对作物品种和种质资源在土壤水分不足或大气干旱条件下,经济有效地利用水分,获得较高产量能力的评价。通过抗旱性鉴定,选用抗旱的品种,在干旱条件下能够比不抗旱的品种获得较高产量;在旱情偶发地区也能保证相对稳定的产量。作物的抗旱性是一种复杂的植物与环境反应。它一方面受不同干旱环境条件的制约,另一方面又取决于作物本身的抗旱机制的作用。例如按旱情持续时间分,有持续干旱、间歇干旱、偶发干旱之分。
对作物品种和种质资源在土壤水分不足或大气干旱条件下,经济有效地利用水分,获得较高产量能力的评价。通过抗旱性鉴定,选用抗旱的品种,在干旱条件下能够比不抗旱的品种获得较高产量;在旱情偶发地区也能保证相对稳定的产量。
作物的抗旱性是一种复杂的植物与环境反应。它一方面受不同干旱环境条件的制约,另一方面又取决于作物本身的抗旱机制的作用。例如按旱情持续时间分,有持续干旱、间歇干旱、偶发干旱之分。按作物受旱时期分,有早期干旱、中期干旱、晚期干旱和不定期干旱之别。砂性土壤保水能力小,旱害是突发的,植株前期生长虽然良好,但当根系吸不上水分时便会因受旱而死亡。粘性土壤保水力强,随着旱情的发展,供水量逐渐减少,植株生长减慢,但延续时间较长才达到萎蔫点。抗旱类型则有避旱(如干旱发生晚时,早熟品种已成熟而未受旱)、抗旱(例如在同样干旱条件下,由于根系吸水力强,或者气孔能够控制蒸发,因而未呈现受旱症状)、耐旱(植株受旱细胞内水势降低后,产生渗透调节有助于保持细胞膨压和进行光合生产,使得受旱影响较少)之别。因此进行作物抗旱性鉴定,首先要弄清本地区的旱情特点和土壤水分状况,再针对这种特定目标环境选用相适宜的鉴定方法,才能使抗旱性鉴定收到实际效果。
抗旱性鉴定方法,因干旱环境、作物种类和工作条件而异。大体可分为田间自然鉴定、人工模拟鉴定和间接鉴定等三类。
将供试材料播种于田间,使其在干旱条件下生长,然后根据植株生长状况、萎蔫早晚、严重程度以及存活率、干物重、籽粒产量等来判断抗旱性的强弱。由于有些抗旱指标难以定量,并且鉴定抗旱性的最终目的是在受旱情况下能够获得较高产量,因此一般常以最后产量结果为主要依据,其它抗旱指标所得到的鉴定结果只作为参考。由于材料本身的产量潜力及其在干旱条件下表现出的抗旱能力是混淆不清的、不能只根据绝对产量作出判断,应当把同一材料分别种植在干旱条件和水分充足条件(如人工灌水)下,然后根据干旱条件下的产量占灌水产量的百分比大小来判断抗旱性强弱。进行田间目然鉴定时,还要注意试验地和栽培管理条件的均匀性与一致性,以减少鉴定误差。
由于受气候环境的影响,年度间干旱条件可能不一致,进行田间自然鉴定要有多年(三年以上)和多点的试验结果,才能作出比较正确的评价。
在人工控制的气候室(箱)内或防雨棚下,利用不同程度缺水状态进行作物不同生育期的抗旱性鉴定。这种方法可以弥补田间自然鉴定时无法控制环境条件的不足,一般结果比较可靠,但要求条件严格,成本较高。苏联利用人工气候箱鉴定了上万份小麦品种材料,明确了小麦品种的抗旱性与地理生态区有密切关系,鉴定筛选出了一批抗源,建立起小麦抗旱基因库。设在印度的国际半干旱地区热带作物研究中心,采用苗期反复干旱法鉴定了上万份高粱品种材料,从中筛选出40~60份抗旱性强的材料,作为抗旱育种亲本。
渗透势溶液法是一种人工模拟的抗旱性鉴定方法。做法是将水培或砂培的不同品种幼苗,置于不同渗透势溶液(含聚乙二醇、D-甘露醇、蔗糖、生理盐类等)下,进行逐渐干旱、突然干旱或反复干旱等不同处理,根据形态反应和生理变化为指标,判断其抗旱性强弱。此方法适于对大量材料进行苗期筛选,不适用于成株鉴定。
根据与抗旱性有关的形态特征、生物学和生理生化特性为指标,间接地判断抗旱性强弱。人们曾在这方面做了大量工作,发现作物成熟早晚,生长习性(有限或无限习性),根系发育情况,叶片气孔多少和开闭习性,气孔阻力,角质层蜡质含量及构造,穗部有无芒和绒毛,叶片宽窄,分蘖多少,叶片的水势、膨压、渗透压、保水力、细胞外渗液电导率、脯氨酸和脱落酸含量、净光合率、呼吸强度、生物膜的组分、功能,以及有关酶的活性变化等都与抗旱性有一定关系。但这些方法很多尚不成熟,结果相互矛盾,有待进一步验证。有些结果虽然可靠,但操作过于费事,不适于用作大批量材料的测定。目前比较可行的方法是:①水稻拔苗测定法。J.C.奥图尔(O'Too-le)、M.A.马圭林(Maguling)(1981)认为在同样育秧条件下,对不同水稻品种拔苗时用力大小,与根系数量、长度和分枝多少相关,并且苗期根系的发育状况又与成株期的根系发育相关。此法可免除挖根研究及玻璃盒面上观察根系的不便,曾在国际水稻研究所用于大量材料的苗期抗旱性鉴定。②卷叶测定法。植株遇旱时出现卷叶可以减少叶面蒸腾、保持细胞水势,因而有利于抗旱。J.C.奥图尔及张德慈(1979)在国际水稻研究所用目测卷叶及干尖程度的方法,鉴定水稻品种材料的抗旱性,一年可鉴定筛选2000个品系。③红外线摄影法。气孔关闭可以防止水分丧失,但观察气孔开闭十分麻烦,难以应用。人们发现气孔张开时由于蒸发散热,叶面温度降低,而气孔关闭时则温度上升。按照这种原理,利用红外线摄影技术在距地面200~300米高度拍照,可以根据图片颜色反映分析判断供试材料的抗旱性强弱。
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