漬害對(duì)作物生理生長(zhǎng)指標(biāo)的影響研究現(xiàn)狀

黃萬勇，吉陳麗

（1.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020；2.江山市水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督站，浙江 江山 324100）

漬害是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種常見氣象災(zāi)害，降水、地理和不合理的灌溉都能引起漬害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全世界作物生產(chǎn)受到漬害影響的占10%左右，且損失有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1]。我國(guó)南方地區(qū)是糧食主產(chǎn)地，特別是長(zhǎng)江中下游及沿海平原地區(qū)，降雨量豐富，地勢(shì)較低，同時(shí)受梅雨和臺(tái)風(fēng)的影響，澇、漬災(zāi)害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響農(nóng)作物生產(chǎn)。傳統(tǒng)排水多針對(duì)農(nóng)田田面以上多余水量，而經(jīng)常忽略降低田面以下水位的重要性，地下水位一直處于較高水平，導(dǎo)致作物在澇水及時(shí)排出的情況下產(chǎn)量仍然受到很大的影響。研究漬害對(duì)作物生理生長(zhǎng)指標(biāo)的影響，對(duì)于最大限度利用補(bǔ)給的地下水、減少農(nóng)業(yè)損失有著重要意義[2]。本文以已有研究成果為基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有作物的耐漬能力研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和梳理，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，提出存在的問題和可行性建議，以期為易受漬地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)田水利建設(shè)提供參考。

1 作物漬害的成因

已有部分學(xué)者對(duì)漬害進(jìn)行闡述和定義，普遍認(rèn)為是多雨地區(qū)在連續(xù)降雨或低洼處，因地下水位過高、土壤水分過多，使作物根層土壤長(zhǎng)期處于過濕狀態(tài)，導(dǎo)致根系長(zhǎng)期缺氧，從而影響作物的正常生長(zhǎng)。其根本原因是長(zhǎng)期漬水引起根部氧氣不足，植株有氧呼吸受到抑制，無氧呼吸加強(qiáng)，二氧化碳增多，大量乙醇、乙醛和丙酮酸等有毒物質(zhì)累積，植株正常生長(zhǎng)發(fā)育受到影響。其次，無氧呼吸增強(qiáng)還會(huì)消耗植株體內(nèi)大量貯存物質(zhì)，導(dǎo)致植株饑餓，輕則生長(zhǎng)不良、產(chǎn)量降低，重則直接死亡。同時(shí)，土壤溶液中礦質(zhì)養(yǎng)分的沉淀、溶解、氧化和還原等都會(huì)受到影響，各類酶活性改變、有效性降低，植株對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化及利用等也發(fā)生不利變化[3]。

2 作物耐漬性評(píng)價(jià)方法

作物耐漬性評(píng)價(jià)方法目前無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)狀許多學(xué)者研究漬害對(duì)作物的影響都采用大田直接鑒定法，即將供試作物直接栽種或移栽到田里，在作物不同生育期，人為控制土壤水分來實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的漬水深度和持續(xù)漬水時(shí)間，觀察植株外部形態(tài)、生理變化和產(chǎn)量，以此評(píng)價(jià)作物的耐漬性。該方法形象直觀、操作簡(jiǎn)單、無需特殊設(shè)備，可以大批量的進(jìn)行，但受試驗(yàn)環(huán)境條件影響較大，為減少影響，往往需要進(jìn)行不同年間的多次重復(fù)試驗(yàn)、綜合鑒定評(píng)價(jià)。此外，盆栽試驗(yàn)法也是較常見的方式，該方法需要一定的設(shè)備，便于控制，適合小批量處理，常用于漬害對(duì)作物生理生化方面的評(píng)價(jià)。

漬害對(duì)作物的影響主要體現(xiàn)在形態(tài)學(xué)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)上。形態(tài)學(xué)指標(biāo)可綜合漬害1項(xiàng)或多項(xiàng)指標(biāo)表示，一般由根系、株高、莖粗、單株綠葉數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重等組成；也有部分學(xué)者直接采用單株產(chǎn)量作為唯一的指標(biāo)，這與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)追求最終產(chǎn)量相吻合；還有部分學(xué)者以某一單項(xiàng)與作物產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系顯著的指標(biāo)作為作物耐漬的鑒定標(biāo)準(zhǔn)，如植株綠葉數(shù)、株高、千粒重等?？傮w上，形態(tài)學(xué)指標(biāo)易受到外界環(huán)境的影響，而葉片SPAD、光合作用機(jī)理、各類轉(zhuǎn)化酶等生理生化指標(biāo)則相對(duì)穩(wěn)定，通過生理生化指標(biāo)，可從植株內(nèi)部闡述漬害對(duì)作物影響的機(jī)理，為提高作物產(chǎn)量從精細(xì)化管理方面提供依據(jù)。

3 作物生理生長(zhǎng)指標(biāo)對(duì)漬害的響應(yīng)

3.1 漬害對(duì)作物生長(zhǎng)形態(tài)的影響

漬害對(duì)作物生長(zhǎng)形態(tài)的影響主要表現(xiàn)在根系、莖稈、葉片等。根系是作物接觸漬害最直接、反應(yīng)最敏感的器官，莖稈、葉片的生長(zhǎng)在根系受影響后，會(huì)因營(yíng)養(yǎng)供給不足、轉(zhuǎn)換物質(zhì)活性降低、有害物質(zhì)累積等因素受到抑制。同一作物在不同生育期受到漬害后表現(xiàn)有所不同，同一作物的不同器官受到影響也有所差異。呂璞等[4]在總結(jié)漬水對(duì)小麥的影響時(shí)提出，漬水對(duì)小麥的危害，首先是從根系開始，漬水造成根際缺氧，使小麥的呼吸作用受到抑制，從而影響地上部分光合作用等生理過程，削弱植株光合產(chǎn)物的積累，最終導(dǎo)致小麥產(chǎn)量的下降。朱云集等[5]觀察水分逆境條件下小麥根系的形態(tài)特征，得出漬害在整個(gè)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期可以誘發(fā)次生根的生長(zhǎng)，生長(zhǎng)前期根系受漬害，功能恢復(fù)較易。而中后期受漬害的植株次生根明顯減少，且根系分布范圍狹窄，吸收功能減弱并較難恢復(fù)。成熟期，漬害對(duì)地下根系的削弱比地上部更大，這是由于“庫(kù)”主要集中于生殖器官，光合產(chǎn)物極少向下運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致。朱旭彤等[6]研究表明，小麥不同生育時(shí)期發(fā)生漬害，均造成綠葉數(shù)和葉面積指數(shù)大幅度下降，下部葉片先發(fā)生早衰，功能期縮短，然后逐漸向上擴(kuò)展；前期黃葉并不立即枯死，可以持續(xù)一定的時(shí)間，中后期受漬害葉片由下及上，經(jīng)過一段時(shí)間，枯黃的部分次第枯死。黃欽友等[7]通過人工模擬小麥漬害處理得出抽穗揚(yáng)花期漬水SPAD值顯著下降，不同葉位葉片的SPAD值下降程度差異顯著。

3.2 漬害對(duì)作物生理生化的影響

一般情況下，適宜漬水脅迫下，作物能夠通過調(diào)節(jié)自身的生理代謝活動(dòng)，維持一定的生長(zhǎng)量；但是隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，植株生理活動(dòng)會(huì)受到嚴(yán)重影響，植株生長(zhǎng)受抑制，相對(duì)生長(zhǎng)率顯著降低；受影響嚴(yán)重的植株葉片黃化早衰，光合速率降低，生物累積量減少，影響后期產(chǎn)量。劉莉等[8]研究了持續(xù)受漬對(duì)油菜葉片光譜特性的影響，表明在花期持續(xù)受漬的21 d內(nèi)，葉片光譜反射率相比未受漬油菜，在550 ~ 700 nm及1 400 ~ 1 500 nm區(qū)間內(nèi)升高，在750 ~ 950 nm 區(qū)間內(nèi)降低；植被覆蓋指數(shù)（NDVI）、歸一化差分水體指數(shù)（NDWI）基本隨受漬時(shí)間的增加而降低。程琳等[9]研究氧肥對(duì)漬害脅迫下西瓜生理特性、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，開花坐果期漬害脅迫對(duì)不同種植方式的西瓜生長(zhǎng)都有抑制作用，葉片的葉片超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量都不同程度下降。李玲等[10]通過盆栽試驗(yàn)研究苗期不同漬水時(shí)間對(duì)冬油菜生長(zhǎng)和生理指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn)，光合色素含量在整個(gè)試驗(yàn)期間一直下降，其他如根系活力、可溶性糖、根系MDA含量、SOD和過氧化氫酶（CAT）活性等生長(zhǎng)及生理指標(biāo)均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。高華東等[11]通過對(duì)漬水持續(xù)7，10，17 d油菜抽薹期葉片光合參數(shù)觀察，漬水7 d，葉片凈光合速率（Pn）稍有降低；漬水10 d，Pn稍有降低，隨后恢復(fù)提高，葉片 Tr、Gs、Ci 的變化趨勢(shì)與葉片 Pn一致；漬水17 d，葉片變黃早衰，葉片 Pn 僅有 1.02 μmol/（m2· s）。

4 作物產(chǎn)量因子對(duì)漬害的響應(yīng)

4.1 漬害持續(xù)時(shí)間與作物產(chǎn)量的關(guān)系

研究表明，不同作物表現(xiàn)出耐漬能力差異較大，同一作物不同生育階段也有所不同，總體上漬害時(shí)間越長(zhǎng)，作物產(chǎn)量受影響越大。袁青麗等[12]在芝麻生長(zhǎng) — 盛花期采用耐漬池進(jìn)行0，36 h的連續(xù)淹水處理后，嚴(yán)重影響芝麻的產(chǎn)量和品質(zhì)，籽粒種皮顏色變深，癟粒增多，籽粒中的

營(yíng)養(yǎng)成分粗脂肪、粗蛋白、總糖含量降低0.10% ~ 5.08%，粗纖維和灰分含量增加，礦物質(zhì)元素整體較少。劉凱文等[13]利用測(cè)筒在油菜蕾薹期、開花期、角果期分別進(jìn)行多個(gè)受漬日數(shù)水平的漬害試驗(yàn)，結(jié)果表明單產(chǎn)的漬害敏感性為開花期＞角果期＞蕾薹期，且適度的漬害對(duì)作物產(chǎn)量性狀的影響具有滯后性和補(bǔ)償性，漬害后恢復(fù)期越長(zhǎng)，其補(bǔ)償性越顯著，油菜蕾薹期、開花期、角果期應(yīng)分別在受漬 9，5，6 d內(nèi)降漬最好。劉楊等[14]通過在拔節(jié)期、孕穗期和灌漿期，開展不同漬害脅迫持續(xù)時(shí)間（0，5，10，15 d）的盆栽試驗(yàn)得出同生育時(shí)期發(fā)生漬害脅迫均可導(dǎo)致小麥減產(chǎn)，且隨漬害脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，小麥產(chǎn)量下降均達(dá)到顯著水平（P＜0.5）。

4.2 地下水位與作物產(chǎn)量的關(guān)系

一些研究表明對(duì)于地下水作用下作物產(chǎn)量和地下水埋深之間存在一個(gè)最優(yōu)的地下水埋深，這一最優(yōu)地下水埋深是作物、土壤和氣候的函數(shù)。封超年等[15]對(duì)不同地下水位埋深時(shí)小麥的產(chǎn)量研究表明地下水位埋深為130 cm時(shí)小麥產(chǎn)量最高，同樣離產(chǎn)量最高的地下水位越遠(yuǎn)產(chǎn)量越低。楊建昌等[16]通過對(duì)土壤水分狀況與產(chǎn)量的關(guān)系研究表明，在各產(chǎn)量因素中，土壤水分對(duì)每穗穎花數(shù)的影響最大，其次為結(jié)實(shí)率，對(duì)千粒重的影響最小。巴比江等[17]對(duì)地下水埋深為50，100，150，200，250，300 cm時(shí)小麥的生長(zhǎng)研究表明，小麥在地下水位為150 cm時(shí)產(chǎn)量最高，地下水位離150 cm越遠(yuǎn)產(chǎn)量越低。程建峰等[18]研究表明，地下水位為40 cm時(shí)水稻的根系最發(fā)達(dá)，產(chǎn)量達(dá)到最高。Harris等[19]根據(jù)在腐植土上以地下水埋深為40，60，80，100 cm所做的試驗(yàn)得出結(jié)論，馬鈴薯和胡蘿卜的產(chǎn)量在地下水埋深在地表以下100 cm時(shí)最高，玉米和蔥頭的產(chǎn)量在地下水位埋深為80 cm時(shí)最高。

5 漬害的修復(fù)措施

根據(jù)研究成果提前做好農(nóng)田降漬措施可以有效減輕漬害對(duì)作物的影響，對(duì)于已受漬的作物，如何減少漬害的損失，不少學(xué)者也進(jìn)行研究，結(jié)果表明氧肥、水溶肥、脫落酸（ABA）、芐氨基嘌呤（BA）等都可以緩解農(nóng)作物漬害，提高耐漬性。管祥林[20]通過實(shí)踐證明有機(jī)水溶肥料可以有效的減輕漬害對(duì)小麥、水稻等作物造成的產(chǎn)量損失。秦巧燕等[21]對(duì)花莢期油菜漬后噴施脫落酸發(fā)現(xiàn)，根系生長(zhǎng)有所恢復(fù)，根質(zhì)量增加，植株死亡數(shù)減少；油菜葉片葉綠素SPAD值恢復(fù)至正常水平，丙二醛含量降低，單株有效角果數(shù)、千粒質(zhì)量、單株產(chǎn)量等得到一定程度的恢復(fù)。杜厚江[22]在漬水前對(duì)小麥噴施6 - BA，結(jié)果表明可促進(jìn)小麥光合作用和干物質(zhì)積累及其向籽粒的分配，減緩漬水對(duì)產(chǎn)量形成的不利影響。程琳等[9]研究表明，氧肥對(duì)壟作西瓜漬害的緩解作用顯著，西瓜葉片的 SOD、 POD活性，果實(shí)維生素C、還原糖、瓜氨酸含量都大幅度提高，并能改善品質(zhì)，增加產(chǎn)量。

6 需要進(jìn)一步研究的問題

（1）目前已有不少學(xué)者研究漬害對(duì)作物的影響，但以旱作物、油料作物居多，經(jīng)濟(jì)作物較少，對(duì)水稻等喜濕類作物的研究則更少。漬害對(duì)作物的影響涉及到作物種類、生育期、農(nóng)藝措施等因素，并且與生長(zhǎng)環(huán)境，特別是土壤的水、肥、氣、熱、光等息息相關(guān)。在已有研究中，對(duì)作物的生長(zhǎng)生理指標(biāo)和影響機(jī)理都有一定的涉及，但研究多針對(duì)地下水埋深或漬水持續(xù)時(shí)間單一因素進(jìn)行分析，因此，要保證作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)不同地區(qū)的漬水標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，需要大量各類作物整體性、系統(tǒng)性的研究試驗(yàn)。

（2）當(dāng)前漬水對(duì)作物的影響研究仍處于試驗(yàn)探索階段，實(shí)用性還有所欠缺，試驗(yàn)成果大面積推廣應(yīng)用還有較大的差距。各地區(qū)應(yīng)結(jié)合地方實(shí)際，建立作物對(duì)漬害響應(yīng)較為敏感的指標(biāo)體系。以生產(chǎn)實(shí)踐為研究前提，選擇主要作物，考慮生長(zhǎng)階段，結(jié)合當(dāng)?shù)氐叵滤?，形成適宜地下埋深、最長(zhǎng)漬水持續(xù)時(shí)間等因素的作物耐漬能力表，增加指導(dǎo)農(nóng)田灌溉降漬、區(qū)域農(nóng)田水利工程建設(shè)的實(shí)用價(jià)值。

（3）針對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)和沿海地區(qū)，田面適宜淹水層下因缺乏田間滲漏而引發(fā)的漬害是農(nóng)田所受主要災(zāi)害類型。因此，根據(jù)耐漬試驗(yàn)得到不同作物的耐漬標(biāo)準(zhǔn)，通過農(nóng)溝（深溝）排水或暗管排水來控制地下水位實(shí)現(xiàn)降漬，防止?jié)n害的產(chǎn)生，為灌區(qū)控制排水系優(yōu)化布局模式提供相應(yīng)的技術(shù)支持。