濟寧地區干旱對作物葉片生理特性的影響分析

王剛

摘要? ? 干旱是制約作物生長發育的重要環境因子。本文分析了濟寧地區降水及旱災發生情況，并從葉片光合色素、呼吸、酶類抗氧化系統和水勢5個方面闡述了干旱脅迫對作物葉片生長的影響機理，并提出相應的防御對策，以期為有效利用水資源、科學灌溉提供依據。

關鍵詞? ? 干旱;作物葉片;生理特性;防御對策;山東濟寧

中圖分類號? ? S423? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）06-0175-01

水分是影響作物生長的重要因子之一，土壤水分過多或不足均會使作物生長受限，嚴重時甚至導致作物死亡。近年來，隨著全球氣候變暖的加劇，由干旱脅迫帶來的農作物損失在所有脅迫中已居首位[1]。濟寧地區農作物種植面積大，種類豐富。因此，分析濟寧地區降水及干旱發生狀況，系統研究作物光合、呼吸、酶類抗氧化系統等生理生化指標對土壤干旱條件的響應機制，探明作物生理生化指標及變化過程與土壤水分的內在關系，確定干旱導致減產的內在原因，可以為干旱條件下的作物栽培及灌溉管理提供依據。

1? ? 濟寧地區降水分析

以自然降水距平百分率（距離降水平均值程度）≤40%時界定為旱災，分析濟寧地區1961—2000年的降水資料，可以發現，濟寧地區降水雖呈南多北少的趨勢，但均有干旱災害發生。其中，北部地區干旱發生10次，最低年平均降水量僅為285 mm;中部地區干旱發生12次，最低年平均降水量為347 mm;南部微山地區干旱發生9次。

2? ? 干旱對作物葉片生理特性的影響

2.1? ? 干旱對作物光合色素的影響

葉綠素和類胡蘿卜素作為光合作用的保護色素以及光合作用光能的受體，其含量的高低能夠反映光合作用的強弱以及植株的衰老情況。關于植物在水分脅迫條件下的光合色素含量變化，對不同作物的研究結論有很大差異[2-5]。有學者認為，玉米葉片的葉綠素總量、葉綠素a及葉綠素b含量均在干旱脅迫下顯著減少，但類胡蘿卜素含量卻有所增加;對番茄和小麥的研究表明，隨著干旱脅迫程度的增加，葉片葉綠素含量呈不斷減少的趨勢。但也有研究認為，干旱會使番茄葉片光合色素含量不同程度增加，且增加程度與脅迫時間成正相關，與脅迫程度關系較小。

2.2? ? 干旱對葉片呼吸作用的影響

干旱脅迫嚴重時會改變植物的磷代謝，減少植物體內的酸溶性有機磷化合物，影響植物生理過程的正常進行[6]。研究發現，呼吸作用對干旱脅迫的響應趨勢因器官、作物種類和干旱脅迫程度、持續時間的不同而有所差異。例如，小麥根系在干旱脅迫發生時，呼吸速率顯著降低，但葉片的呼吸速率卻隨干旱脅迫程度的加重呈先增加后減小的趨勢。

2.3? ? 干旱對葉片酶類抗氧化系統和膜脂過氧化的影響

酶類抗氧化系統廣泛存在于植物細胞中，能夠在逆境脅迫下清除植物體內的氧自由基，分解H2O2，減少活性氧對細胞膜的傷害。植株在水分虧缺條件下產生大量活性氧，這是細胞在水分逆境條件下損傷的初始反應，而活性氧可啟動膜脂不飽和脂肪酸的過氧化作用。普遍研究認為，作物在干旱脅迫條件下的SOD、POD及CAT會相應增加，從而清除氧自由基，以減輕逆境傷害，避免細胞膜結構及組織器官的損傷。但保護酶含量變化趨勢與植物種類、干旱脅迫程度及持續時間密切相關。在水分脅迫下，玉米葉片保護酶活性對水分脅迫的反應成正相關，且絕大多數的相關系數達顯著或極顯著水平，但是不同保護酶活性對水分脅迫的敏感程度不同，POD較SOD對水分脅迫敏感性更高。

正常供水條件下，植物體內活性氧含量維持在較低水平，不會產生傷害。研究認為，干旱脅迫條件下，植物體內丙二醛（MDA）含量和細胞質膜透性改變，活性氧增多，蛋白質降解，使細胞質膜透性改變，細胞膜脂過氧化，植物生長受限。干旱持續時間及程度是影響植物體內MDA含量變化的重要因素。有研究顯示，干旱5 d并不會引起豌豆酶活性的改變，但干旱10 d時，豌豆植株中MDA含量顯著上升。

2.4? ? 干旱對葉片水勢的影響

土壤水分變化是影響植物水勢的最直接因素。其中，葉片水勢對土壤水分含量最為敏感，是反映干旱脅迫的重要生理指標。大量研究表明，干旱脅迫程度越重，葉水勢越低。

3? ? 防御對策

針對目前大田作物可能面臨的干旱災害，其防御對策如下：一是選育耐旱品種;二是優化水肥管理，選用滴灌、分根區交替灌溉等節水灌溉方式，適當增施有機肥，提高作物抗旱能力;三是建立健全旱災監測預警服務系統，及時跟蹤作物生長狀況，必要時采取人工增雨等有效措施。

4? ? 參考文獻

[1] JALEEL C A，MANIVANNAN P，KISHOREKUMAR A，et al.Alterations in osmoregulation，antioxidant enzymes and indole alkaloid levels in Catharanthus roseus exposed to water deficit[J].Colloids and Surfaces B-Biointerfaces，2007，59：150-157.

[2] MOHAMMADKHANI N，HEIDARI R.Effects of water stress on respirati-on，photosynthetic pigments and water content in two maize cultivars[J].Pak J Biol Sci，2007，10（22）：4022-4028.

[3] 郭艷波，馮浩，吳普特.水分虧缺對番茄生理特性及水分生產效率的影響[J].灌溉排水學報，2008，27（3）：51-55.

[4] 馬富舉，李丹丹，蔡劍，等.干旱脅迫對小麥幼苗根系生長和葉片光合作用的影響[J].應用生態學報，2012，23（3）：724-730.

[5] 劉子凡.作物對土壤干旱脅迫適應機理的最新研究進展[J].安徽農業科學，2007，35（34）：11011-11013.

[6] KAUL R.Effect of water stress on respiration of wheat[J].Can J Bot，1996，44：623-632.