干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响.
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干旱如何影响农业和生态系统干旱对农业和生态系统的影响干旱是指降水不足、地表水资源严重匮乏的自然现象。
由于气候变化的加剧和人类活动的影响,干旱现象在全球范围内愈发严重,对农业和生态系统产生了不可忽视的影响。
本文将重点讨论干旱对农业和生态系统的具体影响,并探讨一些应对措施。
一、农业的影响干旱对农业的影响主要体现在以下几个方面:1. 作物减产:干旱导致土壤含水量减少,给作物生长造成严重困扰。
干旱时期,作物根系无法吸取足够的水分和养分,影响光合作用的正常进行,导致作物生长缓慢,产量减少。
同时,干旱还会引发一系列的病虫害问题,进一步减少产量。
2. 农作物质量下降:干旱会导致土壤中含有过量的盐分,给农作物的生长带来极大的不利影响。
盐分过高会阻碍作物根系的吸收能力,使农作物长势不良,产量降低的同时也会影响农作物的品质。
3. 水资源紧缺:干旱时期,地表水资源减少,农业灌溉用水供不应求。
由于灌溉是农业生产的基础,水资源的紧缺将造成农田生产能力的下降,甚至导致生态系统的破坏。
二、生态系统的影响干旱对生态系统的影响主要体现在以下几个方面:1. 生物多样性减少:干旱会导致生态系统中的水源丧失,生物栖息地受损。
许多动植物无法适应干旱的环境,无法取得足够的水分和养分,导致它们的数量减少甚至濒临灭绝,生物多样性受到严重威胁。
2. 土壤侵蚀加剧:干旱会削弱植被的覆盖能力,使土壤暴露在风雨的侵蚀下。
暴雨时,没有足够植被保护的土壤会被雨水冲刷,加剧土壤侵蚀现象。
土壤侵蚀会导致土壤肥力下降,进一步影响植物的生长和生态系统的稳定性。
3. 水循环异常:干旱状况下,水循环受到严重的干扰。
降水减少导致地表水供应不足,水体蒸发速率增加,造成水资源的亏缺。
这会影响到生态系统中的许多生物以及水互动的正常进行,进一步影响陆地和海洋生态系统的平衡。
三、应对干旱的措施为了减轻干旱对农业和生态系统的影响,我们可以采取以下措施:1. 水资源合理利用:加强水资源的管理和利用效率,通过节水灌溉技术来减少用水量,提高用水利用率。
干旱对水生态系统的影响及生态修复干旱是指在相对较长时间内,地表与地下水源供应明显不足的气象现象。
它对水生态系统造成了严重影响,导致水资源短缺、水生物生存环境恶化以及生态平衡失调。
本文将分析干旱对水生态系统的影响,并探讨相应的生态修复措施。
一、干旱对水生态系统的影响1. 水资源短缺:干旱导致地表水和地下水储量减少,湖泊、江河和水库等水源减少,给人类生活和农业生产带来了困难。
这种水资源的短缺使得水生态系统的供给能力大大减弱,加剧了其脆弱性。
2. 水生物多样性减少:干旱使水生态系统中水源减少,鱼类和其他水生生物的生存环境受到严重影响。
水生植被和浮游生物的数量也随之减少,导致水生物多样性降低。
3. 水质恶化:干旱导致河流和湖泊的水位下降,使得水体中的污染物浓度升高。
此外,高温和低水位还会导致水体富营养化,出现藻类爆发,破坏水质环境。
4. 生态平衡失调:干旱使得水生态系统中的食物链和能量流失衡被破坏,造成生态平衡失调。
某些物种因缺乏水源而灭绝,而其他物种则可能因此而大量繁殖,形成生态系统的不稳定性。
二、水生态系统的生态修复1. 水资源保护与管理:加强对水资源的保护与管理是生态修复的首要任务。
通过完善法律法规,促进水资源的合理利用,减少浪费和污染,从源头上保护水资源的可持续性。
2. 水生物资源保护和增补:通过建立水生物保护区和禁渔区,有效保护和管理水生物种群。
同时,进行水生物种和鱼苗的人工增补,帮助恢复水生物生态系统的稳定性。
3. 增加水生植被:加强水生植被的保护和恢复,有助于改善水生态环境。
适合的植被可以保持水体的湿润,并净化水质,为水生物提供更好的生存环境。
4. 促进湿地恢复和重建:湿地是水生态系统的重要组成部分,对于保护生态平衡和水质具有重要作用。
因此,重点加强湿地的保护与恢复,有助于提高水生态系统的稳定性。
5. 科学灌溉和快速农业技术:科学合理的灌溉方式和快速农业技术的应用可以减少农业对水资源的需求,提高水资源的利用效率。
干旱灾害对农业产量及生态系统稳定性的影响干旱灾害是自然灾害中最为严重的一种,其对农业产量和生态系统稳定性造成了严重的影响。
干旱是指地表或土壤中水分供应不足,导致植物和生态系统无法正常生长和维持生态平衡的一种自然现象。
干旱灾害发生的频率和强度不断增加,给人类社会和生态环境带来了巨大的挑战。
本文将从农业产量和生态系统稳定性两方面探讨干旱灾害的影响。
首先,干旱对农业产量造成了巨大的冲击。
全球范围内,约70%的农田和70%的饲养区受到干旱威胁。
干旱导致土壤水分不足,植物无法正常生长和发育。
农作物的生长受到限制,干旱区域的农民面临着农作物收成减少甚至歉收的风险。
干旱还会使农田土壤出现盐碱化现象,进一步加剧了农作物的减产。
已有研究表明,干旱对全球农业产量的损失每年约为600亿美元。
除此之外,干旱还会引发食物短缺、粮食价格上涨,给全球粮食安全带来了挑战。
其次,干旱灾害对生态系统稳定性造成了破坏。
生态系统是由生物群落和非生物因素相互作用而形成的一个相对稳定的系统。
干旱导致水分紧缺,生物群落中的许多物种无法生存和繁衍,生态系统的可持续性受到威胁。
特别是在水资源稀缺的地区,干旱对生态系统的破坏更为显著。
湖泊和河流的干涸,湿地的消失,以及森林和草原的退化,都会导致生物多样性的减少,破坏了生态系统的平衡性和稳定性。
干旱还增加了火灾爆发的风险,并使得废弃土地的沙漠化速度加快,给生态环境的修复和恢复带来了极大的挑战。
干旱灾害的影响不仅局限于农业产量和生态系统稳定性,还对社会经济产生了深远的影响。
农业是很多国家的经济支柱,干旱带来的农作物减产和粮食短缺不仅影响农民的收入和生计,也会引发食品价格上涨和社会动荡。
此外,干旱还会影响水资源的供应,打击工业生产和城市用水,对国家经济和社会稳定造成负面影响。
因此,应对干旱灾害具有重要的现实意义,不仅需要加强干旱监测和预警,还需要采取一系列措施来减轻干旱灾害对农业和生态系统的影响。
为了增强农业抵御干旱灾害的能力,可以采取以下措施。
PEG模拟干旱胁迫下外源生长调节剂对大豆生理生化指标的影响1. 引言1.1 研究背景大豆(Glycine max (L.) Merr.)作为重要的粮食作物之一,对全球粮食安全具有重要意义。
干旱是影响大豆产量和质量的主要环境逆境因素之一。
干旱胁迫会导致大豆吸收水分能力下降、光合作用受阻、气孔关闭、导致叶片发生脱水、叶片渗出物质积累、叶绿素含量减少等一系列生理生化变化,从而影响其生长发育和产量表现。
本研究旨在探究外源生长调节剂在干旱胁迫下对大豆生理生化指标的影响,以期为大豆干旱胁迫下的抗逆机制和提高产量提供科学依据和理论支持。
1.2 研究意义大豆是我国的重要农作物之一,其生长受到各种环境因素的影响,其中干旱是最主要的限制因素之一。
随着气候变暖和降水不均等情况的加剧,干旱对大豆的种植产生了越来越大的影响,导致生长发育受阻,产量下降,甚至死亡。
研究如何减轻干旱对大豆生长发育的负面影响,提高其适应干旱的能力,对大豆生产具有重要的意义。
2. 正文2.1 干旱胁迫对大豆生理生化指标的影响干旱是一种常见的自然灾害,对大豆生长发育产生了不可忽视的影响。
干旱胁迫会导致大豆植株水分供应不足,进而影响植物的生理生化指标。
在干旱胁迫下,大豆植株叶片表现出较明显的水分亏缺现象,叶片失水导致叶片褶皱,光合作用减弱,导致生长速度减缓。
干旱条件下根系吸收水分受阻,影响了植物的营养吸收,导致植物生长发育不良。
除了影响水分供应外,干旱胁迫还会导致植物体内激素平衡失调,进而影响植物的生长发育。
干旱胁迫会引起植物体内ABA含量的增加,导致植物的气孔关闭,降低水分蒸发,但也抑制了植物的生长。
干旱条件下植物体内的一氧化氮(NO)含量也会显著增加,影响植物的氧化还原平衡,进而影响植物的生理生化指标。
干旱胁迫会对大豆植株的生理生化指标产生显著影响,如水分供应不足、营养吸收障碍、激素平衡失调等,进而影响大豆的生长发育。
研究外源生长调节剂在干旱胁迫下的作用机制,对于缓解干旱对大豆植株的不利影响具有重要意义。
干旱胁迫对大豆幼苗期抗逆性的影响李方安;孙歆;张利霞;易小艳【摘要】本试验采用室内盆栽方法,研究了干旱胁迫对‘南豆12号’、‘贡选1号’、‘桂夏’3种大豆幼苗叶片内的生理生化指标的影响.结果表明:在所试干旱处理下,所斌材料的叶绿素含量比正常供水有所下降,可溶性糖含量、游离脯氨酸含量、丙二醛含量和超氧化物歧化酶活性总体上均比正常供水高,不同材料间各参数有显著差异.研究结果显示,3个品种在于旱胁迫下的适应能力存在差异,‘南豆12’和‘贡选1’的耐旱性较差,‘桂夏’的耐旱性较强.【期刊名称】《西南农业学报》【年(卷),期】2013(026)004【总页数】4页(P1406-1409)【关键词】干旱胁迫;大豆幼苗;生理特性【作者】李方安;孙歆;张利霞;易小艳【作者单位】四川农业大学农学院植物生理学系,四川成都611130;四川农业大学农学院植物生理学系,四川成都611130;四川农业大学农学院植物生理学系,四川成都611130;四川农业大学农学院植物生理学系,四川成都611130【正文语种】中文【中图分类】Q559大豆具有较高的营养价值和经济价值,既是重要的粮食作物,又是主要的油料的特殊作物,还是重要的饲料以及食品和轻工业原料。
抗旱性是大豆高产稳产的重要生态性状,当土壤水分不足以维持大豆正常生长需要时,便会出现干旱,大豆体内的水分平衡失调,使原生质体脱水、衰老、破坏,光合能力降低,有机物质运输和积累减少,对生长发育造成严重的影响。
一般而言,植物在干旱胁迫条件下,叶绿素的合成受阻,但孙爱清[1]等对花生品种的研究却表明,干旱胁迫下不同花生品种的叶绿素含量表现出截然不同的变化。
高蕾[2]等对‘大豆黑龙48’的研究表明,干旱胁迫使大豆幼苗叶片叶绿素含量明显降低。
可溶性糖也是一种重要的渗透调节物质,在干旱胁迫过程中植物体内可溶性糖含量的变化在一定程度上能反映其对不良环境的适应能力[3]。
游离脯氨酸的积累是植物对水分胁迫的一种普遍性反应,无论是土壤干旱还是盐溶液引起的水分胁迫,都会使植物体内游离脯氨酸含量明显增高[2]。
干旱对农业生产的影响与对策随着全球气候变化的加剧,干旱事件越来越频繁,给农业生产带来了严重的影响。
本文将探讨干旱对农业生产的影响以及可能的对策。
一、干旱对农作物的影响干旱是指降雨明显偏少或连续干燥时间明显偏长的气候现象。
在干旱条件下,农作物会面临以下几个主要的影响:1. 土壤水分不足:干旱导致土壤水分减少,降雨无法充分渗入土壤中,使植物根系无法吸取到足够的水分,造成植物生长受限。
2. 光合作用受损:干旱条件下,植物由于缺水而无法进行正常的光合作用,导致植物的养分供应不足,生长速度减慢,产量下降。
3. 植物蒸腾增加:为了应对干旱,植物通常会增加蒸腾作用以保持体内水分平衡。
然而,过度蒸腾会导致植物水分流失加剧,树体出现脱水现象。
二、干旱对畜牧业的影响除了对农作物的影响外,干旱还对畜牧业造成了巨大的冲击。
1. 饲料短缺:干旱会导致草地枯黄,饲草产量减少甚至丧失,给牲畜提供足够的饲料成为一个难题,导致畜牧业生产困难。
2. 水源紧张:干旱条件下,水资源进一步减少,牲畜缺水现象严重,导致牲畜存活率下降,疫病传播率上升,造成畜禽养殖的重大损失。
三、对策:可持续农业发展为了缓解干旱对农业的不利影响,需要采取一系列的对策。
以下是一些可能的解决方案:1. 引进抗旱品种:通过培育抗旱性强的农作物品种,提高作物在干旱条件下的适应能力,减少受灾面积。
2. 水资源管理:加强对水资源的管理与保护,开展节水灌溉技术研究和推广,提高灌溉效率,减少水分浪费。
3. 农业多样性促进:加强农业多样性,采用轮作、休耕和间作等方式来改善土壤质量,并降低农作物的病虫害发生率。
4. 投资农田水利设施:加大对农田水利设施建设投资,提高灌溉设施的覆盖范围,确保农田的有效灌溉。
5. 成立农业保险制度:建立健全的农业保险制度,为农业生产者提供干旱等灾害的补偿和风险转移支持。
6. 加强信息技术应用:利用遥感信息技术、大数据分析等手段,实时监测农田水分状况,及时预警,提供决策依据。
干旱对生物种群的影响与生态恢复干旱是一种自然灾害,其对生物种群和生态系统造成了重大影响。
本文将探讨干旱对生物种群的影响,并提出一些生态恢复的方法。
一、干旱对生物种群的影响1. 生物多样性丧失干旱条件下,水资源减少,土壤变得干燥,这导致了许多植物和动物无法生存。
许多物种面临灭绝的风险,生物多样性丧失。
2. 种群数量下降干旱对植物的生长和繁殖产生了重大影响。
植物受到水分和营养素的限制,导致种群数量急剧下降。
动物也会受到干旱的影响,因为它们依赖于植物作为食物来源。
3. 生存竞争加剧干旱使得资源变得稀缺,生物之间的生存竞争变得更加激烈。
只有适应干旱环境的物种才能生存下来,这导致了强者恒强的现象。
二、生态恢复方法1. 植被恢复植被是维持生态平衡的重要组成部分,因此恢复植被对于干旱地区的生态恢复至关重要。
可以通过种植耐旱性强的植物来提高土壤保水能力,促进土壤的保湿和固土,从而减轻干旱对生物种群的影响。
2. 水资源管理在干旱地区,科学合理地管理水资源非常重要。
可以通过建设水库来储存雨水,改善干旱地区的水源供应。
同时,合理使用灌溉系统来提供水源给农作物,从而降低农业对水资源的需求。
3. 人工引水人工引水是指将水资源从水源丰富的地区引到干旱地区。
这种方法可以通过修建运河、输水管道等来实现。
人工引水可以为干旱地区提供稳定的水源,促进生态恢复和农业发展。
4. 生物多样性保护保护和恢复生物多样性对于生态恢复至关重要。
可以建立自然保护区来保护濒危物种的栖息地,并采取措施限制非法狩猎和捕捞等破坏性活动。
此外,加强环境教育和宣传,提高公众对生物多样性保护的认识和重视。
结论干旱对生物种群和生态系统造成了严重的影响,包括生物多样性丧失、种群数量下降和生存竞争加剧。
为了实现生态恢复,需要采取一系列措施,如恢复植被、科学管理水资源、人工引水和生物多样性保护。
通过这些努力,我们可以减轻干旱对生物种群的影响,并促进生态系统的恢复和健康发展。
高温干旱双重胁迫对大豆光合特性的影响摘要:在人工气候箱中,以豫豆19为材料,通过盆栽试验,研究高温条件下不同干旱水平大豆光合特性的变化。结果表明,在高温干旱胁迫条件下,大豆幼苗的生长受到一定程度的抑制。高温干旱双重胁迫使大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶绿素含量均呈下降趋势,而游离脯氨酸(Pro)含量显著增加,丙二醛(MDA)含量先下降后升高,胞间CO2含量先大幅度降低然后小幅回升。关键词:大豆;高温;干旱;光合特性大豆作为世界五大作物之一,是人类优质蛋白质和食用油脂的重要来源,而作为我国大豆主要产区之一的黄淮海地区,是我国干旱面积最大的区域。未来气候条件下,全球总降水量会有所增加,但由于气温和土壤温度的升高,植物蒸腾耗水量和土壤的蒸发量都会增加,将导致土壤有变干的趋势[1]。联合国政府间气候变化专门委员会(ICPP)预测100年后全球气温将升高1.4~5.8 ℃,同时诸如高温等极端性天气的发生也将更加频繁,且持续时间更长[2,3]。因此,大豆受到的高温胁迫也将会逐渐加剧,而一般情况下,高温的发生也往往伴随水资源的匮乏,大豆是需水较多的作物,水分对大豆的产量形成具有重要的作用[4]。黄淮海地区大豆播种期多在6月中下旬的高温夏季,有研究表明,38 ℃持续高温显著抑制大豆幼苗的生长,即高温不利于幼苗生长[5]。前人研究表明,水分亏缺造成大豆叶片气孔关闭,CO2扩散阻力增加,叶绿素合成受阻,光合作用急剧下降;核酸合成减弱,分解加强,代谢过程遭到破坏;蛋白质合成减弱,分解作用增强,游离氨基酸(尤其是脯氨酸)增多;由于细胞脱水破坏了细胞膜的结构,引起细胞受害甚至死亡[6]。在生长箱控制温度条件下的研究发现,在种子开花和结荚期每天温度从30 ℃提高到35 ℃明显降低每株大豆种子产量,温度超过40 ℃时大豆坐荚率将降低[7]。大豆生殖生长过程中,气温超过32 ℃并伴有干旱环境将对开花和受精过程有影响[1]。大豆苗期经常遭遇高温伏旱并非单一的高温或者干旱胁迫,而是高温与干旱的复合胁迫。已往的相关研究多集中于单因素对比试验,关于温度与干旱交互作用对大豆影响的研究目前还很少。选用河南地区大面积种植的豫豆19为试验材料,探讨高温干旱双重胁迫对大豆苗期叶片光合特性和生理指标的影响,了解高温干旱对大豆伤害的生理生化机制,为防御大豆热害和高温伤害提供科学依据;同时也为进一步研究在高温干旱环境下大豆的抗性机制和主要营养成分的变化规律打下基础,从而推动大豆优质育种和制定栽培调控措施。1材料与方法1.1试验时间和地点试验材料选用河南省大面积种植的大豆品种豫豆19,购买于河南省农业科学院种子公司,大豆生长的土壤用营养土和农田土按质量比1∶3的比例配成,土壤的最大田间持水量为42%。将土壤装入内径为22 cm、高度为25 cm的塑料盆中,选取子粒饱满、大小一致、无病虫的种子于2010年5月20日进行播种,播种后放于实验室外的阳台上,每盆种10株,每个处理4次重复,在生长过程中保持充足的水分供应。1.2试验材料的处理当大豆生长到一定高度时进行定苗,每盆保留5株生长基本一致的种苗。分别选取发育进程与长势基本一致的材料,水分梯度及控制于高温处理前开始,土壤水分含量用称重法控制,设置3个水分梯度:正常(CK)、中度干旱(L)(土壤饱和含水量的40%~50%)和重度干旱(M)(土壤饱和含水量的30%~40%)。在大豆长至幼苗期时,将其放置于2个人工气候箱在(38±0.5)℃/(26±0.5)℃(8∶00~19∶00/19∶00~8∶00)进行高温处理,从移入人工气候箱的第2天开始测试,以后每天测试一次。1.3指标的测定叶片脯氨酸含量采用磺基水杨酸提取茚三酮显色法测定[8];叶片丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法测定[9];叶绿素含量采用浸提法测定[10];净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2含量用LI-6400(美国,Li-Cor公司)测定,所测指标均选用大豆的第3、4复叶为试验材料,每日上午9∶00~9∶30取样,测定时3次重复,取平均值。1.4数据整理与统计分析采用Excel和SPSS软件进行统计分析。图中数据均为3次重复的平均值。2结果与分析2.1高温干旱胁迫对大豆叶片丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量的影响高温干旱胁迫下丙二醛和脯氨酸的含量变化如图1、图2。图1表明,随胁迫时间的延长,对照和中度干旱处理的丙二醛含量都呈现先上升后下降再上升的趋势,重度干旱胁迫下的丙二醛含量则一直处于直线上升的状态,并且随着干旱程度的增加和胁迫时间的延长,3种处理丙二醛含量的增加越来越明显,其中对照和中度干旱胁迫在第4~6天的丙二醛含量急剧增加,重度干旱下的丙二醛含量与对照相比差异非常明显。图2表明,随着胁迫时间的增加,脯氨酸的含量都呈现持续上升的趋势,对照和中度胁迫下的脯氨酸含量几乎呈现直线上升的趋势,重度胁迫下的脯氨酸含量第3~4天急剧增加,随后增加趋于平缓,3种处理下脯氨酸含量的差异随时间的变化比较明显,而且严重干旱的脯氨酸含量要比中度干旱更高,差异非常明显。2.2高温干旱胁迫对大豆叶片叶绿素含量和净光合速率的影响由图3、图4可知,大豆叶片的叶绿素含量变化和净光合速率变化是相似的,基本上是呈现持续下降的趋势,且下降幅度明显。在高温胁迫条件下,不同的干旱处理随着时间的推移也有一定的差异,中度和重度干旱胁迫下的叶绿素含量在第3~5天大幅度下降,而对照的叶绿素含量是比较平缓地下降,最终3种不同处理大豆叶片中的叶绿素含量和净光合速率都大幅度下降,重度干旱降幅最大,其次是中度干旱,最后是对照。说明干旱高温双重胁迫加速了叶绿素的分解,对大豆幼苗的光合作用起到了严重的抑制作用,对大豆苗期的生长产生严重影响。2.3高温干旱胁迫对大豆叶片蒸腾速率和气孔导度的影响从图5、图6可以看出,随胁迫时间的延长,大豆叶片的蒸腾速率逐渐减小,高温干旱处理的蒸腾速率和净光合速率变化趋势很相似;中度和重度干旱胁迫条件下的蒸腾速率和气孔导度的下降趋势比对照要快一些,最终3种不同处理大豆叶片蒸腾速率和气孔导度都大幅度地下降,严重干旱降幅最大,其次是中度干旱,最小是对照。2.4高温干旱胁迫大豆叶片胞间CO2含量的变化高温干旱胁迫条件下大豆叶片胞间CO2含量变化趋势如图7。图7表明,随着胁迫时间的延长3种处理的变化都呈现先下降后上升的趋势,不同的干旱处理随着胁迫时间的延长也有一定的差异,对照胞间CO2含量在第2~5天的下降较为平缓,而中度和重度干旱条件下胞间CO2含量在第2~4天的下降幅度很明显。对照的胞间CO2含量在处理第5天以后上升,而中度和重度干旱条件下的胞间CO2含量在处理第4天以后上升。3讨论干旱和高温的协同作用对大豆生长发育的影响目前研究很少,大多只做单一逆境处理,研究不同程度的高温或者干旱对大豆种子萌发以及保护酶活性的影响[5,11],实际上二者多是同时存在的。高温会加剧水分胁迫,水分胁迫也会加剧高温伤害[12];干旱对冷地型草坪草细胞膜的伤害随温度的升高而加剧,高温伴随干旱对膜的伤害远远大于高温、干旱单因子分别对膜造成的伤害[13]。MDA是膜质过氧化的主要产物之一,其积累是活性氧毒害作用的表现,它的含量常被作为判断膜脂过氧化作用的一个主要指标[14],它能与蛋白质氨基酸残基或核酸反应生成Shiff碱,MDA的积累可对膜和细胞造成进一步的伤害,进而引起一系列生理生化改变[15]。试验结果表明,干旱高温胁迫下,对照和中度干旱下丙二醛含量先上升后降低再升高,在重度干旱胁迫下丙二醛的含量一直处于上升趋势,说明在高温的情况下,大豆幼苗对中度干旱具有一定的耐受性,可能是体内的保护酶可以及时地消除一部分自由基,从而降低大豆幼苗的膜脂过氧化程度,但随着胁迫时间的延长和干旱程度的加剧,大豆幼苗机体代谢紊乱,丙二醛的含量就显著增加,膜系统的损伤程度也更加严重。渗透调节是植物适应干旱胁迫的一种重要生理保护机制,脯氨酸被认为是理想的渗透调节物质,它与其他有机溶质具有调节细胞渗透势、维持膨压、保护和稳定大分子物质的功能,从而使体内各种与膨压有关的生理过程得以正常进行[16]。从试验结果可以看出,脯氨酸积累量与大豆的干旱胁迫程度及高温干旱胁迫时间有着密切的联系,干旱程度越严重,胁迫时间越长,脯氨酸的积累量就越明显。叶绿素是绿色植物吸收光能,将光能转化为化学能的活性物质,叶绿素的含量将直接影响植物的光合作用,从而进一步影响植物的生长状况和最终产量。研究表明,叶绿素含量随干旱胁迫程度的加剧明显降低,说明大豆叶片的光合潜力受到严重抑制,净光合速率持续下降。蒸腾作用的强弱主要取决于土壤中可利用的水分、必需的能量以及叶片内外存在的水势梯度,同时也受植物体内部结构和生理状况的调节[17]。试验中,大豆的蒸腾速率随着高温干旱胁迫时间的延长,一直处于下降状态。有研究表明,高温胁迫下土壤干旱主要通过两个限制因素抑制香根草叶片光合作用:一是气孔因素,二是非气孔因素制——叶绿体活性。前者是指高温造成的水分胁迫使气孔导度下降,CO2进入叶片受阻而使光合能力下降;后者是指光合器官光合活性的下降[18]。气孔是控制CO2进入叶肉细胞和水分蒸腾散失的重要门户[19],气孔导度反映了气孔开度的大小,Farquhar等[20]认为如果气孔导度和胞间CO2含量均降低,则说明净光合速率的降低主要是由气孔因素引起;如果气孔导度下降,而胞间CO2含量升高,则表明此时叶肉细胞光合能力的下降是净光合速率下降的主要原因,即所谓的非气孔限制。由此可以得出结论,对照净光合速率下降的原因在试验第5~6天主要是由非气孔限制因素造成,而中度和重度干旱胁迫下净光合速率下降的原因在第2~4天主要是由气孔限制因素造成,第4~6天主要是由非气孔因素造成。综上所述,高温干旱对大豆苗期的生长造成了严重的伤害,研究只对高温干旱胁迫下大豆苗期的光合特性和部分生理指标的变化做了研究,而对其体内保护酶活性的影响如何还有待进一步研究;另外,试验的高温胁迫是在人工气候箱的条件下进行的,试验数据不能说明高温引发其他环境因子变化对大豆生理的综合影响。由于大豆生长发育的整个阶段都处在高温夏季,因此开展高温干旱双重胁迫对大豆光合特性和生理指标影响方面的研究,可以为提高大豆的抗高温干旱能力和优质高产提供理论依据。参考文献:[1] 郝兴宇,韩雪,居煇,等. 气候变化对大豆影响的研究进展[J]. 应用生态学报,2010,21(10):2697-2706.[2] HOUGHTON J T,MEIRA L G,BRUCE J,et al. 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第26卷第7期2006年7月生态学报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol. 26,N o.7Jul. ,2006干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响王磊, 张彤, 丁圣彦3(河南大学生态科学与技术研究所, 开封475001; 河南省植物逆境生物学重点实验室, 开封475001基金项目:河南大学特聘教授科研基金资助项目; 河南大学自然科学基金资助项目收稿日期:2005209214; 修订日期:2006201223作者简介:王磊(1978~ , 男, 河南洛阳人, 硕士, 主要从事植物逆境生理生态研究.E 2mail :wl-mail @. cn通讯作者C orresponding author. E 2mail :syding@. cnFound ation item :The project was supportd by the Research F oundation of S pecial Profess or of Henan University ; The Natural Science F oundation of Henan UniversityR eceived d ate :2005209214; Accepted d ate :2006201223Biography :WANGLei , M aster , mainly engaged in stress physioecology of plant.E 2mail :wl-mail @. cn摘要:选用大豆作为实验材料, 研究干旱和复水对大豆光合生理的影响, 以期为大豆抗旱栽培和高效利用水分提供理论依据。
通过研究发现, 在土壤相对含水量高于47%时, 处理组大豆凌晨叶片水势和对照组相比基本没有下降, 但当土壤相对含水量低于47%时, 处理组叶片水势急剧下降, 表现为一定的阈值反应, 存在明显的凌晨叶水势临界值。
大豆开花前期叶片的凌晨叶水势阈值约为-1102MPa , 低于此临界值, 叶片水势急剧下降, 叶片净光合速率也明显降低。
研究发现, 在实验的第3天, 处理组土壤相对含水量为47%, 叶片水势与对照组相比下降了7%, 蒸腾速率为对照组的67%, 90%, 水分利用效率比对照组高35%, 这说明大豆的蒸腾比光合对干旱更敏感。
因此, 目的。
复水后大豆叶片水分状况得到改善, , 气孔导度的恢复也很快, 这表明大豆存在着胁迫解除后快速生长的特征。
, , 滞后效应的大小等问题还需要进一步的研究。
关键词:大豆; 干旱和复水; ; ; ; 文章编号:100020933 219文献标识码:AE ffect of drought and re w atering on photosynthetic physioecological characteristics of soybeanW ANGLei ,ZH ANG T ong ,DI NG Sheng 2Y an 3(Institute o f Ecological Science and Technology H enan University , Kaifeng 475001, China ; The K ey Laboratory o f Plant Biology , H enan Province , Kaifeng 475001, China . Acta Ecologica Sinica ,2006,26(7 :2073~2078.Abstract :Water is the m ost essential condition to plant life , but the water resource is becom ing m ore and m ore shorter in the 21st century. S oybean , as one of the five major crops in the w orld , is mankind πs im portant sources of high 2quality protein and edible oil. H owever , soybean is sensitive to water deficit and the water requirement of soybean is relatively high. S oybean in Chinese all three main soybean planting regions often su ffer from drought to some degree during its growth season. S o , the drought2resistant breeding and drought 2resistant culturing of soybeans has been paid high attention since 1980πs. Photosynthesis is an im portant factor that determ ines soybean πs yield. At present , the research on soybean πs photosynthetic characteris tic mainly concentrates on its relationship with the yield. But it is lacking in studies on soybean πsphotosynthetic physioecological responses to drought and rewatering , which is helpful for constructing a theoretic basis for drought 2tolerance planting and high 2efficiency water use of soybean.Field experiments were conducted with soybean (G lycine max , yudou 29 , a mainly planted soybean variety in Henan Province to study the relationship between the leaves photosynthetic characters and other physioecological parameters under soil drying and rewatering treatments. S oil m oisture was controlled by weighing method , and leave water potential was determ ined byHR 233T dew point m icrov olt therm ometer. The diurnal course of leaf photosynthetic ratio and transpiration ratio of top fully spread leaves were determ ined by LI 26400portable photosynthesis measure system in situ (begun at 8:00a. m . Each treatment had5replicates.It was showed that the dawn water potential of soybean leaves under drying treatment decreases little in com parison with well 2watered treatments (CK , when soil m oisture was higher than 47%of FWC (field water capacity . But when soil m oisture was below 47%of FWC , the leave water potential decreased rapidly , which appeared a significant threshold value reaction. The threshold value of soybean dawn leaves water potential was nearly -1102MPa. Below this threshold value , the leave water potential and net photosynthesis ratio dropped rapidly. On the third day , the soil m oisture under drought treatment was 47%, leaf water potential of the treatment was 7%lower than thatof the CK, transpiration ratio and net photosynthesis ratio were respectively 67%and 90%that of the CK, the W UE was 35%higher than that of the CK. Above results indicated that the transpiration of soybean is m ore sensitive to drought than photosynthesis. This proved that it was possible to save water and increase yield simultaneously for soybean by cultivating measure. A fter rewatering , the leave water status of was im proved , the net photosynthesis ratio and transpiration ratio increased linearly , and G s that soybean have a fast 2growing characteristic after rem oving stress.H owever , a of on soybean physiological traits and how im portant it is need further K ey w ords :soybean;drought and ;water 2saving and production 2increasing ;fast 2growing, 但大豆需水量较高, 是豆类作物中对缺水最敏感的一种[1]。