干旱对植物生长影响的研究

干旱对植物生长影响的研究 不利生长环境影响植物的生长，干旱是最重要的逆境之一。本实验研究干旱 对植物生长的影响，实验包括植物材料的栽培、管理、水分的控制，植物生长速 率、叶绿素含量、可溶性糖含量、过氧化物酶的测定，统计和分析干旱对植物生 长的影响。实验的进行由教师指导性讲解、学生自主完成实验方案设计并进行实 验。 干旱 影响 植物生长 实验 测定 ： 逆境亦称为环境胁迫，是植物生存生长不利的各种环境因素的总称，不利的 生长环境变化会影响植物的生长，干旱是最重要的逆境之一。在一定范围内，植 物能通过改变自身的形态，生理或生活史特性，来抵御环境因子的不良影响。本 实验研究干旱对玉米的生理特性的影响，例如干旱玉米还原糖含量，酶活性，叶 绿素含量，根冠比的变化。对植物抗性生理的研究对于农.林业生产及其环境保 护有着重要关系。 1. 1.1材料 土壤、6个花盆、玉米种子、可见光分光光度计、紫外可见光分光光度计、 电子天平、台秤、花盆、水浴锅、离心机、尺子、离心机、剪刀、离心管、烧杯、 研钵、移液管、容量瓶、滤纸、 漏斗 1.2方法 1.2.1栽培管理 将相同质量的土壤装入大小一致的六个花盆中，再将发育良好的，饱满的玉 米种子一起栽入花盆中，每盆约3粒种子。在生长期间每天给玉米浇入适量的水，保持每盆花盆中的土壤水分约80%，让其自然生长。每盆保留3株长势良 好且一致的玉米苗，待其叶片生长出4—5片叶时，进入干旱控水期，分为对照组3盆，实验组3盆。对照组每天浇水到至花盆下部有水滴出来为止，仍然保 持土壤水分在80%左右。实验组在较干旱时浇少量的水，保持土壤干旱。如此 连续处理4周。 1.2.2形态指标的测定 1.2.2.1植株生长速度的测定 当植株长出第五片叶时，在每个花盆中选一棵生长良好的植株，每天测量第 五片叶的长度，记录数据。 1.2.2.2植株鲜重的测定 将实验组和对照组的玉米小心连同根系取出，将泥土去掉，洗干净，并用吸 水纸吸干水分后，用天平称取鲜重，记录数据，比较两组植株鲜重的差别。 1.2.2.3植株干重的测定 将称取鲜重的玉米苗置于110?烘箱中杀青15 min后，80?烘干至恒重后用天 平称干重，记录数据并计算植株含水量。植株含水量(%)=[（植株鲜重—植株干 重）/植株干重] ×100% 1.2.2.4根冠比的测定 将烘干后的玉米植株的根系剪下，称量其重量，并称量地上部分的重量，记 录数据。根冠比=植株根系干重/植株地上部分干重 1.2.3生理指标的测定 1.2.3.1植物叶绿素含量测定----丙酮提取法（参考《植物生理学实验技术》之叶 绿体的提取及定量测定）。 1.2.3.2植物伤害程度指标的测定之可溶性糖的测定——蒽酮法（参考《植物生 理学实验技术》之蒽酮法测定植物组织中可溶性糖的含量）。 1.2.3.3保护酶活性测定之过氧化物酶活性测定——愈创木酚法（参考《植物生 理学实验技术》之过氧化物酶活性测定）。 2. 2.1形态指标的测定 2.1.1植株生长速度的测定 倒数第三片片叶的长度/cm 日期 实验组 对照组 平均值 平均值 1 2 3 1 2 3 5.9 27.2 32.6 28.2 29.3 26.8 29.1 30.2 28.7 5.10 30.1 35.2 35 33.4 33.2 36.7 36.2 35.4 5.11 33.3 37.3 38.3 36.3 38 43.5 41.7 41.1 5.12 37.5 39.5 41.8 39.6 44.5 50.6 47.4 47.5 5.13 39.3 40.5 43.5 41.4 47.5 57.2 50.5 51.7 5.14 42.1 42.3 44.6 43 51.2 63.5 53.2 56 5.15 43.0 44.4 45.3 44.2 52.3 66.6 57.6 58.8 5.16 43.3 44.6 45.8 44.6 53 68.4 59.8 60.4 5.17 44.3 46 46.1 45.5 55.1 69.7 61.7 62.2 5.18 44.4 46.5 46.3 45.7 58.3 70.3 62.6 63.7 第五片叶的长度变化/cm 日期 实验组 生长率 对照组 生长率 5.9-5.10 4.1 0.14 6.7 0.23 5.10-5.11 2.9 0.09 5.7 0.16 5.11-5.12 3.3 0.09 6.4 0.16 5.12-5.13 1.8 0.05 4.2 0.09 5.13-5.14 1.6 0.04 4.3 0.08 5.14-5.15 1.2 0.03 2.8 0.05 5.15-5.16 0.4 0.009 1.6 0.03 5.16-5.17 0.9 0.02 1.8 0.03 5.17-5.18 0.2 0.004 1.5 0.02 2.1.2植株含水量的测定 项目 实验组 对照组 组别 1 2 3 1 2 3 鲜重/g 137.1 137.7 119.7 162.3 204 202.4 平均值 131.5 g 189.6 g 组别 1 2 3 1 2 3 干重/g 14 13.7 15.1 13.7 18 19.8 平均值 14.3 g 17.0 g 植株含水89.13 % 91.03 % 量（%） 由表1.2可以看出，实验组的含水量比对照组的低，即干旱条件下玉米植株的含 水量比正常的低，但是两组的数据相差不大，对比不明显，可能是因为我们的土 壤的保水能力不够好造成的。 2.1.3根冠比的测定 项目 实验组 对照组 组别 1 2 3 1 2 3 植株根系3.4 2.4 3.1 2.1 3.9 3.2 干重/g 平均值 2.97 g 3.07 g 组别 1 2 3 1 2 3 植株地上 部分干重10.6 11.3 12 11.6 14.1 16.6 /g 平均值 11.3 g 14.1 g 根冠比/% 26.28% 21.77% 由表1.3可以看出，实验组的根冠比比对照组的高，因为干旱使植株缺水，植株 生长矮小，地上部分重量减少，所以根冠比升高。 2.2生理指标的测定 2.2.1植物叶绿素含量测定 项目 实验组 对照组 组别 1 2 3 1 2 3 叶绿素a 含量1.66 1.95 1.35 1.95 1.89 2.07 (mg/g) 平均 1.65 mg/g 1.97 mg/g 组别 1 2 3 1 2 3 叶绿素b 含量0.51 0.62 0.42 0.87 0.64 0.71 (mg/g) 平均值 0.52 mg/g 0.74 mg/g a/b 3.17 2.66 2.2.2植物伤害程度指标的测定之可溶性糖的测定 项目 实验组 对照组 组别 1 2 3 1 2 3 可溶性糖1.88 1.92 1.84 1.09 1.05 1.13 含量（%） 平均值 1.88% 1.09% 从表2.2可知实验组的可溶性糖含量比对照组的可溶性糖含量大，即干旱条件下 玉米植株的可溶性糖含量增多。 2.2.3保护酶活性测定之过氧化物酶活性测定 项目 实验组 对照组 组别 1 2 3 1 2 3 酶活性 （μ/mg117.22 31.79 17.89 27.27 86.29 92.33 蛋白） 平均值 55.63μ/mg蛋白 68.63μ/mg蛋白 3. 含水量：当土壤含水量下降时，土壤溶液水势亦下降，土壤溶液与根部之间的水 势差减少，根部吸水减慢，引起植物体内含水量下降。 根冠比：这是因为干旱使植株缺水，不能吸收充分的水分，发生水分胁迫时，分 生组织细胞分裂减慢或停止，细胞伸长受到抑制，生长速率大大降低。遭受一段 时间干旱胁迫后的植株个体低矮，光合叶面积明显减少，导致产量显著降低。生 长对干旱的响应是非常迅速的，叶片的伸长在干旱数分钟就开始下降。 土壤水分缺乏对植物地上部分的影响远比对地下部分的影响要大。这是因为，虽 然根和地上部分的生长都需要水分，但由于根生活在土壤中容易得到水分，而地 上部分的植物体散失水的部位而其水分是靠根来供应的，所以缺水时地上部分会 更早更严重，这时地上部分的生长会受到一定限制，根的相对重量增加，而地上 部分的相对重量减少，使根冠比增大。相反，当土壤水分过多时，由于土壤通气 性不良，氧气含量减少，根的生长受到一定程度的影响，而地上部分由于水分供 应充足而保持旺盛生长，因而根冠比减少。 可溶性糖含量：干旱条件下，植物体的水分含量下降，水是光合作用的原料之一， 缺乏水分时会间接影响光合作用的速率，缺水时，植物的代谢活动较弱，呼吸作 用不强，消耗糖的含量也减少，缺水会使叶片淀粉水解加强，糖类积累光合作用 产物输出缓慢，反馈抑制光合作用，植物的细胞维持正常的生理功能必须有一定 的水分，表现出一定的膨压，渗透调节是指在低水势条件下细胞可在一定程度上 通过降低渗透势来平衡水势的降低，维持膨压，从而保证细胞执行正常生理功能 的一种内在调节机制。在水分胁迫下，植物可在一定的水势变化范围内，通过渗 透势的改变来维持膨压，水分胁迫下植物叶片可大量积累可溶性糖含量来抵御干 旱的影响 过氧化物酶活性：当植物处于逆境条件下，植物细胞内活性氧自由基产生和消除 的平衡爱到破坏而出现自由基积累，并由此引发或加剧了细胞的膜脂的过氧化， POD是细胞抵御活性氧伤害的重要保护酶系统，它在消除超氧自由基，过氧化 氢和过氧化物以及阻止或减少羟基自由基形成等方面起着重要作用，研究表明， 轻度干旱可以激活植物体内酶促系统，促进酶活性的提高，而重度干旱则导致这 些保护酶系统下降。 叶绿素：实验组中的每克鲜重中叶绿素含量要比对照组的低得多，说明干旱环境