，对于最大限度利用补给的地下水、减少农业损失有着重要意义[2]。本文以已有研究成果为基础，对现有作物的耐渍能力研究现状进行总结和梳理，并结合实际生产情况，提出存在的问题和可行性建议，以期为易受渍地区农业生产、农田水利建设提供参考。

1 作物渍害的成因

已有部分学者对渍害进行阐述和定义，普遍认为是多雨地区在连续降雨或低洼处，因地下水位过高、土壤水分过多，使作物根层土壤长期处于过湿状态，导致根系长期缺氧，从而影响作物的正常生长。其根本原因是长期渍水引起根部氧气不足，植株有氧呼吸受到抑制，无氧呼吸加强，二氧化碳增多，大量乙醇、乙醛和丙酮酸等有毒物质累积，植株正常生长发育受到影响。其次，无氧呼吸增强还会消耗植株体内大量贮存物质，导致植株饥饿，轻则生长不良、产量降低，重则直接死亡。同时，土壤溶液中矿质养分的沉淀、溶解、氧化和还原等都会受到影响，各类酶活性改变、有效性降低，植株对矿质养分的吸收、转化及利用等也发生不利变化[3]。

2 作物耐渍性评价方法

作物耐渍性评价方法目前无统一标准，现状许多学者研究渍害对作物的影响都采用大田直接鉴定法，即将供试作物直接栽种或移栽到田里，在作物不同生育期，人为控制土壤水分来实现预设的渍水深度和持续渍水时间，观察植株外部形态、生理变化和产量，以此评价作物的耐渍性。该方法形象直观、操作简单、无需特殊设备，可以大批量的进行，但受试验环境条件影响较大，为减少影响，往往需要进行不同年间的多次重复试验、综合鉴定评价。此外，盆栽试验法也是较常见的方式，该方法需要一定的设备，便于控制，适合小批量处理，常用于渍害对作物生理生化方面的评价。

渍害对作物的影响主要体现在形态学指标和生理生化指标上。形态学指标可综合渍害1项或多项指标表示，一般由根系、株高、茎粗、单株绿叶数、有效穗数、千粒重等组成；也有部分学者直接采用单株产量作为唯一的指标，这与农业生产追求最终产量相吻合；还有部分学者以某一单项与作物产量相关关系显著的指标作为作物耐渍的鉴定标准，如植株绿叶数、株高、千粒重等。总体上，形态学指标易受到外界环境的影响，而叶片SPAD、光合作用机理、各类转化酶等生理生化指标则相对稳定，通过生理生化指标，可从植株内部阐述渍害对作物影响的机理，为提高作物产量从精细化管理方面提供依据。

3 作物生理生长指标对渍害的响应

3.1 渍害对作物生长形态的影响

渍害对作物生长形态的影响主要表现在根系、茎秆、叶片等。根系是作物接触渍害最直接、反应最敏感的器官，茎秆、叶片的生长在根系受影响后，会因营养供给不足、转换物质活性降低、有害物质累积等因素受到抑制。同一作物在不同生育期受到渍害后表现有所不同，同一作物的不同器官受到影响也有所差异。吕璞等[4]在总结渍水对小麦的影响时提出，渍水对小麦的危害，首先是从根系开始，渍水造成根际缺氧，使小麦的呼吸作用受到抑制，从而影响地上部分光合作用等生理过程，削弱植株光合产物的积累，最终导致小麦产量的下降。朱云集等[5]观察水分逆境条件下小麦根系的形态特征，得出渍害在整个营养生长期可以诱发次生根的生长，生长前期根系受渍害，功能恢复较易。而中后期受渍害的植株次生根明显减少，且根系分布范围狭窄，吸收功能减弱并较难恢复。成熟期，渍害对地下根系的削弱比地上部更大，这是由于“库”主要集中于生殖器官，光合产物极少向下运转导致。朱旭彤等[6]研究表明，小麦不同生育时期发生渍害，均造成绿叶数和叶面积指数大幅度下降，下部叶片先发生早衰，功能期缩短，然后逐渐向上扩展；前期黄叶并不立即枯死，可以持续一定的时间，中后期受渍害叶片由下及上，经过一段时间，枯黄的部分次第枯死。黄钦友等[7]通过人工模拟小麦渍害处理得出抽穗扬花期渍水SPAD值显著下降，不同叶位叶片的SPAD值下降程度差异显著。

3.2 渍害对作物生理生化的影响

一般情况下，适宜渍水胁迫下，作物能够通过调节自身的生理代谢活动，维持一定的生长量；但是随着胁迫时间的延长，植株生理活动会受到严重影响，植株生长受抑制，相对生长率显著降低；受影响严重的植株叶片黄化早衰，光合速率降低，生物累积量减少，影响后期产量。刘莉等[8]研究了持续受渍对油菜叶片光谱特性的影响，表明在花期持续受渍的21 d内，叶片光谱反射率相比未受渍油菜，在550 ~ 700 nm及1 400 ~ 1 500 nm区间内升高，在750 ~ 950 nm 区间内降低；植被覆盖指数（NDVI）、归一化差分水体指数（NDWI）基本随受渍时间的增加而降低。程琳等[9]研究氧肥对渍害胁迫下西瓜生理特性、产量及品质的影响发现，开花坐果期渍害胁迫对不同种植方式的西瓜生长都有抑制作用，叶片的叶片超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量都不同程度下降。李玲等[10]通过盆栽试验研究苗期不同渍水时间对冬油菜生长和生理指标的影响发现，光合色素含量在整个试验期间一直下降，其他如根系活力、可溶性糖、根系MDA含量、SOD和过氧化氢酶（CAT）活性等生长及生理指标均表现为先升高后降低的趋势。高华东等[11]通过对渍水持续7，10，17 d油菜抽薹期叶片光合参数观察，渍水7 d，叶片净光合速率（Pn）稍有降低；渍水10 d，Pn稍有降低，随后恢复提高，叶片 Tr、Gs、Ci 的变化趋势与叶片 Pn一致；渍水17 d，叶片变黄早衰，叶片 Pn 仅有 1.02 μmol/（m2· s）。

4 作物产量因子对渍害的响应

4.1 渍害持续时间与作物产量的关系

研究表明，不同作物表现出耐渍能力差异较大，同一作物不同生育阶段也有所不同，总体上渍害时间越长，作物产量受影响越大。袁青丽等[12]在芝麻生长 — 盛花期采用耐渍池进行0，36 h的连续淹水处理后，严重影响芝麻的产量和品质，籽粒种皮颜色变深，瘪粒增多，籽粒中的

营养成分粗脂肪、粗蛋白、总糖含量降低0.10% ~ 5.08%，粗纤维和灰分含量增加，矿物质元素整体较少。刘凯文等[13]利用测筒在油菜蕾薹期、开花期、角果期分别进行多个受渍日数水平的渍害试验，结果表明单产的渍害敏感性为开花期＞角果期＞蕾薹期，且适度的渍害对作物产量性状的影响具有滞后性和补偿性，渍害后恢复期越长，其补偿性越显著，油菜蕾薹期、开花期、角果期应分别在受渍 9，5，6 d内降渍最好。刘杨等[14]通过在拔节期、孕穗期和灌浆期，开展不同渍害胁迫持续时间（0，5，10，15 d）的盆栽试验得出同生育时期发生渍害胁迫均可导致小麦减产，且随渍害胁迫时间的延长，小麦产量下降均达到显著水平（P＜0.5）。

4.2 地下水位与作物产量的关系

一些研究表明对于地下水作用下作物产量和地下水埋深之间存在一个最优的地下水埋深，这一最优地下水埋深是作物、土壤和气候的函数。封超年等[15]对不同地下水位埋深时小麦的产量研究表明地下水位埋深为130 cm时小麦产量最高，同样离产量最高的地下水位越远产量越低。杨建昌等[16]通过对土壤水分状况与产量的关系研究表明，在各产量因素中，土壤水分对每穗颖花数的影响最大，其次为结实率，对千粒重的影响最小。巴比江等[17]对地下水埋深为50，100，150，200，250，300 cm时小麦的生长研究表明，小麦在地下水位为150 cm时产量最高，地下水位离150 cm越远产量越低。程建峰等[18]研究表明，地下水位为40 cm时水稻的根系最发达，产量达到最高。Harris等[19]根据在腐植土上以地下水埋深为40，60，80，100 cm所做的试验得出结论，马铃薯和胡萝卜的产量在地下水埋深在地表以下100 cm时最高，玉米和葱头的产量在地下水位埋深为80 cm时最高。

5 渍害的修复措施

根据研究成果提前做好农田降渍措施可以有效减轻渍害对作物的影响，对于已受渍的作物，如何减少渍害的损失，不少学者也进行研究，结果表明氧肥、水溶肥、脱落酸（ABA）、苄氨基嘌呤（BA）等都可以缓解农作物渍害，提高耐渍性。管祥林[20]通过实践证明有机水溶肥料可以有效的减轻渍害对小麦、水稻等作物造成的产量损失。秦巧燕等[21]对花荚期油菜渍后喷施脱落酸发现，根系生长有所恢复，根质量增加，植株死亡数减少；油菜叶片叶绿素SPAD值恢复至正常水平，丙二醛含量降低，单株有效角果数、千粒质量、单株产量等得到一定程度的恢复。杜厚江[22]在渍水前对小麦喷施6 - BA，结果表明可促进小麦光合作用和干物质积累及其向籽粒的分配，减缓渍水对产量形成的不利影响。程琳等[9]研究表明，氧肥对垄作西瓜渍害的缓解作用显著，西瓜叶片的 SOD、 POD活性，果实维生素C、还原糖、瓜氨酸含量都大幅度提高，并能改善品质，增加产量。

6 需要进一步研究的问题

（1）目前已有不少学者研究渍害对作物的影响，但以旱作物、油料作物居多，经济作物较少，对水稻等喜湿类作物的研究则更少。渍害对作物的影响涉及到作物种类、生育期、农艺措施等因素，并且与生长环境，特别是土壤的水、肥、气、热、光等息息相关。在已有研究中，对作物的生长生理指标和影响机理都有一定的涉及，但研究多针对地下水埋深或渍水持续时间单一因素进行分析，因此，要保证作物的稳产高产不同地区的渍水标准不尽相同，需要大量各类作物整体性、系统性的研究试验。

（2）当前渍水对作物的影响研究仍处于试验探索阶段，实用性还有所欠缺，试验成果大面积推广应用还有较大的差距。各地区应结合地方实际，建立作物对渍害响应较为敏感的指标体系。以生产实践为研究前提，选择主要作物，考虑生长阶段，结合当地地下水位，形成适宜地下埋深、最长渍水持续时间等因素的作物耐渍能力表，增加指导农田灌溉降渍、区域农田水利工程建设的实用价值。

（3）针对我国长江中下游地区和沿海地区，田面适宜淹水层下因缺乏田间渗漏而引发的渍害是农田所受主要灾害类型。因此，根据耐渍试验得到不同作物的耐渍标准，通过农沟（深沟）排水或暗管排水来控制地下水位实现降渍，防止渍害的产生，为灌区控制排水系优化布局模式提供相应的技术支持。