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1、第十二章作物与环境 环境在农田作物栽培的生态系统中 环境是指作物生活空间的外界自然条件的总和 不仅包括对其有影响的种种自然环境条件 还包括生物有机体的影响和作用 自然环境环境人工环境 所有为作物正常生长发育所创造的环境 措施所采取的措施中 一部分直接作用于作物 环境作物体 但更多的 是用于改善作物的生理生化过程生物因子 产品产量 品质 环境与作物的关系 非生物因子 气候因子 光能 温度 空气 水分等 如光照强度 日照长度 光谱成分 温度 降水量 降水分布 蒸发量 空气 风速等 土壤 地形因子 土壤结构 土壤营养地势 地貌 坡向 坡度 生物因子 植物 动物 微生物 环境因子分类 人为因素 主要指
2、栽培措施 直接作用于作物如整枝 打杈等 改善作物的环境条件 如耕作 施肥 灌水等 还包括环境污染的危害作用 光照与作物生长发育太阳能是自然界中植物生产有机物质的唯一能源 绿色植物吸收太阳光能并通过光合作用将CO2和水合成有机物质 把光能转变为贮存于有机之中的化学能 实现能量的吸收 转换和贮藏 栽培作物的目的在于获取收获物 作物产量的95 以上来自光合作用 而来自土壤中的无机盐部分则不足5 所以光照强度与作物生长发育和产量形成有密切的关系 日本特殊光照技术培育农作物 一 作物的光周期现象光周期现象 作物对于白天和黑夜的相对长度的反映 根据大多数作物对光周期的不同反应 分为 分为长日照 短日照 中
3、性作物和定日照作物 光周期现象在引种上的重要意义 纬度相近的地区 日照条件基本相同 引种成功的可能性大 短日照作物南种 短日照 高温 北引 长日照 低温 生育期延长 甚至不能正常开花结实 北种南引则相反 长日照作物南种北引 生育期缩短 应选择迟熟种 北种南引选择早熟种 例如 小麦南种北引 其生育期缩短 二 光照强度与作物的生长发育 光照强度 指物体被可见光照明的程度 简称光强 照度 光照强度大小取决于可见光的强弱 单位勒克斯 Lux或Lx 作物正常发育适宜的光照强度8000 12000lx 1 光照强度与作物生长光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用 如作物种植过密 株内行间光照就不足 由于
4、植株顶端的趋光性 茎秆的节间会过分拉长 这样一来 不但影响分蘖或分枝 而且影响群体内绿色器官的光合作用 导致茎秆细弱而倒伏 造成减产 2 光照强度与作物发育光照强度也影响作物的发育 如棉花在开花 结铃期遇长期阴雨天气 光照不足 影响碳水化合物的制造与积累 就会造成较多的落花落铃 3 光照强度与光合作用作物对光照强度的要求通常用 光补偿点 和 光饱和点 表示 光补偿点 光合作用过程中吸收CO2和呼吸作用过程中放出的CO2等量时的光照强度 光饱和点 随着光照强度的进一步增强 光合速率也逐渐上升 当达到一定值之后 光合速率便再不受光照强度的影响而趋于稳定 此时的光照强度叫做光饱和点 光补偿点和光饱和
5、点分别代表光合对光强度要求的低限与高限 也分别代表光合对于弱光和强光的利用能力 可作为作物需光特性的两个重要指标 几种作物的需光特性 在作物生产上 常根据作物对光照强度要求的特点 采取适当措施 来提高产量和品质 例如有些光饱和点较低的作物 在较低的光照强度下 仍能正常进行光合作用 形成较多光合产物 如大豆 马铃薯 便可在一些高秆作物 玉米 高粱等 行间间作 种植麻类作物时 一般要求种得密一些 使行 株间的枝叶相互遮荫 促进植株往高生长 抑制分枝 这样有利于多收麻皮 提高品质 三 光谱成分与作物的生长发育1 光合有效辐射 在光合作用中 作物只对可见光区 390 760nm 的大部分光波吸收 用于
6、进行光合生产 这部分辐射称为光合有效辐射 约占太阳总辐射量的40 50 左右 2 光谱带 把太阳辐射对植物的效应 按波长划分为8个光谱带 各个光谱带对植物的影响大不相同 0 72 m的大致相当于远红光 0 71 0 61 m为红 橙光 0 6l 0 5l m为绿光 0 5l 0 40 m为蓝 紫光 3 光谱作用 红光有利于碳水化合物的合成 蓝光则对蛋白质合成有利 紫外线照射对果实成熟起良好作用 并能增加果实的含糖量 高山 高原上栽培的作物 由于接受青 蓝 紫等短波光和紫外线较多 一般植株矮 茎叶富含花青素 色泽较深 丰富的蓝紫光是高原春小麦屡出高产纪录的重要生态因素之一 不同的光谱成分对作物生
7、育有不同的影响用浅蓝色薄膜育秧与用无色薄膜相比 前者秧苗及根系都较粗壮 插后成活快 分蘖早而多 生长茁壮 叶色浓绿 鲜重和干重都有增加 这是因为浅蓝色的薄膜可以大量透过光合作用所需要的380 760nm波长的光 因而有利于作物的光合过程和代谢过程 提高作物光能效率的途径 四 提高作物光能效率的途径1 选用高光效良种 应选用株型 叶型合理且高光效的高产稳产品种 株型紧凑 叶片挺直的品种 2 间作套种 通过不同作物群体的合理配置 从时间和空间上更好的利用光能和地力 间作套种田可以利用高矮杆 宽窄叶作物进行间套 3 合理密植 合理密植的增产机理主要是使叶面积指数处于最适宜的范围内 使太阳光的截获量增
8、加 从而增加作物干物质积累 提高产量和品质 作物与温度 温度是一个状态函数 标志着物质分子平均动能水平 环境温度包括大气温度和土壤温度 一 温度的节奏性变化与作物生产二 温度对作物的影响及作物生育的温度范围三 积温及无霜期四 温度逆境对作物的危害及防御措 一 气温变化1 周期性变化非周期性变化温周期 作物生育与温度变化的同步现象 2 日变化及年变化 一 温度的节奏性变化与作物生产 二 土壤温度变化1 土壤热量特征 热容量 导热率 重量热容量 1g 度 容积热容量 1cm3 度 土壤的增热程度也受土壤导热性的影响 本身导热性不大 主要由土壤颗粒间隙中的空气与水分状态决定 二 温度对作物的影响及作
9、物生育的温度范围 一 温度对作物的影响1 温度对作物生长的影响2 温度对发育的影响A 温度对成花的诱导效应春化作用 经过低温诱导植物开花的作用 B 作物的感温性 二 作物生育的温度范围 1 三基点温度 最低 最适 最高2 温度临界期 对外界温度最敏感的时期 作物维持生命的温度范围较宽 生育的温度范围窄些 最适发育的温度范围则更窄 作物对温度的适应范围 1976 三基点温度的特征 不同作物三基点温度不同 根据对温度的不同要求 分为喜温作物 生长起点 10 和耐寒作物 3 种子萌发的三基点低于营养生长期的 营养生长期又低于生殖器官发育期的 开花期对温度最为敏感 一般最适应温度接近于最高温度 最高温
10、度多在30 40 之间 生产中也不常见 所以低温造成的危害较多 农业界限温度标志着某些重要物候现象或农事活动的开始 终止或转折 对农业生产有指示或临界意义的日平均温度 称为农业界限温度 0 土壤冻结或解冻 农事活动终止或开始 常用日平均气温0 以上持续时期表示农耕期 5 早春作物播种 小麦积极生长的界限温度 5 以上持续日数表示作物的生长期或生长季 10 喜温作物 玉米 棉花 开始播种生长 10 以上持续日数表示作物的生长活跃期 15 喜温作物开始快速生长 15 以上持续日数表示喜温作物的积极生长期 20 热带作物开始积极生长期 作物的温周期现象1 温周期概念 作物生长发育与温度变化的同步现象
11、称为温周期 作物的温周期包括年温周期和日温周期两种 2 为什么日夜变温对作物生长有很大的影响 这是因为白天温度较高 有利于光合作用 夜间温度较低 可减少呼吸消耗 昼夜温差越大 有利于有机物质的积累 作物产量越高 品质越好 日夜温差越大 籽粒蛋白质含量越高 一 积温1 概念 三 积温及无霜期 指某一生育时期或某一时段内 逐日平均气温累积之和 2 积温两种表达方式 A活动积温B有效积温 大于或等与生物学零度的日平均温度逐日累加起来 将日平均温度与生物学零度的差值累加 3 积温在农业生产中的应用可以估计作物的生育速度和各生育期到来的时间 并可确定作物安全播种期 可以对某一个地区某年产量进行预测 确定
12、丰收年还是歉收年 一个地区的积温代表了此地区的热量资源 为正确制定农业计划 安排作物布局 确定种植制度提供了依据 以棉花为例 早熟品种要求 10 的积温3000 3300 中熟品种3400 3600 晚熟品种3700 4000 2020 4 7 34 无霜期长短是衡量一个地区热量资源的又一个指标 春季最后一次霜冻 秋季最早一次霜冻 作物布局和确定种植制度的依据 二 无霜期 2020 4 7 35 四 温度逆境对作物的危害及防御措施 温度逆境 对作物不利的温度 2020 4 7 36 一 低温对作物的危害 低温 对作物的危害有冷害和霜冻1 寒害 0 以上的低温对作物的伤害 水分合成失调 蛋白质合
13、成受阻 碳水化合物减少 代谢紊乱 2 霜冻 指春秋季节气温下降到0 以下 组织内部发生冰冻而引起的伤害 原生质失水 冰融速度 蛋白质沉淀 原生质的机械损伤 2020 4 7 37 间接伤害高温使呼吸加强 蒸腾加速 水分平衡和物质供需平衡被破坏 植株萎蔫 二 高温对作物的危害 直接伤害间接伤害 蛋白质合成受阻 有毒物质生成 饥饿 旱害 蛋白质变性 脂溶 2020 4 7 38 三 对逆境温度的防御 培育和选育抗寒或耐热的品种 低温锻炼 甘薯育苗化学诱导 玉米 棉花种子福美双处理合理肥料配比 磷肥 钾肥提高抗寒力 2020 4 7 39 作物与水分 第四节作物与水分 水分对生命的存在起起决定性的作
14、用 他的多少在很大程度上决定了作物的种植制度 一 作物对水分的需求特点二 水分逆境对作物的影响 2020 4 7 41 一 作物对水分的需求特点 一 水对作物的生理生态作用1 生理作用 1 原生质的主要成分 2 光合作用的基本原料 3 代谢过程的反应物质 4 作物生化反应和物质吸收 运输的溶剂 5 维持细胞的膨胀状态 6 细胞分裂与伸长的必需因子 2020 4 7 42 生态作用 改善田间小气候 如大气湿度 土壤及其表面的空气温度 土壤空气含量 微生物状况 土壤养分利用率等 2020 4 7 43 二 水与作物生长及产量的关系 缺水对作物形态 生理产生不良影响 最终导致产量降低 作物光合作用和
15、蒸腾作用与作物生产关系极大 水分缺乏对光合作用的影响是对叶绿素合成及气孔影响的综合结果 作物的水分平衡在正常的情况下 作物一方面蒸腾失水 同时又不断地从土壤中吸收水分 这样就在作物生命活动中形成了吸水与失水的连续运动过程 一般把作物吸水 用水 失水三者的动态关系叫做水分平衡 只有当吸水 输导和蒸腾三方面的比例适当时 才能维持良好的水分平衡 1 供应不足 失衡 气孔关闭 蒸腾减小 平衡2 失水 吸水 吐水 陡长 倒伏3 蒸腾 吸水 萎焉 三 作物的需水量和需水临界期作物的需水量作物的需水量通常用蒸腾系数来表示 蒸腾系数是指作物每形成l克干物质所消耗水分的克数 它表示作物利用水生产干物质的效率 作
16、物蒸腾系数水稻500 800小麦450 600玉米250 300棉花300 600 各种作物的蒸腾系数 48 2 需水临界期作物一生中对水分的需要量 一般前期和后期较少 中期较多 苗期耗水量占全生育期的1 4以下 生育中期50 60 作物一生中对水分最为敏感的时期 称为需水临界期 所谓对水的敏感期 就是说在这一时期若水分过多或不足 对作物的生长发育和最终的产量和品质有很不利的影响 以后即使水分供应适宜了 损失也难以弥补 麦类作物在孕穗到抽穗 黍类作物在抽穗 或开花 至灌浆 其他作物也多在开花到产量形成的盛期 几种作物的水分临界期作物水分临界期水稻孕穗 抽穗小麦孕穗 抽穗玉米开花 乳熟大豆开花棉花开花 成铃花生开花 二 水分逆境对作物的影响 waterstress 一 干旱对作物的影响和作物的抗旱性1 干旱分大气干旱 土壤干旱和生理大气干旱 空气湿度在10 20 使作物蒸腾大于水分的吸收 致使需水与供水失衡 大气长期干旱引起土壤干旱 土壤中缺乏作物能吸收的水分 2020 4 7 51 二 水分逆境对作物的影响 三 旱涝对作物生长发育的影响 一 旱灾1 类型土壤干旱 大气干旱和生理干旱土壤
