2024年十月新疆自学考试02676《作物栽培生理》章节串讲：作物的逆境生理及防御原则（第七章）

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【导语】2024年十月陕西自学考试02676《作物栽培生理》章节串讲：作物的逆境生理及防御原则（第七章）

第七章 作物的逆境生理及防御原则

[学习目的与需要]

本章讲述了旱害、涝害、冷冻害、盐害和环境污染对作物风险的生理机理,与在农业上防御旱害、涝害、冷冻害、盐害和环境污染的手段。学习的基本需要是知道逆境的基本定义及逆镜对作物产生的害处,理解逆境对各种生理过程的影响及逆境对作物的伤害机理,学会在农业生产中对各种逆境的防御原则及手段。

内容提要

第一节 作物的旱害和涝害

1、作物的旱害

1.干旱的种类

旱害是指土壤水分亏缺或空气相对湿度过低对作物的害处。按发生是什么原因,旱害可分为土壤干旱、大方干旱和生理干旱3类型型;按发生的季节,干旱可分为春旱、夏旱、秋旱和冬旱4种。

2.干旱对作物生理过程的影响

干旱对作物生理过程的影响主要表目前以下8个方面:

成长和渗透势:干旱使作物细胞紧张度减少,细胞不可以增大和正常分裂,致使整个成长率降低;使作物细胞中溶质含量提升,渗透势降低。

气孔反应:干旱致使气孔关闭。因空气湿度减少,使多数作物守卫细胞强烈蒸腾失水多于相邻表皮细胞,守卫细胞膨压减少,气孔阻力加强,促进气孔开度减小直到关闭。

光合用途:干旱使作物光合用途减弱,其缘由:一是气孔关闭,妨碍 CO₂的交换;二是因干旱使作物叶面积减小,减少了光合能力;三是使叶绿体活性减少,表现为对CO,同化的非气孔性限制。

呼吸用途:干旱使植株呼吸用途减弱,呼吸强度降低。

内源激素:干旱影响植物体内的细胞分裂素CTK和掉落酸ABA水平及比率关系。干旱使CTK降低,ABA 增多,同时使乙烯Eth产生,成长素IAA、赤霉素GA降低。

酶活性:干旱使植物体内的酶活力变化。一般是使参与合成反应的酶类和一些本身周转非常快的酶类活性降低,使水解酶类和某些氧化酶的活性增加。植株因正常代谢遭到影响而受害。

吸收能力:干旱使土壤水势降低,根系对离子的吸收和运转降低,作物根系对养分的吸收能力减弱。

氮代谢:干旱使作物植株内蛋白质含量降低,游离氨基酸增多,植株氮代谢遭到干扰,作物细胞遭到毒害。

3.作物干旱伤害的主要原理

作物干旱伤害的主要原理有3个方面:

一是机械伤害;

二是膜结构与功能伤害;

三是蛋白质结构遭到破坏的伤害。

4.作物对干旱的适应

耐旱性与抗旱性:海外学者将植物对干旱的适应分为逃旱、避旱和抗旱3类。国内学者则觉得,作物对干旱的适应方法只有耐旱性与抗旱性。耐旱性是指作物很多形态、生理等生物学特质的综合表现,是在干旱条件下适应和抵抗干旱,使自己不受旱害的特质。抗旱性则是指作物受害后所表现出的适应性。作物的耐旱性与根的抗旱特质、作物地上部的抗旱特质、植物细胞大小、原生质的性质和渗透调节用途有关。

农作物类型间对干旱的不同反应:不同类型的作物抗旱能力不同,同一种作物品种间的抗旱能力也有非常大差异。谷子、高粱是作物中最抗旱的,不论对大方干旱和土壤干旱都有较强的抵抗能力。

农作物不同生育期的抗旱能力:农作物不同生育期的抗旱能力是不一样的,其共性为种子发芽需要足够的水分;在苗期,尤其是节根很多形成后比较抗旱;穗分化和开花期抗旱能力最弱。

5.作物旱害的防御手段

农业生产中采取以下手段防御旱害:

大搞农田基本建设;

选育抗旱品种;

合理布局与保墒耕作;

合理施肥、培肥地力、提升土壤的蓄水保墒能力;

抗旱训练;

覆盖与施用抗旱化学制剂;

植树造林等。

2、作物的热害与抗热性

作物因为高温或灼热而引起的组织伤害称为热害。

1.作物受高温热害的症状

作物受高温热害的症状是叶片灼伤、茎尖掉落、雄花不育、青枯或花果掉落。

2.高温热害对作物风险机理

高温热害对作物风险机理主要有:

蛋白质受损,合成受阻:高热时蛋白质空间结构发生改变。轻度受热时反应可逆;紧急受热时产生不可逆的变形而形成凝聚状况。

代谢失调及物质受损:高热使作物成长所需物质遭破坏,正常的生化活动过程受干扰而影响正常代谢。光合有关酶失去正常活性而抑制光合用途。

脂类液化:高温可使作物膜上脂类液化,膜的透性很难保持,抗性减少;饱和脂肪酸也会降低,使作物抗热性减弱而产生伤害。

3、作物的涝害

作物的涝害可分为湿渍和淹涝2类。洪涝是典型的涝害。

1.作物涝害的机理

渍水和洪水淹没对作物风险的一同点是缺氧使作物的生理生化过程遭到影响。其机理有以下几方面:

涝害缺氧对作物有氧呼吸的影响:土壤积水或作物被淹没时,因氧气缺少,根则只能进行无氧呼吸,容易见到的有氧呼吸酶类,如苹果酸去氢酶、丙酮酸脱氢酶与氧化磷酸化用途的各种酶类活性遭到抑制,使氧化合成及呼吸受阻,作物成长减慢甚至烂根死苗。

涝害缺氧与根系代谢:缺氧使根能量代谢降低,抑制根系的成长。缺氧使无氧代谢毒物增加,对作物产生毒害;缺氧还使膜结构与功能遭到破坏。

涝害对作物地上部代谢的影响:涝害对作物地上部代谢的影响主要表目前以下几个方面:

①水分代谢失调:淹涝影响根系正常吸水、吸盐、矿质离子及原子团的吸收,引起营养失调和地上部代谢失调。因为淹水后根系对水分的吸收率降低,气孔关闭,蒸腾用途减少,从而使叶片萎蔫。

②光合用途受阻:土壤渍水或水淹没作物时,根吸收受阻,上部气孔堵塞,CO₂进入和扩散困难,气体交换受阻,从而影响光合用途及合成转化。

③激素平衡遭到破坏:渍涝改变了植物内源激素的合成和运输,从而改变了激素平衡,影响作物的成长。淹水条件下乙烯和ABA含量增加,根中IAA的合成遭到干扰。而地上部的乙烯和ABA含量增加后,阻止地上部IAA向根系运输,使地上部IAA含量增加。

渍涝对作物成长发育及产量的影响:

①渍涝对作物成长的影响:渍涝使作物体内激素平衡改变。因根对矿质元素吸收减小,代谢中有毒物质产生,光合用途降低,同化产物积累降低,从而抑制了茎、叶的成长,使叶面积降低。

②渍涝对作物产量的影响:渍涝抑制作物成长发育,最后影响产量。

2.影响作物涝害程度的原因

影响作物涝害程度的原因不少,不同种作物、同一作物不同生育期、水质、土壤性质及作物抗病能力等均与涝害程度有关。一般,类型不一样的作物,受涝害影响的程度也就不同,小麦比大麦耐涝,玉米比大豆耐涝,油菜比马铃薯耐涝。

同一作物在不同生育期,受涝害影响程度也不同。除此之外,淹水时间越长、淹水水层越深、水质越浑浊、水流流速越快、水温越高,则作物受涝害程度越重,减产也就越紧急。

3.抗涝的生理依据与技术手段

涝害的实质是根系缺氧,进而引起作物体内代谢失调和成长受阻。作物对涝害的生理适应主要有2方面:一是在淹水后能使空气中的氧气通过气孔和皮孔进入作物的地上部,并运输到根系,以满足根系呼吸和成长对氧的需要,即保持根系的氧气提供,防止缺氧;二是在淹水条件下作物对低氧或缺氧的代谢适应性。

提升作物抗涝性的生理渠道:

①促进作物根组织发生变化,保持根的氧气提供;

②加大代谢适应性,以适应低氧或缺氧环境。

防涝的技术手段:

①看重水利工程、打造农田排灌系统;

②因地制宜、合理布局;

③加大抗涝栽培管理;

④使用耐涝品种;

⑤选择培育耐涝品种;

⑥涝后加大管理等。

第二节 作物的冷冻害与适应性

冷害是指作物在各生育期,遇见0℃以上的低温导致的生理障碍,直接影响产量的低温风险。冷害出现的频率及强度与海拔和纬度有关。一般,海拔越高、纬度越高,则冷害出现的频率高而风险重冻害则是指越冬作物在成长期间遭受0℃以下低温风险。