干旱特性（精选6篇）
干旱特性 篇1
前言
大豆原产于我国, 作为人类蛋白质和油料的主要来源之一, 历来受国内外学者的关注。大豆是需水量较多的作物, 水分不仅影响大豆植株形态上的变化, 而且还会影响其生理反应。因此, 水分是影响大豆生长发育的主要因素之一。
作物在种子萌发和成苗时期受水分影响较大, 大豆幼苗的发育状况, 决定着个体和群体发育的质量。在生产实践中, 只有掌握大豆萌发过程中水分代谢的规律, 才能在幼苗前期给当地促进和控制达到壮苗的目的, 为生产栽培奠定坚实的基础。近年来生态环境遭到破坏, 气候变化异常, 全球降雨格局发生了变化。据调查, 全球每年由旱涝灾害所造成的损失约占自然灾害总损失的60%以上, 甚至达到70%。我国东北地区的作物经常从播种开始就受到不可预测的灾害, 给作物生长发育和农业增产造成不良后果。黑龙江省是我国春旱发生频率最高的地区之一, 发生春旱的频率高达70%左右, 夏旱也时有发生, 并且水资源在我省分布极不平衡, 年际间降水量变化较大, 降水不稳定。
干旱引起了人们的高度重视, 为了培育抗旱的品种, 使广大的农民增产增收, 了解大豆在干旱下的生理及结构上的变化将有利于我们进行更好的水分管理, 为丰产栽培奠定更坚实的基础。
1 土壤干旱和大气干旱
干旱是在作物生境出现的并与作物对水分要求有关的复杂现象。对大豆生产来说, 在所有的自然灾害中, 影响面最广、造成减产幅度最大的, 莫过于干旱了。当环境中的水分的少到不足以满足作物正常生命活动需要时, 便出现干旱。通常, 在土壤水势高的情况下, 大豆根系吸水能够满足叶片蒸腾的要求, 植株生长正常;而当土壤水势低而叶片蒸腾强烈时, 水分供不应求, 叶片萎蔫, 各种生理过程均受影响, 最终导致产量降低和品质改变。
根据干旱发生的原因, 一般可分为土壤干旱和大气干旱。土壤干旱是土壤缺乏可利用的水, 无法弥补蒸发蒸腾失水, 使植株体内受害;大气干旱是空气过于干燥, 假如干燥又伴随高温, 则形成干热风。此时即使土壤中还存在有效水, 植株体内的水分仍是收支不平衡的。土壤干旱和大气干旱既有区别, 又有联系。土壤干旱往往会加重近地面空气层的空气干燥, 而大气干旱则会加剧土壤蒸发和植株蒸腾, 使土壤水分减少。不论土壤干旱或大气干旱, 最终都会导致生理干旱, 即植株水分不足, 体内各种生理过程失调。
2 干旱大豆生长发育的影响
2.1 对地上部生长发育的影响
大豆苗期若缺水, 植株矮小, 叶面积缩小, 叶片取向较直立, 群体冠层对太阳辐射的截获量下降。大豆幼苗期干旱会造成叶柄长度缩短, 叶柄与主茎夹角减小, 叶面积缩小, 但不同品种的变化幅度不一。如果缺水持续下去, 叶片会自下而上变黄甚至脱落。开花期干旱能使群体冠层明显减小。有实验表明, 在水分胁迫期间, 不灌水植株上形成的同节位叶片面积为0.007m2, 而经灌水植株则为0.010m2。久旱降雨后, 不灌水植株的冠部生长比灌水植株快, 每天分别增长0.025m和0.02m, 使此前因干旱胁迫所减少的生长量得以弥补的测定证实, 干旱对不同叶龄叶片的影响是不相同的。干旱能明显地降低已完成生长量20%以上的较大叶片的相对生长速率;而对生长量尚不足20%的较小叶片的相对生长速率却影响不那么大。该作者认为, 不同叶龄叶片对干旱的反应不同, 这与受旱时叶片细胞分裂和扩展的相对活力有关。
当土壤水分降至田间持水量的45%时, 叶片生长即停滞。此后, 如果土壤水分保持在同一水平上, 叶片还会继续生长, 这表明大豆叶片生长已适应了水分亏缺的环境, 但叶片持续生长的速率却比正常供水者低。当叶片水势低于-4bar时, 扩展率急剧下降, 在-12bar左右, 扩展停止。由此不难推测, 在细胞膨压较高的夜间, 叶片扩展率高, 白天特别是中午, 扩展率低。
当土壤水势为-0.33bar时, 大豆营养生长速率最大。之后, 随着土壤水势下降, 生长速率也降低。在水分胁迫初期, 大豆复叶中间小叶的垂直取向可以当作水分胁迫的标志, 小叶与水平面之间的夹角加大与叶片水势和气孔扩散阻力的初始变化是一致的。与供水良好的植株相比较, 受旱植株在垂直光照下, 叶片的角度要陡些, 叶片角度与水平面的夹角与叶片水势之间呈负的线性相关。
2.2 对根系生长和结瘤的影响
水分胁迫可显著地降低大豆的株高和地上部冠重, 但是却能增加根系的总长度。在营养生长早期, 灌溉植株和非灌溉植株的根系均分布在40cm以上的土层内;可是到了生育后期, 灌溉植株的根系主要分布在0~60cm土层内, 而非灌溉植株的根系则分布在更深的土层之内。非灌溉植株的根系从长度明显地大于灌溉植株;然而两处理的根系总重量却是相近的。在营养生长后期货生殖生长初期受旱, 根系的生长速率可达到6m/m2·d。结荚期以后, 根系受干旱影响较小, 到了鼓粒期, 则根系生长后就不再受干旱的影响力。此处特别需要指出的是, 鼓粒期根系生长不再受干旱的影响是一回事, 而鼓粒期灌水可以显著增产是另一回事。我国的大豆生产实践证明, 鼓粒期灌溉有较大的增产作用。
在土壤水分有限时, 对大豆根系生长的不利影响大于对冠部生长的影响。水分胁迫对根伸长和根干重的抑制不像对叶面积增大、茎伸长以及地上部干重的抑制那么严重。他认为, 根系伸展到了有效水未耗尽的土层之后, 所受的影响就比较小了。我国农民种植大豆或其他作物经常采用“蹲苗”措施, 正是利用干旱对根系生长和对地上部生长所产生的作用不同这一特点来促进根系生长、抑制地上部生长, 借以达到壮苗目的。
中度干旱对大豆根瘤数量和根瘤干重无明显的影响, 只有当出现重度干旱时, 根瘤数量和根瘤干重才明显地低于正常供水和中度干旱。
2.3 对生育进程的影响
干旱胁迫对大豆生育进程也有很大的影响。大豆植株在干旱的影响下, 营养生长向生殖生长的转化较早, 花和荚形成加速, 特别是生殖生长期缩短, 鼓粒期和籽粒败育的终止期到来较早。鼓粒期若受旱, 种子成熟期明显缩短, 并导致早衰, 但不同品种对干旱的反应有明显的差异。同一大豆品种在降水量不同的地区种植, 生育进程是有区别的:在干旱地区, 生物产量积累速率最快的时间有提高的趋势, 结荚、鼓粒速率最快的时间也提前。在干旱地区, 大豆的生育期大为缩短;这与干旱逼熟有关, 这或许是一种适应性反应。
参考文献
[1]印志同, 宋海娜, 孟凡凡, 许晓明, 喻德跃.大豆光合气体交换参数的QTL分析[J].作物学报, 2010, 1.
[2]宋玉萍.浅谈大豆品种的选用[J].农村实用科技信息, 2010, 1.
[3]刘爽英, 井学文.大豆物候期观测分析[J].农业科技通讯, 2010, 1.
干旱特性 篇2
英文名称： drought 定义1：
长期无雨或少雨导致土壤和空气干燥的现象。
应用学科：
大气科学（一级学科）；应用气象学（二级学科）
定义2：
长期无雨或少雨导致空气干燥的现象。
应用学科：
地理学（一级学科）；气候学（二级学科）
定义3：
长期无雨或少雨导致土壤和河流缺水及空气干燥的现象。
应用学科：
资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
百科名片
干旱通常指淡水总量少，不足以满足人的生存和经济发展的气候现象，一般是长期的现象，干旱从古至今都是人类面临的主要自然灾害。即使在科学技术如此发达的今天，它造成的灾难性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，随着人类的经济发展和人口膨胀，水资源短缺现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重，干旱化趋势已成为全球关注的问题。目录 干旱
干旱类型
干旱的分类
小旱
中旱
大旱
特大旱
干旱预警信号
干旱的原因
干旱的危害
历年旱情
公元989年
1637～1643年
1585～1590年
1877年 1785年
2000年
2003年
2004年
2005年
2006年
2008年
2009年
2010年
2011年
中国南方水稻干旱的解决途径
现有的抗旱措施和技术
寻找水源的方法 图书《干旱》
基本信息
内容提要
本书目录 干旱 干旱类型 干旱的分类
小旱
中旱
大旱
特大旱
干旱预警信号 干旱的原因 干旱的危害 历年旱情
公元989年
1637～1643年
1585～1590年
1877年
1785年
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2004年
2005年
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中国南方水稻干旱的解决途径
现有的抗旱措施和技术 寻找水源的方法 图书《干旱》
基本信息
内容提要
本书目录 展开
干旱
编辑本段干旱
仅仅从自然的角度来看，干旱和旱灾是两个不同的科学概念。干旱通常指淡水总量少，不足以满足人的生存和经济发展的气候现象。干旱一般是长期的现象，而旱灾却不同，它只是属于偶发性的自然灾害，甚至在通常水量丰富的地区也会因一时的气候异常而导致旱灾。干旱和旱灾从古至今都是人类面临的主要自然灾害。即使在科学技术如此发达的今天，它们造成的灾难性后果仍然比比皆是。尤其值得注意的是，随着人类的经济发展和人口膨胀，水资源短缺现象日趋严重，这也直接导致了干旱地区的扩大与干旱化程度的加重，干旱化趋势已成为全球关注的问题。
干旱是因长期少雨而空气干燥、土壤缺水的气候现象。
编辑本段干旱类型
世界气象组织承认以下六种干旱类型:
干旱橙色预警
1.气象干旱:根据不足降水量, 以特定历时降水的绝对值表示。
2.气候干旱:根据不足降水量, 不是以特定数量, 是以与平均值或正常值的比率表示。
3.大气干旱:不仅涉及降水量, 而且涉及温度、湿度、风速、气压等气候因素。
4.农业干旱:主要涉及土壤含水量和植物生态, 或许是某种特定作物的性态。
5.水文干旱:主要考虑河道流量的减少, 湖泊或水库库容的减少和地下水位的下降。
干旱红色预警
6.用水管理干旱:其特性是由于用水管理的实际操作或设施的破坏引起的缺水。
我国比较通用的定义是:
1.气象干旱:不正常的干燥天气时期, 持续缺水足以影响区域引起严重水文不平衡。
2.农业干旱:降水量不足的气候变化, 对作物产量或牧场产量足以产生不利影响。
3.水文干旱:在河流、水库、地下水含水层、湖泊和土壤中低于平均含水量的时期。
编辑本段干旱的分类 小旱
连续无降雨天数，春季达16～30天、夏季16～25天、秋冬季31～50天。
损失小。
特点：特点为降水较常年偏少，地表空气干燥，土壤出现水分轻度不足，对农作物有轻微影响； 中旱
连续无降雨天数，夏季26～35天、秋冬季51～70天。
损失小。
大旱
连续无降雨天数，春季达46～60天、夏季36～45天、秋冬季71～90天。
损失较大。
特大旱
连续无降雨天数，春季在61天以上、夏季在46天以上、秋冬季在91天以上。
编辑本段干旱预警信号
干旱预警信号分二级，分别以橙色、红色表示。干旱指标等级划分，以国家标准《气象干旱等级》（GB/T20481-2006）中的综合气象干旱指数为标准。
编辑本段干旱的原因
干旱与人类活动所造成的植物系统分布，温度平衡分布，大气循环状态改变，化学元素分布改变等等与人类活动相关的系统改变有直接的关系：
地表开裂
1、与地理位置和海拔高度有直接关联；
2、与各大水系距离远近有直接关联；
3、与地球地壳板块滑移漂移有直接关联；
4、与天文潮汛有直接关联；
5、与地方植被覆盖水平有直接关联；
6、其他
2010年干旱的黄果树瀑布与丰水期的对比 与温室效应有关系
中国2010年云贵川旱情即这类温室气泡团相对稳态造成的，要解决这个问题，得象撕开气球一样打开封锁，起动开放大气循环，为商变创造条件。
编辑本段干旱的危害
（一）干旱导致人体免疫力下降
（二）干旱是危害农牧业生产的第一灾害
气象条件影响作物的分布、生长发育、产量及品质的形成，而水分条件是决定农业发展类型的主要条件。干旱由于其发生频率高、持续时间长，影响范围广、后延影响大，成为影响我国农业生产最严重的气象灾害；干旱是我国主要畜牧气象灾害，主要表现在影响牧草、畜产品和加剧草场退化和沙漠化。
水库干涸
（三）干旱促使生态环境进一步恶化
1、气候暖干化造成湖泊、河流水位下降，部分干涸和断流。由于干旱缺水造成地表水源补给不足，只能依靠大量超采地下水来维持居民生活和工农业发展，然而超采地下水又导致了地下水位下降、漏斗区面积扩大、地面沉降、海水入侵等一系列的生态环境问题。
2、干旱导致草场植被退化。我国大部分地区处于干旱半干旱和亚湿润的生态脆弱地带，气候特点为夏季盛行东南季风，雨热同季，降水主要发生在每年的4-9月。北方地区雨季虽然也是每年的4-9月，但存在着很大的空间异质性，有十年九旱的特点。由于气候环境的变迁和不合理的人为干扰活动，导致了植被严重退化，进入21世纪以后，连续几年，干旱有加重的趋势，而且是春夏秋连旱，对脆弱生态系统非常不利。
3、气候干旱加剧土地荒漠化进程
（四）气候暖干化引发其他自然灾害发生
冬春季的干旱易引发森林火灾和草原火灾。自2000年以来，由于全球气温的不断升高，导致北方地区气候偏旱，林地地温偏高，草地枯草期长，森林地下火和草原火灾有增长的趋势。
编辑本段历年旱情
根据中国民政部提供的历史文献，查得最近1000年来发生在中国的重大干旱事件有14例，其中出现于宋、元、明、清等不同的朝代和不同的冷暖气候背景下的有代表性的事例分别是：公元989～991年（北宋）；1209～1211（南宋）；1370～1372年（元朝）；1483～1485年（明朝）；1585～1590（明朝）；1637～1643年（明朝）；1784～1787年（清朝）和1875～1877年（清朝）。
这14个干旱事例中，以1637～1643年的干旱事件持续时间最长；1585～1590年干旱地域最广，且地域分布变化最大，前期北旱南涝转变为后期的北涝南旱；1877年为北方大旱的典型；1785年则为江淮、长江中下游干旱之典型；而公元989年为中原地区干旱之典型。以下分述之：
公元989年
中原地区干旱之典型，该年开封的年降水量推算为191毫米，为最近的50年所未见；公元990年的年降水量为357毫米。旱区中心地带这2年的年降水量平均减少近6成，连续2年平均降水量不足300毫米，这也低于最近50年的最低气象记录。
值得注意的是，这些极端干旱个例发生在不同的冷暖气候背景下。其中1585～1590年（明万历十四至十八年）持续6年大范围干旱，出现在小冰期最寒冷阶段到来之前的相对温和时段；1637～1643年（明崇桢十至十六年）南北方连续7年大范围干旱，出现在小冰期寒冷气候背景下；1784～1787年的大范围持续干旱事件则出现在小冰期中的相对温暖阶段；1876～1878年（清光绪二至四年）持续3年大范围干旱，出现在全球大范围气候转暖的背景下等等。
根据最近1000年间有过多次大范围持续3年以上的重大干旱事件的事实，尤其是有的干旱严重程度为最近50年所未见的事实来看，可以认为，在过去1000年的气候变化历程中，最近的50年尚属于气候条件较好的时段。因此，对于未来出现重大气候干旱灾异的可能性应予重视。另外，当前尽管十分强调人类活动对气候变化的影响，但也应当看到，即使在人类活动影响并不显著的历史时期，重大的气候灾害仍多有发生，其严重程度多有超过现代记录的。因此，在预估未来的气候情景，和讨论未来的干旱和水资源匮乏问题时，应当充分考虑古气候记录的研究结果。
1637～1643年
干旱（通常又称崇祯大旱）其持续时间之长、受旱范围之大，为近百年所未见。中国南、北方23个省（区）相继遭受严重旱灾。干旱少雨的主要区域在华北，河北、河南、山西、陕西、山东，这些地区都连旱5年以上，旱区中心所在的河南省，连旱7年之久，以1640年干旱最为猖獗。干旱事件前期呈北旱南涝的格局，且旱区逐年向东、南扩大；1640年以后北方降雨增多，转变为北涝南旱。在这期间瘟疫流行、蝗虫灾害猖獗。
1585～1590年
干旱地域广、变化大，大范围干旱持续6年。干旱事件可分为前后两段，前段呈北旱南涝的旱涝分布格局，后段旱涝分布格局有改变，北方开始多雨，干旱区扩大并南移至长江流域及江南。由各省逐年受旱成灾的县数统计可见，前段受旱最重的是河北、山西，后段受旱最重的是江苏、安徽和湖南，旱灾持续最久的则是河南。1589年达到极旱，1585～1590年间各地河湖井泉干涸记录可旁证干旱程度，其中1589年的许多干涸记录为最近50年所未见。例如，安徽“淮河竭、井泉涸、野无青草”；浙江“运河龟坼赤地千里，河中无勺水”等。这次干旱事件尚伴有大范围饥荒和瘟疫，疫区随大旱地区而转移。
1877年
北方大旱的典型，在旱区中心的山西省南部二百余日无透雨，陕西华阴县1877年无降雨日数达290天以上，这样的持久干旱情形也是最近50年所未见的；汉水、汾水、浍水、汶河、渠河水涸。疫疾伴随旱灾和饥馑迅速发生并蔓延，这期间蝗虫大面积发生。
1785年
江淮和长江中下游干旱之典型，据史料记载：“太湖水涸百余里，湖底掘得独木舟”。黄河中下游和江淮地区严重旱灾持续4年，并伴随严重的蝗灾和瘟疫，其持续少雨时间和酷旱记述为近50年所未见。江淮及太湖地区1785年夏季降水量低于现代记录的极小值。如苏州1785年夏季6～8月雨日数仅28天，夏季降水量的推算值为174毫米，为18世纪夏季（6～8月）雨量的次低值，也低于1951～2000年的最低降水量记录，其距平百分率低达－57.4%，即夏季雨量的减少近6成。在持续旱灾期间，黄河下游及黄淮、江淮飞蝗大爆发，还出现疫病大流行。
2000年
多省干旱，干旱面积大，达4054万公顷，受灾面积6.09亿亩，成灾面积4.02亿亩。建国以来可能是最为严重的干旱。
2003年
江南和华南、西南部分地区发生严重伏秋连旱，其中湖南、江西、浙江、福建、广东等省部分地区发生了伏秋冬连旱，旱情严重。
2004年
我国南方遭受53年来罕见干旱，造成经济损失40多亿元，720多万人出现了饮水困难。
2005年
华南南部现严重秋冬春连旱，云南发生近50年来少见严重初春旱。
2006年
重庆发生百年一遇旱灾，全市伏旱日数普遍在53天以上，12区县超过58天。直接经济损失71.55亿元，农作物受旱面积1979.34万亩，815万人饮水困难。2007年 22个省发生旱情。全国耕地受旱面积2.24亿亩，897万人、752万头牲畜发生临时性饮水困难。中央财政先后下达特大抗旱补助费2.23亿元。
2008年
云南连续近三个月干旱，据统计，云南省农作物受灾面积现已达1500多万亩。仅昆明山区就有近1.9万公顷农作物受旱，13多万人饮水困难。
2009年
我国多省遭遇严重干旱，连续3个多月，华北、黄淮、西北、江淮等地15个省、市未见有效降水。冬小麦告急，大小牲畜告急，农民生产生活告急。不仅工业生产用水告急，城市用水告急，生态也在告急。
2010年
2010年我国的西南旱情严重
2009年秋季以来一直到2010年初，中国西南地区遭受严重旱情。特别是云南发生自有气象记录以来最严重的秋、冬、春连旱，全省综合气象干旱重现期为80年以上一遇；贵州秋冬连旱总体为80年一遇严重干旱,省中部以西以南地区旱情达百年一遇。目前云南全省、贵州大部、广西局部持续受旱时间超过5个月，损失十分严重。截至3月23日，旱灾致使广西、重庆、四川、贵州、云南5省(区)受灾人口6130.6万人，饮水困难人口1807.1万人，饮水困难大牲畜1172.4万头，农作物受灾面积503.4万公顷，绝收面积111.5万公顷，直接经济损失达236.6亿元。
2011年
一艘大渔船搁浅在鄱阳湖湖底草坪上
今年以来，尤其是4月份以后，长江中下游地区降水严重偏少，江河来水不足，水位持续偏低，致使部分省份遭受不同程度旱灾，当地群众生产生活受到影响。
从民政部救灾司获悉，据江苏、安徽、江西、湖北、湖南5省民政厅报告，截至5月27日，共有3483.3万人遭受旱灾，423.6万人发生饮水困难，506.5万人需救助；饮水困难大小牲畜107万头(只)；农作物受灾面积3705.1千公顷，其中绝收面积166.8千公顷；直接经济损失149.4亿元。其中，湖北、湖南两省受灾较为严重。
编辑本段中国南方水稻干旱的解决途径 现有的抗旱措施和技术
1.灌溉设施的改善和灌溉机械的使用。中国南方大部分地区水量充沛，所出现的干旱是工程性缺水，而不是资源性缺水，水利灌溉设施的修建对于解决水稻干旱是很有帮助的，而且有助于高产优质新品种在当地的采用。在修建灌溉设施的基础上使用一些大型或小型的灌溉设备能有效地解决水源相对丰富地区的水稻干旱问题。
2.推广水稻旱作技术。水稻旱作是采用常规的水稻品种旱育秧、旱移栽、旱管理，全生育期以雨水利用为主，辅以人工灌溉，灌溉不建立水层，渗漏少，需水量很小，整个生育期需水量仅为水种条件下的1/4，对水源不足的高地易旱地区发展水稻生产具有重要意义。
3.水稻节水栽培技术。在中国广阔的水稻栽培地区有一系列的水稻栽培节水技术，主要包括下面几种：①旱育稀植技术。旱育稀植技术是采用旱育秧的方法培育秧苗，扩行减苗栽植，配套高产栽培的一项耕作技术。这种方法比传统的栽培方式可节水1/2～1/3，省种60%～80%，而且能提高秧苗的抗病耐旱能力。②薄膜覆盖技术。试验表明，在覆膜湿润栽培条件下，与常规淹水栽培相比，其节水率达78.3%，单产增加33.9%。该技术还处在试验阶段。③节水灌溉技术。根据水稻的需水规律来进行灌溉，能大大提高灌溉用水的利用效率，减少水的浪费。比较成熟的节水灌溉模式是“薄、浅、湿、晒”水稻种植模式。④保水剂或抗旱剂的使用。
4.用旱稻替代水稻。旱稻种植管理方式与小麦相似，耗水量仅水稻的1/5～1/3，灌水量仅是水稻的1/5甚至更少，推广旱稻的种植是解决水稻干旱的一个可能的途径。培育本土旱稻品种和引进国外优良旱稻品种来替代部分地区水稻品种，有助于解决粮食短缺和水源缺乏的问题。
5.通过培育具有耐旱性的水稻品种。利用传统育种和基因改良方法来培育新的耐旱水稻品种。被广泛种植的“威优35”和“汕优63”，在土壤条件相对较好的“望天田”，平均产量可以达到6000㎏/hm2。国际水稻研究所已经将分子基因工程技术应用于水稻耐旱品种的培育。历史上也曾经有过通过引进相对耐旱品种来缓解干旱影响的情况，北宋时期福建引进越南品种占城稻(Champa)，因该品种耐旱耐瘠的特性，极大地减少了江淮两浙地区的高旱农田因干旱而导致的欠收。
中国现在还缺乏具有普遍适用的耐旱水稻品种。由于缺乏对中国干旱环境复杂性的全面认识和缺乏适当的水稻抗旱性标准评价体系，抗旱性育种进程相对较慢。[1] 寻找水源的方法
1.在干枯的河床外弯最低点、沙丘的最低点处挖掘，可能寻找地下水。可以采用冷凝法获得淡水。具体方法是地上挖一个直径90厘米左右，深45厘米的坑。在坑里的空气和土壤迅速升温，产生蒸汽。当水蒸气达到饱和时，会在塑料布内面凝结成水滴，滴入下面的容器，使我们得到宝贵的水的这种方法，在昼夜温差较大的沙漠地区，一昼夜至少可以得到500毫升以上的水。用这种方法还可以蒸馏过滤无法直接饮用的脏水。
2.还可以根据动植物来寻找水源。大部分的动物都要定时饮水。食草动物不会远离水源，它们通常在清晨和黄昏到固定的地方饮水，一般只要找到它们经常路过踏出的小径，向地势较低的地方寻找，就可以发现水源。发现昆虫是一个很好的水源标志。尤其是蜜蜂，它们离开蜂巢不会超过6．5公里，但它们没有固定的活动时间规律。大部分种类的苍蝇活动范围都不会超过离水源100米的范围，如果发现苍蝇，有水的地方就在你附近。
编辑本段图书《干旱》 基本信息
书 名 干旱
作 者 张强
出 版 社 气象出版社
书 号 5029-4704-0
丛 书 气象灾害丛书
开 本 16
出版时间 2009年5月
定 价 ￥31.0 内容提要
《干旱》主要介绍了干旱的定义、分类和国内外研究概况；分析了干旱的时空分布与变化特征，干旱形成机理，干旱对国民经济的影响。另外，还介绍了干旱应急管理和防御，历史重大干旱事件，以及当前干旱监测指标、方法和干旱监测、评估和预警业务系统等内容。
《干旱》比较全面地介绍了有关干旱的最新研究和业务成果，是气象浓业、水利、环境等领域科研、教学人员的重要参考用书，也可供防灾减灾、防御规划部门决策参阅。
本书目录
第1章 绪论
1．1 干旱的定义和分类
1．2 干旱的危害
第2章 干旱的时空分布与变化特征
2．1 全球
2．2 中国
第3章 干旱形成机理
3．1 我国典型干旱区气候的形成3．2 季节性干旱的形成
3．3 中国干旱化特征与气候变化背景的关系
3．4 干旱形成的水文气象条件
3．5 本章小结
第4章 干旱监测、评价和预测
4．1 干旱监测与评价指标
4．2 干旱监测、评价方法和业务系统
4．3 干旱的卫星遥感监测与评估
4．4 干旱预测、预警方法和业务系统
第5章 干旱对国民经济的影响
5．1 干旱对水资源的影响
5．2 干旱对农业的影响
5．3 干旱对城市发展的影响
5．4 干旱对生态环境的影响
5．5 干旱对经济可持续发展的影响
第6章 干旱应急管理与防御
6．1 干旱灾害应急
6．2 干旱灾害防御
6．3 干旱灾害救济
第7章 历史重大干旱事件
7．1 1470—1948年重大干旱灾例
7．2 1949—2006年重大干旱灾例
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参考资料
中国南方水稻干旱的解决途径
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干旱特性 篇3
关键词：德国补血草（Limonium tataticum）；干旱胁迫；色素含量；光合特性；可溶性糖
中图分类号： Q945.78文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0250-02
收稿日期：2014-11-05
基金项目：天津市农村工作委员会项目（编号：201002240）；天津农学院项目（编号：2013N11）。
作者简介：胡妍妍（1981—），女，天津人，硕士，讲师，主要从事园林植物、园林方面的教学与科研工作。E-mail：tjnxy2010@126.com。
通信作者：骆建霞，教授。E-mail：tjluojianxia@126.com。补血草属植物具有易繁殖、花期长、管理粗放、耐盐碱、干旱等特点，是地被植物品种中的重要资源，特别是在盐碱地具有广泛的应用前景。德国补血草（Linminoium tataricum）是补血草属中的一个新品种，株型美观、景观效果较好，绿叶期长，覆盖地面能力较强，具有很高的推广应用价值。关于植物耐旱性的研究有很多，李文鹤研究了干旱胁迫对野菊POD、SOD及CAT活性的影响[1]；桑子阳等研究了干旱胁迫对红花玉兰幼苗生长和生理特性的影响[2]；李吉跃等研究了干旱胁迫对油松、火炬树、侧柏、黄栌苗木蒸腾耗水的影响[3]；众多研究表明植物在水分胁迫下，体内代谢物（如色素含量、抗坏血酸和可溶性糖）均有明显变化，使得植物在逆境环境下增强了渗透调节的能力[4-6]。
国内外对补血草的研究多集中在栽培、生理生化、药用等方面。如杨建平等做过补血草的配套栽培技术研究[7]；尤佳做过盐胁迫对黄花补血草幼苗生理生化特性的研究[8]；骆建霞等对4种补血草种子发芽率、发芽速度、胚根长度、耐盐指数等发芽特性方面做过研究[9]；周俊山等做过盐胁迫对二色补血草光合作用的研究[10]。但尚未见到有关干旱胁迫对德国补血草色素含量及光合特性的研究报导，本试验拟对此进行研究，以期了解其抗旱能力，为其推广应用制定栽培管理措施并提供理论参考依据。
1材料与方法
1.1试验材料
试验采用德国补血草一年生播种幼苗为试材，于2013年5—8月在天津农学院地被植物种植基地进行。用盆口直径18 cm的塑料花盆装入培养土（1 300 g，园土 ∶草炭=2 ∶1）。选择大小一致、生长良好的植株移栽入盆中，待缓苗并生长一段时间后株径约18 cm能表现该种植物特征时，进行干旱胁迫处理。
1.2试验方法
采用盆栽试验法，干旱胁迫处理为停止浇水，使培养土的含水量持续下降，用电子天平称质量来监测土壤中水分含量的变化，当土壤相对含水量（SRW）低于60%时为进入干旱胁迫。设置3个干旱胁迫处理（SRW分别为50%、35%、25%），以正常浇水管理为CK（SRW为70%～80%）。试验采取随机区组设计，4次重复，每处理12盆，3盆/小区，共48盆。
1.3试验指标测定
在试验期间，对各干旱处理及CK植株进行外部形态观察，取样测定各指标后，进行复水处理并观察复水后植株表现。待土壤含水量达到50%、35%和25%并持续24 h后，随机取有代表性的成熟叶片进行各项指标的测定。采用乙醇提取法测定叶片中叶绿素含量和类胡萝卜素含量；采用蒽酮法测定可溶性糖含量；利用CI-340（美国）手持光合测定仪于晴天上午10：00～11：00时进行净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）及胞间二氧化碳浓度（Ci）等光合指标测定。各光合指标均重复测定6次。对获取的试验数据进行差异显著性分析。
2结果与分析
2.1干旱胁迫对德国补血草植株外部形态的影响
土壤相对含水量（SRW）达到50%、35%、25%的时间分别为2、7、8 d。表1显示，土壤相对含水量为50%时，德国补血草外部形态特征与CK相似，表现正常，只有极少数叶片轻微萎蔫，复水处理后，植株3 h即可恢复正常生长；土壤相对含水量为35%和25%时，叶片有萎蔫现象，少数叶片枯死，但仍表现生命的基本特征，复水后，叶片均可在24 h后挺立，并分别在复水后的8、11 d长出新叶。
2.2干旱胁迫对德国补血草色素含量及可溶性糖含量的影响
由表2看出，随干旱胁迫程度加深，叶绿素含量呈下降趋势，但各处理相互间差异不显著；类胡萝卜素则呈上升趋势，对照的类胡萝卜素含量极显著低于各干旱胁迫处理，而各干旱胁迫处理之间差异不显著。可以看出，干旱胁迫对德国补血草叶绿素含量的影响相对较小，而对类胡萝卜影响比较大。类胡萝卜素与叶绿素的比值随干旱胁迫程度加深而增加。
由表2还可以看出，可溶性糖含量随着土壤相对含水量（SRW）的降低呈先升后降趋势。当SRW为50%时与CK的可溶性糖含量差异不显著，说明在轻度干旱胁迫下，未对该补血草生理代谢产生较大影响，植株体内保持平稳的生理状态。SRW继续下降至35%时，可溶性糖含量极显著上升，比CK增加了93.68%。当SRW继续下降至25%时，可溶性糖含量下降，但与CK差异不显著。
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2.3干旱胁迫对德国补血草光合特性的影响
由表3可知，气孔导度（Gs）和净光合速率（Pn）的变化趋势一致，均随土壤相对含水量（SRW）的下降呈下降趋势。当SRW 为50%时，Pn下降了19.9%，仍能维持在CK的80%左右；当SRW 为35%时，Pn下降了60.68%，说明此干旱胁迫程度下对叶片的光合能力产生了较大的影响。胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）均呈先升后降趋势，均在SRW为35%时达最大值，且显著高于其他处理。SRW降至25%时，Tr极显著低于CK。说明干旱胁迫对德国补血草光合能力产生了较大的影响。
3讨论
植株的外部形态变化可直接反映植物受逆境时的影响程度，本试验中，当土壤相对含水量（SRW）为50%时，植株的外部形态表现正常，生长势与对照相比无明显差异，仅极少数叶片有轻微萎蔫迹象。当SRW降到35%和25%时，植株叶片萎蔫程度较重，但在复水处理后均能恢复，并在复水后8、11 d长出新叶，说明中重度干旱胁迫虽然对叶片的生长及外部形态有较大影响，但其根系仍存在较强的活力，而使植株恢复生长。这一结果说明德国补血草是一种较为耐旱的地被植物。
光合色素含量是反应植物光合能力的一个重要指标，其含量随着环境因子的变化而变化，最终引起光合性能的改变。本试验中，德国补血草叶绿素含量受干旱胁迫而下降，但各处理间差异不显著，然而类胡萝卜素含量则显著提高，从类胡萝卜素和叶绿素含量的比值（car/chl）看，随干旱胁迫程度的加深，car/chl呈上升趋势。本试验中色素含量以及car/chl变化的结果说明德国补血草在干旱胁迫下可以通过自身调节增加类胡萝卜素比例，抵御干旱胁迫保护膜结构，从而保证植株的生长和光合作用。
有研究指出可溶性糖的积累只有在适度的范围内抗旱能力才能提高，否则苗木反而会受到伤害[11]。王列富等研究干旱胁迫对不同种源香椿苗可溶性糖的影响，结果表明，在轻度胁迫过程中，叶片可溶性糖含量呈现“升—降—升”的变化趋势，重度胁迫下，可溶性糖含量变化趋势与轻度胁迫相同，但含量高于轻度胁迫水平[12]。本试验结果表明，德国补血草叶片中可溶性糖含量随干旱胁迫程度加深呈先升后降趋势，当土壤相对含水量（SRW）为50%时与对照的差异不显著，说明此干旱胁迫程度（轻度干旱胁迫）尚未对植株的生理代谢产生较大影响，可溶性糖含量变化不大。当SRW降至35%时，可溶性糖含量极显著上升，达到最高值。可溶性糖含量的上升，可以使细胞浓度变大，从而可增强根系的吸收能力，在干旱条件下保证德国补血草维持吸收功能。当SRW下降至25%时，可溶性糖含量下降至对照水平，其恢复变化说明德国补血草具有较强的耐寒特性。
干旱是植物生存环境中主要的逆境因子之一，对植物的生长发育造成了很大的伤害。以往的研究表明，干旱胁迫使植物生物量分配发生变化，光合作用参数、气孔导度、蒸腾速率、净光合速率等也发生明显变化[13-15]。逆境胁迫下，植物的净光合速率（Pn）一般会下降，若气孔导度（Gs）下降而胞间CO2浓度（Ci）上升，说明Pn的下降为非气孔限制。本试验中随着干旱胁迫程度的加深，Pn和Gs均呈下降趋势，Ci和蒸腾速率（Tr）均呈先升后降趋势。这一结果表明，干旱胁迫下德国补血草的Pn下降可能为非气孔限制因素。根据各项测试指标的综合分析及植物的表现认为，德国补血草具有较强的耐旱能力。
参考文献：
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[2]桑子阳，马履一，陈发菊.干旱胁迫对红花玉兰幼苗生长和生理特性的影响[J]. 西北植物学报，2011，31（1）：109-115.
[3]李吉跃，周平，招礼军.干旱胁迫对苗木蒸腾耗水的影响[J]. 生态学报，2002，22（9）：1380-1386.
[4]陈善福，舒庆尧. 植物耐干旱胁迫的生物学机理及其基因工程研究进展[J]. 植物学通报，1999（5）：555-560.
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[6]孙萍，段喜华. 干旱胁迫对长春花光合特性及可溶性糖的影响[J]. 东北林业大学学报，2010，38（8）：54-56.
[7]杨建平，王姮，米力娟，等. 补血草栽培技术[J]. 现代农业科技，2012（2）：192-193.
[8]尤佳. 盐胁迫对盐生植物黄花补血草幼苗生理生化特性的影响[D]. 兰州：西北师范大学，2012.
[9]苏婷，史燕山，骆建霞. 盐胁迫及贮藏时间对4种补血草种子发芽特性的影响[J]. 种子，2011（12）：90-93.
[10]周俊山，史功伟，张艳，等. 盐胁迫对二色补血草光合作用的影响[J]. 山东师范大学学报：自然科学版，2007，22（1）：125-127.
[11]喻方圆，徐锡增，Robert D G.水分和热胁迫对苗木针叶可溶性糖含量的影响[J]. 南京林业大学学报：自然科学版，2004，28（5）：1-5.
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：252-255.
干旱特性 篇4
1 研究区的自然概况
研究区试验地分别设在甘肃河西走廊和新疆哈密地区城镇企事业单位的机关院内、学校、住宅小区。该区域地处东经90°30′~103°40′, 北纬42°30′~37°20′, 海拔650~2650m, 属荒漠绿洲和荒漠戈壁区, 在自然地理区划上属温带干旱荒漠。地带性土壤为灰棕荒漠土和棕色荒漠土, 非地带性土壤有风沙土、草甸土、沼泽土、盐渍土、灌淤土等, 总的特点是土层薄, 结构差, 有机质含量低, 土壤贫瘠, 生产力低, 且透水漏肥, PH值多在8.2~8.9, 盐碱含量3~7%, 矿物质含量丰富。热量充足, 风大沙多, 干燥少雨, 冷热变化剧烈。年均温5~9.8℃, 极端最高气温48℃, 极端最低气温-32℃, 最高地表温度72℃, 昼夜温差达12~16℃, 干燥度4~27, 无霜期130~184d左右。年均降水量34.6~150mm, 并且分布极不均衡, 变化率很大。降水年内分布极不平衡, 7~8月几乎集中了全年70%以上的降水, 冬季大部分地方不足10mm, 占全年降水的10%以下。平均蒸发量2000~3321mm, 相当降水量的18~96倍。相对湿度多在35%~50%之间。长年盛行西北风, 风力强而且频率高, 年均风速2~4.6m/s, 春天5m/s以上的起风沙日数35~148d, 沙尘暴日数20~38d, 年8级以上的大风最多达49d, 定时最大风速为26m/s。最大冻土深层127cm。
2 试验材料和方法
2.1 供试材料
观赏草坪草种由北京克劳沃草业开发中心提供, 为适合我国西北地区生长的冷季型观赏草坪草种及其品种46个, 其中草地早熟禾 (poapratensis) 24个品种:午夜 (Midnight) 、橄榄球2号 (Rugby2) 、美洲王 (America) 、奖品 (Award) 、哥来德 (Gclipse) 、伊可利 (Eclipse) 、公羊1号 (Ram1) 、新星 (Nustar) 、火龙 (Dragon) 、优异 (Merit) 、黎明 (Dawn) 、亨特 (Huntsville) 、山顶 (Crest) 、普拉蒂尼 (Pulatni) 、S-21 (S-21) 、兰肯 (Kenblue) 、纳苏 (Nassau) 、自由女神 (Liberty) 、瓦巴斯 (Wabash) 、枪手股 (Bluechip) 、康尼 (Conni) 、巴林 (Balin) 、公园 (Park) 、肯塔基 (K.B.G) ;高羊茅 (festaca Arandinacea) 11个品种:贝克 (Pixie) 、美洲虎3号 (Jaguar3) 、猎狗5号 (Houndog5) 、三A (Triple.A) 、小野马 (Minimustang) 、交战2号 (Crossfire2) 、凌志 (Barlexas) 、维加斯 (Vegas) 、野马2号 (Mustang2) 、野狼 (Coyote) 、里园2号 (Wrangler2) ;多年生黑麦草 (colium peereenne) 11个品种:APT (APT) 、美丽达 (Medlist.X) 、丹迪 (Dandy) 、未来2000E (Future2000E) 、未来3000E (Future3000E) 、爱神特 (Accent) 、超级德比 (Derbysupreme) 、矮生 (Lowgrow) 、佳丽2号 (Calypso2) 、卡特 (Cutter) 、博士 (PH.D) 。种子的纯净度均大于98%, 发芽率均大于93%。
2.2 试验地选择
试验地设在甘肃河西走廊和新疆哈密地区城镇企事业单位的机关院内、学校、住宅小区等地。原地类属硕质假戈壁, 主试土壤为经筛选处理的戈壁沙垫层, 客土为外运湖积沉积粘壤土和熟化耕作土, 试验总面积2300M2.
2.3 试验方法
试验安排在楼间空地, 无遮盖条件, 施肥量2kg/m2有机肥羊粪, 无机肥尿素50 g/m2, 年灌水量1.0~1.8m3/m2, 土壤翻换深50cm, 剔出杂物石块, 草种的播种量18g/m2, 比例为多年生黑麦草占10%, 高羊茅占20%, 草地早熟禾70%, 播种控制深度在0.2~0.3cm范围内, 播后耙平。主土壤筛选垫层粒径0.02~0.10cm之间, 客土PH值7.8~8.5, 播后覆沙0.2~0.3cm。
3 结果与分析
3.1 抗高温性
引进的观赏性草坪草种在干旱荒漠区建植成坪后, 大多草种都能在夏季高温期正常生长, 但对于成坪前苗期的观赏性草坪草种, 有相当一部分抵抗不了夏季烈日的暴晒, 如:草地早熟禾的午夜、橄榄球2号、美洲王、奖品、哥来德、伊可利、公羊1号、新星、火龙、优异、黎明、亨特、山顶、普拉蒂尼、S—21、兰肯;多年生黑麦草的APM、美丽达、丹迪、未来2000E、未来3000E、爱神特、超级德比、矮生等草种从播种后若遇30℃以上的高温天气, 出苗1周内萎蔫死亡。草地早熟禾的纳苏、自由女神、瓦巴斯、枪手股、康尼、巴林、公园、肯塔基;高羊茅的贝克、美洲虎3号、猎狗5号、三A、小野马、交战2号、凌志、维加斯、野马2号、野狼、里园2号;多年生黑麦草的佳丽2号、卡特、博士能抵抗夏季高温期40℃以上的天气, 是建植观赏草坪比较理想的草种。
3.2 抗低温性
抗寒性主要以各种观赏草坪草种在干旱荒漠区春季返青期至冬季枯黄期绿期间的比较和各草种越冬性两个指标进行了试验, 结果表明, 多年生黑麦草类的各草种越冬率都较低, 部分越冬性较强的多年生黑麦草有卡特、博士及佳丽2号, 相比高羊茅的贝克、美洲虎3号、猎狗5号、三A、小野马、交战2号、凌志、维加斯、野马2号、野狼、里园2号和草地早熟禾的纳苏、自由女神、瓦巴斯、枪手股、康尼、巴林、公园、肯塔基各品种的青绿期短10~20d。高羊茅和草地早熟禾的青绿期一般为240~270d。并能抵抗-30℃以下的气温。
3.3 耐盐碱性
选择了上面表现较好的22个观赏草坪草种, 其中草地早熟禾8个品种:纳苏、自由女神、瓦巴斯、枪手股、康尼、巴林、公园、肯塔基;高羊茅11个品种:贝克、美洲虎3号、猎狗5号、三A、小野马、交战2号、凌志、维加斯、野马2号、野狼、里园2号;多年生黑麦草3个品种卡特、博士及佳丽2号耐盐碱性试验表明:当土壤耐盐极值小于16.18g/kg时, 草种的发芽率均在95%以上;耐盐碱性排序为:高羊茅>多年生黑麦草>草地早熟禾。
3.4 抗旱性
对出苗60天以后的草地早熟禾8个品种, 高羊茅11个品种、多年生黑麦草3个品种的耐旱性研究表明, 草地早熟禾与多年生黑麦草适中, 高羊茅耐旱性最强。
3.5 耐践踏性
供试表现较好的观赏草坪草品种22个, 其耐践踏性均很好, 但存在种间差异, 高羊茅的耐践踏性优于其他种。
4 讨论
试验结果表明:供试表现比较好的观赏草坪草品种22个, 其中草地早熟禾8个品种:纳苏、自由女神、瓦巴斯、枪手股、康尼、巴林、公园、肯塔基;高羊茅11个品种:贝克、美洲虎3号、猎狗5号、三A、小野马、交战2号、凌志、维加斯、野马2号、野狼、里园2号;多年生黑麦草3个品种:卡特、博士及佳丽2号在研究区内均有较强的适应能力, 且有生长快, 抗高温, 抗低温、耐盐碱, 抗旱, 耐践踏, 繁殖力强等诸多优点, 值得在试验区或类似生境区内采用。
参考文献
[1]陈志一.草坪栽培管理[M].北京:中国农业出版社, 1993.
[2]李银, 刘存琦.草坪绿地规划设计与建植管理技术[M].甘肃:甘肃民族出版社, 1994.
[3]胡中华, 刘师汉.草坪与地被植物[M].北京:中国林业出版社, 1995.
干旱特性 篇5
随着工业的发展, 重金属污染已成为全球性环境问题, 尤其是重金属对土壤的污染, 因其隐蔽性, 不可逆性和长期性的特点[1], 对陆生生态系统构成潜在的威胁。Ni是土壤中重要的重金属污染元素之一, 少量Ni对植物生长有益, 也是人体必需的微量元素之一[2,3], 但当在土壤中蓄积超过允许量后, 会使植物中毒;某些Ni的化合物, 如羟基Ni毒性很大, 是一种致癌的极毒物质[4]。重金属土壤的吸附、解吸是20世纪60年代以来, 土壤化学、植物营养和环境科学研究的一个活跃领域。重金属元素进入土壤环境, 不管是从植物营养方面还是环境方面, 起作用的不是重金属的总量, 而是其中具有活性的部分。而吸附和解吸是控制土壤重金属活性的重要物理化学反应过程, 也是控制土壤溶液中重金属离子浓度的主要化学过程之一。土壤对重金属的吸附-解吸是影响土壤系统中重金属的移动性和行为过程的主要因子, 影响重金属的生物有效性、潜在毒性和在食物链中传递的程度等。因此, 研究土壤中重金属的吸附特征对预测重金属的环境效应具有一定的指导意义。影响土壤重金属离子吸附-解吸反应的因子很多, 主要有土壤pH值、有机质、碳酸钙和铁锰氧化物含量、温度和土壤老化等。
2 材料与方法
2.1 供试土壤
土壤样品采集于西北干旱区张掖绿洲区 (E100°25′54″, N38°59′42″, H1454m) , 采样深度为0～100cm, 每间隔20cm采集一个样品, 共采集5个剖面土样。采集的样品置于室内自然风干, 剔除大石块、植物根系等杂质, 磨细过100目尼龙筛, 装袋密封备用。
2.2 实验方法
2.2.1 土壤基本性质的测定
用pH计测定土壤pH值, 用K2Cr2O7氧化法测定土壤有机质含量 (OM) , 用气量法测定碳酸盐含量, 用NH4OAc交换法测定阳离子交换量 (CEC) 。土壤中重金属全量采用HNO3-HClO4消煮、原子吸收分光光度法测定。
2.2.2 重金属吸附和解吸测定
吸附实验:以0.01mol/LCaCl2为支持电解质, 采用一次平衡法, 其主要操作步骤如下:用分析天平准确称取若干份1.000g风干土样于50mL塑料离心管中, 分别加入25mL不同初始浓度 (浓度分别为1、2、5、10、25、40、50、75、100mg/L, 调节pH=3) Ni2+溶液, Ni源为Ni (NO3) 2。悬液在HZQ-X100A型恒温 (25℃) 振荡器中以200r·min-1振荡24h, 然后取出放在LD5-2A型离心机上以3500r·min-1离心10min。过滤后取上清液用原子吸收分光光度计 (SOLAAR M6AAS) 测定Ni2+的含量。
解吸实验:将离心管中的吸附平衡液倒尽, 然后向离心管中加入25mL1mol/LNH4Ac溶液作为解吸剂。于25℃下在恒温振荡器中以200r·min-1振荡24h, 然后取出以3500r·min-1离心10min。过滤后取上清液用原子吸收分光光度计测定Ni2+的含量。
2.2.3 形态分析实验
准确称取1.000g土样数份于50mL的塑料离心管中, 分别均向离心管中加入50mg/L的Ni2+溶液25mL, 将离心管放在恒温振荡器 (25℃, 200r·min-1) 中振荡24h, 然后取出放在离心机上 (3500r·min-1) 离心10min, 过滤取上清液, 用原子吸收分光光度计测定Ni2+的浓度。吸附反应后, Ni被土壤吸附后的形态分析采用Tessier连续提取法。
3 结果与分析
3.1 土壤对Ni的吸附特性
土壤剖面Ni吸附等温线如图1所示。由图1可见, 5层土壤对Ni的吸附等温线均相似。当平衡液中Ni2+浓度较低时, 吸附量随浓度的增加而变化较快, 吸附曲线较陡;当平衡液中Ni2+浓度继续增加, 吸附量增加速度渐趋缓慢。这些土壤对Ni的吸附率均较低, 最大吸附率为80.45% (土壤样品S40-60cm, Ni初始浓度1mg/L下) , 且随着初始浓度的增加而降低, 说明Ni在灌漠土中吸附能力很弱。有关文献也指出, 土壤对重金属阳离子的吸附能力按以下次序递降:Pb>Cu>Zn>Cd>Ni。各层土壤对Ni的吸附等温线发生多次交叉。在重金属初始浓度较低时 (0～5mg/L) , 土壤对Ni的吸附量大体为:S20-40cm>S40-60cm>S60-80cm>S80-100cm>S0-20cm, 说明在Ni浓度很低的条件下, 表层土壤对Ni的吸附能力最低;重金属初始浓度在40-60mg/L时, 土壤对Ni的吸附量大体为:S40-60cm>S0-20cm>S80-100cm>S20-40cm>S60-80cm;重金属初始浓度在10-65mg/L时, 土壤样品S60-80cm的吸附量最小。在最高的Ni初始浓度下 (100mg/L) , 土壤剖面各层土样S0-20cm、S20-40cm、S40-60cm、S60-80cm、S80-100cm对Ni的吸附量分别为:546.3275、635.675、477.64、584.495、594.67mg/kg, 其中S0-20cm和S40-60cm在此初始浓度下的吸附量比初始浓度为75mg/L下的吸附量反而小, 说明这两层土样在没有达到实验设计的最大初始浓度 (100mg/L) 时对Ni的吸附量已达到最大。
用Freundlich和Langmuir两种吸附方程对供试土壤吸附Ni的规律进行拟合, 其拟合结果如表1所示。
注:表中R为相关系数。
从表1可以看出, 第2层样品S20-40cm和第3层样品S40-60cm的吸附等温线对Langmuir型方程的拟合情况优于Freundlich型方程, 其他3层土壤样品的吸附等温线与Freundlich方程拟合情况好于Langmuir方程。从总体来看, 大部分的Langmuir方程相关系数大于0.95, 而Freundlich方程相关系数大于0.98, 达极显著水平, 因而, 供试土壤对Ni吸附的数据拟合以Freundlich方程最佳。杨定清[15]也指出土壤对Ni的吸附用Freundlich方程描述最佳。许多学者认为, Freundlich方程中的KF可大致表示土壤的吸附能力, 1/n可以作为土壤对重金属离子吸附作用的强度指标, 1/n越大, 则表示土壤对重金属离子吸附的作用力越大。从表2可知, 剖面各层土样对Ni吸附的KF大小顺序为:S20-40cm>S40-60cm>S60-80cm>S80-100cm>S0-20cm, 表明剖面各层土样对Ni吸附能力的大小顺序也为:S20-40cm>S40-60cm>S60-80cm>S80-100cm>S0-20cm;剖面各层土样对Ni吸附的1/n大小顺序为:S0-20cm>S80-100cm>S60-80cm>S20-40cm>S40-60cm, 表明剖面各层土样对Ni吸附作用力的大小顺序也为:S0-20cm>S80-100cm>S60-80cm>S20-40cm>S40-60cm。可见, 土壤对重金属吸附的KF变化顺序与1/n的变化顺序不一定一致。
3.2 Ni解吸特性
图2为土壤重金属Ni吸附量与解吸量之间的关系。
结果表明, 5层剖面土壤Ni2+的解吸量均随Ni2+吸附量的增加而增加 (除S40-60cm在最高的Ni初始浓度下外) , 解吸曲线向上弯曲, 两者之间呈显著的正相关。在相同的吸附量下, Ni2+在土样S60-80cm中的解吸要明显高于其他土层, 解吸率 (见表2) 也明显较高, 而在吸附等温线中S60-80cm对Ni的吸附量整体最低, 这可能与S60-80cm的碳酸盐含量最高有关。
由图2和表3还可以看出, 当灌漠土对Ni的吸附量小于250mg/kg, Ni初始浓度低于10mg/L时, 土样S0-20cm的解吸量和解吸率均最低;当灌漠土Ni初始浓度大于25mg/L时, 土样S40-60cm的解吸率最低。在低浓度下 (0～10mg/L) , 土壤随深度 (0～80cm) 的增加, Ni解吸率增大。在所研究的浓度范围内, 灌漠土重金属Ni的解吸率较高, 且随初始浓度的增加而增加, 各层土壤样品S0-20cm、S20-40cm、S40-60cm、S60-80cm、S80-100cm对Ni的解吸百分率分别为:20.03%～64.28%、34.52%～66.07%、35.18%～64.00%、47.31%～65.60%、28.26%～70.13%。以上分析说明, 灌漠土对Ni有一定的固定能力, 特别是在低浓度情况下, 吸附在灌漠土上的Ni较难解吸, 这可能是因为低浓度加入时土壤和重金属之间的结合力较强, 使其难于解吸。但相比之下, Ni的解吸能力大于Cu、Cd、Pb等重金属的解吸能力, 因而发生迁移的范围也就更大。
为了定量了解灌漠土各层剖面土壤重金属Ni解吸量与解吸前吸附量的关系, 对各层土样Ni解吸量随解吸前吸附量的变化进行各种模拟, 发现二次多项式与乘幂均能很好的模拟Ni解吸量随吸附量的变化, 其中乘幂的相关系数整体更高。两种模拟方程如表3所示。
注:方程式中Y为Ni的解吸量 (mg/kg) , X为解吸前Ni的吸附量 (mg/kg) , 变量个数均为9, R为相关系数。
3.3 Ni吸附后的形态变化
土壤吸附重金属后, 对土壤重金属形态的分析可以推断出吸附的机理, 不同形态的重金属可以认为靠不同的吸附机理保持在土壤中。研究以添加50mg/L Ni2+浓度为例研究Ni吸附后的形态变化。表5和图3显示了在50mg/L添加浓度下, 灌漠土五层土壤样品吸附重金属Ni的形态分布和每个形态在总量中的百分比。在50mg/L添加浓度下, 五层土样可交换态Ni含量的变化范围为61.055～163.935mg/kg, 土样S20-40cm可交换态Ni与其余四层土样相差最大;碳酸盐结合态Ni含量的变化范围为135.315～167.81mg/kg, 五层土样碳酸盐结合态Ni变化不大;铁锰氧化物结合态Ni含量的变化范围为94.205～206.59mg/kg, 变化较大, 其中土样S20-40cm铁锰氧化物结合态Ni含量最低;有机物结合态Ni含量的变化范围为16.835～21.705mg/kg, 变化范围不大, 土样S0-20cm有机物结合态Ni含量最高, 这可能是因为表层土壤有机质含量高于其他层土样;残渣态Ni含量的变化范围为15.925～34.955mg/kg。
从整体来看, 灌漠土五层土壤样品各形态Ni含量的大小顺序基本表现为:碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>可交换态>残渣态>有机物结合态, 碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态在所有的土壤样品中所占的比例之和几乎都大于62%。说明在50mg/L添加浓度下, Ni优先存在于无机态中 (碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态) , 这也就说明靠重金属化合物的表面沉淀或共沉淀等过程而保持的重金属Ni对Ni的吸附贡献最大。有机物结合态Ni所占百分比在各形态中最低, 这可能与有机质含量较低有关。
4 结语
(1) 所研究土壤的环境质量属于Ⅱ类土壤环境质量, 重金属含量均未超标, 可以认为所研究的灌漠土样品未被重金属污染。当平衡液中Ni2+浓度很低时, 吸附量随浓度的增加而变化较快, 吸附曲线较陡;当平衡液中Ni2+浓度继续增加, 吸附量增加速度渐趋缓慢。灌漠土剖面土壤对Ni的吸附率随着初始浓度的增加而逐渐降低, 最大吸附率为80.45%。各层土壤对重金属Ni吸附量不同, 这与各层土壤的性质有关。灌漠土剖面土壤对Ni的吸附等温线均可用Freundlich或Langmuir方程拟合, 从整体上看, 以Freundlich方程拟合最佳。
(2) 灌漠土剖面土壤Ni2+的解吸量基本随Ni2+吸附量的增加而增加, 在低浓度加入的条件下, 土壤对重金属Ni的解吸率较小, 在高浓度加入的条件下, 土壤对重金属Ni的解吸率较大。二次多项式与乘幂均能很好的模拟灌漠土剖面不同层次土壤重金属Ni解吸量与解吸前吸附量之间的关系, 其中以乘幂拟合最佳。灌漠土重金属Ni解吸率因土壤对重金属的吸附量和土壤深度的不同而不同。在所研究的浓度范围内, 灌漠土重金属Ni的解吸率较高, 可达20.03%～70.13%。当Ni进入灌漠土中后, 可发生一定范围的迁移。
(3) 在50mg/LNi2+添加浓度下, 灌漠土剖面土壤各形态Ni含量的大小顺序整体为:碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>可交换态>残渣态>有机物结合态, 其中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态在所有土壤样品中的比例之和占了大部分。说明在50mg/L添加浓度下, Ni优先存在于碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态。
摘要：指出了灌漠土是西北干旱区一个重要的耕作土壤类型, 而有关干旱区绿洲灌漠土中重金属的吸附解吸研究却很少, 尤其是重金属Ni的相关研究更是鲜有报道。以干旱区绿洲灌漠土为供试土壤, 以Ni为目标重金属, 研究了灌漠土对Ni的吸附解吸特性, 为重金属污染的防治、污染土壤的修复以及土壤环境管理提供科学依据。
关键词：灌漠土,Ni,吸附-解吸,形态
参考文献
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干旱特性 篇6
假苹婆(Sterculialanceolata)和苹婆(Sterculianobililis)都是广东南部乡土树种,在山间郊野都比较常见,皆为树冠浓密、树形优美的常绿乔木,其蓇葖果成熟后鲜红色,开裂后露出黑色种子,观赏价值高,宜作公园风景树和行道树,在广东地区的绿化配置中皆有应用。苹婆无论在石山或土山的谷地甚至山坡上的石穴土上都能生长良好,其果、材、皮具有较高的经济利用价值[1]。
光合作用是植物重要的生命活动,是植物生长的生理基础,而水分是光合作用不可缺少的材料,影响着光合作用过程。干旱胁迫会破坏光合电子的传递进而影响光合生理,使净光合速率下降。植物在干旱胁迫条件下的光合生产力是鉴定植物耐旱性的指标之一[2]。无论是长期干旱还是短期水分缺失都可能对植物生长发育产生不同程度的影响[3]。而在复水后,植物会有一个修复及补偿的自我调节过程,能够补偿前期干旱胁迫所减少的生物量,并提高对水分的利用。本文研究干旱胁迫以及复水处理后假苹婆和苹婆苗木光合特性参数的变化规律,分析其对干旱胁迫的响应机制,目的是测试植物遭受干旱胁迫之后表现出的抗逆性,旨在为其在园林植物配置和苗木栽培经营等实际应用中提供理论依据。
2材料与方法
2.1试验地概况
试验在广州华南农业大学林学与风景园林学院(东经113°21′,北纬23°09′)6楼温室棚内进行。试验地属亚热带海洋性季风气候,有夏季长、高温多雨,冬季霜期短等特征。全年平均气温20~22℃,平均温差较小。年平均相对湿度较高,为79%,全年雨热同期,4~9月为雨季,年平均降水量达1623.6~1899.8mm,雨量充沛,有利于植物的生长发育。
2.2试验材料
试验选用1年生小苗,试验所用的假苹婆和苹婆为梧桐科苹婆属的两个常见乡土树种。挑选苗高、地径基本一致的苗木,每个树种各30株,一共60株。营养袋直径18cm、高20cm,栽培土为1∶1的普通黄心土与沙质土,添加适量腐殖土。在干旱胁迫试验开始前对苗木进行常规水分管理,保证试验苗木生长状况良好。
2.3试验设计
采用单因素试验设计,待苗木成活且生长健壮、稳定后,开始进行干旱胁迫。在所有苗木浇透水之后,测定土壤的含水量,通过自然蒸散方式减低土壤含水量,待土壤含水量低于75%时,干旱胁迫试验正式开始。试验过程停止浇水保持其持续干旱,在8d后测定完所有指标后,做复水处理,恢复正常浇水并保持土壤最大田间持水量,在16d后停止。试验以4d为一个处理期,分别于干旱胁迫开始第0d、4d、8d、12d、16d测定植株的光合特性指标,设定3次重复试验。
2.4试验方法
在上午9:00~11:00,采用美国LI-COR公司生产的Lico-6400便携式光合仪测定4个光合特性指标。测定时使用LI-6400-2B红蓝光源,设定光照强度为1000μmol/(m2·s),叶温为30~35℃,相对湿度60%左右,大气CO2浓度400μmol/(m2·s)。选取各植株中上部成熟叶片,测定叶片的净光合速率(Pn,μmol/(m2·s))、蒸腾速率(Tr,mol H2O/(m2·s))和气孔导度(Gs,mol H2O/(m2·s)),最后根据测定的净光合速率和蒸腾速率的比值计算出水分利用效率(WUE,μmol/mmol)。
2.5数据处理方法
本研究所有数据均采用Excel2007软件处理。
3结果与分析
3.1干旱胁迫及复水处理对植物净光合速率(Pn)的影响
假苹婆和苹婆在不同水分条件下的净光合速率如图1所示,在复水处理前(0~8d),假苹婆和苹婆的净光合速率受干旱胁迫有一定影响,随着干旱胁迫的进行呈下降趋势。其中在0~8d内,苹婆与假苹婆的净光合速率下降趋势相差无几。在进行复水处理后,假苹婆与苹婆的净光合速率均在12d时显著上升,苹婆在12~16d的净光合速率保持相对稳定。其中假苹婆的净光合速率在12d大幅增至9.46μmol CO2/m2·s,到16d又有一定程度的下降,在整个试验过程中,假苹婆的变化幅度较大,说明假苹婆对水分的亏缺和补充较为敏感。
3.2干旱胁迫及复水处理对植物蒸腾速率(Tr)的影响
干旱胁迫试验过程中两个树种的蒸腾速率变化趋势从图2可以看出,在干旱胁迫(0~8d)中,假苹婆和苹婆的蒸腾速率变化均呈下降趋势。而在12d两个树种的蒸腾速率均上升至最大值,在16d有所下降。总体来看,苹婆的蒸腾速率变化幅度较小,耐旱性较好,而假苹婆对干旱胁迫更为敏感,其抗旱能力较苹婆弱。
3.3干旱胁迫及复水处理对植物气孔导度(Gs)的影响
图3显示,随着干旱胁迫的进行(0~8d),均引起假苹婆和苹婆的气孔关闭,气孔导度均有所下降。在做了复水处理后,两个树种的气孔导度都在12d上升至最大值,然后又在16d急剧下降,可能是这两个树种在遭受严重干旱胁迫后,即使水分得到补充,也需要一段时间适应才能逐渐恢复,使气孔打开。从图3可以看出,在整个试验过程中,假苹婆的变化波动更为剧烈,说明干旱胁迫及复水处理对假苹婆的影响更大,即假苹婆的抗旱能力相对苹婆较弱。
3.4干旱胁迫及复水处理对植物水分利用效率(WUE)
的影响
在干旱胁迫试验下,假苹婆和苹婆水分利用效率如图4所示,随着干旱胁迫加深,在0~8d假苹婆和苹婆的水分利用效率均逐渐上升,在8d均上升至最大值。其中假苹婆的上升幅度更大。复水处理后,两个树种的水分利用效率均有所下降,然后在16d又有所回升。从图4可以看出,整体上假苹婆的水分利用效率比苹婆略高,表明假苹婆对环境的适应能力更强。
4结语
干旱胁迫试验结果表明,假苹婆和苹婆的各项光合特性指标,均随试验时间的增加有一定程度的变化。除了水分利用效率呈现的是先上升后下降的趋势,净光合速率、蒸腾速率与气孔导度等各项指标均有不同程度的下降趋势,复水后,各项光合指标均有不同程度的上升。
光合作用是植物赖以生存的生理基础,研究表明干旱条件下植物的光合作用受到抑制[4]。净光合速率反映植物光合作用的实际效率,即植物在光合作用过程中同化二氧化碳产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类的速率。在各测定时期(除8d),假苹婆的净光合速率几乎全部高于苹婆。因此可以看出假苹婆光合作用的实际效率要高于同一时期的假苹婆。但是从整个试验的过程可以看出假苹婆净光合速率的变化幅度较大,说明假苹婆对水分的亏缺和补充更为敏感。
植物通过叶片上的气孔与外界进行气体交换以及水分的散失,在不同的环境条件下,植物气孔的开闭程度是受控制的,以便更好地平衡光合作用和蒸腾作用。气孔导度可以间接地反映气孔的开闭程度。在植物适应干旱胁迫的机理中,气孔关闭可能是耐旱性中最重要的机理之一[5]。气孔导度间接反映了气孔的开闭程度,在轻度干旱的情况下,由于气孔的关闭阻止了CO2的供应,导致净光合速率下降,因此气孔导度与净光合速率的大小有直接的关系。在气孔导度方面,假苹婆和苹婆的表现与其在净光合速率方面相一致,在受到干旱胁迫时,两种苗木的气孔导度均有不同程度的下降,其中苹婆的气孔开闭幅度要略大于同一时期的假苹婆。
干旱胁迫条件下,植物通过叶片卷曲或叶片取向减少叶面积受光,以降低蒸腾、减少水分丧失[6]。蒸腾速率反映植物潜在的耗水能力。蒸腾速率越大,说明其消耗水分越多,在干旱胁迫环境下比其他植物越容易受到伤害[7]。蒸腾速率的大小影响树木的水分状况,是树木潜在耗水能力的反映,由于蒸腾作用的强弱不仅与植物本身的生物学特性有关,而且与外界的环境密切相关,所以它并不是衡量树木抗旱性的直接指标,但它可间接反映树木适应环境能力的大小[8]。在干旱胁迫发生时,假苹婆和苹婆的蒸腾速率均有不同程度的下降,并且在复水之后有明显的上升趋势。假苹婆的蒸腾速率变化幅度与苹婆相比较大,其抗旱能力较苹婆弱。
水分利用率(WUE)的度量,通常由净光合速率与蒸腾速率的比值表示,WUE值越大,表明植物用于固定单位数量的CO2所需水量越少,因此其节水能力越强。植物在干旱胁迫下,有一定减少水的消耗,同时维持进行光合作用的能力,从而提高水的利用效率,提高忍受饥饿,有利于植物在干旱环境下生存。水分利用效率作为一项评价植物抗旱能力的重要指标,反映出在干旱胁迫下植物碳同化及消耗水分之间的协调能力[9]。在干旱胁迫时期(0~8d),两种苗木的WUE均有所提升,表明假苹婆和苹婆均有一定的节水抗旱能力。同时,假苹婆的水分利用效率均高于苹婆,这表明在干旱发生时,假苹婆的节水能力要略高于苹婆;复水后假苹婆与苹婆的水分利用效率均有所下降,其中假苹婆在16d恢复正常水平,而苹婆的水分利用效率则有所提升。
综合分析各项光合特性指标,8d的干旱胁迫并未对两种苗木产生严重的不可逆的伤害,当干旱胁迫发生时,苹婆苗木的抗旱能力略优于同一时期的假苹婆苗木,假苹婆对水分的缺失及补充更为敏感。因此,在假苹婆育苗的初期,应特别注意保持充足的土壤水分,以保证苗木健康快速生长。
参考文献
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