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好雨无声——浅谈作物的逆境成苗


□ 苏佩 山仑

  中国是一个传统的农业大国,有着悠久的农耕历史。我国农民在长期的农业生产实践中积累了丰富的农耕经验,归结起来就是合理利用丰富的自然资源,在自然条件这一客观限制下通过各种农业措施达到最好的产量和收益,做到作物生长与自然的和谐。在化肥农药以及现代灌溉措施没有引入农业生产前,风调雨顺一直是农民对自然的最完美的祈求。

  我国主要的农耕地集中在北温带,“春播秋实”客观反映了农业生产从种到收的整个过程,其中种子成苗是农田丰收的第一步,也是非常关键的一个环节。我国北方由于大部分农作物在春天播种,春节过后的春耕备播是农业生产上的一件重要事情。中国农谚有“清明前后种瓜种豆”之说,一是因为这个时候大地回春,地温适宜种子萌发,另一个原因是此时大部分北方农业区春雨普降,种子萌发需要的土壤水分得以满足。所以诗人用“好雨知时节,当春乃发生。随风潜入夜,润物细无声”来描绘风调雨顺的春天。由此可见,我国古代的农民不但了解种子成苗的基本要求,也在时间和空间上充分利用了大自然提供的光热和雨水资源,使种子成苗和庄稼生产的最佳起始阶段与自然最大程度地契合。这一观点还可用“瑞雪兆丰年”这个农谚来支持,因为冰雪融化后大量的水分下渗,贮存在大地深厚的“土壤水库”中,春天种子萌发时就可以源源不断地吸取土壤中的水分,即使春天降雨较少,也能保证足够的成苗率,满足农田基本苗的数量,使丰产高产有保证。

  种子萌发的基本条件是合适的土壤温度、良好的透气性和适宜的土壤水分。萌发过程包括种子吸胀吸水和主动代谢吸水两个阶段。吸胀吸水是种子内部储藏的干物质与土壤水分间存在的渗透势差导致的物理吸水过程,属于被动吸水。而在种子吸胀吸水后,种子内部一些与萌发有关的酶被激活并参与代谢吸水的过程,通过主动消耗能量以调节自身的水分状况并从环境中吸水,保证胚芽和胚根的生长要求。这个吸水过程即主动代谢吸水。许多种子内部储藏的蛋白质以及它们分解产生的各种酶与激素都参与了这个过程,表现在可溶性糖含量在种芽生长部位的累积并通过渗透势的变化从环境中吸水。

  具体到我国北方的农业生产环境因素,土壤水分是种子萌发的主要限制因素。由于近年来全国范围的城市化和对地下水的大规模开采,春旱已经是影响种子成苗甚至粮食生产的最大威胁。究其原因就是降雨突然人渗的水量小于地下开采的水量,土壤含水量严重不足,即使春天有短暂降雨也无法改善土壤墒情,影响作物成苗。

  干旱缺水这个现实在短期内是无法明显改善的,因为城市化在中国是一个不断渐进的趋势,而相应的改善环境的措施需要时间。在这种情况下,促进种子萌发过程,保证成苗率需要通过修建农业供水工程和调节种子成苗代谢两个途径来实现。具体到本质就是通过工程的方式尽量增加雨水入渗和利用灌水工程保持成苗过程关键期用水。从生物方面就是利用植物生长调节物质来加强种子自身代谢,提高其干旱逆境下吸水能力,从而提高作物的成苗率。

  集雨补灌工程是近年来在我国旱区发展迅速并能简便有效地缓解作物干旱的工程措施,尤其在干旱逆境中改善作物成苗的作用非常明显,包括公路雨水收集、屋顶雨水收集、陡坡径流收集,甚至在农田修建水泥地面进行雨水收集等,将有限的降水尽可能收集起来以供作物需水的关键期使用,甚至可以简单地利用导流法拦截雨水,使雨水尽量在农田土壤中蓄积并用秸秆覆盖农田以减少水分表面蒸发。这种方法已经在旱区收到了非常好的效果,达到大旱之年不减产或者少减产。

  有关干旱逆境下作物成苗及苗期作物成长的生理实验表明,在作物苗期并不需要一直满足充分灌水的条件,相反,不同阶段的短暂干湿交替供水更有利于作物根系在土壤深层的延伸和发展,提高作物的抗旱性。植物在苗期经历干旱后再恢复供水,作物自身可以产生补偿效应甚至超额补偿效应,表现在有利于吸水的渗透势的绝对值增加、改善叶片抗旱能力(光合作用速率增强和叶片气孔导度增加)、干物质同化累积速度增加,进而提高作物的水分利用效率。

  不同植物种子萌发所需的含水量不同,据已有资料,变动在280/0—69%之间,在禾谷类作物中,春小麦种子萌发所需含水量为46%—50%、玉米为 40%—42%、高粱为38%—47%、谷子为38%—42%、糜子为35%—38%。当胚根长度与种子等长,胚芽长度达种子一半时,通常称为开始发芽。主要春播谷类作物种子达到萌发时的吸水率(含水量)皆不超过其本身重量的50%,一旦萌动,含水量剧增,至胚一芽长度超过5厘米时,糜子种苗组织含水量达到其干重时的242.6%,谷子为308.7%,高粱为340.7%,玉米为305.3%,种苗含水量与胚芽的伸长呈紧密的正相关关系。与此同时,种苗组织渗透势也逐步增高。在清水培养条件下,随着幼芽的伸长,四种作物的渗透势皆升高至-0.4兆帕以上,说明对外界水分条件要求更严格了。

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摘自:大自然 2011年第05期  
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