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1、水稻涝害生理及其与水稻生产的关系夏石头彭克勤(湖南农业大学理学院生物技术系,长沙410128)曾可(湖南省农业广播电视学校,长沙410001)RelationshipBetweenPhysiologicalDamageofFloodtoRiceandRiceProductionXIAShi2Tou,PENGKe2Qin(DepartmentofBiotechnology,CollegeofScience,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128)ZENGKe(HunanAgricultural
2、BroadcastingandTVSchool,Changsha410001)提要概述了水稻涝害生理、影响水稻涝害的因素以及涝害与水稻生产的关系,提出了减轻涝害的途径与灾后的补救措施。关键词水稻涝害生理减灾论。1水稻涝害的原因洪涝对水稻的影响是一个复杂的过程。因为洪涝本身就是由多种因子组成,如水温、水深、淹水时间、泥沙含量、流速、流量等。温度越高,淹水越深,淹水时间越长,水流量和流速越大,泥沙含量越多,对植物造成的危害越严重。洪涝灾害除对水稻造成直接伤害外,主要是诱导次生胁迫如低氧、缺氧、高浓我国稻作区主要分布在南方丘陵地带的江河谷地、
3、平原湖地和北方低洼地带,在水稻生产季节常发生洪涝灾害,这已成为制约水稻生产的主要生态逆境因子之一1。因此,研究洪涝灾害对作物的危害越来越受到人们的重视。水稻涝害包括完全淹没(submergence)和部分淹没(partialsubmergence)时的涝害。前者是指稻株完全被淹没,即没顶淹水对水稻生长发育的影响,后者是指稻株的大部分营养叶被水淹没时对水稻生长发育的影响。没顶淹水造成水稻生长完全缺氧(anoxia),而部分淹水造成低氧条件或部分缺氧条件(hypoxia)。同一江河流域不同的地区,洪涝灾害表现形式存在差异:山区洪涝灾害以山洪
4、冲击型为主,山洪易涨易落、流速快、破坏性大;丘岗地区洪涝灾害以内涝型和冲击型为主;平原湖区洪涝灾害以内涝型、倒灌型和溃堤型为主2。本文根据国内外有关研究报道,结合几年来我们的工作,对涝害引起水稻生理伤害及涝害与水稻生产的关系进行讨度乙烯等,从而严重影响水稻的生长发育。发生洪涝灾害时,水稻分蘖数目减少、干重降低、失绿,且受灾程度随淹水时间的延长而加剧,严重时甚至导致植株死亡3,4。Palada和Vergara5发现水稻耐受没顶淹水的时间极限为2周。直接伤害主要是机械伤害,如水流1.1冲毁稻田,卷走稻株,泥沙或漂浮物压伤、压埋稻株,造成植株
5、倒伏、茎杆折断、叶片和根系残损等等。抽穗扬花期受涝还会使水稻花药破裂,花粉发育受阻并大量死亡,颖花退化,传粉受精不能正常进行,出现烂穗和畸形穗等,直接影响水稻的经济产量。此外,附着在叶面的细泥沙还会堵塞气孔,导致光合速率明显下降。收稿1999203216修定2000208208植物生理学与农业PlantPhysiologyandAgriculture涨同步10。我们在几年的洪涝模拟试验中也观察到,淹水显著地促进受淹稻株的伸长生长。因此,部分淹水时的稻株伸长生长通常包括叶片伸长、叶鞘伸长和节间伸长,三者的伸长程度随品种的不同而异10,完全
6、淹没的水稻无伸长生长现象12,但出水后24～36h常呈现伸长生长现象。Raskin等12认为,深水稻必须拥有高的伸长生长能力才能对抗洪水的危害,现代矮化稻是不适宜作深水稻种植的。Kende等9认为,洪涝之所以促进深水稻节间生长是由于淹涝的节间组织中氧浓度降低之故,而低浓度的氧可以诱导ACC(12氨基环丙烷212羧酸)的合成,加速乙烯的合成,从而导致乙烯的积累。高浓度乙烯可以改变水稻组织对低浓度内源赤霉素(如GA3)反应的临界值和扩大反应的量,这就大大地提高茎组织对低浓度GA3的响应,促进居间分生组织细胞的分裂活动,增加节间细1.2次生胁
7、迫1.2.1气体胁迫由于氧在水中溶解很慢,当温度高于20℃时,水稻根系和土壤微生物能在很短的时间内(小于24h)就将土壤中的氧气消耗殆尽6。当土壤缺乏分子氧时,土壤中厌氧微生物(如兼性厌氧的反硝化细菌)通过反硝化作用获得能量,将硝酸盐还原成亚硝酸盐,进而还原成气态形式的N2O和N2逸出,在土壤氧化还原电势变得更低时,还有一些厌氧微生物(如兼性厌氧的脱氮硫杆菌)将SO42-还原成H2S,对稻株造成毒害7。离子胁迫淹涝条件下,土壤氧化1.2.2还原电势降低,厌氧微生物将Fe3+还原成Fe2+,对水稻的根系造成毒害作用。另据报道8,分别占13
8、%、51%和58%的受淹涝稻株中含有潜在毒性的Mn、Fe和Al,这些元素的含量往往高于临界浓度。土壤溶液中相对高浓度(NaOAc提取态)的Fe、Mn和Al会阻止根系的生长,并在根表覆盖Fe、Mn氧化物,从而
