任务三　植物的逆境生理

一、植物的逆境生理概述

凡是对植物生存与生长不利的环境因子总称为逆境。也就是在自然界中，植物所需要的某种物理的、化学的或生物的环境因子发生亏缺或过剩（超越植物所需的正常水平），并对植物的生长发育产生伤害效应的环境因子，都称为逆境。

植物对逆境的抵抗主要有两种方式：一是避逆性，二是耐逆性。不良的环境条件对植物的生理过程和生长发育可造成各种危害，轻则生育不良，重则死亡。

二、植物的抗旱性

水分过度亏缺的现象称为干旱，它是全球性农业生产中的重大灾害。

（一）干旱的类型

主要有大气干旱、土壤干旱、生理干旱三种。

（二）干旱对植物的危害

植物蒸腾失水超过根系吸水时，水分平衡失调，细胞失去紧张度，叶片和茎的幼嫩部分下垂，这种现象称萎蔫。萎蔫分为暂时萎蔫和永久萎蔫两种。

干旱对植物的危害有以下几个方面：引起原生质胶体发生变化、体内各部位间水分重新分配、破坏了正常的物质代谢过程、呼吸作用增强等方面。

（三）提高植物抗旱性的途径

1.作物的抗旱性

植物抗旱的特点有下列几个方面的表现。

（1）抗旱植物的形态特征　一般抗旱性较强的作物根系发达、根冠比较大。叶片的细胞体积小，可以减少细胞膨缩时产生的细胞损伤。叶片上的气孔多，蒸腾的加强有利于吸水。叶脉较密，即输导组织较发达；茸毛多、角质化程度高或蜡质厚，这样的结构有利于对水分的储藏与供应，同时，水分通过表皮损失的阻力也较大。

（2）生理特征　主要因为原生质有较大的弹性与黏性、生理机能与抗旱等。

2.提高作物抗旱性的生理措施

主要有干旱锻炼、补充矿质营养等。

（四）干热风的危害及防治

干热风是一种高温、低湿并伴有一定风力的农业气象灾害性天气。

1.干热风对作物的影响

干热风对作物的影响，首先是作物体内的水分迅速丧失而引起缺水，从而使一系列代谢失调，致使产量明显下降。表现在对植物水分代谢的影响、对根系生理活动的影响、对呼吸作用的影响、对光合作用的影响、对物质代谢的影响。

2.提高植物抵抗干热风能力的途径

主要有干热风前灌水、药剂处理增强抗干热风能力、选用抗干热风良种、营造防护林带、防护林网，改造农田小气候等途径。

三、植物的抗寒性

低温对植物的危害，按低温程度和受害情况可分为冻害（零下低温）和冷害（零上低温）两种。

（一）冻害与抗冻性

1.冻害的类型

冰点以下低温引起植物体内结冰，而使植物受伤或死亡的现象叫冻害。表现在细胞间结冰和细胞内结冰。

2.提高植物抗冻性的途径

（1）抗冻锻炼　当冬季严寒来临之前，随气温降低，植物体内会发生一系列适应低温的生理生化变化，从而提高植物的抗冻能力，这种逐步形成抗冻能力的过程叫“抗冻锻炼”。其生理生化变化主要表现在：呼吸作用减弱、植株含水量下降、保护物质增多。

（2）农业措施　防止冻害发生的具体措施如下：及时播种、培土、控肥、通气，促进幼苗健壮生长；防止徒长、提高幼苗质量以提高抗冻能力；寒流霜冻来临前实行冬灌、熏烟、盖草，以抵御强寒流袭击；实行合理施肥、厩肥与绿肥压青能提高越冬或早春作物抗御严寒的能力，是行之有效的措施；提高钾肥比例也有提高抗冻的效益；早春育秧，采用薄膜苗床或地膜覆盖，对防止冻害都有明显的效果；选育抗冻性强的优良品种。

（二）冷害与抗冷性

原产于热带和亚热带的喜温植物，在生长发育中遇到0～10℃低温即受到伤害。这种零度以上低温对植物的危害称冷害。植物对零度以上低温的适应能力称抗冷性。

1.冷害机理

冷害的机理是多方面的，而且是互相联系的。据近代研究所知，主要原因有膜上脂类固化相变，膜上酶与膜分离；膜透性破坏，原生质体破损；光合作用降低。

2.提高植物抗冷性的途径

主要有低温锻炼和化学药剂处理两方面。

四、植物的盐害及抗盐性

土壤中盐分过多而危害植物正常生长称为盐害。

（一）土壤盐分过多对作物的危害

土壤盐分过多对植物的危害有以下几个方面：盐分过多，使作物吸水困难；盐分过高的不良反应；生理代谢紊乱。

（二）植物抗盐性的生理基础

植物在系统发育中产生了对盐碱的适应，形成各种抗盐类型的植物。根据植物抗盐碱的能力，可分为以下几种。

1.聚盐植物

这些植物细胞内具有特殊原生质，能将根吸收的盐排入液泡，并抑制外出。这一方面可减轻毒害；另一方面由于液泡内积累了大量盐分，提高了细胞浓度，降低了细胞水势，促进了细胞吸水。因此能在盐碱土上生长，如盐角草、碱蓬等。

2.泌盐植物

这些植物的茎、叶表面有盐腺，能将根吸收的盐通过盐腺分泌到体外，可被风吹落或雨淋洗，因此不易受害，如梭柳、匙叶草等。

3.稀盐植物

生长在盐渍土壤上的这类植物，代谢旺盛、生长快，根系吸水也快。植物组织含水量高，能将根系吸收的盐分稀释，从而降低细胞内盐浓度以减轻危害。

4.拒盐植物

这些植物的细胞原生质选择透性强，“拒绝”一部分离子进入细胞；能稳定地保持对离子的选择吸收。

（三）提高植物抗盐性的途径

提高植物的抗盐能力，主要从以下几个方面着手：水利改良、生物脱盐法、采取有效的栽培措施、提高作物抗盐性、培育抗盐性高的作物品种。

五、植物的涝害及抗涝性

土壤积水或土壤过湿对植物的伤害称为涝害。植物对积水或土壤过湿的适应或抵抗能力叫植物的抗涝性。

水分过多对植物之所以有害，并不在于水分本身，而是由于水分过多引起缺氧，从而产生一系列的危害。

（一）水涝对植物的危害

1.湿害

一般大田作物在土壤水分饱和的情况下，就发生湿害。湿害常常使作物生长发育不良，根系生长受抑，甚至腐烂死亡；地上部分叶片萎蔫。严重时整个植株死亡。其原因有以下几个方面。

（1）土壤中缺乏氧气，使土壤中好气性细菌（如氨化细菌）的正常活动受阻，影响矿质营养的供应。

（2）由于土壤全部空隙充满了水，造成了缺氧环境，使根系有氧呼吸受到了抑制而进行无氧呼吸，从而阻碍了根系吸水和吸肥。

（3）在土壤中氧气含量显著减少的同时，厌氧微生物的活动加强；如下激细菌活跃，增大了土壤的酸度，影响根系代谢。

（4）由于缺氧导致土壤氧化还原电位下降，使土壤产生还原型有毒物质，如硫化氢、氧化亚铁等就会抑制根系的呼吸作用。

2.涝害

陆生植物的地上部分如果全部或局部被水淹没，即发生涝害。涝害使作物生长发育不良，甚至导致死亡。其主要原因是：由于淹水而缺氧，抑制有氧呼吸，致使无氧呼吸代替有氧呼吸，使储藏物质大量消耗，并同时积累酒精；无氧呼吸使根系缺乏能量，从而降低根系对水分和矿质的吸收，使正常新陈代谢不能进行。

（二）植物的抗涝性

从生理特点看，抗涝植物在淹水时不发生酒精发酵，而是通过其他呼吸途径，如形成苹果酸、草酸，从而避免根细胞中毒。

六、环境污染对植物的影响

（一）空气污染与农业

1.有害气体对农作物的危害方式

农作物受空气污染的危害，可分为急性危害、慢性危害和隐性危害三种。

2.有害气体种类

主要有二氧化硫、氯气、氟化氢、臭氧、过氧乙酰硝酸酯、煤烟粉尘等。

3.大气污染的防治

防治大气污染是改善和保护城市与农业环境的重要环节，主要采取如下措施：加强对企业的科技管理；绿化环境，提高农业环境质量；监测大气污染；种植防污染植物。

（二）灌溉水污染与防治

1.污水灌田的危害物

主要有酚类化合物、氰化物、三氯乙醛、甲醛、含病菌污水等。

2.控制水体污染的基本措施

（1）减少污染源排放的工业废水量，并降低其废水浓度，妥善处理废水。

（2）加强对水体污染源监测和科学管理，是防治水体污染工作不可缺少的一环。

（三）土壤污染及其防治

1.土壤污染的主要来源

土壤的外来污染源主要是工业的“三废”，即废气、废水和废渣以及化肥、农药等。

2.土壤污染的治理

主要有控制和消除土壤污染源；合理施用化肥；改种和利用生物吸收土壤污染物质，可通过生物降解和植物吸收来净化土壤；客土深翻等方法。