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1、第四章 温度对作物的生理生态效应,3 学时,第四章 温度对作物的生理生态效应,内容提要 一、作物生活的温度环境； 二、作物对温度的基本要求； 三、温度对作物生长发育的生理生态效应； 四、极端温度对作物的伤害。,第四章 温度对作物的生理生态效应,重点 1. 温度对作物生长发育和产量形成的影响； 2. 高温、低温对作物的伤害。 难点 温度与作物生长、生殖及代谢的关系。,第四章 温度对作物的生理生态效应,自然界的温度变化极为复杂、无序，而且对作物的生活带来深刻影响： 地域性温差（纬度、海拔、地形等）:影响作物生态型形成和分布； 季节性温差:影响作物的生活周期和生长发育进程； 昼夜温差（日温差）:影响
2、作物的代谢强度和方向；影响作物生长速率和干物质积累与分配； 大气与土壤温差:影响作物对水分和矿质的吸收； 极端温度危及作物的生存。 间接影响：湿度、降水、风、水中溶解氧、其他生物活动,一、作物生活的温度环境,作物的环境温度包括气温和土温，土温又受气温变化的影响。 气温的变化可分为周期性变化和非周期性变化： 周期性变化是由地球自传和公转所引起的，在时间上以一日或一年为周期； 非周期性变化是指在时间上没有规律的变化，可以发生在一日或一年的任何时间，通常是由气团的交替、空气的平流而引起的气温突然降低或升高所造成的。,一、作物的温度环境,1、气温的日变化 最高值一般出现在午后2时，最低值出现在日出之前
3、。 最高值与最低值之差，称为日较差（或日温差）。 气温日较差一般随纬度的增高而减小，在热带平均为12，温带为8-10，极地则为3-4或更小。海拔高处比海拔低处小。 气温日较差还受季节和天气状况的影响，夏季最大，冬季最小；晴天比阴天大。,一、作物的温度环境,2、气温的季节性变化 在北半球，气温最高月出现在7月（大陆）和8月（海洋），最低月出现在1月（大陆）和2月（海洋）。 最高月平均气温与最低月平均气温之差称为气温年较差。 气温年较差随纬度的增高而增加，在赤道地区仅为10左右，在中纬度地区为20左右，在高纬度地区可达30以上。 海洋上的气温年较差比陆地小，沿海比内陆小，湿润地区较干燥小。在同一地
4、区，随海拔高度升高气温年较差减小。,一、作物的温度环境,3、土壤温度 土壤温度可影响土壤中各种盐类及其土壤溶液中氧气的溶解度、影响土壤微生物及其他生物的活动、制约土壤有机质的分解过程，并影响土壤中水汽的移动，从而影响作物种子萌发和植株的生长发育。 （1）土壤的热量特性 土壤上层的热量状况主要决定于土壤表层的对太阳辐射的热吸收及地面向大气辐射长波的热支出。土壤热量特性主要决定于土壤热容量和导热性。,一、作物的温度环境,3、土壤温度 （1）土壤的热量特性 重量热容量：又称为土壤比热，即每1g土壤增温1所需的热量； 容积热容量：1cm3土壤增温1所需的热量。 由于空气的容积热容量很小，但水的容积热容
5、量很大，因此土壤中湿度增大会导致土壤的容积热容量显著增大，使得潮湿土壤较干燥土壤温度变化缓慢。 土壤导热性：主要决定于土壤颗粒间的空气和水分状态。由于空气的导热性小，水的导热性大，因此潮湿土壤较干燥土壤的导热性大。,一、作物的温度环境,（2）土温的日变化 土表白天增热和夜间冷却引起土壤温度的昼夜变化，这种变化可向下传递到较深土层，也可向上传递到土表植被和接近土壤的大气。 土表最高温度一般出现在下午1时左右，在温暖季节土表温度在接近日出是最低。 随着土层深度的增加，土壤温度昼夜变幅减小，深度超过80-100cm时，土壤温度昼夜变幅消失。,一、作物的温度环境,（3）土温的季节性变化 与气温的季节性
6、变化相似，一年之中，土表最高温度出现在7月或8月，最低温度出现在1月或2月，这种季节性变化也可传递到下层土壤。 如土壤温度的日变化规律一样，土温的季节性变幅也随土层深度增加而减小，在中纬度地区，这种变幅在土壤深度15-20cm处消失。,二、作物对温度的基本要求,作物在整个生活过程中所进行的一切生理生化反应及所表现的生长发育现象，均须在具备一定温度的环境下才能进行。 生存温度范围：作物保持生存的温度范围，大致为-10至50； 生物学温度范围：作物生长发育温度范围，大致在5-40之间。 作物的生活要求处于生物学温度范围内。,二、作物对温度的基本要求,（一）作物生活的三基点温度 三种基点温度：最低、
7、最适、最高温度。在达到最低温度和最高温度时，作物的生长发育即停止；当超越最低或最高温度时，作物便受害甚至死亡。 作物的不同生理过程对温度的要求不同： 生长：大多数作物限于5-40之间，但耐寒性强的作物，其三基点温度低于喜温作物； 光合作用：最低温度0-5，最适温度25-30，最高温度为40-50； 呼吸作用：最低温度-10，最适温度36-40，最高温度为50。,二、作物对温度的基本要求 （一）作物生活的三基点温度 不同作物对温度的要求不同：,不同生育阶段的最适和最高温度差异不大，而最低温度差异较大。为什么？,二、作物对温度的基本要求 （一）作物生活的三基点温度 作物不同生育阶段对温度的要求不同
8、：,二、作物对温度的基本要求,（一）作物生活的三基点温度 作物生长发育对三基点温度的要求有以下规律： 最适温度更接近最高温度，而与最低温度差距较大； 耐寒性较强的冬作物其三基点温度比喜温作物低5-10；而喜温作物特别是C4作物具较强耐高温性，但耐冷性低，热带作物即使18左右的低温有可能引起低温危害； 同一作物不同生育期的最适温度和最高温度变化不大，但最低温度变幅大； 同一作物的最低温度在芽苗期低，伴随生长发育进程最低温度升高，特别是开花期最高。,二、作物对温度的基本要求,（二）作物的感温性 感温性:作物因受温度高低的影响而改变其生育期的特性。包括低温春化和温度促进生长发育两个方面。 小麦、油菜
9、等冬性作物的感温性，表现为在幼苗生长期间必须经低温刺激才能由营养生长转入生殖发育阶段，这称为春化作用。,二、作物对温度的基本要求,（二）作物的感温性 依据小麦对春化温度和所经历的时间的要求不同，可将其分为春性、半冬性、冬性和强冬性的不同生态类型。 春化作用可分为专性反应（如冬性小麦）和兼性反应（低温加速花芽分化，如半冬性和春性小麦），而且在春化过程中进行高温处理可逆转春化反应而脱春化。,二、作物对温度的基本要求,（三）作物的感温性,二、作物对温度的基本要求,（二）作物的感温性 喜温作物及通过春化阶段后的冬作物，均随温度的升高而加速其生长发育进程，缩短生育期；而低温使其生育期延长。,表 水稻抽穗
10、期及主茎叶片数与生育期温度的关系（品种：坊主6号）（栗木，1965）,注：光照条件均控制为日长9小时,二、作物对温度的基本要求,（二）作物的感温性 温度和光照是影响作物生育期的两个重要因素。 丁颖等：所有籼、粳型水稻品种均喜高温，在高温下生长发育快，生育期明显缩短。 在11h短日条件下，161个水稻品种试验（广州）： 4月初播种的晚稻品种，播种至抽穗所需日数比6月中旬播种时要增加28.17-40.74%； 4月初播种的早稻品种，播种至抽穗日数则比6月中旬播种增加7.28-32.27%。,二、作物对温度的基本要求,（三）作物的积温效应 作物的生长发育在其他因子（光、水、养分）得到满足时，温度便是
11、影响生长发育的主导因子： 在一定范围内温度与生长发育速度呈正相关； 只有当温度累积到一定的总和时，才能完成其发育周期。这一温度的总和称为积温。 积温值是反映作物完成整个生育期或某一生育阶段所需热量的重要指标。,二、作物对温度的基本要求,（三）作物的积温效应 各种作物均需在高于其生物学下限温度（最低温度点）时，才能开始活跃生长。 下限温度：温带作物定为5，亚热带作物定为10，热带作物定为18。 活动温度：高于下限温度的日平均温度； 有效温度：日平均温度中超过下限温度的温度值。 如粳稻种子发芽的下限温度为10，若日平均温度为16，则16便是活动温度，而16与10之差为6，这即为有效温度。,二、作物
12、对温度的基本要求,（三）作物的积温效应 积温：一定时期内，某一界限温度以上日均气温的 累积值。 活动积温：高于下限温度之逐日平均温度之和。 有效积温：逐日平均有效温度之和。,为日均气温， n为生育期历经的天数，B为生物学零度。,作物不同类型和品种完成全生育期所需积温不同,同一作物品种在不同纬度或海拔地区的全生育期天数差异颇大，但积温值却比较稳定，特别是有效积温变幅很小。,二、作物对温度的基本要求,（三）作物的积温效应 作物积温值的相对性：当外界环境因子（光照、水分、养分及季节等）的组合不同时，也可能发生一定变化。 水稻：全生育期的积温，随纬度的北移，播种期的提早、海拔的提高等而有顺序递增的趋势
13、。原因： 纬度增高，因日照加长和温度下降均会延长生育期，增加积温，特别是感光性强的晚稻品种； 海拔的升高和播种期的提早，因日均温的下降，使生育期延长而增加积温。,二、作物对温度的基本要求,积温效应在作物生产上的应用 （1）利用有效积温预测作物的生育期 依据某一作物品种在该地区各生育过程的生育起点温度和所需要的有效积温及该地区常年生长季节中的有效积温的逐日累积情况，可计算出不同播种时间的作物完成某一生育期或全生育期所需的天数。这对把握种植时机，实行科学管理具重要意义。,二、作物对温度的基本要求,积温效应在作物生产上的应用 （2）依据作物对积温的要求科学安排茬口及复种搭配 在科学安排作物熟制（茬口
14、）及作物复种品种搭配时，应充分满足各作物对热量（积温）的要求。若在当地的生长季节内，其积温不能满足多熟制或在复种的品种搭配上对总积温的要求，将使某季作物减产甚至无收。,二、作物对温度的基本要求,积温效应在作物生产上的应用 （3）指导科学调种、引种 各种作物及品种完成全生育期所需的有效积温是相对稳定的： 从温度较低的原产地调种或引种至温度较高的地区栽培时，其生育期将缩短；反之将延长。 生育期过于缩短将导致减产；而生育期过长，有可能导致不能在适宜生长季节内完成全生育期。 在引种和调种中还应考虑不同地区的光照条件（与品种的感光性有关）及土壤、水、肥条件等。,三、温度对作物生长发育的生理生态效应,（一
15、）温度与作物生长、生殖及代谢的关系 1、种子的休眠、萌发与温度 低温和变温处理具打破种子休眠的效应，而高温一般促进休眠。 采用低温湿润层积和砂藏是自古以来打破休眠的有效方法。 休眠破除后的种子，在高温和通气不良的环境中，可再度进入二次休眠。,三、温度对作物生长发育的生理生态效应,1、种子的休眠、萌发与温度 供氧和湿润状态下，低温促进种子萌发的原因： 提高休眠种子CAT、POD酶及其他一些水解酶的活性； 增加可溶性糖及氨基酸的含量； 降低细胞渗透势； 降低种子发芽抑制物的含量，提高发芽促进物质的含量； 以及增强呼吸和促进贮藏物质往胚中转移等。,三、温度对作物生长发育的生理生态效应,（一）温度与作
16、物生长、生殖及代谢的关系 1、种子的休眠、萌发与温度 低温吸胀冷害:将干种子低于15的低温下吸水可发生低温危害，造成出芽和生长不良。特别是含水率较低的干燥种子置低温嫌气条件下吸水，可造成致命伤害。 干燥种子的低温吸水伤害，不仅引起子叶的龟裂和维管束的断裂，而且使大量的可溶性糖和氨基酸渗漏，易感染病害。同时，干燥种子中蛋白质在低温下急速吸水，还可导致膜系统及蛋白质结构的破坏。,三、温度对作物生长发育的生理生态效应,（一）温度与作物生长、生殖及代谢的关系 1、种子的休眠、萌发与温度 低温吸胀冷害产生原因: 在低温条件下，由于水的流动性下降、黏滞性增强，组织外围蛋白质吸水多、内部蛋白质吸水少而吸水不均匀，造成子叶等组织龟裂、维管束断裂等机械损伤； 在低温条件下吸水，种子的膜系统发育不完整，导致电解质和生理活性物质大量外渗。,三、温度对作物生长发育的生理生态效应,（一）温度与作物生长、生殖及代谢的关系 2、生殖发育与温度 （1）温度与成花 许
