干旱影响

干旱影响（共12篇）

干旱影响 篇1

干旱对人类生产活动最明显、最直接的危害就是对农业生产带来的严重灾难。尤其是中国北方频繁出现的旱灾, 造成粮食作物大面积减产, 给人民带来苦难。据1978~1989年统计, 全国播种面积平均每年145061百万公顷, 而每年受旱涝等灾害就有42.14百万公顷, 占28.9%, 在受灾面积中有60.6%是旱灾。一旦出现旱灾, 农业粮食减产十分严重。要预防和减少干旱, 就要先了解干旱。

一、干旱的成因

降水量少、蒸发量大是形成干旱的主要因素, 而其中降水少与形成干旱的关系特别密切, 土壤的水分收入主要来自降水, 而蒸发则是土壤水分损失的主要方式, 如果某地区降水量过少, 长期晴朗少云, 蒸发量很大, 那么这一地区就会出现干旱, 甚至形成干旱灾害。

二、干旱怎样对农业产生影响

作物主要是通过根从土壤中吸收水分, 其中很少一部分水分用于构成新组织, 绝大部分水都要通过叶片蒸发散播到空气中去, 参加了土壤———大气系统的物质和能量交换, 如果土壤缺水, 植株体水分收支失去平衡, 就会发生水分亏缺, 造成干旱危害。植物水分亏缺, 细胞膨压下降到零, 叶片就会出现蔫萎, 使植物发生一系列伤害。根据不同植物在不同阶段对缺水的敏感性差异, 会造成不同程度的减产。

三、干旱的类型

我国各地根据农业生产的习惯和特点, 按干旱出现的季节, 分为春旱、夏旱、伏旱、秋旱等。伏旱、秋旱影响冬小麦播种质量和冬前正常生长, 还会因农田蓄墒不足, 直接影响冬小麦返青的生长。春旱、春末初夏旱影响春小麦播种和冬、春小麦需水关键期以及秋粮正常生长。夏旱, 特别是伏旱对玉米生长影响较大, 如月降水量少于70毫米将出现“卡脖子旱”, 产量会受到影响。

干旱除了直接对农业造成影响外, 还会使地表径流量减少, 造成人畜饮水困难;使水库蓄水减少, 水位降低, 影响发电;严重的干旱, 会使大范围地表植物枯萎, 致使土壤表面裸露, 裸露的地面一遇上大雨, 地表土极易被冲蚀, 造成水土流失, 一遇大风, 还会造成风蚀, 久而久之, 土地明显退化。

四、干旱灾害的防御

既然干旱对农业生产及人们各方面的生产生活产生很大的影响, 我们就要从根本上作好防旱、抗旱的相应措施。我国党和政府一直十分重视防御干旱灾害, 从中央到地方都建立了“防汛抗旱指挥部”, 对洪涝和干旱灾害的防御从资金、物资及人员等方面进行统筹安排。

1. 做好干旱灾害的监测和预报

我国气象部门把干旱等气象灾害作为监测和预报的主要内容, 为全国防汛抗旱的决策和组织及物资调运起了很好的作用。

2. 兴修水利, 发展灌溉农业

兴修水利、地面灌溉, 可以利用地下水或河流中的水引田灌溉, 在干旱情况下, 使农作物少受灾害。在我国, 各地还因地制宜采用各种集水方法进行防旱、抗旱。如甘肃1999年出现冬春干旱, 但由于甘肃省干旱山区农民在庭院和地头制作了140多万眼集雨窖, 进行灌溉, 使得这年出现旱情严重灾情轻的局面, 其社会和经济效益十分明显。

3. 人工降雨

这是我国目前许多地区采用的一种抗旱措施。要进行人工降雨, 首先要有合适的天气过程影响本地。有合适的天气系统及相当的云系影响本地, 再进行人工降雨作业, 会取得很好的效果。有效的增雨作业能使降雨量十分明显, 较大程度的缓解旱情。

4. 针对不同的干旱区域特征及生态环境问题, 制定不同的改善生态环境方案

西北干旱区是中国沙漠化和风沙综合防治区的重点地域。生态治理的重点要抓好三个方面:加强防沙治沙, 重点恢复紧邻绿洲边缘的荒漠植被;建设山区水库, 改造平原水库, 改善下游生态环境;采取有效措施改善绿洲生态。

当前, 在人类还无法避免干旱灾害, 解决水资源短缺的情况下, 采取必要的适应性措施, 可以避免或减少干旱灾害造成的损害, 如在农业生产上改良品种或改种耐旱作物, 不失为一种有效措施, 此外, 植树造林、绿化环境都能起到保持水土、减轻干旱灾害对人们的生产和生活造成损害的程度。还要进一步加强对科技知识的学习和利用, 做到灾害性天气早预报、早预防, 全力发展生态农业、绿色农业。

干旱影响 篇2

回顾我国历史上出现的比较严重的气象灾害，干旱、以及热带气旋导致的台风是我国最为常见、危害程度最为严重的灾害种类。

台风

一、台风的成因

台风是一种破坏力很强的灾害性天气系统，那么危害这么大的台风又是如何产生并且影响到我们的生活的呢。

1、首先要有足够广阔的热带洋面，这个洋面不仅要求海水表面温度要高于26.5℃，而且在60米深的一层海水里，水温都要超过这个数值。

2、在台风形成之前，预先要有一个弱的热带涡旋存在。台风以如此巨大的规模和速度转动，要消耗大量的能量，因此要有能量来源。台风的能量是来自热带海洋上的水汽。在一个事先已经存在的热带涡旋里，涡旋内的气压比四周低，周围的空气挟带大量的水汽流向涡旋中心，并在涡旋区内产生向上运动；湿空气上升，水汽凝结，释放出巨大的凝结潜热，才能促使台风运转。

3、要有足够大的地球自转偏向力，因赤道的地转偏向力为零，而向两极逐渐增大，故台风发生地点大约离开赤道5个纬度以上。由于地球的自转，便产生了一个使空气流向改变的力，称为“地球自转偏向力”。在旋转的地球上，地球自转的作用使周围空气很难直接流进低气压，而是沿着低气压的中心作逆时针方向旋转(在北半球)。

4、在弱低压上方，高低空之间的风向风速差别要小。在这种情况下，上下空气柱一致行动，高层空气中热量容易积聚，从而增暖。气旋一旦生成，在摩擦层以上的环境气流将沿等压线流动，高层增暖作用也就能进一步完成。

二、台风对农业的危害

直接危害主要是对作物的机械损伤和生理危害，机械损伤就是台风可造成农作物和林木折枝损叶，拔根、倒伏落粒、落花、落果和受粉不良等。受害程度因风力、株高、株型、密度、行向和生育期等而异。同时 也影响农牧业生产活动和破坏农业生产设施。间接危害是指传播病虫害和扩散污染物等。

台风是一个巨大的能量库，其风速都在17米/秒以上，甚至在60米/秒以上。据测，当风力达到12级时，垂直于风向平面上每平方米风压可达230公斤。

台风是非常强的降雨系统。一次台风登陆，降雨中心一天之中可降下100－300毫米的大暴雨，甚至可达500－800毫米。台风暴雨造成的洪涝灾害，是最具危险性的灾害。台风暴雨强度大，洪水出现频率高，波及范围广，来势凶猛，破坏性极大。

当台风移向陆地时，由于台风的强风和低气压的作用，使海水向海岸方向强力堆积，潮位猛涨，水浪排山倒海般向海岸压去称作风暴潮。强台风的风暴潮能使沿海水位上升5－6米。风暴潮与天文大潮高潮位相遇，产生高频率的潮位，导致潮水漫溢，海堤溃决，冲毁房屋和各类建筑设施，淹没城镇和农田，造成大量人员伤亡和财产损失。

风暴潮还会造成海岸侵蚀，海水倒灌造成土地盐渍化等灾害

干旱

干旱是指某一地域范围在某一具体时段内的降水量比多年平均降水量显著偏少, 导致该地域的经济活动（尤其是农业生产）和人类生活受到较大危害的现象。它是一种气候灾害, 也是一种持续性的气象灾害。

近年来，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济损失。发展中国家抗灾能力弱，受害最为严重，发达国家也未能幸免于难。

一、干旱发生的原因和机制

大气环流异常是干旱形成的直接原因。另外, 还有下垫面尤其青藏高原以及洋流和气候系统外部因素强迫作用等共同影响造成的。

（1）西北地区干旱环流主要特征。中国大陆东岸大槽加深, 新疆脊加强, 东亚中纬度北风加强。夏季干旱发生与500hPa西太平洋副热带高压和100hPa南亚高压脊的位置有密切关系, 当脊线偏南, 则西北降水偏少, 产生干旱。在7月下半月至8月上半月, 副热带高压北抬西伸, 可造成陕南、关中、陇南、陇东的伏旱 [12]。

（2）东部地区干旱环流主要特征。西太平洋高压脊比常年偏强偏西, 中国大陆低压也比常年偏强, 东南沿海一带气压梯度增大, 夏季风强盛并过早地跃进到华北地区形成的干旱天气。王绍武指出

[13~15], 当7月份太平洋高压偏西时, 长江中游、淮河流域、华北

和东北易发生干旱；偏东时, 华西和东南易发生干旱；偏南时, 华南和长江中下游易发生干旱。当大陆低压偏东时, 东北、华北和西南易发生干旱；偏西时, 华北和华南易发生干旱；偏北时, 华北和东北易发生干旱；偏南时, 东南和河套以北地区易发生干旱。近年研究表明, 东部地区的干旱与100hPa青藏高原高压位置反常有关, 当位置愈向东北伸, 东部地区干旱愈严重。

干旱是一种气候现象。当大气环流发生异常时，在一个较长的时段内,降水量比多年平均降水量显著偏少,在干旱季节高温天气频繁发生，高温天气日数增多，促使平均气温上升，导致地表蒸发量增加，土壤水分迅速下降，夏季高温酷暑天气伴随着大气干旱和土壤干旱同时发生,使干旱危害严重程度加大。

二、干旱对农业的危害

干旱对农业生产的影响和危害程度与其发生季节、时间长短以及作物所处的生育期有关。２月～４月是早稻播种、插秧以及旱地作物种植的繁忙季节。春旱往往造成早稻缺水耕田，不能适时播种、插秧，使春种作物缺苗断垄，影响春收作物后期的正常生长，延迟果树的发芽时间和降低发育势等。夏旱影响夏种作物的出苗和生长，影响早稻和春玉米正常灌浆及晚稻的移栽成活。秋旱会影响晚稻和其他秋收作物的生长发育和产量形成。冬旱影响冬种作物播种、出苗及其生长发育。干旱轻者影响农作物正常生长发育，重者导致作物死亡，使农作物减产或失收。

干旱和台风作为最为影响我国农业生产的两种气象灾害，必须及

时预防和做出灾害预警以减少农业生产的损失。

林学4班

朱栗

逐渐干旱对牡丹保护酶活性的影响 篇3

关键词：牡丹；逐渐干旱；复水；保护酶

中图分类号： S685.110.1；Q945.78文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）10-0156-02

收稿日期：2013-12-25

基金项目：国家自然科学基金（编号：31200468）。

作者简介：李军（1987—），河南信阳人，硕士研究生，研究方向为植物生理生态学。E-mail：LEEJUN19870824@163.com。

通信作者：孔祥生，教授，主要从事植物生理生态研究。E-mail：kxsh55@163.com。牡丹花朵硕大、色彩艳丽，具有很高的观赏价值[1-3]，此外，牡丹皮具有较高药用价值，牡丹籽油具有高食用价值，牡丹精油具有高商品价值[4]。然而，水分不足会影响牡丹的正常生长发育，进而影响牡丹的价值[5]。植物在代谢过程中一部分氧分子不可避免地被还原为活性氧，包括超氧阴离子自由基、羟自由基、单线态氧、过氧化氢等[6]。当植物遭受到逆境胁迫时，活性氧的产生速度会加快。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）是植物体内抵御活性氧毒害的重要抗氧化保护酶系统[7]。笔者对牡丹干旱胁迫过程中及复水后保护酶活性变化进行研究，探索牡丹抵御干旱胁迫的机制，旨在为开发利用牡丹资源提供依据。

1材料与方法

1.1材料

牡丹品种洛阳红、乌龙捧盛均由河南省洛阳市中国洛阳国家牡丹基因库提供，株龄均为4年生。2012年10月，选取生长健壮、长势均一的洛阳红、乌龙捧盛各10株，移栽装盆，每盆1株，塑料盆直径 28 cm，高23 cm，土壤为洛阳市郊大田肥沃土壤。装盆后正常水分管理。2013年5月，干旱处理前10 d，每天用称重法补水，确保土壤相对含水量为80%，之后停止浇水，自然干旱。停止浇水后每天取样1次，测定叶片保护酶活性，同时用称重法计算土壤相对含水量，待大部分叶片萎蔫时复水。2013年5月10日开始试验，5月11日土壤相对含水量下降至70%（轻度干旱），5月12日下降至58%（轻度干旱），5月13日下降至46%（中度干旱），5月14日下降至35%（重度干旱），5月15日下降至26%（重度干旱），5月17日复水至土壤相对含水量为80%，控水1 d后（5月18日）再取样1次。取样时自上向下选取枝条第3至4张叶，每次测定重复3次。

1.2方法

采用氮蓝四唑光还原法[8]测定SOD活性，采用愈创木酚法[8]测定POD活性，采用紫外吸收法[9]测定CAT活性。

1.3数据处理

用SPSS 13.0软件进行方差分析，用皮尔逊相关系数法统计保护酶活性的相关性。

2结果与分析

2.1干旱胁迫对牡丹叶片SOD活性的影响

由图1可知，随着土壤相对含水量的逐渐降低，洛阳红、乌龙捧盛的SOD活性均呈先上升后下降趋势。当土壤相对含水量为35%时（重度干旱），2种牡丹叶片SOD活性均达最高水平，此时洛阳红叶片SOD活性比对照高47.18%，乌龙捧盛比对照高34.95%，差异均达显著水平。当土壤相对含水量为26% （重度干旱）时，2种牡丹叶片SOD活性均下降。复水后，2种牡丹叶片SOD活性均低于重度干旱胁迫（土壤相对含水量为26%）。

2.2干旱胁迫对牡丹叶片POD活性的影响

由图2可知，洛阳红、乌龙捧盛叶片的POD活性均随着干旱胁迫程度的增加呈逐渐升高趋势。当土壤相对含水量为26%时（重度干旱胁迫），2种牡丹叶片的POD活性均达最高，洛阳红比对照高66.66%，乌龙捧盛比对照高7958%，差异均达显著水平。复水后，相比于重度干旱胁迫（土壤相对含水量为26%），2种牡丹叶片的POD活性均有所降低，且差异均达显著水平。

2.3干旱胁迫对牡丹叶片CAT活性的影响

由图3可知，随着干旱胁迫程度的增加，洛阳红、乌龙捧盛叶片的CAT活性均呈先上升后下降趋势。当土壤相对含水量为46%时（中度干旱胁迫），2种牡丹叶片的CAT活性均最大。当土壤相对含水量为35%时 （重度干旱胁迫），与中度干旱胁迫相比，洛阳红叶片的CAT活性下降但差异不显著，乌龙捧盛叶片的CAT活性下降且差异显著。复水后，与重度干旱胁迫（土壤相对含水量为26%）相比，2种牡丹叶片的CAT活性有所下降，且差异均显著。

2.4牡丹叶片抗氧化保护酶活性间的相关性分析

由表1、表2可知，洛阳红SOD活性与POD活性间存在显著正相关，SOD活性与CAT活性间存在极显著正相关，POD活性与CAT活性间相关性不显著。乌龙捧盛SOD活性与POD活性间存在显著正相关，SOD活性与CAT活性、POD活性与CAT活性间相关性不显著。由此可知，牡丹在遭受干旱胁迫后，3种保护酶之间存在内在联系及协同作用，以更好地清除活性氧，减少对细胞的伤害。

表1洛阳红叶片3种抗氧化酶间的相关系数

指标相关系数SOD 活性POD活性CAT活性SOD活性1.000POD活性0.821*1.000CAT活性0.906**0.7461.000注：“*”“**”分别表示显著相关、极显著相关。表2同。

nlc202309041604

3结论与讨论

SOD、POD、CAT是植物细胞内抵御活性氧毒害的重要保护酶系统，它们具有清除超氧阴离子自由基、过氧化氢、羟自

表2乌龙捧盛叶片3种抗氧化酶间的相关系数

指标相关系数SOD活性POD活性CAT活性SOD活性1.000POD活性0.792*1.000CAT活性0.6040.6501.000

由基等功能[10]。SOD能催化毒性较强的超氧阴离子自由基发生歧化反应，生成毒性较弱的H2O2、氧分子，H2O2由POD、CAT 2种酶清除[6]。当水分充足时，牡丹叶片内活性氧的产生与清除处于动态平衡；当水分不足时，动态平衡被打破，活性氧积累[11]。活性氧与细胞内的成分很容易发生反应，能够直接或间接启动膜脂过氧化反应，破坏磷脂双分子层，伤害细胞膜系统，导致细胞损伤甚至死亡[10]。随着干旱胁迫程度的加剧，洛阳红、乌龙捧盛叶片的SOD活性均呈先升高后下降趋势，这与前人关于白桦（Betula platyphylla）[7]、马铃薯（Solanum tuberosum）[12]、甘草（Glycyrrhiza uralensis）[10]的研究结果一致。中度干旱胁迫下，2种牡丹叶片的SOD活性开始升高，原因可能是随着干旱胁迫加剧，牡丹叶片中超氧阴离子自由基积累，SOD可能受到超氧阴离子自由基增多的诱导因而活性显著升高，以更好地清除超氧阴离子自由基[6]。POD、CAT均能清除H2O2，随着干旱程度增加，洛阳红、乌龙捧盛叶片的POD活性均呈先升高后下降趋势，这与前人研究结果[13]一致。随着干旱胁迫加剧，2种牡丹叶片的CAT活性均呈先上升后下降的趋势，这与前人研究结果[14-15]一致。随着水分胁迫的加剧，SOD、CAT活性均呈先升高后下降趋势，这可能是由于许多抗氧化酶为诱导酶，干旱胁迫因子促进诱导酶合成的同时，也会对已合成酶的结构造成破坏，加快酶的分解速度，降低酶活性。干旱胁迫未达到一定程度时，抗氧化酶合成占优势，当胁迫超过阈值后，抗氧化酶破坏占优势[6]。植物体内抗氧化保护机制包括氧化酶系统、非酶系统，本试验仅针对3种抗氧化保护酶进行了研究，抗坏血酸、类胡萝卜素等抗氧化剂非酶系统也同样值得研究[16]。

参考文献：

[1]侯小改，段春燕，刘素云，等. 不同土壤水分条件下牡丹的生理特性研究[J]. 华北农学报，2007，22（3）：80-83.

[2]李永华，翟敏，李颖旭，等. 干旱胁迫下牡丹叶片光合作用与抗氧化酶活性变化[J]. 河南农业科学，2007（5）：91-93.

[3]邵小斌，朱朋波，陈翠竹，等. 牡丹温室内催花栽培技术[J]. 江苏农业科学，2008（6）：150-151.

[4]王建国. 中国牡丹[M]. 北京：中国林业出版社，2001：10-21.

[5]左敏，高素萍，王岑涅，等. 干旱胁迫对天彭牡丹生理生化和观赏特性的影响[J]. 西南农业学报，2011，24（4）：1290-1293.

[6]杜润峰，郝文芳，王龙飞. 达乌里胡枝子抗氧化保护系统及膜脂过氧化对干旱胁迫及复水的动态响应[J]. 草业学报，2012，21（2）：51-61.

[7]孙国荣，彭永臻，阎秀峰，等. 干旱胁迫对白桦实生苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响[J]. 林业科学，2003，39（1）：165-167.

[8]张志良，瞿伟菁. 植物生理学实验指导[M]. 北京：高等教育出版社，2003.

[9]Tanida M. Catalase activity of rice seed embryo and its relation to germination rate at a low temperature[J]. Breeding Science，1996，46：23-27.

[10]李明，王根轩.干旱胁迫对甘草幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响[J]. 生态学报，2002，22（4）：503-507.

[11]赵丽英，邓西平，山仑. 活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制[J]. 西北植物学报，2005，25（2）：413-418.

[12]抗艳红，龚学臣，赵海超，等. 不同生育时期干旱胁迫对马铃薯生理生化指标的影响[J]. 中国农学通报，2011，27（15）：97-101.

[13]Jung S. Variation in antioxidant metabolism of young and mature leaves of Arabidopsis thaliana subjected to drought[J]. Plant Science，2004，166（2）：459-466.

[14]白娟，龚春梅，王刚，等. 干旱胁迫下荒漠植物红砂叶片抗氧化特性[J]. 西北植物学报，2010，30（12）：2444-2450.

[15]逯久幸，李闯，李永华，等. 逐渐干旱对牡丹实生苗某些生理指标的影响[J]. 河南农业科学，2011，40（2）：125-127.

[16]Basu S，Roychoudhury A，Saha P P，et al. Differential antioxidative responses of indica rice cultivars to drought stress[J]. Plant Growth Regulation，2010，60（1）：51-59.

浅析干旱对杨树生长的影响 篇4

关键词：干旱,杨树,生长影响分析

1 研究内容和方法

1.1 试验材料的处理

供试苗木施全量肥 (施磷酸二铵2.0g和尿素2.0g) 、半量肥 (磷酸二铵1.0g和尿素1.0g) 及不施肥三个级别。每一处理有3盆, 每盆有3株苗木。

在测定前、始终给幼树以充足灌水, 测定开始后停止灌水、持续干燥, 在土壤含水量降至最低点时复水、停止持续干旱处理, 复水持续到生理指标恢复至停水前水平时为止。

1.2 测定内容及方法

土壤含水量, 用烘干法测定;气孔阻力, 蒸腾强度和光合强度用Li-6000便携式光合测量系统测定。降雨量为实测值。

2 分析

2.1 土壤含水量

停止灌水时的土壤含水量在16%左右, 高于田间持水量, 三天后, 土壤含水量开始持续下降, 降至适宜含水量界限以下, 即田间持水量60%以下, 在土壤含水量开始下降后, 未施肥幼树的土壤含水量始终略高于施肥幼树的土壤含水量, 复水后, 土壤含水量均立即升至停水前的水平如图1。

2.2 气孔阻力

停止灌水后, 施肥幼树气孔阻力在27日前未发生明显变化, 27日后急剧升高, 与土壤含水量降至适宜含水量界限以下同时发生, 而未施肥幼树气孔阻力28日后开始升高, 比施肥幼树推迟一天, 但均于7月1日升到最高点。未施肥幼树与施肥幼树比较, 气孔阻力升高幅度小, 最高值将近施肥幼树的三分之一。复水后、气孔阻力开始下降, 均于7月4日降至停水前的水平, 如图2。

2.3 蒸腾强度

停止灌水后, 施肥幼树蒸腾强度于27日后开始急剧下降, 未施肥幼树蒸腾强度于28日开始下降, 比施肥幼树推迟一天, 最低点均出现于7月1日。未施肥幼树与施肥树比较、蒸腾强度下降幅度略小一些, 最低点略高于施肥幼树。复水后、气孔阻力开始回升, 均于4日恢复至停水前的水平, 如图3。

2.4 光合强度

光合强度变化趋势与蒸腾强度变化趋势基本一致, 在停止灌水后, 施肥幼树的光合强度也于27日后开始下降, 未施肥幼树比施肥幼树迟一天, 于28日后开始明显下降, 最低点均出现于7月1日。未施肥幼树与施肥幼树比较, 光合强度下降幅度也略小一些, 最低点略高于施肥幼树。复水后、光合强度开始回升, 均于7月4日恢复至停水前的水平, 如图4。

3 结论

3.1 土壤干旱对杨树叶及叶片组织含水量的影响

叶片是反映植物缺水最敏感的指标之一, 叶含水量则可以直接反映植物体内的水分状况, 试验期内杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下, 其叶片从-0.8MPa分别下降至-1.2、-1.6和-2.6MPa, 在严重干旱条件下下降幅度最大, 适宜水分水势下降幅度最小。

杨树的叶片组织含水量, 在适宜水分下从60%降至59%, 下降1.7%, 在中度亏缺下从59.4%降至56%, 下降5.7%, 在严重亏缺下则从59.2%降至52%, 下降12.2%, 下降幅度最大。以上结果说明, 在试验期间, 从春季到秋季, 随着季节的变化, 杨树叶片含水量是逐渐降低的, 而且土壤含水量是逐渐降低的, 下降幅度越大。

3.2 土壤干旱对杨树枝条生长速率和干物质积累的影响

在不同土壤干旱下, 杨树的生长的速率及干重净增量明显不同, 其生长速率和干重净增量均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱。在适宜水分和中度干旱条件下, 其枝条生长速率呈“S”形生长曲线, 3~4月生长较慢, 4月下旬以后生长急剧加快, 7月以后生长极为缓慢;杨树在整个生长季中枝条快速生长期和干物质增加主要集中在5~6月, 除适宜水分下的干重在8月略有上升外, 其余干重增加量7月以后逐渐下降, 9月降至最低, 严重干旱下的干物增加主要集中在5月。与适宜水分处理相比, 在中度干旱下新枝生长量下降5.2%, 干重下降27.84%, 在严重干旱下杨树新枝伸长量下降71.92%, 干重下降72.94%。很显然在严重干旱条件下杨树枝条生长速率和干重净增量下降显著, 杨树新枝伸长的最快时期在5~6月, 7月以后新枝伸长量几乎不断增加, 而在3~6月正是北方地区雨季来临前土壤水分最为亏缺的时期, 这可能是北部地区人工杨树林生长发育不良, 而形成大面积“小老树”的主要原因。

3.3 不同土壤水分状况对杨树光合速率及单叶的影响

在生长季各月的晴朗天气, 利用LI-6400型便携式光合仪测定杨树的光合速率和蒸腾速率, 测定结果发现, 杨树的光合速率在生长初期5~6月最高, 7月以后逐渐下降, 末期降至最低;在整个生长季中, 不同月以及在同一月的3种处理之间所测定的蒸腾速率变化规律不明显;单叶水平上的WUE在生长中期时略高于其它时期。此外, 在同一测定时间内, 随着土壤含量的降低, 杨树的光合速率及单叶WUE也随着下降, 其顺序在各月均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱, 即在适宜水分下光合速率及WUE均为最高, 严重干旱下最低。以生长初期、中期和末期所测得结果为例。

3.4 土壤水分含量对杨树的日、旬、月耗水量影响

杨树在同一种土壤水分条件下不同的测定日, 其耗水高峰的出现的时间不同, 而在同一测定日中, 不同土壤水分下杨树耗水日进程不同, 随着土壤水分含量的不同, 杨树日耗水高峰出现的时间发生相应的变化。

参考文献

[1]王葆芳, 杨晓晖, 江泽平, 等.干旱区杨树用材林土壤特性和林木生长对供水的响应[J].干旱区资源与环境, 2006 (6) .

干旱影响 篇5

去冬今春我市降水偏少。2010年11月至2011年4月总降水量173.8毫米，较常年偏少3成。加之近期气温偏高，蒸发加剧，外江水位持续下降，内垸河渠水位普遍偏低，旱情呈加剧态势，对农业生产造成较大影响。5月2日，潜江市政府下发关于切实抓好当前抗旱保春播工作的紧急通知，5日，潜江市气象局组织农气专家到农村大田，实地调查近期干旱对我市农业生产的影响，并提出了应对措施。

一、干旱对作物的主要影响

1.水稻

目前，我市在4月25日左右播种的中稻处于两叶期。由于干旱，大部分地区稻田缺水，主要表现为厢面干、厢沟无水。基于目前一些沟塘乏水，加之未来降水仍偏少，在5月下旬至6月初中稻移栽时，将面临严重缺水问题。

我市中稻稻苗长势情况

已播中稻厢沟与厢面无水

中稻已处于两叶期

2.棉花

目前，我市棉花处于移栽期，一般有两片真叶。由于前期天气干旱，定根水灌浇不足，生长状况较差。

我市移栽棉花因干旱苗情较差

棉花生长处于两叶期（另两片子叶）

3.小麦

目前，我市小麦已经进入乳熟期。前段连续30℃以上高温干旱天气，一方面对小麦灌浆可能产生一定抑制作用；另一方面，使小麦赤霉病发生较轻。

我市小麦田间生长状况

个别小麦穗子见轻微赤霉病

4.油菜

目前，我市油菜已进入绿熟到成熟期，干旱天气对油菜的充实有一定的影响，但前期的晴好小风天气，避免了油菜的大部倒伏的出现。

气象业务人员田间调查油菜长势

油菜出现个别倒伏现象

二、未来天气趋势分析

5月6日至7日，受高空偏北气流控制，我市天气晴好；5月8日至10日，受中低层切变线影响，我市云系将明显增加。

三、应对措施

前期干旱天气对我市小麦和油菜的影响较小，但对棉花移栽影响较大，尤其是严重影响了我市中稻的播种和以后移栽。为此，潜江市气象局建议：

（一）加强田间管理，对未来降水注意蓄水保水；

（二）加强水资源优化调度，充分利用江河水资源，引水入田；

干旱影响 篇6

关键词 内陆河流域；水制度分析与发展；水制度绩效；回归分析；方差分析

中图分类号 F062.2 文献标识码 A 文章编号 1002—2104（2012）10—0013—06 doi：10.3969/j.issn.1002—2104.2012.10.003

水是一种极为重要的自然资源和环境，同时也是最重要的公共物品之一，水资源问题的核心是它的供需矛盾。随着人口的膨胀、经济的增长和对水资源的低效甚至产生很大负外部性的使用、自然过程与人类行为侵害的不断加重，加剧了水的供需矛盾。如何实现水的有效管理、提高水的利用效率和改进公平己成为学者、政府决策者和民众关注的焦点问题。传统的研究思路主要从“供给”角度来开展研究，特别注重工程技术因素的作用，努力通过提高供水量，以实现水的供需平衡，从而满足人类生产和生活的需要。但是理论探索和实践证明，这一思路并不能达到预期目标而解决存在的问题。现在，研究思路逐渐转为重视对水资源“需求”的研究，即：进行集成水资源管理（IWRM），通过对IWRM中结构性成分的解耦，并研究各结构性成分之间的关系和作用，来实现边际效用最大化。这样，除了需要重视工程技术手段、自然因素的影响之外，制度分析手段是研究水资源管理问题的可行选择[1]。这里的制度分析，包括了对现存有关水资源管理的法律法规、政策及其实施机制的分析。以流域为尺度的水资源分析与管理研究是目前国际上研究水问题的重要特点。除了能够体现系统水平上不同层次（宏观、中观和微观）水的供需矛盾之外，流域还提供了一个研究水管理与利用诸多问题的广阔平台。这一点，在我国第二大内陆河流域——黑河流域得到充分体现。

1 研究框架与指标体系

1.1 水制度分析与发展（WIAD）框架的引入和应用

诺贝尔经济学家E.Ostrom提出了制度分析与发展（Institutional Analysis and Development，IAD）研究框架[2—6] ，本文对它进行修正，得到水制度分析与发展（Water Institution Analysis and Development，WIAD）研究框架[7—9]（见图1）。

WIAD框架涵盖了水资源管理研究所涉及的几个重要部分：①研究区的“物质条件”，即研究区域的自然状况如年降雨量、流域河流来水量、土地使用状况、植被、光照和灾害发生等基本情况；②若以社區为单位开展研究，其“社区属性”，即人口、民族、文化、社会经济状况和城镇化水平等诸方面情况。③所研究问题涉及的利益攸关方即“参与者”及其所处的“行动情境”。这里的“参与者”指的是处于特定外部环境中的个人和组织即利益攸关方，如用水户、水务管理部门、与水资源管理有关的NGOs，等等；而“行动情境”指的是各利益攸关方所处的制度环境，如本文研究区所进行的“节水型社会建设”这种环境。④本文重点予以分解和分析的“规则”，即水制度。本文将水制度分解为3个部分：水法、水政策和水行政。水法指的是与水有关的法律法规体系，水政策指的是与水有关的政府政策规定，水行政指的是水法和水政策得以贯彻执行的水资源行政管理体系。本研究关注的主要是WIAD框架中的“水制度”绩效之间的内在关联和相互影响、被访者的哪些属性或因素对水制度绩效影响显著。⑤进行研究所采用的“评价”方法和结果。一般的，评价方法有客观评价与主观评价、“事前”评价与“事后”评价之分。本文采用的是主观事前评价的方法（Subjective and Exante Perception）。

刘建国等：干旱区流域水制度绩效及影响因素分析

图1 水制度分析与发展（WIAD）框架1.2 调查指标体系

构建科学、合理、可行的水制度绩效评价指标体系，是对水制度及其子系统之间的相互关联及其绩效影响因素进行分析的前提基础。基于WIAD框架，本文建立了对流域水制度进行评价和绩效影响进行分析的调查指标体系，分为三部分（见表1）：①水法绩效，由7个次级指标表征；②水政策绩效，由7个次级指标表征；③水行政绩效，它由6个次级指标表征。以上每个部分都有一个总体水平的测度，总体来看，水制度绩效的评价分析指标共有23个。所有指标均通过调查对象的主观评价进行测度，其水平为1到10，表示从最低到最高。

2 研究区选择及调查实施

2.1 研究区选择

本文选取黑河流域的张掖市为研究区，并遵循随机原则选取研究区内的甘州区、临泽县和高台县为调查区域（见图2）。选取张掖市作为研究区的原因在于：①早在

表1 水制度绩效的评价分析指标体系

2002年，张掖市就被水利部确定为全国第一个节水型社会建设试点，于2006年通过水利部验收，并被授予全国节水型社会建设示范市称号。但是，随着改革和试点的纵深推进，客观上存在诸多障碍和不足。在张掖市进行水制度及其影响因素分析，具有很强的典型性和现实性。②张掖市在甘州区、临泽县和高台县进行的试点工作，既有成效，也存在一些问题，选取这三个县区作为抽样研究区，通过中小尺度研究分析，可以获得开展进一步研究的重要经验。

图2 调查区域分布

2.2 张掖市水资源基本状况

张掖市位于甘肃河西走廊中段，东经97°20′至102°12′，北纬37°28′至39°57′，全市辖一区五县，即甘州区、临泽县、高台县、山丹县、民乐县和肃南裕固族自治县，总面积4.19万km2，人口127.33万人。

张掖市境内河流均发源于祁连山北麓及前山地带，水源主要为祁连山冰川、森林等水源涵养区的降水、冰雪融水及山区地下水等途径混合补给。总体上看，张掖市可利用水资源总量26.5×108 m3，其中地表水24.75×108 m3，净地下水1.75×108 m3，人均占有可利用水资源量1 250m3，仅为全国平均水平的57%，2009年张掖市用水、需水量之间的缺口高达3.63×108 m3，是典型的资源型缺水地区。

2.3 调查的实施

本研究采用多阶段分层抽样进行访谈式问卷调查的方法[10]，对研究区的水制度基本状况、水制度绩效评价及其影响因素进行问卷调查。调查对象为：①类型：黑河流域水部门（分为流域、行政区划和NGOs如用水户协会3个类型）管理人员；研究黑河流域水问题的科研专家；用水户（农村、城市）；② 年龄：男18—60岁，女18—55岁正常人群。共实施问卷访谈调查200例，回收有效问卷189份，回收率为9450%。

本次调查所收集有效问卷分布情况为：①性别：男646%，女344%，缺失11%。②年龄段：各个年龄段的分布较为均匀。③户口属性：城镇户口和农村户口的比例相当，城镇户口比例略大。④民族：以汉族为主，占905%。⑤受教育程度：高中及以下占50%左右，高中以上占50%左右。⑥职业归属：农民占386%，地方政府部门水务管理干部占175%，工人占153%，学生、教师、科研专家分别占42%、42%、63%。⑦家庭全年总收入：30 001—50 000元区间上的人数占344%。各收入区间人数类似正态分布。

3 模型建立与结果分析

31 水资源绩效分析模型的建立

本文采用多元线性回归的方法，对张掖市水制度总体绩效及其3个子系统绩效之间的影响进行分析[11—12]。

本文以水制度三个子系统（水法绩效I7、水政策绩效I15、水行政绩效I22）的绩效为自变量，以水制度综合绩效（Ia）为因变量，建立多元回归模型，来分析水制度三个子系统的绩效对水制度综合绩效的影响作用。经person相关性检验，I7、I15与I22之间没有显著的相关关系（P >01），因此不会导致多重共线性。

Ia=β0+β1I7+β2I15+β3I22+e

（1）

通过将问卷调查收集的数据代入式（1）的多元线性回归模型，求得参数估计值，然后经过统计检验可知水制度三个子系统绩效与水制度综合绩效之间的影响数量关系。

32 运算结果及其检验

我们选取SPSS170对调查数据进行分析，运用普通最小二乘法（OLS）对模型进行回归检验[13]。结果显示（见表2、表3）：经OLS回归参数估计，F检验值为22124，在005的显著性水平下，F检验显著，说明建立的模型很显著；而模型的拟合优度判定系数调整的R2为0253，说明该模型能很好地拟合实际样本数据。

表2 模型拟合优度检验

33 运算结果分析

多元回归模型的估计结果见表4。由表4可知：

（1）水行政绩效显著影响水制度綜合绩效，水行政绩 效每增加一个单位，水制度综合绩效增加0378个单位。而水法绩效和水政策绩效对水制度综合绩效的影响不是显著的。

从实际工作和本次访谈可知，水行政实际上是水制度的“实施机制”层面的构成部分。研究中的描述性统计分析显示，水行政综合绩效为649，在水制度子系统中是最高的（水法子系统绩效为615，水政策子系统绩效为625）；而多元线性回归分析结果显示，它对制度运行及其效用起着直接的影响作用。就目前来看，这种影响作用是正向的，我们应继续提高水行政绩效水平以推动水制度综合绩效和水制度外部性最优化。

从日常印象而言，似乎水法和水政策更应对水制度总体绩效产生重要影响，但量化分析和无结构式访谈结果却与之相反。其中可以考虑的原因就是：目前该地区的水法和水政策与水的实际管理与使用之间存在脱节现象，即可能存在“制度滞后”（Lag of System）与制度的“路径依赖”（Path Dependence）问题。前者主要指的是，当前的水制度需求与实际供给之间存在一定差距，从而给制度绩效造成一定影响；后者主要指的是，以前的水制度一经成型并发生作用，则水资源管理和利用的方方面面就会受其影响并持续很长时间，并日益自我强化，进而对受其影响的各个方面产生近乎“顽固”的影响。路径依赖现象在水资源管理中必然存在，例如新的与水有关的法律法规和政策虽然已经颁布了，但实际的实施者还是不自觉地会受到原有水法、水政策的影响，并在实际工作中得到体现。解决制度滞后和制度路径依赖问题，需要对正式制度、非正式制度及制度的实施机制的现状与变迁有基本的了解，对水资源管理的基本目标有科学合理的认识，在此基础上推进制度

变迁和演化、提高其绩效，尽量减少制度滞后和降低路径依赖的程度。

在对水行政绩效进行描述性统计分析中，本文通过“水行政管理的和谐度”、“国内所进行的水制度方面研究对解决水部门（不同行业和类别的用水）逐渐出现的问题，其影响程度如何”、“目前水行政管理跟科学技术应用之间的关联度”、“用以实施水政策和水法的行政管理方面的制度安排的充足性”等4个方面的主观评价均值，来考察水行政绩效的总体水平。分析结果表明（见表5）：水行政管理的和谐度为661，国内所进行的水制度方面研究对解决水部门（不同类别的用水）逐渐出现的问题的影响程度为599，目前水行政管理跟科学技术应用之间的关联度为678，用以实施水政策和水法的行政管理方面的制度安排的充足性为658。相对而言，“国内所进行的水制度方面研究对解决水部门逐渐出现的问题的影响程度”比较低，这表明我们需要加强学术研究与实际应用方面的结合度，以提高水行政总体绩效，并进而影响和提高水制度总体绩效水平。

（2）水法绩效、水政策绩效对水制度综合绩效的影响作用不是显著的。

尽管量化分析结果显示，这两个子绩效对水制度综合绩效影响不是显著的，但并不意味着这两个子系统绩效在整个水制度系统中不重要或可以任其降低。水资源管理的实践要求水制度这两个重要组成部分应该产生正向效用，并力求使其增加对水制度综合绩效的贡献。

34 主观评价影响因素分析

本研究的问卷调查，抽取了具有不同人口学特征和经济属性的样本，这些特征与属性为性别、年龄、户口属性、民族、受教育程度、职业归属和家庭全年总收入。在对这些属性（或因素，Factors）对水制度及其3个子系统绩效影响进行方差分析后（单因素方差分析和多因素方差分析），研究发现：①只有户口属性、受教育程度、职业归属和家庭全年总收入4个因素对水制度总体绩效及其3个子绩效有显著影响。其中，户口因素仅对水行政绩效和水制度总体绩效有显著影响；受教育程度对3个子绩效均无显著影响，但对水制度总体绩效有显著影响；职业因素对水法绩效、水行政绩效和水制度总体绩效有显著影响；而家庭全年总收入仅对水法绩效有显著影响。②在综合考虑户口、受教育程度、职业这三个因素时，它们对水制度综合绩效的影响都不是显著的；在考虑单个因素时，这三个因素对水制度综合绩效的影响都是显著的。

这与我们日常生活中形成的印象出入較大。因此，我们需要在本研究的基础上，进一步有针对性地开展具体性研究，为实际的水法修订、水政策制定和修订以及水行政的改进和完善提供可操作的依据。

4 讨 论

41 关于水制度绩效评价方法

流域水制度分析与绩效的评价，有相对评价和绝对评价之分。本文采用的是相对评价，即通过被访者的主观评价所得数值来体现。对于评价数值的高低评判和比较，存在一些障碍。因此，在数据处理中，应尝试将这些调查所得评价数据标准化或无量钢化，这样就可以进行更有可比性的分析。

对水制度绩效绝对水平进行评价的思路为：选取可以客观采集其观测数据的指标，通过对研究区水制度改变前和改变后，用水效率等方面的数据变化，来分析评价制度绩效的变化水平。但因客观条件所限，对“事前”和“事后”的水制度绩效进行调查分析，存在周期过长和影响因素识别的困难。例如有些水制度绩效水平的变化，可能并非水制度本身发生变化而引起的。因此，在做水制度绩效评价及影响分析的时候，除了需要考虑水制度本身之外，还应该重视经济、社会、技术、文化和环境等因素，而不能就水制度来论水制度。

42 关于影响被访者主观评价水平的因素

本文主要对影响被调查对象主观评价水平的几个主要人口学与经济属性进行了分析，在实际研究中，可以尝试从社会资本和人力资本角度进行分析。

5 结论与研究展望

51 结论

本文在水资源管理研究中引入了“制度”因素，将制度分析与可持续的使用水资源问题结合在一起。在此基础上，对制度分析与发展（IAD）研究框架进行修正得到水制度分析与发展（WIAD）研究框架，然后将这一框架应用于黑河流域中游张掖市的甘州区、临泽县和高台县，对水制度绩效进行评价和影响分析，得出以下结论：

（1）水制度子系统三个绩效的水平由高到低分别为水行政绩效、水政策绩效和水法绩效。进一步来看，水行政绩效对水制度综合绩效的影响显著，而水法绩效和水政策绩效对水制度总体绩效影响不显著。

（2）不考虑其他因素情况下，只有户口、受教育程度、职业3种因素对水制度综合绩效的影响作用是显著的。

基于以上结论，本文认为：政策的目标指向应该是增加它对用水实际效用的正向作用，但如果分析研究的结论正好与实际要求相反——即使这种负向影响不是很大，也应引起我们高度重视。因此，一方面要提高水行政绩效水平，以进一步提高水制度总体绩效水平；但另一方面，还需要进一步分析与水制度总体绩效显著相关但无显著影响的水法绩效和水政策绩效，以改善和提高水制度总体绩效。同时，还要重视户口、受教育程度和职业归属3种因素对被调查对象进行水制度总体绩效评价时所产生的影响，尽量降低负向影响、提高正向影响。

52 研究展望

本研究揭示了研究区水制度及其3个子系统绩效（水法绩效、水政策绩效和水行政绩效）的评价水平和相互影响。今后，需要在以下两个方面做进一步研究：

（1）进行水制度绩效和不同行业、不同类型的用水绩效（即水部门绩效）之间影响关系分析、研究区内的居民行为如何影响用水绩效的，从而为如何提高用水效益寻找可行途径。

（2）分析研究区水制度变迁、技术应用、经济发展和环境变化之间的波动影响效应（Ripple Effects），为实现研究区的可持续发展做有意义的工作。

（编辑：刘照胜）

参考文献（References）

[1]周玉玺.水资源管理制度创新与政策选择研究[D].泰安：山东农业大学，2005.[Zhou Yuxi. Research on Innovation of Water Administration Institution and Orientation Policies [D]. Taian： Shandong Agricultural University of Shangdong， 2005.]

[2]Ostrom E. Governing the Commons： The Evolution of Collective Action [M]. Cambridge： Cambridge University Press， 1990.

[3]Ostrom E， Gardner R， Walker J. Rules， Games and Commonpool Resources. Ann Arbor： The University of Michigan Press， 1994.

[4]Ostrom E. Institutional Analysis， Design Principles and Threats to Sustainable Community Governance and Management of Commons [M] //Berge E， Stenseth N C. Law and Governance of Renewable Resources： Studies from Northern Europe and Africa. Oakland： International Center for SelfGovernance （ICS） Press， 1998： 27—53.

[5]Ostrom E， Crawford S. Classifying Rules [M] // Ostrom E. Understanding Institutional Diversity. Princeton： Princeton University Press， 2005.

[6]Ostrom E. Multiple Institutions for Multiple Outcomes [M]// Smajgl A. Larson S. Adapting Rules for Sustainable Resource Use. Townsville：CSIRO Sustainable Ecosystems， 2006.

[7]刘建国，徐中民，钟方雷.流域水制度研究的基本框架及其应用——以黑河中游张掖市为例[J]. 生态经济， 2011，（5）：24—30.[Liu Jianguo， Xu Zhongmin， Zhong Fanglei.Research Framework of Water Institution for Inland River Basin： A Case Study of Heihe River Basin[J]. Ecological Economy， 2011，（5）：24—30.]

[8]Saleth R M， Dianr A. The Institutional Economics of Water： A Crosscountry Analysis of Institutions and Performances [M]. Cheltenham： Edward Elgar Publishing， A Copublication with the World Bank， 2004.

[9]World Bank.Water Supply Pricing In China： Economic Efficiency， Environment， and Social Affordability. World Bank Analytical and Advisory Assistance （AAA） Program China： Addressing Water ScarcityFrom Analysis to Action Policy Note[R]， 2007.

[10]边燕杰，李路路，蔡禾社会调查方法与技术：中国实践[M]. 北京：社会科学文献出版社，2006.[Bian Yanjie， Li Lulu， Cai He. Methods and Technologies for Social Survey： Applications of China [M]. Beijing： Social Sciences Academic Press， 2006.]

[11]何晓群现代统计分析方法与应用[M]. 北京：中国人民大学出版社，2007.[He Xiaoqun. Methods and Applications of Modern Statistics Analysis [M]. Beijing： China Renmin University Press， 2007.]

[12]尹希国. 计量经济学： 原理与操作[M]. 重庆：重庆大学出版社， 2009. [Yin Xiguo. Econometrics： Principles and Manipulation [M].Chongqing： Chongqing University Press， 2009.]

[13]宇传华. SPSS与统计分析[M]. 北京：电子工业出版社， 2007.[Yu Chuanhua. SPSS and Statistics Analysis [M].Beijing： Electronic Industry Press， 2007.]

Analysis on Water Institution Performance and Its Impact Factors

in Basin Context in Arid Regions

LIU Jianguo1， 2 CHEN Wenjiang1 XU Zhongmin2

（1. School of Philosophy and Sociology & Socioeconomic Development and Assessment Researching Center，

Lanzhou University， Lanzhou Gansu 730000，China； 2. Laboratory of Watershed Hydrology and Ecology，

CAREERI，CAS，Lanzhou Gansu 730000，China）

Abstract We introduce institution factor in the study of water resource management， which combines institution analysis and environment and resource management. We firstly develop a framework named Water Institution and Development （WIAD） by modifying Institution and Development （IAD）. By analyzing data collected in Ganzhou， Linze and Gaotai of Heihe River in Gansu Province， we then do a performance evaluation and impact factor analysis of water system institution by adapting the new framework. The results show that the administrative performance is significant and is the highest impact factor while the law of water and water policy are not significant in influencing water institution system. In terms of demographic and economic factors， the respondents’ house registration status， education， and occupational identify have significant effect on the comprehensive performance evaluation of water management system. It means that the target of the current water policy is somewhat unreasonable. Accordingly， besides improving the level of water administration， it needs to explore the law of water law and water policy’s potential effect on water institution system. Meanwhile， it should pay attention to the combined effect of house registration status， education， and occupation on comprehensive water performance evaluation. Finally， it needs to minimize the negative impact and promote the positive impact， which can improve water resources management and provide new ideas and options especially for the region of arid basins.

干旱胁迫对苗木蒸腾耗水的影响 篇7

关键词：自然灾害,干旱,苗木,蒸腾作用,耗水,抗蒸腾剂

植物的蒸腾作用在植物水分代谢中起着很重要的调节支配作用, 而蒸腾速率是衡量植物水分平衡的一个重要生理指标, 可以反映树种调节自身水分损耗能力及适应干旱环境的不同能力, 其作为树木的一个重要水分参数, 早已受到广大学者的关注和长期的研究, 取得了很多研究成果。对许多树木在不同水分状况下的蒸腾速率进行的测定和研究表明, 蒸腾作用随着干旱胁迫的发展而降低。然而, 蒸腾作用是一个复杂的生理过程和物理过程, 受树种、环境、时间、空间等多种因素的控制, 难以准确、定量地得到结果。在以往的研究中, 多以蒸腾速率为指标, 由于蒸腾速率只能测定叶片上单位面积的瞬时耗水量, 只反应植物潜在耗水能力的大小, 不能完全代表整株林木或整个林分的总体耗水, 故不能作为评价植物耗水量的指标。近年来的研究已开始关注单株林木的蒸腾耗水总量和林分的水量平衡, 使用一些新的方法来探索气孔导度、叶水势、叶面积、边材面积、树体水力结构等之间的相互关系, 寻找树木水分的运移和贮存控制机理。

1 干旱胁迫对苗木蒸腾耗水变化影响

通过调查资料后发现, 在逐渐干旱的过程中, 植株均受到了不同程度的干旱胁迫, 蒸腾耗水量呈减少的趋势。在各树种的蒸腾耗水连日变化均在第6、9、13、18、24天出现波谷。从气温和相对湿度的折线变化可以看出, 气温在第6、9、13、18、24天出现4~5个波谷;在气温出现波谷的同时, 相对应的相对湿度为5个波峰。而这5天均为阴雨天气。单株蒸腾耗水量的波谷与气温的波谷和相对湿度的波峰出现的时间对应一致。随着干旱胁迫的加剧, 不同树种单株蒸腾耗水量的差异越来越小, 其波动的范围 (正常水分条件下为63.1~0.7g, 严重干旱胁迫下为10.9~0.7g) 也越来越小。因而在严重干旱胁迫的情况下, 各树种的特性不再是影响蒸腾耗水量的主要因子。

不同水势梯度下蒸腾耗水规律:因为苗木供水良好, 其叶水势都处于正常范围, 随着供试苗木的蒸腾失水, 苗木开始遭受干旱胁迫而叶水势逐渐降低。但是由于各树种的蒸腾耗水量不同, 因而在同一时间段受到的干旱胁迫程度也不同, 叶水势下降的幅度也有差异。其中, 灌木树种沙棘的叶水势在整个测定期间 (30天) 一直稳定在正常水势范围内, 这表明覆膜可以有效地防止干旱胁迫的发生, 特别是对单株耗水量较低的树种来说效果更加明显。

不同水势梯度下日平均耗水量变化:盆栽土壤经覆膜密封处理后, 蒸腾耗水是供试苗木向外界失水的唯一途径, 并由此使供试苗木遭受到不同程度的干旱胁迫。随着干旱胁迫的发展, 供试苗木的蒸腾耗水量也随之减少。在不同的水势梯度下, 供试苗木的蒸腾耗水量各不相同。

不同水势梯度下苗木昼夜耗水量规律:随着干旱胁迫的发展, 白天耗水量与夜晚耗水量的差距越来越小, 在供水充足的晴天里, 夜晚耗水量占白天的11.2%。在轻度干旱胁迫时, 夜晚的耗水量占白天的13.5%。在中度水分胁迫时, 夜晚耗水量占白昼的24.9%。在严重水分胁迫时, 夜晚耗水量占白天的28.5%。在侧柏受到重度水分胁迫时, 夜晚耗水量为负值, 这说明在苗木受到严重的干旱胁迫时, 存在水分从空气到叶片的倒吸现象。

2 案例分析

干旱环境下苗木首先出现蒸腾现象的部位是根系, 如果有效及时地处理其变化, 蒸腾速度可以减少20左右, 效果比较明显。

我们以大豆苗木为例, 分析干旱对植被的蒸腾加剧现象。大豆是营养价值最高的豆类产品, 其中含有丰富的蛋白质, 不饱和脂肪酸, 多种微量的元素, 维生素。加工后的大豆产品可以预防高血压, 动脉硬化, 心脏病等心血管常见的疾病, 是一种普遍生产的优良产品。随着干旱胁迫时间的延长, 土壤含水量下降, 大豆细胞内部自由基代谢平衡失调, 会产生过多的活性氧自由基, 引发甚至加剧膜脂质的过氧化性, 细胞膜的系统损伤, 细胞膜的通透性增加, 最终苗木蒸腾, 耗水增多。

一般人认为, 生理抗旱要比对苗木的解剖结构抗旱性重要得多, 依据不同的植被对抗旱能力不同的情况, 很难用统一的标准鉴定植被的抗旱能力。所以, 在现有的农作物技术条件下, 应该改良植被的抗旱性, 可以分为3种:御旱能力, 耐旱能力, 避旱能力。避旱性的农作物, 生物特点是生长周期短, 但是生命周期也短, 抗旱能力也弱;御旱性的农作物, 在干旱胁迫下仍然能保持一部分的水分, 但不受干旱的防御能力, 蒸腾的速率相对较低, 反之, 就是固水能力强, 固定水和自由水的比值相对较高;耐旱性的农作物, 在缺水干旱条件下, 蒸腾的速率低, 但是保水能力比较弱。这3种植物特性, 在根据地理位置环境的不同, 栽种不同的农作物, 以及对土壤成分的鉴定对比, 使用生物科技栽培新的优良品种, 特别是耐旱作物。

3 结语

各树种蒸腾耗水的连日变化都呈递减的趋势, 但在递减过程中存在一定的波动, 其波动的情况与气温和相对湿度的波动一致。在正常的水分条件下, 不同的树种单株蒸腾耗水量存在较大的差异, 同时随着环境因子的变化存在一定的波动。随着干旱胁迫的增加, 不同树种单株蒸腾耗水量的差异越来越小, 在严重干旱胁迫时, 各树种单株蒸腾耗水量相当接近, 树种间的差异不再显著, 蒸腾耗水量主要随环境因子的变化而变化。在相同的水分状况下, 不同树种有不同的蒸腾耗水量。在不同的水势梯度下, 同种苗木的蒸腾耗水量随干旱胁迫程度的增加而减少。在不同的水势梯度下, 白天蒸腾耗水量的降低幅度比较大, 而夜晚降低的幅度比较小。夜晚蒸腾耗水量相对稳定, 而且随着干旱胁迫的加剧, 白天耗水量与夜晚耗水量的差距越来越小。在相同的水势梯度下, 不同树种有不同的耗水速率, 同种苗木在不同的水势梯度下, 耗水速率也不相同。随干旱程度的增加, 其耗水速率均有不同程度的降低。

参考文献

[1]段军伟.干旱:制约经济可持续发展的瓶颈[J].太行日报, 2011 (01-25)

[2]王志强, 刘宝元, 刘源, 张永岩.黄土丘陵区人工林草植被耗水深度研究[J].中国科学研究 (D辑, 地球科学) , 2009 (09-15)

[3]马起, 司建华, 席海洋, 黄宗强, 苏永红, 曹胜奎, 郭瑞.极端干燥区天然植被耗水规律试验研究[J].中国沙漠, 2008 (11-15)

[4]尹忠东, 朱清科, 毕华兴, 张建军.黄土草原植被耗水特征研究进展[J].人民黄河, 2005 (06-20)

[5]王幼奇.陕北小流城植被耗水过程及环境因素影响研究[J].西北农林科技大学, 2011 (05-01)

干旱胁迫对不同蓝莓品种的影响 篇8

蓝莓, 属越桔科越桔属, 果实深蓝色, 原产北美[1]。作为一种新兴的果品, 从栽培上说, 投入低, 收入高;从市场上说, 味道美, 功能好, 受到人们的青睐, 英国权威营养学家将蓝莓列为15种健康食品之首[2], 引起了人们极大的兴趣, 世界各地纷纷建起了蓝莓果专项研究所, 对其野生资源进行选育, 进行商业性栽培。经过一个世纪的研究, 科学家们通过反复试验, 使蓝莓果圆润、多汁、甘甜[3], 美观, 不论是外观品质还是内在的风味质地都得到了优化和改进, 使其便于栽培管理。蓝莓被国际粮农组织列为人类5大健康食品之一[4], 世界各地开始了种植蓝莓的热潮, 我国也紧跟时代步伐迎接蓬勃发展的蓝莓产业。

蓝莓野生资源分布于我国东北、华北等山区地区, 且种质资源丰富。20世纪80年代初, 中国吉林农业大学郝瑞教授率先对长白山地区的野生蓝莓资源进行了系统调查[5], 自此中国的蓝莓产业进入了高速发展的阶段。吉林、江苏南京、山东、浙江、贵州等科研院所[6]相继从国外引进蓝莓品种并进行引种驯化工作。经过20多年的发展研究, 蓝莓种植技术日趋完善, 蓝莓种植区从东北的黑龙江省到西南的云南省、西北的新疆都有, 纵跨全中国, 其中吉林、辽宁、山东、浙江、贵州等省发展十分迅速。吉林省的长白山区和黑龙江省的大小兴安岭地区可以被认为是我国蓝莓种植发展最有潜力的地区。在长江以北地区, 美登、北陆和蓝丰为三大主栽品种, 兔眼蓝莓则在南方地区种植比例较大[7]。2006年以来, 贵州省麻江县大力发展蓝莓产业被科技部授予“中国蓝莓产业科技创新十强县”、“南方蓝莓繁育及栽培技术引导成果示范推广基地”等称号[8], 贵州发展蓝莓产业以星火燎原之力迅速在全省扩展开来。

蓝莓为浅根性植物, 主根不明显, 无根毛, 根系主要集中分布在0~20cm的土壤中, 对于吸收利用深层土壤中的水分较为困难[9], 因此蓝莓对于土壤水分条件的要求较为苛刻, 很容易受到干旱胁迫的伤害。现如今, 蓝莓作为一种新兴的水果[10,11], 风味独特, 保健功能强大而风靡世界各地, 并且价格不菲。美国已经选育出多种条件栽培的优良品种100多个[12], 已形成了美国北部、东部、南部各州蓝莓产区[3,13,14]。日本则是亚洲地区唯一一个形成了蓝莓的产业化生产的国家, 也是近些年来蓝莓果需求量增加最快的国家之一[15]。

近年来, 我国农林业产业布局也更加重视蓝莓产业发展, 各地积极开展引种试种试验环节, 从而筛选出蓝莓适栽地区。目前, 在东北三省, 华中、华北等多地区开展规模种植, 且生长表现良好。贵州地区麻江县作为贵州省蓝莓产业之火源, 已开展了蓝莓的品种选育、栽培生理等研究, 初步筛选出适合该地区适栽品种。本课题针对黔东南地区引种蓝莓对干旱胁迫响应情况开展相关研究, 初探蓝莓干旱机理并筛选适合该地区的抗旱品种。

2 材料与方法

2.1 试验材料

本试验材料取自贵州省丹寨县蓝莓示范栽培基地。选择夏普蓝、奥尼尔、蓝丰、园蓝4个品种, 且长势一致的2年生苗。

2.2 测定方法

干旱处理:在2015年4月1日开始干旱胁迫, 试验采用避雨栽培的方式人工模拟干旱胁迫。干旱胁迫设置4个程度:对照 (未进行干旱胁迫) 、轻度胁迫 (干旱胁迫处理7d) 、中度胁迫 (干旱胁迫处理14d) 、中度胁迫 (干旱胁迫处理21d) 。在基地采用随机取样方法选定每一品种各30株材料, 搭建避雨棚, 并进行充分灌水, 使土壤含水量基本达到饱和, 然后让土壤水分进行自然蒸发, 进行土壤含水量的测定, 随着蒸发天数的不同, 土壤含水量呈下降趋势, 干旱胁迫程度加深。除进行土壤水分处理外, 试材均进行常规管理, 随后进行各指标的测定。各指标测定技术重复3次。

叶片相对含水量采用称重法测定, 丙二醛含量采用巴比妥酸法测定[16];电导率采用电导率测定仪测定, 过氧化物酶 (POD) 活性测定采用愈创木酚法, 超氧化物歧化酶 (SOD) 活性测定采用氮蓝四唑 (NBT) 法, 可溶性糖含量采用蒽酮比色法, 游离脯氨酸的测定采用茚三酮法测定, 具体参照李合生的《植物生理生化实验原理和技术》中相关方法[17]。

3 结果与分析

3.1 干旱胁迫对蓝莓叶片相对含水量的影响

随着干旱胁迫程度的加深, 蓝莓叶片的相对含水量逐渐降低。叶片相对含量变化较为剧烈的为园蓝, 变化相对平稳的为蓝丰和夏普兰, 奥尼尔在第七天出现反弹现象。4个蓝莓品种的叶片相对含水量变化范围为84%~90%, 叶片失水情况不严重, 叶片未出现严重萎蔫现象 (图1) 。

3.2 干旱胁迫对蓝莓叶片相对电导率的影响

干旱胁迫会对植物的膜造成伤害, 使得质膜的通透性增大, 从而导致叶片的相对电导率会增大, 因此相对电导率可以反映植物受干旱胁迫伤害的程度, 反应植物的抗旱能力。由图2可以看出, 随着处理天数的增加, 4个品种蓝莓叶片的相对电导率呈上升趋势。其中蓝丰电导率随时间延升上升的较快, 园蓝较其它品种变化表现缓慢。

3.3 干旱胁迫对叶片丙二醛含量的影响

丙二醛 (MDA) 变化情况表明干旱胁迫下蓝莓体内的自由基积累发生改变, 使膜脂过氧化作用加强, MDA含量越多, 表明受伤害程度越大。由图3可知, 4个品种的蓝莓叶片中MDA的变化趋势不明显, 园蓝呈上升再下降的变化趋势, 其他三个品种呈现下降再上升的变化趋势, 尤其是在21d时, 4个品种的MDA均明显升高。

3.4 干旱胁迫对蓝莓叶片POD活性的影响

过氧化物酶 (POD) 是植物体内重要的抗氧化酶之一, 可以清除体内的氧自由基, 维护氧代谢平衡, 保护和稳定生物膜。图4结果表明, 随着处理时间加长, 奥尼尔蓝莓叶片中POD的活性逐渐上升, 在处理时间到达21d时, POD活性达到最高, 而园蓝、夏普蓝、蓝丰3个品种则随着处理时间增长, 先上升, 土壤处理时间到14d时活性最高, 随后, POD的活性逐渐下降。

3.5 干旱胁迫对蓝莓叶片SOD活性的影响

超氧化物歧化酶 (SOD) 也是植物体内清除自由基的最关键的保护酶之一, 对清除活性氧、维护氧代谢平衡有重要作用。由图5可知, 4个品种的蓝莓叶片中SOD活性随时间延升均呈现下降趋势。夏普兰的SOD检测结果在14d时出现反弹现象, 而奥尼尔和蓝丰均在21d时出现活性升高显现, 园蓝则在生长期中表现出SOD下降趋势。

3.6 干旱胁迫对蓝莓叶片可溶性糖含量的影响

植物受到水分胁迫时, 体内会进行可溶性糖的积累增加, 使细胞的渗透势降低, 增强植物吸收水分的能力, 以维持细胞内代谢的正常进行。图6结果表明, 蓝莓植株通过积累大量的可溶性糖来维持植物生长所需要的膨压, 这是叶片在干旱胁迫下的保护性生理反应, 随着干旱胁迫程度的加深, 可溶性糖的含量呈先上升后下降的变化趋势。在蓝莓处于轻度干旱胁迫和中度干旱胁迫时, 随着土壤相对含水量的降低, 可溶性糖的含量呈明显的上升趋势, 可溶性糖含量对干旱胁迫的反应是敏感的, 且随着干旱程度的加深, 可溶性糖的积累越明显;之后随着土壤相对含水量的继续下降, 可溶性糖的含量有开始呈下降趋势, 即在中度干旱胁迫处理下, 可溶性糖的含量最高。

3.7 干旱胁迫对蓝莓游离脯氨酸含量的影响

渗透调节是植物适应干旱胁迫的重要生理机制, 植物通过细胞内主动积累溶质, 降低渗透势从而降低水势, 以保持从外界继续吸水、维持细胞膨压等生理过程的一种调节作用。在高等植物中, 脯氨酸、甜菜碱等有机物质以及一些无机离子起到渗透调节作用。图7在蓝莓受到干旱胁迫时, 体内会积累脯氨酸。在轻度胁迫下, 园蓝、夏普蓝、蓝丰3个品种的脯氨酸含量呈现增加趋势, 而奥尼尔缺表现为明显下降后增加的变化趋势。夏普兰在干旱胁迫过程中脯氨酸含量一直稳定上升, 但增幅不大。

4 讨论

蓝莓作为一种新型的果品, 引入我国的时间相对较短, 对于其在水分逆境下的反应还没有系统的研究。而国外对于蓝莓水分逆境的相关报道也较少, 且大多集中于蓝莓对于淹水条件下的反应[18,19]和对干旱的部分生理反应方面[20]。

本试验对园蓝、夏普蓝、奥尼尔和蓝丰4个品种进行了干旱胁迫的人工模拟, 并在不同的水分条件下测定了相关的生理指标, 来探究干旱胁迫对蓝莓的影响。

4.1 干旱胁迫对4个不同品种蓝莓的影响

从蓝莓叶片的相对含水量来看, 随着干旱胁迫程度的加深, 蓝莓叶片的相对含水量呈现下降趋势。在干旱胁迫下蓝莓会通过渗透调节系统, 通过积累可溶性糖、脯氨酸等来降低细胞水势。受到干旱胁迫时, 蓝莓体内的可溶性糖表现出先上升后下降的趋势, 表明在重度干旱时, 蓝莓的自我调节能力会降低, 而游离脯氨酸则为上升趋势。水分胁迫会使植物积累大量的活性氧, 形成一些有害物质如丙二醛。在干旱胁迫下, 蓝莓叶片中的丙二醛呈上升趋势, 干旱越严重, 上升趋势越明显, 伤害越大。为了避免活性氧的伤害, 蓝莓体内的活性氧清除系统会发挥作用, 随着土壤相对含水量的降低, 蓝莓叶片中POD和SOD活性均表现为先上升, 达到中度干旱胁迫程度时达到最高, 在重度干旱胁迫时呈现下降趋势, 表明蓝莓植物叶片在干旱胁迫过程中的自我修复能力逐渐减弱。蓝莓叶片的相对电导率反映了蓝莓在干旱胁迫下膜系统受伤害的程度, 相对电导率随着土壤相对含水量的降低而增强, 说明膜的受伤害程度越来越严重, 且干旱越严重, 受伤害程度越深。

4.2 不同品种蓝莓抗旱性比较

在蓝莓抗旱性鉴定中引入抗胁迫系数作为鉴定的方法[21]。为了消除单个指标带来的片面性用隶属函数法将各抗旱指标扩展到 (0, 1) 闭区间上, 用公式分别计算各抗旱指标的隶属函数值。权重是衡量指标集中某一指标对干旱胁迫损伤程度相对大小的量, 权重越大, 表示干旱胁迫对该指标的影响程度越大, 采用客观赋值法, 通过计算超标比来取得, 最后得出综合评价值。各品种各指标抗旱性综合评价计算结果见表1。

根据以上7个指标的隶属函数加权平均值, 对蓝莓的4个品种进行抗旱性的综合评价。由表1可以看出, 园蓝的隶属函数加权平均值为0.67, 其次为奥尼尔, 隶属函数加权平均值为0.64, 这2个品种的抗旱性相对较好, 蓝丰和夏普蓝的隶属函数加权平均分别为0.59和0.57。综上所述, 4个蓝莓品种的抗旱性顺序为:园蓝>奥尼尔>蓝丰>夏普蓝。

摘要：为探究干旱胁迫对几个不同蓝莓品种的影响, 分别以南高丛中的夏普蓝、奥尼尔, 北高丛的蓝丰以及兔眼系列的园蓝4个品种的蓝莓为材料进行干旱胁迫的模拟处理, 分别测定了叶片的相对含水量、电导率、丙二醛含量、POD及SOD的活性等一系列的生理指标的变化情况。结果表明:4个蓝莓品种随着干旱胁迫程度的加深叶片的相对含水量呈下降趋势, 相对电导率呈上升趋势, 而丙二醛含量、可溶性糖含量、SOD及POD的活性呈先上升而后下降的变化趋势。在相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量的变化情况分析得出园蓝较其他品种抗旱。综合指标分析抗旱性大小为园蓝>奥尼尔>蓝丰>夏普蓝。

干旱影响 篇9

长期干旱对沙棘生长、分化、发育和结实影响如何,尚未看到系统研究资料的报道。作者近几年来在内蒙古鄂尔多斯高原九成宫基地,观察与研究了干旱胁迫对不同种源沙棘生长发育的影响。并就干旱对不同种源沙棘营养生长的影响已作过报道[1]。本文重点讨论长期干旱胁迫对沙棘生长、生殖和产量因素形成的影响,以便通过试验与分析,找出沙棘对干旱胁迫适应过程中,其生育和产量形成因子关系的一些内在规律,寻找抗旱、耐旱指标与措施,为沙棘种植、沙棘林抚育管理,为半干旱地区沙棘育种提供一些实践和理论参考依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验地环境概况

九成宫基地位于内蒙古鄂尔多斯市东胜区,地处鄂尔多斯高原的顶部,北纬39°47′,东经109°48′,最高海拔1506m,多年平均降水量380mm,蒸发量2400mm,2004～2007年的年均降水量不足300mm;定植沙棘的试验地块为风积沙土,地下水位在3m以下,在干旱年份无灌溉条件下,土壤含水量多在5%以下。定植的品种有俄罗斯(良种)沙棘和杂交沙棘;中国沙棘是营造在砒砂岩坡地。

1.2 供试材料与研究方法

中国沙棘实生子代苗木定植在九成宫15号林地; 9个俄罗斯良种沙棘(属蒙古沙棘亚种)的无性系苗木(它们是“优胜”、“金色”、“浑金”、“太阳”、“卡图尼礼品”、“丘伊斯克”、“阿尔泰新闻”、 “丰产”、“橙色”)定植在2号园地;对照为黑龙江省农科院绥棱桨果研究所和中国林科院林业研究所种植的俄罗斯良种(大果)沙棘[2]。

从春天花芽开放始,至秋季收果后,对每个供试材料,按其发育阶段都定时测量记录了枝条数、新梢数、枝条生长量、叶产量、结果枝上花芽数、成果数、果实密度、单果纵横径、百果重等;部分供试材料,还对其根系的木质部、韧皮部重量及贮水量等做了观察记录。果实产量的测算方法是:在果实成熟时,逐一采样测定了果枝数量、果径、百果重等数据,并以果实单株产量(kg)=果枝数(条)×果实密度(个/条)×百果重(g)/1000的公式,计算了各种源沙棘株系单株果实产量。

2 实验结果与分析

2.1 沙棘果实产量形成的表型因子和相互关系

从果实产量与几个产量形成因子变量间作图,相关分析后(图1～6)看到,新梢数量与叶产量显著相关(图1);果实产量与叶产量显著相关(图2);单株果实产量与果径没有相关关系(图3);单株果实产量与百果重也没有显著的相关关系(图4);而果实产量与果枝数(图5),果枝上果实密度(图6),却有着显著的正相关关系。这一结果说明,决定产量的主要因子是有效叶面积与同化力、果枝数和果枝上的结果数,因为它们都直接间接地决定了单株果实数量,即产量。

2.2 干旱胁迫对沙棘生育和产量形成因子的影响

在研究区内,沙棘林水分需求,全靠天然降水补给。从2003～2007年,九成宫基地降水量一直处于递减状态,大气和土壤都连年严重干旱,水分亏缺对沙棘生育和产量造成了极大影响。从表1资料中看到,连续干旱对营养生长的影响严重,使株高近于停止生长,地上部冠径缩小,新梢数量大幅减少。每株果枝数虽然有所增加,但每果枝结果数由2003年的85个,减少到2007年的14个;单株产量由2003年的1.48kg,降到2007年的0.27kg。这表明干旱不仅严重影响了营养生长势和量,更意味着有效叶面积减少,同化功能减弱,直接影响了生长发育,表现为花芽少、落果多,产量锐减。

可见,干旱对生长发育的影响,首先是果枝数减少,减少了成花基数;大量败育花和落果造成果枝上果实密度减少。2005年每果枝只结7个果,几乎接近绝收。表1资料还表明,都是干旱年份,结果枝数、果实密度、成果率和产量,年际间存在着较大差异的原因,是与年降水时期,一次降水量大小,降水次数与降水时间对应的沙棘生育期有关。干旱胁迫对生殖和产量的影响,远大于对营养体生长的影响。

九成宫基地月降水分配量如表2。从表1看出,2003是丰水年, 月降水都在50mm以上,且分配较为均匀,因此,当年的花多、果多、果大、丰产;并且为来年的新梢数和果枝数奠定了基础。但2004年4月份无雨,7月份降雨减少37.4%,虽9月份降雨增加了80.27%,但结果枝只增加了4个、果枝长度减少20.25%、果实数减少37.6%,百果重减少33.1%,因此,减产54.7%。2005年5月份降水量略高于2004年4.0%,但6月份减少56.3%、7月份减少67.2%、8月份减少62.0%。因此,大幅度减产达89.55%,几乎绝收。2006年,7～9月雨量比2005年分别增长了109.5%、46.3%和545.4%,新梢数增加8.88%,结果枝数增加87.1%,果实数增加200%,百果重增加20.77%,最后产量增加485.7%,但与2003相比,5～8月份降水量都偏低,因此产量降低了72.3%。由此可见,5～8月雨量是影响新梢数、结果枝数、果实数和百果重的重要生态因子,是决定产量的基础。

表3资料表明,5月份严重干旱胁迫,使3个中国沙棘株系座果率都减少40%以上,6～8月份严重干旱胁迫,使座果率减少30%以上。前期干旱比后期干旱对当年产量影响最大。

表4的资料反映了干旱胁迫对8个俄罗斯良种沙棘品种果径、百果重和果实产量的影响,也显示出与中国沙棘有着相似之处,反映果实大小的果径和反映重量的百果重与产量的相关性不显著。百果重与产量关系是于水肥条件有关,水肥条件好的绥棱基地和磴口基地百果重高,产量也相对高,九成宫基地百果重为绥棱基地的38.4%和磴口基地的43.6%;果实产量仅为绥棱基地的4.65%和磴口的3.79%。这是因为,在严重缺水时,落果造成的果实数量的减少对产量的影响远大于果实大小(百果重)对产量的影响,因此,百果重是有附加条件的,它的大小与果实膨大期降雨量有关,对产量影响较小。

注:绥棱基为调查果实产量当年(2003年)的年降水量[3]磴口基地为多年平均年降水量[4]

从表5资料看到,干旱使中国沙棘果实纵经减少13.6%,俄罗斯(良种)沙棘减少16.8%;从百果重来看,前者减少46.1%,后者减少61.6%;从产量来看,前者减少83.1%,后者减少95.4%。干旱对中国沙棘影响较小,对俄罗斯(良种)沙棘影响较大。这显示了种源生态条件不同,其抗旱性存在着明显的适应差异。

2.3 不同种源沙棘根系结构与贮水力比较

表6资料表明,在九成宫基地相同干旱条件下,中国沙棘与俄罗斯(良种)沙棘其根部含水量,前者平均是169.7%,后者为147.2%,前者含水量高于后者13.26%。高出的主要原因是前者韧皮部占根部的百分比(63.8%)大于后者(49.8%),韧皮部是由薄壁细胞组成的,是根系的主要贮水组织,因此,前者比后者多贮水24.59%。木质部贮水力基本相同。可见,中国沙棘在长期干旱的生态适应进化中,根部结构也产生了相应进化,增多了薄壁细胞数量和贮水能力,减轻了干旱胁迫的损伤作用。

注:根段包括一定长度的全部根组织,根皮包括周皮和韧皮部;各指标均为重量百分比。

3 讨论

在缺水的半干旱和砒砂岩地区,干旱胁迫对沙棘的危害影响是程序性的,连续叠加的,伤害是不可逆的,最终限制了生长势和生长量,导致严重减产。多年来人们都在褒沙棘的防风固沙水保功效,也在惋惜因产量低而影响其开发利用。如何认识、减轻和改善干旱胁迫的危害,提高沙棘单产,是今后需要认真研究和解决的大课题。

沙棘生育上有2个最大特点:营养生长和生殖生长是并行的,前者长势和干物质的积累必然决定着后者的产量;中后期的生长势和干物质的积累又决定着来年的长势和产量。因此,在不同生育期严重的干旱胁迫下,不仅影响着当年生育和产量,也持续地影响着来年的生育和产量。

作者前期研究[5]和本期研究结果表明,组成沙棘产量的主要因子是:植株生长势和生长量;有效叶面积和水分利用效率;新梢果枝数和果枝上的花芽数;座果率和百果重;根系贮水力[6]。

5月份干旱胁迫,影响败育花数和座果率;6月份干旱胁迫,严重影响植株生长势和生长量,果实发育,落果,来年果枝分化与生长;7月份干旱胁迫,进一步严重影响植株生长势,果实膨大,落果,来年果枝继续分化与生长;8月份干旱胁迫,严重影响来年果枝上花芽分化,百果重。

叶片的水分利用效率和根系贮水能力间的供需平衡,是沙棘抗旱的遗传与生态适应基础。中国沙棘和俄罗斯沙棘抗旱性相比,前者根系贮水能力大于后者,后者叶片的水分利用效率又优于前者,但前者比后者抗旱,这充分说明根系贮水能力是抗旱的重要基础和重要指标之一。

总之,深入揭示沙棘各生育期与降雨量关系;沙棘各生育期降雨量与产量因子形成间的关系,有利于指导沙棘科学栽培、管理和抗旱育种所必需的基本实践和理论依据。

摘要：为了探讨、揭示干旱胁迫对沙棘生育与产量形成因子间的关系。本文采用田间调查与室内实验分析相结合。结果表明沙棘单株生育与产量关系受干旱胁迫影响最大,造成植株生长势衰弱与减产。沙棘产量的形成,决定于植株生长势、水分利用效率、根系贮水能力、果枝数、座果率。

关键词：沙棘,干旱胁迫,营养生长,生殖生长,适应性,相关性,果实,根系,中国沙棘,俄罗斯良种沙棘

参考文献

[1]金争平,温秀凤,顾玉凯,等.不同种质沙棘在干旱条件下的营养生长适应性[J].国际沙棘研究与开发,2008,6(1).

[2]张建国.大果沙棘优良品种引进及适应性研究[M].北京:科学出版社,2006:43,65.

[3]刘金江.降雨量对沙棘品种单株产量的影响[J].国际沙棘研究与开发,2005(4):28.

[4]黄铨,于卓德主编.沙棘研究[M].北京:科学出版社,2006,323.

[5]金争平,李永海,温秀凤,等.干旱对中国沙棘人工生态林果实产量影响的研究[J].国际沙棘研究与开发,2005,3(1):14-19.

干旱影响 篇10

1 干旱气象灾害对粮食生产的影响

干旱是指长时期降水偏少, 造成空气干燥、土壤缺水, 使农作物体内水分发生亏缺, 影响正常发育而减产的一种农业气象灾害。

据统计分析, 我国受旱面积20世纪50年代为1 133.33万hm2, 90年代年均2 426.67万hm2, 干旱严重的1959年、1960年、1961年、1972年、1978年和1986年全国受旱面积都超过3 000万hm2, 且成灾面积超过1 000万hm2。1972年北方大范围少雨, 春夏连旱, 灾情严重, 南方部分地区伏旱严重, 全国受旱面积3 066.67万hm2, 成灾1 333.33万hm2。1978年全国受旱范围广、持续时间长, 旱情严重, 一些省份1—10月的降水量比常年少30%~70%, 长江中下游地区的伏旱最为严重, 全国受旱面积4 000万hm2, 成灾面积1 800万hm2, 是有统计资料以来的最高值。因旱50年代年均损失粮食435万t, 90年代年均为1 957万t。干旱始终困扰着我国经济、社会, 特别是农业生产的发展[2]。

2010年干旱灾害发生在我国主要的冬麦产地, 旱情直接影响了冬麦的生长, 如果不能有效控制旱情, 不仅造成更大范围的枯苗死苗现象, 而且直接影响小麦的返青和拔节, 进而对夏粮产量造成严重损失。从2009年11月以来, 一场历史罕见的旱灾袭击我国10多个省、区、市。据有关专家测算, 干旱地区同期的降水量异常偏少, 为30年一遇, 特旱区达到50年一遇, 大部分地区是我国的冬麦产区, 干旱有可能对小麦丰产构成威胁。据统计, 河南、河北、山东、山西、甘肃、安徽等主要冬麦产地的冬小麦受旱影响严重。干旱灾害已经引起党中央、国务院, 各级政府和全国人民的关心。其实, 我国每年农作物的受害面积基本都在1/3以上, 其中旱灾大概占60%。根据资料统计, “中国几乎没有哪一年不旱”。

2010年干旱的特点是干旱范围广、影响区域大, 波及到西北、华北、中原、华东等区域。造成干旱灾害的主要原因:一是长时期的持续少雨。2010年南方暖湿气流偏弱, 北方干而寒冷的空气团经常长驱南下, 造成大风和降温, 而使我国华北中南部、西北地区东部、黄淮、江淮西北部、江汉、江南南部、华南东部等地无有效的降雨和降雪。监测显示, 2008年11月1日后的近100 d时间, 河北、山西的部分地区降水量不足1 mm, 根本无积雪。北京连续111 d无降水, 成为全国范围内连续无降水日最长的地区。与常年同期相比, 北方冬麦区降水量普遍偏少5~8成, 其中河北南部、山西中部、山东西部、河南北部等地偏少8成以上。二是气温偏高更加剧了旱情。旱区大部地区的平均气温较常年同期偏高1~2℃。田地无积雪, 同时大风天气较多, 加剧了水分的流失, 使旱情发展迅速。华北、黄淮、江淮、江汉等地普遍达到中到重度干旱, 部分地区达到特重程度。

2 干旱灾害的应对措施

近年来, 在全球气候变暖为主要特征的背景下, 极端天气气候事件增加, 农业气候灾害发生频率和强度呈现明显上升的趋势, 气候变化将使农业生产的不稳定性增加, 产量波动幅度增大。专家们都比较认同的是, 如果不采取任何措施, 到2030年, 中国种植业生产能力总体上可能会下降5%~10%;到21世纪后半叶, 中国主要农作物, 如小麦、水稻和玉米的产量最多可下降37%。气候变化将严重影响我国长期的粮食安全。这就迫切需要加强农业重大气象灾害监测预警与调控体系建设[3,4]。我国农业已逐步形成区域化、规模化、专业化的生产格局, 高产、高效、高附加值的新的种养类型不断出现, 农业生产的对象和区域布局发生了重大变化。现有的农业气象灾害监测预警与调控技术已难以满足实际生产的需求。因此, 尽快研究与农业生产发展相适应的农业气象灾害监测预警与调控技术体系成为当务之急。以河南省为例, 将其采取的具体措施介绍如下。

2.1 不断健全农业气象灾害和农业气象信息监测网络体系

近年来, 在中国气象局和当地政府的大力支持下, 河南省建成了基于6部新一代天气雷达、5部数字化天气雷达、65个自动气象站、1 719个乡镇自动雨量站和106个四要素自动气象站组成的农业气象灾害监测网络, 对农业气象灾害的监测和预警能力不断提高, 为防御和减轻农业气象灾害做出重要贡献。河南省还不断加强农业气象信息监测网络的建设。目前全省有30个农业气象观测台站 (其中国家级站15个) , 3个农业气象试验站 (其中郑州、信阳为国家级农业气象试验站) 。建立了比较齐全的气象卫星资料接收处理系统, 开展了农业气象观测、农业气象试验、卫星遥感监测等工作, 全省117个台站开展了土壤水分监测业务, 农业气象信息监测网络建设不断完善。河南自主研发的自动土壤水分监测仪, 2008年获国家专利, 实现了对土壤墒情的连续监测, 大大提高了对干旱的监测能力。

2.2 气象科技创新为做好农业生产气象服务提供有力的支撑

一是多年来, 河南省紧紧围绕该省粮食生产存在的干旱、洪涝、晚霜冻害、干热风等农业气象灾害和农业气候资源利用等问题, 开展了土壤水分预报、农业干旱综合防御、自动土壤水分监测仪、灾害定量评估、作物气象、农业气象适用技术推广和农业气候区划等研究, 其形成的一系列重要科研成果投入业务应用, 明显提高了业务服务能力, 取得了良好的服务效益。二是在全国率先开展土壤墒情预报与灌溉决策业务, 建成的单站和区域土壤墒情预报系统, 可较准确地预报未来1个月内的土壤墒情。还被中国气象局评为省级创新项目。三是通过开展农业遥感干旱监测技术和方法的研究, 建立了干旱遥感监测、预警系统, 可定期发布较准确的干旱监测预警服务产品。四是河南省与中电集团27所联合研发的土壤水分自动监测仪, 为改进传统耗时耗力的土壤含水量土钻法测量和适应现代气象业务的发展要求提供了硬件技术支持。五是以“3S”技术为主体试点进行的第三次农业气候区划, 对调整农业种植结构、充分利用气候资源发挥了重要作用。

2.3 逐步拓宽农业气象业务服务领域

结合河南各级领导指挥农业生产的需求, 率先在全国开展了农业气象周报业务, 为领导及时掌握农业气象信息、指挥农业生产提供依据;开展小麦苗情、干旱、洪涝、冻害等遥感监测业务。目前, 冬小麦苗情、墒情遥感监测产品已成为各级领导指挥生产的重要依据;针对2007年淮河流域洪涝灾害和2008年的低温雨雪冰冻灾害对河南省农业生产的影响情况, 开展了农业气象灾害监测评估, 为指挥抗灾夺丰收提供了科学的决策参考依据, 得到了省政府领导的高度肯定;在农作物生长发育的关键期, 抓住有利天气时机, 及时开展人工增雨作业, 有效增加了地面降水, 近几年平均增水近7亿t, 防雹保护面积达1 000 km2, 为河南粮食稳定增产做出了贡献。

2.4 加强气象灾害预警与宣传

每年“三夏”、“三秋”期间, 河南各级气象部门以重要气象信息、气象灾害预警信息、墒情分析和预报及农事建议等形式, 通过传真、手机短信、电视、广播电台、报纸、网站、“12121”、专人送达等方式及时向各级领导和农民朋友传递天气信息;在电台、电视台开辟专题报道栏目, 每天播出麦收天气预报与生产建议;联合省农机局利用气象短信服务平台, 每年向全省近3 000名农机手、部分农机大户等发送近100万条“三夏”专题气象服务信息。通过以上工作, 河南构建了全国一流水平的农业气象服务保障体系, 全面提升了河南农业气象服务保障能力, 为河南粮食增产、农民增收、农业增效和农村发展做出了很大的贡献[3]。

3 结语

据有关部门预估, 我国人口将在2030年前后达到顶峰, 大约15亿人。为了满足新增2亿人口的需求, 将要多生产1亿t粮食。如果不采取措施, 届时粮食总产量将减少5%~10%, 也就是说, 为了适应气候变化, 还要多生产3 000万~5 000万t粮食, 这是个很大的数字。因此, 粮食安全问题必须时刻高度重视。随着我国农业的快速发展和气候变化引起的气象灾害的加剧, 迫切需要大力加强农业防灾减灾能力建设, 最大限度地减轻气象灾害造成的损失, 这不仅是我国农业生产面临的长期而艰巨的任务, 而且对促进经济发展和社会进步具有十分深远而现实的意义[5]。

摘要：阐述了农业气象灾害的概念, 分析了干旱灾害对粮食生产的重要影响;以河南省为例, 进一步提出针对现状所采取的一系列措施, 以期保证粮食生产的安全。

关键词：气象灾害,干旱,粮食安全,影响,应对措施

参考文献

[1]甄文超, 王秀英.气象学与农业气象学基础[M].北京:气象出版社, 2006.

[2]王春乙.重大农业气象灾害研究进展[M].北京:气象出版社, 2007.

[3]王建国.让气象科技为粮食安全做出更大贡献[N].中国气象报, 2009-01-13.

[4]文宏.高温干旱对万盛区粮食生产影响的思考[J].南方农业, 2009 (3) :23-25.

干旱影响 篇11

关键词：烤烟；干旱；土壤含水率；烟碱含量

中图分类号： S572.07 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0134-03

烟碱别称尼古丁，不仅是烟叶中最重要的化学成分，而且是卷烟的主要品质指标之一[1]。烟碱在烟草体内的整个生命过程中呈从无到有、从少到多的积累趋势[2]。烟碱的形成受多种因素的影响，水分是影响烟碱合成积累的重要条件之一[3-4]。徐晓燕等研究发现，烟草生长的旺长期或成熟期土壤水分缺乏，导致烟株长势差、叶片小而厚、烟碱含量增加；若土壤水分供应充足，则烟株生长加快、叶片扩大、烟碱含量降低[5]。孙梅霞等研究发现，成熟期烤烟叶片的烟碱含量随土壤含水量的降低而上升，但当土壤含水量大于80%时，烟碱含量降低[6]。江西植烟季节前期降水量较多，后期常发生阶段性干旱，已有学者研究不同土壤水分与烤烟烟碱含量的关系，但不同生育期干旱对烤烟烟碱积累的影响鲜有报道。本研究在盆栽条件下，进行不同生育期、不同干旱时间长度的试验，探讨烟碱含量对土壤含水率最为敏感的生育期，为寻找烤烟生产的有效抗旱途径及大田烤烟水分管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2013年4—9月在江西农业大学气象站内进行，以烤烟K326为试验材料。将8叶1心的植株移入植烟盆中，盆高40～42 cm、内径35 cm，每盆装土20 kg。土壤为沙壤土，其基本理化性质为：最大田间持水量35%、pH值5.52、速效磷含量11.74 mg/g、速效钾含量148.6 mg/kg、全氮含量013%、有机质含量 2.63%。以60%氮肥、100%磷肥、70%钾肥作为基肥施入，剩余部分作为追肥，于栽后1个月分3次兑水施完。

1.2 试验设计

本試验通过在防雨棚中控水实现干旱处理，分别在烤烟的团棵期、旺长期、现蕾期进行干旱处理，设置7、10、13、16 d共4个干旱时间，另设对照（棚外正常管理），共5个处理，每个处理12株（盆），共60株（盆），3个生育期共180株（盆）。烟叶生长进入某生育期时，将其搬入防雨棚进行干旱试验，干旱试验结束后搬出防雨棚，复水并正常管理。进入采收时期，各处理采收C3F叶为试验材料。

1.3 测定项目及方法

采用电热恒温箱烘干法[7]测定土壤含水率，采用蒸馏-紫外分光光度法[8]测定烟碱含量。

1.4 数据处理

采用SPASS 17.0软件、Excel软件对数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 烤烟团棵期不同干旱处理土壤含水率与烟碱含量的回归分析

由图1可知，团棵期不同干旱处理的烟碱含量随土壤含水率的变化表现为：干旱7、10、13 d处理的烟碱含量与土壤含水率呈正相关，即烟碱含量随土壤含水率的增加而增加。土壤含水率每增加1%，干旱7、10、13 d处理的烟碱含量分别增加1.15、1.09、1.23 g/kg，烟碱含量最大值与CK相比增幅分别为16.3%、18.2%、18.9%，处理间差异不显著。干旱 16 d 处理的烟碱含量与土壤含水率呈负相关，即烟碱含量随土壤含水率的增加而减少，土壤含水率每减少1%，烟碱含量增加0.107%，烟碱含量最大值与CK相比增幅为24.3%。

2.2 烤烟旺长期不同干旱处理土壤含水率与烟碱含量的回归分析

烤烟旺长期是需水量最大的生育期，此阶段受干旱影响的烟株长势差、叶片面积较小、叶面厚度大。由图2可知，烟碱含量随干旱时间的延长而升高；在不同干旱时长下，烟碱含量与土壤含水率呈显著负相关，即烟碱含量随土壤含水率的增加而减少，并随土壤含水率的减少而增加。土壤含水率每减少1%，干旱7、10、13、16 d处理的烟碱含量分别增加0.86、0.72、1.32、1.14 g/kg，烟碱含量最大值与CK相比增幅分别为19.3%、17.2%、25.5%、23.6%，不同处理间差异较显著。

2.3 烤烟现蕾期不同干旱处理土壤含水率与烟碱含量的回归分析

由图3可知，在烤烟现蕾期，随着干旱程度增加，土壤含水率迅速降低，各处理的烟碱含量均升高，烟碱含量与土壤含水率呈显著负相关。土壤含水率每减少1%，干旱7、10、13、16 d处理的烟碱含量分别增加0.62、0.79、0.91、1.16 g/kg，烟碱含量最大值与CK相比增幅分别为11.3%、12.5%、137%、14.6%，不同处理间差异不显著。

3 结论与讨论

土壤水分是烤烟生长的重要环境因子之一，土壤水分含量对烟叶的生长、品质具有重要影响[9-10]。在烤烟的各生育阶段，水分亏缺或过多均会使烤烟的生长受到胁迫，导致烟叶的产量、品质下降[10-12]。本试验结果表明，烤烟团棵期干旱7、10、13 d处理的烟碱含量与土壤含水率呈正相关，而干旱16 d处理下则呈负相关；烤烟旺长期不同干旱时长下，烟碱含量与土壤含水率均呈负相关，即烟碱含量随土壤含水率的减少而增加，各处理间差异显著，这与前人的研究结果[5]相一致；烤烟现蕾期不同干旱时长下，烟碱含量与土壤含水率均呈负相关，各处理间差异显著。各生育阶段对应土壤含水率每减少1%，烟碱含量增加最多的处理依次为：团棵期干旱16 d 烟碱含量增加1.07 g/kg，增长率为24.3%；旺长期干旱 13 d 烟碱含量增加1.32 g/kg，增长率为25.5%；现蕾期干旱 16 d 烟碱含量增加1.16 g/kg，增长率为14.6%。

nlc202309011024

在不同干旱时长下，团棵期土壤含水率保持在20%～25%，有利于烤烟根系的发育、生长，以及烤烟后期烟碱的积累，烟碱含量为2.5%～2.8%。旺长期土壤含水率保持在24%～28%，烟碱含量较为适中，约为2.5%；若土壤含水率低于10%，烟碱含量迅速增至3.5%以上，导致烟叶品质下降。现蕾期土壤含水率保持在22%～26%，烟碱含量较为适中。

目前，国内外对烟叶品质的研究多集中于肥料、水分胁

迫、光照等方面，关于烤烟各生育期不同干旱时长下，土壤含水率对烟碱含量的影响鲜有报道。本研究主要基于盆栽试验的数据进行分析，干旱如何影响烟碱的积累与转运有待进一步研究。

参考文献：

[1]樊红柱，顾会战，秦鱼生，等. 烤烟烟碱合成及调控技术研究进展[J]. 宁夏农林科技，2011，52（8）：11-14.

[2]田喜峰，蔡 赫. 浅析烤烟中烟碱量形成的因素[J]. 农业与技术，2013，33（8）：137，163.

[3]胡国松，李志勇，穆 琳，等. 烤烟烟碱累积特点研究[J]. 中国烟草学报，2000，6（2）：7-10.

[4]周 伟，颜合洪. 影响烤烟烟碱含量因素的研究进展[J]. 作物研究，2007，21（S1）：715-718.

[5]徐晓燕，孙五三，李章海，等. 烟碱的生物合成及控制烟碱形成的相关因素[J]. 安徽农业科学，2001，29（5）：663-664，666.

[6]孙梅霞，李凯军，王 艳，等. 烤烟成熟期土壤含水量对叶片品质的影响[J]. 安徽农业科学，2002，30（2）：280-282.

[7]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京：中国农业出版社，1999：22-24.

[8]王瑞新. 烟草化学[M]. 北京：中国农业出版社，2003：271-272.

[9]伍贤进. 土壤水分对烤烟产量和品质的影响[J]. 农业与技术，1998，18（2）：3-6，13.

[10]崔保偉，陆引罡，张振中，等. 烤烟生长发育及化学品质对水分胁迫的响应[J]. 河南农业科学，2008（11）：55-58.

[11]刘树杰. 土壤水分与烟草生长发育和产量品质的关系[J]. 中国烟草，1985（3）：9-12.

[12]周冀衡，胡希伟，周祥胜. 烟草的抗旱生理[J]. 中国烟草科学，1988（2）：39-41.董维杰，王允白，汤朝起，等. 不同打顶方式对贺州晒黄烟生长发育及产质量的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（10）：137-141.

干旱影响 篇12

豌豆苗是一种营养丰富和口感鲜嫩的绿色蔬菜,在四川、重庆地区备受广大消费者的青睐。在豌豆苗生产中,如果在萌发时水分不足,会造成萌发时间延长,出苗率低或幼苗瘦弱,后期生长严重缺水时会导致物质代谢紊乱,幼苗生长缓慢或者死亡。基于此,笔者就豌豆在干旱胁迫下的组织中游离氨基酸总量、还原糖含量、叶绿素含量和VC含量的变化与植物抗旱性的机制进行研究,从而为豌豆栽培和抗旱品种选育提供理论依据和技术参数。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试材料为菜豌、黑眉一号、朱沙红3个豌豆品种。

1.2 试验设计

选取质量较好、大小均匀一致、易萌发的豌豆种子,培养土为自然土,种子经0.1%Hg Cl2消毒后浸泡12 h左右,播种于栽培钵(口径、高度分别为20、15 cm)中,每钵播种10粒,每一品种排苗6钵,外加一平行对照组,共计36钵。经15 d恢复生长后进行人工干旱胁迫处理。其余5钵进行断水处理,分别断水3、6、9、12、15 d。当植株出现不同程度的胁迫反应时测定各项生理指标。

1.3 生理指标的测定方法

选心叶外侧第2~3片功能叶为测定材料。游离氨基酸总量的测定采用茚三酮溶液显色法,还原糖含量测定采用3,5-二硝基水杨酸法[3];叶绿素含量测定采用混合液法[4];VC含量测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[3]。

1.4 数据处理

试验数据采用DPS软件二因素无重复方差进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对豌豆组织中游离氨基酸总量的影响

正常处理下不同豌豆品种叶片中游离氨基酸总量水平较为接近,但是在干旱胁迫处理后3个豌豆品种叶片中游离氨基酸总量大体上呈逐步增加趋势(图1)。随着干旱胁迫的加剧,豌豆生长受到一定影响,有轻微致死现象。3个豌豆品种叶片内游离氨基酸总量的变化幅度亦不同,其中菜豌的变化最为明显。断水6 d时,豌豆游离氨基总量增加比较缓慢,而断水12 d增幅增大,菜豌、黑眉一号、朱沙红分别比CK增加了66%、35%、22%,体现出不同豌豆品种对干旱胁迫逆境的适应能力不同。

2.2 干旱胁迫对豌豆组织中还原糖含量的影响

豌豆叶片中的还原糖含量在干旱胁迫时都高于CK(图2)。分析表明,各品种和处理之间均无显著差异。在断水3 d时,菜豌的还原糖含量迅速增加,黑眉一号和朱沙红变化不是很明显,但断水6 d时,朱沙红的还原糖含量明显增加,菜豌和黑眉一号则次之。另外,在干旱胁迫中3种试材的还原糖含量均高于CK。

2.3 干旱胁迫对豌豆组织中叶绿素含量的影响

随着干旱胁迫时间的延长,各处理下叶绿素含量在干旱胁迫初期都有不同程度的上升(图3);随着干旱胁迫程度的加剧,叶绿素总量表现为先升后降,最后又回升的趋势。分析表明,断水处理3、9 d与CK相比均达到了显著差异,菜豌与朱沙红间达到了显著差异。干旱胁迫初期叶绿素含量呈先升后降的趋势,说明在轻度水分胁迫下促进了豌豆叶绿素的合成。断水12 d以后,叶绿素又开始升高,这是豌豆对于干旱胁迫的一种适应。

2.4 干旱胁迫对豌豆组织中VC含量的影响

与CK相比,断水3 d时,菜豌和朱沙红的VC含量均升高;断水6 d时,朱沙红的Vc含量开始下降,而菜豌还在继续升高,直到断水9 d时,菜豌的VC含量开始下降;但是黑眉一号一直处于下降趋势(图4)。总之,随着干旱胁迫时间的延长,3种试材的VC含量均呈降低趋势,下降幅度为菜豌<黑眉一号<朱沙红。菜豌、黑眉一号、朱沙红的Vc含量分别较CK下降了6.7%、9.2%、21.7%。另外,在干旱胁迫下,朱沙红的VC含量显著低于黑眉一号,黑眉一号的VC含量低于菜豌。可见,品种保持相对较高的VC与其抗旱性强弱相关。

3 结论与讨论

3.1 结论

随着干旱胁迫程度的加剧和时间的延长,豌豆幼苗游离氨基酸和还原糖含量累积,胁迫程度愈严重,其值上升幅度越大,叶绿素含量呈先升后降、最后又上升的趋势,VC含量先降后升。不同品种间的生长差异显示:总体上菜豌保持相对较高的游离氨基酸总量、还原糖含量、叶绿素含量和VC,朱沙红则相反。3个豌豆品种的抗旱性强弱为菜豌>黑眉一号>朱沙红。

3.2 讨论

3.2.1 豌豆幼苗组织游离氨基酸总量与干旱胁迫。

在水分胁迫下,植物通过渗透调节主动降低渗透势是一种重要的调节方式[5],植物体内会累积大量游离氨基酸[6]。该试验中,干旱胁迫导致豌豆幼苗游离氨基酸的累积,干旱程度愈严重,其值上升幅度越大。且在同一胁迫梯度下,不同品种间游离氨基酸差异均表现较为明显。这可能是由于游离氨基酸的连续累积能降低渗透势,使豌豆具备了低水势抗旱的特征。可见,干旱胁迫下的游离氨基酸累积可作为抗旱性的鉴定指标。

3.2.2 豌豆幼苗组织还原糖含量与干旱胁迫。

还原糖是重要的渗透调节物质,在增强植物抗旱性方面具有重要作用[7]。该试验中,干旱胁迫后,与正常供水相比,豌豆叶片还原糖含量显著增加,这是豌豆主动进行渗透调节的一种反应,通过降低细胞水势,维持生长发育。

3.2.3 豌豆幼苗组织中叶绿素含量与干旱胁迫。

叶绿素是光合作用中最重要和最有效的色素,与植物抗旱性相关。该试验中,干旱胁迫初期叶绿素含量基本上要较高,随着干旱胁迫程度的加剧,3个豌豆品种的VC含量都呈先降后升的趋势,这说明豌豆起初能通过提高叶绿素含量而保证对光能的充分利用,提高转化率,以保证碳同化,增强体内的代谢活动,这种生理反应是对抗旱能力的表现,这与孔艳菊等[8]对黄栌的研究结果相似。但在胁迫后期,豌豆幼苗的水分吸收受到抑制,而导致叶片组织水和自由水的降低,造成叶绿素合成与降解的失衡,加剧了光合作用的降低[9]。因此,叶绿素含量可以作为豌豆抗旱性鉴定指标。

3.2.4 豌豆幼苗组织中VC含量与干旱胁迫。

VC又称抗坏血酸,具有很强的还原性,可缓解逆境胁迫中活性氧自由基对植物的伤害。该试验中,豌豆VC含量在处理第3天呈上升趋势,其作用可能是消除活性氧自由基对植物造成的伤害;但是随着干旱胁迫程度的加剧,VC含量迅速下降,这是由于细胞内产生大量自由基及其清除机制的平衡受到破坏,即发生毒害作用[10]。

参考文献

[1]韩蕊莲,李丽霞,梁宗锁.干旱胁迫下沙棘叶片细胞膜透性与渗透调节物质研究[J].西北植物学报,2003,23(1):23-27.

[2]陈善福,舒庆尧.植物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,1999,6(5):555-560.

[3]李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000:134-137.

[4]陈福明,陈顺伟.混合液法测定叶绿素含量的研究[J].林业科技通讯,1984(2):4-8.

[5]SHEN L,DRCUTT D M,FOSTER J G.Influence of drought on the conce-ntration and distribution of 2,4-diaminaobutyric acid and other freeamino acids in tissues of flatpea(Lathyrus sylvestris L.)[J].Enviro ExptBot,1990,30(4):497-504.

[6]吴晓红,唐中华,祖元刚.水分胁迫对迷迭香中游离氨基酸的影响[J].东北林业大学学报,2006,34(3):57-58.

[7]邹琦.作物抗旱生理生态研究[M].北京:科学技术出版社,1994:25-78.

[8]孔艳菊,孙明高,胡学俭,等.干旱胁迫对黄栌幼苗几个生理指标的影响[J].中国农业大学学报,2006,26(4):42-46.

[9]赵昌琼,卢站根,庞永珍,等.土壤水分胁迫对曼地亚红豆杉光合特性的影响[J].西南师范大学学报:自然科学版,2003,28(1):126-139.