作物生长发育与环境

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1、第五章 作物生长发育与环境的关系作物生长发育与产品的 形成，是作物环境措施 三方面共同作用的结果，而 它们的相互联系就形成了农 田作物栽培生态系统，因此 ，作物生长发育的环境就是 作物生活空间的外界自然条 件的总和。第一节 作物生长发育的环境作物生长发育的环境包括自然环境和人工环境两个方面。 人工环境有广义和狭义之分；前者是指所有为作物正常 生长发育所创造的环境，后者是指在人工控制下的作物 环境。 环境对作物生长发育的作用程度并不是等同的，其中日照 、热量、水分、养料和空气等作物生命活动不过缺少的 ，它们叫做作物生活的基本环境条件；根据环境对作物 产生不同影响的程度，可把它们分为直接环境和间接

2、环 境；我们所采用的栽培措施，有一些可以直接作用于作 物（整枝、打杈、喷洒激素等。），而更多地是用来改 变环境条件（合理密植、施肥、灌水等。）或者通过改 变某些环境因素而促进作物生长发育的（如中耕、除草 、防病和灭虫等）。第二节 作物生长发育与光照一、光照强度对作物的作用 光照强度是指单位面积上的光 通量的大小。它对植物的光 合速率产生直接影响，在一 定范围内，光合速率与光照 强度成正比，即单位叶面积 上叶绿素接受光子的量与光 通量呈正相关。作物对光照 强度的要求通常用光补偿点 和光饱和点来表示。 1、光补偿点：就是光合速率等于零时的光照强度(低限)； 阴生植物的光补偿点是100lx,喜光作物

3、是5001000 lx，大 豆1700 lx；水稻600700 lx；玉米18003000lx。 2、光饱和点：就是光合速率不受光照强度增大的影响而趋 于最大光合速率时的光照强度（高限）。阴生植物的光饱 和点时500010000 lx，喜光作物是200025000 lx，大 豆冠层可接受的光照强度达到126000lx；单叶光饱和点达 到27000 lx；水稻4000050000lx；玉米25000lx。 一般来讲；夏季晴天中午前后，作物冠层顶部的光照强度 可达到1021万lx或者更多。3、光对作物形态建成的影响弱光下，作物植株为黄色软弱状；强光下，有利于提高农 产品的产量和品质，使色素和外观品

4、质充分形成。根据植物 对光照强度的反应，可把植物分为阳生植物，阴生植物和耐 阴植物三类。 二、日照长度对作物的作用 水稻：由于水稻是短日照作物，所以从春到夏分期播种，结 果是播种越晚，抽穗越快。在水稻双季栽培时，早中晚品种 都可以作为晚稻种植，但是晚稻品种不能作为早季稻种植。 大豆：光照长短对大豆的蛋白质、脂肪季脂肪酸组分有明显 的影响。开花后延长光照，可使蛋白质含量下降，脂肪含量 上升；油酸、软脂酸占脂肪酸的比例下降；亚油酸、亚麻酸 和硬脂酸的比例上升。三、光谱成分对作物的作用光波长为390760nm纳米（0.390.76um）的光 能被绿色植物吸收4050。0.72um（720nm），远红

5、光；0.710.61 um(710 610 nm)，红、橙光；利于碳水化合物的合成。0.610.51 um(610 510 nm)，绿光。0.510.40 um(510 400 nm)，蓝、紫光，利于蛋白质的合成。0.40 um（400 nm），紫外光；对果实成熟有促进作用，并增加 果实的含糖量 。 青藏高原蓝紫光丰富，所以春小麦屡出高产记录。另外，浅 蓝色薄膜可以透过光合作用所需要的380760 nm波长的 光，因此可以促进作物增加产量，改善品质；它们目前在 蔬菜栽培中具有广泛的用途。 四、作物对光能的利用目前理论光能利用率是35；高产田可达到2.43，光能利用 率较低的原因是： 1、漏光损

6、失：作物生长前期叶面积很小，日光大部分漏射地面而损 失； 2、光饱和浪费：稻麦光饱和点约为全日照的1/31/2，更强的光不能 提高光合速率，而形成浪费（自然光强度1021万lx，而稻麦的光饱 和点2.43.0万lx）； 3、条件限制：环境条件不合适，矿质元素缺乏，CO2供应不足，病 虫害为害等。第二节 作物生长发育与温度一、温周期与作物生产 温周期：作物生长发育与温度变化的同步现象称之 为温周期。 温度是热量的量度单位；昼夜变温对作物生长有很 大影响。一般来说：水稻以白天2426，夜 温1416，最有利于籽粒灌浆；小麦以白天 20，夜温17，最有利于麦穗中的小穗的形 成；同时，小麦籽粒中蛋白质

7、含量与日夜温差 呈正相关R0.85。二、作物对温度要求的三基点作物生长发育过程中，每一个生理过程对温度都有最低 、最适和最高点的要求，这种现象称之为作物对温度要求的 三基点。喜温作物适宜生长的温度较高，生长的起点温度也 较高，一般在10总以上（如水稻、棉花、玉米、大豆、麻 类和甘薯等）；而耐寒作物适宜生长的温度较低，生长的起 点温度也较低，一般在23（如小麦、大麦、油菜、蚕豆 和甜菜等）。作物的生育时期不同，所要求的温度三基点也不同，总 的说来是种子萌发营养器官生长生殖器官发育。一般最 适温度比较接近最高温度，而较远离最低温度；低温危害比 高温危害多，如培育的抗寒型小麦品种能将小麦种植的北界向

8、北推移至少500公里。 三、温度的临界期作物对外界温度要求最敏感的时期称之为作 物温度的临界期。一般而言，作物性细胞 减数分裂期和开花期对外界温度要求最敏 感，此时如遇低温和高温都会造成作物的 严重减产。 几种作物开花期对最低、最适和最高温度要 求的三基点是；油菜5、1418和30；水 稻20、2530和4045；玉米18、25 28和38；花生16、2518和38。四、积温 1、积温：是指某一生育时期或某一时段内，日平均气温积 累之和。它是热量资源的表示方法。 2、活动积温和有效积温： （1）活动积温：大于或等于生物学零度的日平均温度累加 值总和。生物学零度是喜温作物10，耐寒作物是0。 （

9、2）有效积温（生长度日）：日平均温度与生物学零度差 值的累加值。 3、积温在生产上的指导意义： （1）是制定农业气候区划、合理安排作物布区的依据； （2）是作物熟性划分的标准。（3）可以确定是丰收年还有歉收年。 五、地温与作物根系生长据研究认为：各种作物根系伸长的适宜温度是：水稻3235；玉米 24；大豆2227；甘薯2130。另据研究认为：在低温条件下所 生长的根系，呈白色、多汁、粗大、分枝少、皮层生存较久；相反，在高 温干旱条件下，呈褐色、汁液少、细小而分枝多、木栓化程度高，皮层破 坏较早。 六、温度与干物质积累据研究认为：作物群体干物质积累与积温之间存在着显著 的正相关，即积温越高、干物

10、质积累越多。当积温大于100 以上时，几种作物的干物质积累率是：水稻66.5 GM2 / 100D；玉米87.8 GM2 / 100D。刘振英研究认 为小麦灌浆速率以日平均气温22.5最快，20以下和25 以上都有所下降。七、温度对产量品质的影响草莓在形成甜味和着红色是要求中等到较高的温度,但在形成香味时要求 10左右的温度；哈密瓜和吐鲁番葡萄香甜是由于当地的温度日较差较大的 原因，番茄开花时如遇低温会造成畸形果，春播小萝卜在春寒时易分叉、纤 维多和品质下降。 八、温度与作物分布根据作物对温度要求的不同可将作物分为喜温作物和喜凉作物，喜凉作物 又分为喜凉耐寒型（如冬小麦、冬大麦、冬黑麦可以耐2

11、018的低 温）和喜凉耐霜型（如油菜、豌豆、菠菜等适宜生长的温度是1520， 1218也能生长，可耐85的低温，不怕霜冻），喜温作物又 分为温凉型（如大豆、谷子、甜菜适宜生长的温度是2028）和温暖型 （如水稻、玉米、甘薯等）；我国各种地带适宜种植的作物见表107。九、极端温度对作物的为害及防御 1、低 温：作物种类不同，生长发育阶段不同，对低温的抵抗能 力不同。如水稻、棉花、花生在0.55温度下，3436 h便可 死亡；而冬小麦越冬期在20气温时，不易受冻。低温为害主 要有冻害、冷害和霜冻。冻 害 是指植物体冷却 至冰点以下，引 起作物组织结冰 而造成伤害或死 亡。冻害的发生 有两种情况。冷

12、 害 作物遇到零 上低温，生 命活动受到 损伤或死亡 的现象，称 为冷害。霜 害 由于霜的 出现而使 植物受害 ，称为霜 害(又称白 霜)。2、高 温：作物开花结实期易受高温为害，例如水稻高温 主要是伤害雄性器官，使得空粒率增加； 十、作物温光生产潜力温光生产潜力是指CO2、水分、土壤肥力、农业技术措 施全部满足的条件下，由当地辐射和温度所决定的最高作 物产量。 十一、农艺措施对温度的影响松土与镇压，垄作、地膜覆盖、秸秆覆盖、灌水都对土温 和气温有影响。第四节 作物与水分 一、作物与水分的供求关系 供求关系（通过环境影响）水分1.不同形态的水 （固态水、液态水、气态水 ） 作物（生长发 育、

13、生理生化活 动； 产量、品质）2.不同数量的水 （降水量的多少、大气湿度的 高低）3.不同持续时间 的水 （降水、干旱、淹水等的持续 时间 ）二、作物对土壤水分的反应作物对土壤水分的不同反应主要表现在中生性作物 方面（在大田作物方面，分湿生性作物，如水稻 ；大多数作物要求是水湿适中的中生性作物）， 要求作物不能长期缺水、缺氧；一般认为：豆类 作物、马铃薯等对最湿土壤含水量要求是相当于 田间最大持水量的7080；禾谷类作物是60 70；低于此标准，作物的光合作用降低。据测 定，当水稻土壤含水量低于田间最大持水量的57 ，大豆45、花生32、大麦41时，光合作 用开始下降。 注意点：田间最大持水量

14、的概念；土壤含水量一般 是粘土（高达30）壤土（不超过25）砂 土（较低）。 三、作物对水分平衡的反应作物水分平衡反应一般是指作物吸水、用水 、失水三者之间的动态平衡关系。（1）供 水不足，气孔变小，蒸腾作用减弱；（2） 吸水过多，可能出现吐水现象，容易使作 物徒长或倒伏；（3）蒸腾作用大于吸水作 用时，叶片萎焉下垂，作物生长受到抑制 ；可见作物吸水与失水维持动态平衡（吸 水和失水相等）时，作物才能进行旺盛的 生命活动。四、作物需水量和水分临界期 1、基本概念：土壤含水量（土壤含水率、土壤湿度）：主要有重量含水量(（ 湿土质量干土质量）/干土质量100)；容积含水量（土壤容积/土壤 总容积10

15、0）；相对含水量（土壤含水量和田间持水量的比值）；土 壤水储量；田间持水量；土壤萎篶系数（植物因根系无法吸水而发生 永久性萎篶时的土壤含水量）；土壤有效水最大含量等。 2、作物需水量：是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，经过 正常生长发育、获得高产时的植株蒸腾、株间蒸发以及构成植株体的 水量之和。由于构成植株体的水量很少很少，所以一般作物需水量等于植 株蒸腾量、蒸发量之和；通常单位是mm或m3/hm2 ；例如广东早稻 需水量490 m3/亩；河北冬小麦182 m3/亩；河南夏玉米282 m3/亩； 可见作物的需水规律包括：水分临界期（水分关键期）；作物耗水 量（蒸散量），它包括蒸发量和蒸腾量

16、两部分；水分利用率三个方面 。3、作物水分临界期：作物一生中对水分缺乏最敏感、 最容易受害的时期。通常作物水分临界期是花粉母细胞 四分体形成期，例如水稻是孕穗至开花期；玉米是开花 至乳熟期；小麦是孕穗至抽穗期；甘蔗是分蘖至拔节期 ；甘薯是蔓薯并长期；花生是开花下针期；大豆是开花 至鼓粒期。（讲义表115） 当然不同的作物、同一种作物的不同品种，期水分临界 期的长短有所不同，短者说明适应不良水分条件的能力 强，反之则弱。当然我们在实施作物节水种植时，要将 有限的水资源放在临界期使用，例如生产上经常采用的 对玉米等作物的蹲苗及大喇叭口时期的水肥齐放措施就 是利用这一原理在非需水关键期控制水分，在需水关键 期步水，以达到节水增产的目的。4、作物水分亏缺敏感度（）： Y/Ym （ETi/ETmi）i Y 实际产量；