环境胁迫(Environmental stress)指环境因素的量接近或超过
有机体、
种群或
群落的一个或多个忍耐极限时造成的胁迫作用。成为胁迫的因素有些是由自然灾害产生的,如地震、
火山爆发、飓风、
紫外线辐射、干旱、洪水、寒潮、火灾和其他物种等;有些由人类活动引起,如战争、放射性散落物、交通运输影响、
工业污染、农业开垦等。
简介
随着世界人口的增长和消费水平的提高,科学技术也得到了长足的发展,但与此同时,由于人类活动范围的扩大、程度的加深,
环境资源受到了很大的破坏,环境对很多
生物体引起的胁迫也日益严重。环境胁迫可以分为急性环境胁迫和慢性环境胁迫。包括地震、火山爆发、飓风、紫外线辐射、战争、工业污染、农业开垦等。
水分胁迫
干旱胁迫
干旱的实质是缺水,导致植物正常生理功能受干扰。按水分胁迫的程度可划分为轻度胁迫,中度胁迫,重度胁迫三种类型。在植物营养生长期,水分胁迫的可见症状有叶萎蔫、叶枯死、叶脱落、枝梢干枯、植株枯死等。不同的营养器官对水分胁迫反应的敏感度不同,其中叶生长>株高生长>干粗生长,地下根生长>地上茎生长;在其生殖生长期,过度缺水,不仅
花芽分化不利,而且花量少、花色淡、花期短、容易落果;在叶部则表现为叶面积减小,落叶增加,叶片萎蔫,下垂卷曲;在根部则表现为根细胞减弱,停止生长,根毛死亡;在枝干部则表现为抽缩,表皮皱折,褪色发暗等。
淹水胁迫
淹水胁迫就是水分过多,过多的土壤水分和过高的大气湿度都会破坏植物体内水分平衡,进而影响植物发育。土壤中水分过多一般有两种状态,一种是土壤水分超过最大持水量,处于饱和状态,土壤的气相完全被液相取代,即为“
渍水”,又称渍害;另一种是水分不仅充满了土壤而且地面积水,淹没了植物的局部或整株,通常称为“涝害”。 土壤水分过多会导致植物对土壤多数矿质营养元素的吸收急剧减少,进而削弱根和新梢的生长,抑制叶的生长,减少叶数,导致叶片失绿坏死引发小叶和落叶,最终植物因淹水致死;还能加重许多病原体引起的病害,如丝核菌,镰刀霉菌,腐霉属菌,疫霉属菌等,同时也容易造成有害软体动物(如蜗牛、蛞蝓)的大发生。
应对措施
(1)及时补灌或排水。干旱时,可以利用一切可以利用的水源和灌溉设施,尽快进行田间灌溉;淹水胁迫时,可以建立蓄水池等。
(2)利用
植物生长调节剂调节和控制作物的生长发育与生理生化过程,增强作物在水分胁迫下的适应能力,提高植株耐旱性,从而获得较好的产量。
温度胁迫
低温胁迫
低温胁迫是对植物耐寒性的检验,植物耐寒性是对低温环境长期适应中通过本身的
遗传变异和自然选择获得的一种适应性。低温胁迫包括植物0℃以下的低温伤害(冻害)和0℃以上的低温伤害(冷害)。冻害的机理有3点:①细胞内结冻;②
原生质脱水;③生物膜体系破坏。冷害的原发反应是生物膜发生相变,液晶态变为凝胶态,原生质环流停止,植物体内乙烯增加,光呼吸速率下降。
高温胁迫
植物所处环境中温度过高引起的生理性伤害称为高温伤害,又称为热害。高温胁迫对植物的直接伤害是
蛋白质变性,生物膜结构破损,体内生理生化
代谢紊乱。热害往往与干旱并存,造成失水萎蔫或灼伤。不同植物所忍受的最高温度或致死温度是不同的,同一株植物不同器官或组织耐热性也有较大差异。根系对高温逆境最敏感,繁殖器官次之,叶片再次之,老叶的耐热性强于幼叶,树干的耐热性强于枝梢,木本植物的耐热性强于草本植物。多发生在夏秋高温干旱,或冬春阳光照射,白天升温细胞解冻,夜间降温又结冰,冰融交替使皮层细胞破坏,组织死亡,皮层下陷,干裂,冬季日灼常发生在植株西南面的主干和大枝上。
应对措施
高温胁迫应对措施主要有:
(1)选育推广耐高温品种。选育推广耐高温性品种是应对高温胁迫的最有效措施之一;
(2)合理密植。采用宽窄行种植通过合理密植调节田间通风透光条件,培育强壮植株、增加单株的水分和养分供给量,从而延缓高温胁迫对植物叶片内部组织的伤害时间,提高单株的抗性;
(3)调节播期。避开高温天气综合当地多年气象数据,找准对玉米发生高温胁迫的起始时间。
(4)肥水管理。适时灌水可改善田间小气候,降低株间温度,增加相对湿度,有效减轻高温对玉米的直接伤害;
低温胁迫应对措施主要有:
(1)选育抗(耐)低温品种;
(2)栽培措施:①适时早播;②催芽坐水;③地膜覆盖;④育苗移栽
(3)化学调控:植物生长调节剂如
脱落酸、
细胞分裂素、
生长延缓剂Amo-1618、油菜素内酯和B9等的施用。
盐碱胁迫
危害
盐胁迫不仅影响植物的外部形态,也影响植物内部的生理生化特性。盐害的典型症状是植物生长量显著减少,叶尖和叶缘灼伤,叶失绿和坏死,卷叶,花萎蔫,根坏死,枯梢,落叶,甚至死亡。生长抑制是植物受制于盐胁迫最敏感的生理过程,糖累积下降,蒸腾作用下降,水分亏缺,CO2同化速率下降,
营养不良,盐胁迫的植物通常树冠小,叶片小而少,枝梢少,节间短,出苗率低。
应对措施
针对盐碱,必须采取农艺措施和生物措施、化学措施、水利措施相结合,才能达到好的效果。对不同类型盐碱区(盐碱荒地、重度盐碱地、中度盐碱地、轻度盐碱荒地)研究推广了新型化学改良剂、膜下滴灌、起垄种植、全膜覆盖、耐盐碱作物品种种植、
微生物菌剂、盐碱地改良专用肥料等措施。
其他胁迫
酸雨胁迫
酸雨是指pH小于5.6的降水。不同植物种类对酸雨胁迫的敏感性不同,
阔叶树和
草本植物较
针叶树更易受酸雨危害,在黄河流域,银杏、柿树对酸雨抗性较强,花石榴、
贴梗海棠、枫杨、杏、桃则较敏感。植物的不同器官,不同发育阶段对酸雨抗性不同,枝干抗酸性强,根系及叶片较弱,未展幼叶和老叶抗性较伸展完毕的嫩叶强。
重金属胁迫
由于重金属在土壤中难溶、不分解,毒性强,具有累积效应等特点,污染物中过量的重金属一旦进入土壤后就很难排除,且在生物体内呈有机化趋势。许多重金属(如Cu、Zn、Pe、Mn、Mo)都是植物必需的
微量元素,但超过一定的界限,就会对植物产生相应的毒害作用,轻则使植物体内代谢紊乱,生长受到抑制,重则致植物死亡。如涉及可食性植物,重金属还可进入
食物链,危及人类健康。重金属对植物的胁迫是抑制生长,土壤Cu过量或波尔多液残留累积会引起植物树皮开裂和流胶,生长减缓,枝梢枯萎,落叶,须根腐烂,甚至全树死亡;Mn过量则会导致植物易发生粗皮病;土壤重金属过量还可抑制种子发芽。