《作物生理生态重点整理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《作物生理生态重点整理（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、作物生理生态绪论生态因子对作物生理的影响作物生产的目标：充分利用资源环境，发挥作物本身遗传潜力，实现优质、高产、高效、生态、安全生产。植物生理过程对生态的影响：“大树底下无丰草”。作物生理学应用植物生理学的研究理论与研究方法，研究农作物生长、发育和产量与品质形成过程中的内在生理规律，以及作物管理技术与环 境对农作物的内部生理过程变化的影响，从而解释作物产量和品质形成的生理基础，并用于指导建立作物管理技术。作物生态学研究作物之间、作物与环境之间相互关系的科学。它研究的内容主要包括作物个体对不同环境的适应性环境对作物个体和群体的影 响以及群体对环境的影响。作物生理生态学：是研究作物的生理反应过程与
2、生态环境之间相互关系的科学；它主要研究包括作物个体、群体对不同环境的适应性的生理机制;作物群体在不同环境中的形成及发展过程以及田间生态对作物作物高产高质的影响。Maize（玉米）wheat rice农村生态问题：迫在眉睫！化肥农药地膜作物生理生态学的目标和任务：提高产量；提高品质；提高土壤肥力；涵水保土；改善农田小气候；净化环境的作用。作物生理生态学的研究方法：1定性描述（定量）；2常规的调查研究、试验研究；3精细的生理变化过程研究；4系统分析法。作物光合生理生态：1生态因子2理想株型与合理群体结构3作物高光效理论水分生理与合理灌溉：需水规律；水分高效利用及合理灌溉。作物营养生理生态：需肥规律
3、；影响；养分高效利用。（作物的逆境生理：生理；对产量品质形成的影响。作物生长发育及其调控：1库源关系的研究与调节（水稻空秕粒研究）2作物品质产量生理生态作物生理生态学原理：（一）相生相克与互补原理；（二）循环与再生原理；（三）平衡与补偿原理。作物生理生态学的特点：1 .应用性 作物生理生态学是一门应用基础性学科，具有较强的实用性。I2 .综合性 环境资源一一作物群体一一人类技术；3整体性 作物生理生态学把农田视为一个整体，即作物田间生态系统。田间各组分之 间密切联系，相互依存、相互制约。4.宏观性 作物生理生态学区别于一般的个体生态学、作物生态学等有明确界限的微观生态学，它的宏 观性及伸缩范围
4、很大。5.战略性指导作物生产的综合规划、农业资源的合理开发利用、农业生态环境的保护，以及高效的农业生态系统的建立和各业的协调发展等具有重大意义第2章作物光合生理生态C02+2H20* 光 绿色植物(CH 2 0) + 0*+ H2 0狭义光合作用1光合速率（单位时间单位叶面积表观（净）光合速率；总（真）光合速率）测定方法：1红外线CO2气体分析仪：CO2吸收量2改良半叶法：干物质积累量3氧电极法：O2释放量。类囊体膜上的蛋白复合体主要有四类：即光系统I （PSI）、光系统ll（PSII）、Cytb6/f复合体和ATP酶复合体（ATPase）。光合膜参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、H+输送
5、以及ATP合成等反应。2新长出的嫩叶光合速率很低原因如下：（1）叶组织发育未健全，气孔尚未完全形成或开度小，细胞间隙小，叶肉细胞与外界气体交换速率低；（2）叶绿体小，片层结构不发达，光合色素含量低，捕光能力弱；（3）光合酶，尤其是Rubisc。的含量与活性低；（4）幼叶的呼吸作用旺盛，因而使表观光合速率降低。但随着幼叶的成长，叶绿体的发育，叶绿素含量与Rubisc。酶活性的增加，光合速率不断上升；当叶片长至面积和厚度最大时，光合速率通常也达到最大值，光合速率随叶龄增长出现“低一高一低”的规律，营养生长期，心叶的光合速率较低，倒3-4叶的光合速率往往最高；籽粒充实期，叶片的光合速率自上而下地衰减
6、。叶的结构对光合能力的影响：1）厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。2） C4植物的叶片光合速 率通常要大于C3植物，这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。栅栏组织细胞细长，排列紧密，叶绿体密度大，叶绿素含量高，致使叶的 腹面呈深绿色，且其中Chla/b比值高，光合活性也高，而海绵组织中情况则相反。光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因：（1）反馈抑制-化学。淀粉粒的影响-物理学。 叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体 基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光 的吸收
7、。（一）光照对作物光合作用的影响光照为什么能影响光合？光是光合作用的动力；光是形成叶绿素、叶绿体以及正常叶片的必要条件；光还显著地调节光合酶的活性与气孔的开 度。光强影响叶绿素的合成！不同植物的光强-光合曲线不同，光补偿点和光饱和点也有很大的差异。光补偿点高的植物一般光饱和点也高；草本植物的光补偿点与光饱和点 通常要高于木本植物；阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物；C4植物的光饱和点要高于C3植物。光补偿点和光饱和点可以作为植物需光特性的主要指标，用来衡量需光量。光补偿点低的植物较耐阴。因缺乏某些条件而影响叶绿素形成，使叶子发黄的现象，称为黄化现象。当光合结构接受的光能超过它所能利用的
8、量时，光会引起光合速率的降低，这个现象就叫光合作用的光抑制（强光对光合作用的抑制）。强光下作物的保护机理？ 1）通过叶片运动，叶绿体运动或叶表面覆盖蜡质层、积累盐或着生毛等来减少对光的吸收；（2）通过增加光合电子传递 和光合关键酶的含量及活化程度，提高光合能力等来增加对光能的利用；（3）加强非光合的耗能代谢过程，如光呼吸等；（4）加强热耗散过程，如 蒸腾作用；（5）增加活性氧的清除系统，如超氧物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶等的量和活性；（6）加强PSII的修复循环等。光质对作物光合作用的影响。在太阳幅射中，只有可见光部分才能被光合作用利用。紫外线（290-400）具有抑制植物生长的作用；对
9、植物体内Vc的含量影响大，紫外光越强Vc含量越高；紫外光对果实着色也有很大影响。可 见光（400-770）叶绿素吸收太阳光中的红橙光、蓝紫光最多，这两种光也是植物光合作用旺盛进行的光源。红外光主要是产生热量，特别 是大于1000nm的红外光是产生热量的主要光源。光照时间对作物光合作用的影响。从照光开始至光合速率达到稳定水平的这段时间，称为“光合滞后期或称光合诱导期。产生滞后期的 原因：1光对酶活性的诱导2光合碳循环中间产物的增生需要一个准备过程3光诱导气孔开启所需较长的时间，其是叶片滞后期延长的主要因 素。（因此在测定光合速率时要让叶片充分预照光。）光周期对作物生产的影响。异地引种：要考虑两地
10、的日照时数是否一致及作物对光周期的要求短日植物若北方南方发育提前，应选晚熟品种。南方 北方发育推迟，应选早熟品种。光周期对作物农艺性状的影响。光周期可使主茎节数、分枝数和分枝长度、叶片数、株高等发生变化。橘。光周期现象在生产中的应用：日照长短不影响黄瓜开花但影响花雌雄的分化，日照短利于雌花形成。以块茎、鳞茎等贮藏器官休眠的花卉，如 水仙、仙客来、郁金香、小苍兰等，其贮藏器官的形成受光周期的诱导与调节。光敏不育性杂交育种。（二）CO2对作物光合作用的影响。在比例阶段，光合速率随CO2浓度增高而增加，当光合速率与呼吸速率相等时，环境中的CO2浓度即为CO2补偿点。C4植物的CO2补偿点低，在低CO
11、2浓度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高；C4植物的CO2饱和点比C3植物低。CO2从叶片外到叶绿体内扩散过程中的阻力位点是气孔孔道。光合速率与大气至叶绿体间的CO2浓度差成正比，与大气至叶绿体间的总阻力成反比；凡能提高浓度差和减少阻力的因素都可促进CO2流通而 提高光合速率。（三）温度对作物光合作用的影响。生命的过程即酶反应的过程，因而受温度影响。光合过程中的也不例外。 温度影响叶绿素的合成。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白，都与低温抑制叶绿素形成有关。三基点定义抑制光合的原因或范围最低温度（冷限）该低温下表观光合速率为零（0C。）低温时膜脂呈凝胶相，叶绿体超微结构受到破坏酶促反应
12、缓慢，气孔开闭失调，最高温度（热限）该高温下表观光合速率为零（45C）膜脂与酶蛋白热变性，使光合器官损伤，叶绿体中的酶钝化； 高温刺激了光暗呼吸，使表观光合速率下降最适温度能使光合速率达到最高的温度C3阴生植物1020 C 一般C3植物2030 CC4植物3545 C光合作用的温度范围和三基点。昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度高，日光充足，有利于光合作用的进行；夜间温度较低，降低了呼吸消耗，因此，在一定温 度范围内，昼夜温差大有利于光合积累。在农业实践中要注意控制环境温度，避免高温与低温对光合作用的不利影响。产生光合作用热抑制的原因：一是由于膜脂与酶蛋白的热变性，使光合器官损伤，叶
13、绿体中的酶钝化；二是由于高温刺激了光暗呼吸，使表观 光合速率迅速下降。缺水影响光合作用主要是间接的原因。水分亏缺会使光合速率下降。在水分轻度亏缺时，供水后尚能使光合能力恢复，倘若水分亏缺严重，供 水后叶片水势虽可恢复至原来水平，但光合速率却难以恢复至原有程度。因而在水稻烤田，棉花、花生蹲苗时，要控制烤田或蹲苗程度，不能 过头。水分亏缺对光合作用的影响：直接影响：水为光合作用的原料，没有水不能进行光合作用。但是用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%，因此往往不成为缺水影响光合作用的 主要原因。间接影响:的主要原因有：（1）气孔导度下降当水分亏缺时，叶片中脱落酸量增加，从而引起气孔关闭，导度下降，进入
14、叶片的CO2减少。（2）光 合产物输出变慢水分亏缺会使光合产物输出变慢，加之缺水时叶片中淀粉水解加强，糖类积累，结果引起光合速率下降。（3）光合机构受损缺 水时叶绿体的电子传递速率降低且与光合磷酸化解偶联，影响同化力形成。严重缺水还会使叶绿体变形，片层结构破坏，这些不仅使光合速率 下降，而且使光合能力不能恢复。（4）光合面积扩展受抑在缺水条件下，生长受抑，叶面积扩展受到限制。有的叶面被盐结晶、被绒毛或蜡质覆 盖，这样虽然减少了水分的消耗，减少光抑制，但同时也因对光的吸收减少而使得光合速率降低。水过多：土壤水分太多，通气不良妨碍根系活动，间接影响光合；雨水淋在叶片上，遮挡气孔，影响气体交换，另一
15、方面使叶肉细胞处于低渗 状态，这些都会使光合速率降低。（五）矿质营养对作物光合作用的影响矿质营养在光合作用中的功能：1.叶绿体结构的组成成分如N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以及片层膜不可缺少的成 分。2.电子传递体的重要成分如PC中含Cu，Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe，放氧复合体不可缺少Mn2+和Cl-。3.磷酸基团的重要作 用构成同化力的ATP和NADPH，光合碳还原循环中所有的中间产物，合成淀粉的前体ADPG，以及合成蔗糖的前体UDPG，这些化合物中都含 有磷酸基团。4.活化或调节因子如Rubisco, FBPase等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu
16、、Mn、Zn参与叶绿素的合成；K+和Ca2调节气孔开闭；K 和P促进光合产物的转化与运输等。中午前后，光合速率下降，呈现“午睡”现象，引起光合“午睡”的主要因素是大气干旱和土壤干旱。另外，中午及午后的强光、高温、低co2 浓度等条件都会使光呼吸激增，光抑制产生，这些也都会使光合速率在中午或午后降低。光合“午睡”是植物遇干旱时的普遍发生现象，也是 植物对环境缺水的一种适应方式。但是“午睡”造成的损失可达光合生产的30%，甚至更多。光能利用率：植物光合产物中贮存的光能占太阳总辐射的百分比。E(%)=W H/S。式中：E(%)光能利用率，W 光合产物 干重(生物学产量kg), H每千克干物质的产热量(kJ)
