導語:鹽脅迫主要對農作物造成什麼影響?主要表現是什麼?
鹽脅迫下植物的各種生命活動都受到不同程度的影響,主要表現為抑制植物的生長發育、破壞植物細胞結構以及影響維持植物正常生理代謝所需生物分子的合成等方面。當土壤中鹽分過多時,通常會對植物造成生理乾旱、離子的毒害作用、破壞正常代謝。
生理乾旱是由高濃度的鹽幹擾了滲透平衡,導致了「生理乾旱」。由於種子與外部環境之間的水勢梯度下降,自由基的出現受到抑制,從而限制了植物的水分吸收。水是生命之源,植株的生長要吸收水分,鹽脅迫主要是通過抑制水或離子對植株的毒性作用來影響其生長。鹽害是指當植物生長在高鹽環境中危害自身正常生長的現象,通常表現為旱害,即抑制植株生長,降低產量,甚至會使細胞代謝水平失調,失去正常功能直至死亡。生理乾旱會影響地上植物部分的可獲得性、競爭性攝取和營養轉運。在鹽脅迫下,植株根部過度集中的Na+、Cl-和其他元素如硼、鋅、鈣、銅和鉀等礦物元素能迅速抑制植株攝取營養。尤其是當植物的蒸騰作用加強時,鹽害更為嚴重。
離子的毒害作用是在鹽分過多的土壤中,鹽生植物和非鹽生植物的響應不同。鹽生植物能將有害的無機離子運輸至液泡內,從而降低細胞的滲透勢使細胞免受離子毒害。而非鹽生植物避免離子毒害的方式則是選擇犧牲部分衰老組織以達到保護植物幼苗正常生長的目的。高濃度的Na+會破壞水電位和離子分布的穩態,並引起二次應力。這種內穩態的破壞發生在細胞和整個植物的水平上,這能導致膜的分解和分子損傷;體內平衡的破壞也會對酶的活性、養分吸收產生有害影響,並導致細胞分裂和擴張的抑制、生長的減少甚至死亡。高濃度鹽離子造成植物生長不良,不僅表現為生理乾旱或吸水困難,還表現為由於吸收某種鹽類過多使得一些對植物生長有益的營養元素吸收過少從而抑制植物的生長發育,產生了類似單鹽毒害的作用。
而破壞正常代謝,光合作用是鹽脅迫植物中最敏感的過程。在許多受鹽度影響的植物中觀察到的生長抑制通常與它們光合能力的降低有關。土壤中鹽分過多時,植物體內葉綠素含量顯著降低,光合裝置結構被破壞,抑制植物自身的光化學活性和CO2同化[23]。此外Na Cl脅迫對光系統反應中心和類囊體結構也有有害影響,從而降低了植物的光合作用。葉片中相對含水量的下降,不僅使葉片的細胞結構受到破壞,而且使得葉片中與植物光合作用有關的生物大分子的合成也受到影響,導致植物光合速率下降。鹽生環境中,植物根部細胞結構受損,土壤高濃度的鹽離子造成滲透脅迫,使得植株吸水困難,生物膜結構被破壞,生物量下降。
鹽生環境中的作物如:棉花、水稻、番茄等,其淨光合速率一般低於淡土的植物。植物的大部分生命活動需要呼吸作用提供的能量來維持,鹽生環境中植物的呼吸作用受到抑制,通常表現為隨著時間的延長而減弱。不過鹽分過多對光合作用的初期影響較小,隨後逐漸增大。植物體內的蛋白質種類繁多,其中一些與代謝有關的酶也屬於可溶性蛋白,有利於維持細胞的滲透調節能力,減少鹽脅迫對植物的損傷。鹽脅迫下,植物體內的蛋白質的種類和數量明顯發生變化,蛋白質代謝和胺基酸代謝過程活躍。在檀龍顏[27]對Na Cl脅迫下油菜蛋白質代謝的研究中也發現,植物體內的蛋白質代謝過程異常活躍,積極參與應對鹽脅迫。