淺論適旱植物的抗旱避暑及其應(yīng)用

【摘 要】本文介紹了適旱植物的形態(tài)特征，分析了其抗旱避暑的原理，并對(duì)該原理的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討和全面總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】干旱；適旱植物；抗旱避暑；應(yīng)用

樹(shù)木等植物對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)和抵抗力稱為植物的抗性，植物對(duì)逆境的適應(yīng)是受遺傳因素和植物激素控制的，我們可以通過(guò)基因控制或代謝作用來(lái)改變膜系統(tǒng)，進(jìn)而提高抗逆能力。

1 干旱的種類與特點(diǎn)

適旱植物常遭受的有害影響是缺水，當(dāng)植物耗水量大于吸水量時(shí)，樹(shù)體就會(huì)出現(xiàn)水分虧缺的現(xiàn)象，稱為干旱。干旱分為大氣干旱和土壤干旱兩類。

大氣干旱的特點(diǎn)是大氣溫度高而相對(duì)濕度低，蒸騰大大加強(qiáng)，容易破壞水分平衡。由于氣溫高，陽(yáng)光強(qiáng)，也會(huì)產(chǎn)生熱害。大多數(shù)植物和木本植物光合作用的最高界限是40～50℃，陸生維管束植物維持生命的溫度范圍為-5～55℃，但在5～40℃之間才能正常生長(zhǎng)和繁殖。植物的呼吸速度與光合速率相等時(shí)的溫度稱為溫度補(bǔ)償點(diǎn)，當(dāng)樹(shù)木處于溫度補(bǔ)償點(diǎn)以上的溫度時(shí)，呼吸大于光合，就會(huì)消耗儲(chǔ)存的養(yǎng)料，時(shí)間過(guò)久樹(shù)木會(huì)出現(xiàn)“饑餓”甚至死亡現(xiàn)象。高溫抑制氮化物合成，氨積累過(guò)多易造成氨毒害細(xì)胞，高溫還破壞蛋白質(zhì)，是生化損害的特殊形式。大多數(shù)高等植物的最高點(diǎn)溫度是40℃，只比最適點(diǎn)略高，當(dāng)溫度在45～55℃時(shí)，植物就會(huì)死亡。因?yàn)橄募靖邷囟鸬臉?shù)木傷害通稱為熱害，受害樹(shù)木和樹(shù)皮呈斑狀死亡或片狀剝落，成為病原菌侵入的門(mén)戶。在苗圃中地表溫度高達(dá)40℃時(shí)，松柏科幼苗就會(huì)受灼傷，根頸處會(huì)產(chǎn)生數(shù)毫米的縊縮環(huán)帶，高溫殺死了輸導(dǎo)組織和形成層導(dǎo)致幼苗枯死。溫度過(guò)高還會(huì)使樹(shù)木新陳代謝紊亂，失水過(guò)度，呼吸速度增快，水分和養(yǎng)分可利用率下降，失去生存的能力。

土壤干旱是由于大氣干旱引起的，土壤干旱是指土壤中缺乏植物能吸收的水分的情況。土壤干旱時(shí)，植物會(huì)生長(zhǎng)困難或完全停止生長(zhǎng)。干旱使樹(shù)木出現(xiàn)萎蔫和永久萎蔫的現(xiàn)象，樹(shù)木水分虧缺時(shí)，細(xì)胞失去緊張度，葉片和莖的幼嫩部分下垂，這種現(xiàn)象稱為萎蔫；如在夏季酷熱的白天蒸騰強(qiáng)烈，水分暫時(shí)供應(yīng)不及時(shí)，葉片和嫩莖出現(xiàn)萎蔫，到晚間蒸騰下降，由于繼續(xù)供水，消除了水分虧缺，從而恢復(fù)了原狀，這種萎蔫稱為暫時(shí)萎蔫；如果由于土壤已無(wú)可資植物利用的水，雖然降低蒸騰仍不能消除水分虧缺以恢復(fù)原狀，這種萎蔫稱為永久萎蔫，永久萎蔫持續(xù)過(guò)久，樹(shù)木就會(huì)死亡。

2 適旱植物的形態(tài)特征

適旱樹(shù)木具有形態(tài)上和生理上對(duì)干旱條件的適應(yīng)，其適應(yīng)性也是遺傳特性。

2.1 主要形態(tài)特征

縮小枝條，增加根系擴(kuò)展范圍，葉片小而厚，角質(zhì)層發(fā)達(dá)，表皮上常有蠟被及各種表皮毛，產(chǎn)生下皮層，氣孔下降；機(jī)械組織發(fā)達(dá)，木質(zhì)部細(xì)胞較小，柵欄組織多層分布在葉的兩面；海綿組織的細(xì)胞間隙不發(fā)達(dá)，葉肉細(xì)胞壁內(nèi)褶，葉脈分布密。另外，分布在沙漠地帶的植物則葉片肥厚，有發(fā)達(dá)的儲(chǔ)水薄壁細(xì)胞組織，細(xì)胞濃度高，保水能力強(qiáng)，葉片有時(shí)退化成刺、莖肥厚多汁的肉質(zhì)植物。

2.2 主要生理特征

含糖量高，細(xì)胞濃度高，耐熱性強(qiáng)，低滲透勢(shì)，細(xì)胞含水量低，原生質(zhì)透性增加。樹(shù)木等高等植物中的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)——脯氨酸遇旱時(shí)可增加數(shù)十倍甚至上萬(wàn)倍，能防止水分散失，保持膜結(jié)構(gòu)的完整性，增強(qiáng)蛋白質(zhì)之間的水合作用。

3 適旱植物抗旱避暑的原理

3.1 樹(shù)葉散熱“制冷”

高溫時(shí)，樹(shù)葉把根從土壤中吸取的水分蒸騰出去，樹(shù)葉發(fā)揮著散熱“制冷”作用。據(jù)測(cè)定，每片樹(shù)葉每年蒸騰0.5L水，樹(shù)木就是靠根吸水、葉蒸騰的循環(huán)來(lái)降溫避暑的。

3.2 樹(shù)皮隔熱降溫

如橡樹(shù)皮厚且堅(jiān)硬，既隔熱又耐火燒。據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)外界日溫高達(dá)38℃時(shí)，橡樹(shù)皮內(nèi)部的溫度也不超過(guò)30℃；楊、樺樹(shù)皮薄，但其色白，能反射強(qiáng)烈的陽(yáng)光，使樹(shù)體降溫免受高溫傷害。

3.3 葉毛控?zé)岜Ｗo(hù)

大多數(shù)樹(shù)木的葉片生長(zhǎng)各種類型的毛，葉上的表皮毛是由表皮細(xì)胞向外引伸而成的。表皮毛具有許多保護(hù)作用，既能防止生物侵害，又削弱了強(qiáng)光的照射，對(duì)蒸騰有控制作用，有利于樹(shù)木的生存。如核桃楸葉上面有疏短柔毛，下面密生短柔毛和星狀毛；春榆葉上面生短硬毛，下面被短柔毛，葉柄上有灰白色短柔毛；金老梅葉上面有疏毛或有較密的伏毛，側(cè)脈上有絹毛，葉柄上有柔毛，托葉上有疏毛。樹(shù)木葉子上的各種毛在抗旱降溫時(shí)既能聚集水分，使葉片免受陽(yáng)光曬干，又能供應(yīng)葉子水分，幫助樹(shù)木度過(guò)干旱酷暑等逆境。

3.4 葉片吐水散熱

許多樹(shù)木和農(nóng)作物的葉片尖端或邊緣有液體外泌的現(xiàn)象，這種向外溢出液滴的現(xiàn)象稱為吐水，液滴中含有無(wú)機(jī)鹽和其他物質(zhì)，當(dāng)樹(shù)木與一些農(nóng)作物吸水量大于蒸騰時(shí)，常常可以看到吐水現(xiàn)象。

3.5 某些真菌抗旱

據(jù)專家研究發(fā)現(xiàn)，植物耐旱抗旱主要靠3種非病原真菌，它們能幫助植物度過(guò)長(zhǎng)期的干旱和高溫。一種真菌是泡囊菌，主要分布在根部；另一種是網(wǎng)狀菌，網(wǎng)狀菌能分解植物廢物而獲得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；第三種真菌能調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入而與其他真菌相互作用。這3種真菌和諧地工作，將攝入的水分和養(yǎng)分儲(chǔ)藏起來(lái)，然后慢慢地釋放出來(lái)供植物所需，以確保真菌的生存。

4 樹(shù)木抗旱避暑的應(yīng)用

（1）在干旱高溫地帶造林時(shí)，要選擇當(dāng)?shù)乜购的透邷氐泥l(xiāng)土樹(shù)種，必須做到適地適樹(shù)。

（2）造林時(shí)應(yīng)避開(kāi)高溫期，適當(dāng)提前或者延后。

（3）對(duì)造林樹(shù)種進(jìn)行耐旱“鍛煉”后再進(jìn)行造林，即預(yù)先將該樹(shù)種選擇在不能致命的干旱條件下鍛煉，從而使其產(chǎn)生對(duì)致命干旱環(huán)境的抗性。當(dāng)植物轉(zhuǎn)到40℃高溫環(huán)境后，原來(lái)在正常溫度下出現(xiàn)的一些蛋白質(zhì)合成被阻抑，通過(guò)高溫誘導(dǎo)合成一些新的蛋白質(zhì)，即熱激蛋白，經(jīng)過(guò)鍛煉而形成熱激蛋白的樹(shù)木由于抗熱性提高而適應(yīng)了逆境。

（4）對(duì)生長(zhǎng)在易發(fā)生高溫日灼地帶的樹(shù)木刷涂白劑，避免松柏科育苗受日灼傷害，應(yīng)采取遮陰措施或換地育苗。

（5）植物在逆境條件下脫落的酸含量會(huì)增加，以提高抗逆性。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，外施適當(dāng)濃度的脫落酸可以提高作物的抗寒、抗冷、抗鹽和抗旱能力，造林時(shí)可試用以提高樹(shù)木的抗逆性。在干旱地帶造林時(shí)，可應(yīng)用農(nóng)林植物節(jié)水抗旱蓄水劑，這種抗旱蓄水劑采用高新技術(shù)將普通水固體化，輔以植物必需的氮、磷、鉀等多種微量元素，號(hào)稱不流動(dòng)、不蒸發(fā)的“束縛水”，蓄水能力可達(dá)到自身重量的幾百倍，一般1g蓄水劑能蓄積水分400～600g，能持續(xù)90d供給植物水分。蓄水劑能在種子或植物根系周?chē)纬?個(gè)“小水庫(kù)”，確保植物在干旱無(wú)雨的條件下正常生長(zhǎng)。

作者簡(jiǎn)介：

王慶楠（1982-），男，齊市人，大學(xué)，林業(yè)助工，從事林業(yè)技術(shù)推廣工作。

通訊作者簡(jiǎn)介：

劉炳友（1963-），男，大學(xué)，現(xiàn)任齊市建華區(qū)人民政府森林防火指揮部副總指揮、區(qū)林業(yè)局局長(zhǎng)，研究員級(jí)高級(jí)工程師，省級(jí)高層次農(nóng)村實(shí)用人才，享受政府特貼專家，主要從事林業(yè)科研、林業(yè)技術(shù)推廣與林業(yè)工程設(shè)計(jì)及管理工作。