1、第四章 作物与生态环境 本章重点：本章重点： 作物生长发育对光、温、水、气、土、肥作物生长发育对光、温、水、气、土、肥 的生态资源的适应性的生态资源的适应性 难点：难点： 光补偿点、光饱和点、光周期现象及应用；光补偿点、光饱和点、光周期现象及应用； 温度三基点、温周期现象及应用；需水特温度三基点、温周期现象及应用；需水特 性；作物营养临界期与最大效率期；土壤性；作物营养临界期与最大效率期；土壤 肥力要素。肥力要素。 学 习 目 标 一、生态因子（Ecological factors） 1、生态因子的概念 与作物相关的所有环境因子，统称生态因子。 作物存在的生态系统称为农田生态系统。 农田生态系
2、统也是由生物因子和非生物因子所组成。 农作物本身是这个系统生物因子中的一个种群。 第一节 作物的生态因子 2、生态因子是作物生产系统的重要组分 作物：系统主体。 生态因子：系统客体，为作物提供生存空间、能源和物质 作物生产系统 包括光照、温度、水分、空气资源及活动现象。 直接影响作物的生长发育代谢活动和形态变异，决定作物的地理分布。 气候因子与其它生态因子密切相关，例如：随地理经、纬度和海拔而变 化；随植被类型和人为变化而变化 。 二、生态因子的分类及作用方式 1、气候因子（Climatic elements） 包括土壤理化性状、土壤肥力和土壤生物结构及活动现象。 直接影响作物的生长发育代谢活
3、动，决定作物的地理分布。 2、土壤因子（Soil elements） 包括除作物本身外的动物、植物、微生物种类及活动现象。 3、生物因子（Living things） 与作物生长发育和生存竞争生态资源形成有害生物 害虫 杂草 病原物 与作物互利共生形成有益生物 益虫：如蜜蜂 有益微生物：如根瘤菌 包括调节作物与生存资源相适应的技术和维持作物生产系统正常运行提 供的经济、物质投入。 干预作物生产的最活跃条件。 4、人为因子（Anthropogenic factors） 第二节 作物与光照 一、光照强度与作物的生长发育 （一）光照强度与作物生长 光是作物进行光合作用的能量来源，光合作用合成的有机物
4、质是 作物进行生长的物质基础。 细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光照强度 有密切的关系。 光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度;植物 体各器官和组织保持发育上的正常比例，也与一定的光照强度有关。 作物种植过密，光照就不足，节间过分拉长，不但影响分蘖或分 枝，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。 （二）光照强度与作物发育 作物花芽的分化和形成即受光照强度的制约。 通常作物群体过大，有机营养的同化量少，花芽的形成也减少， 己经形成的花芽也由于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。 开花期，如果光照减弱会引 起结实不良或果实停止发育，甚 至落
5、果。 棉花在开花、结铃期如遇长 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。 （三）光照强度与光合作用 光补偿点在一定的光照强度下， 实际光合速率和呼吸速率达到平衡，表 观光合速率等于零，此时的光照强度即为光补偿点。 光补偿点时的净光合率为零，即光合作用生产的干物质量与呼吸消耗的 干物质量相等。 阳生植物光补偿点，为全日照量35% 阴生植物光补偿点，为全日照量1%以下 作物正常生长要求高于光补偿点的光照强度 开花结实光补偿点 小麦1.82.0千LX 玉米0.8千LX 豌豆1千LX 几种常见作物的需光特性 （三）光照强度与光合作用 光饱和点随着光照强度的进一步增
6、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。 阳生作物光饱和点，为全日照量100% 阴生作物光饱和点，为全日照量1050% 水稻、棉花光饱和点4050千Lx 小麦、菜豆、玉米光饱和点30千Lx 大豆光饱和点27千Lx 作物正常生长发育和产量形成要求不高于 光饱和点的光照强度。 作物群体中一般仅顶层叶可能处于 光饱和点或以上，顶层叶以下必然低于光饱和点。 二、光照时间与作物的生长发育 （一）作物对光照时间的反应类型 短日照作物 长日照作物 中间型作物 （二）作物的光周期反应及类型分布 光周期(Photoperiodism)
7、 自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。 光周期现象(Photoperiodic effect) 植物对昼夜长度发生反应的现象叫做光周期现象。 长日作物和短日作物暗期光间断和光期短暂 黑暗对花形成的影响 （二）作物的光周期反应及类型分布 （三）光周期反应在引种上的应用 在作物引种时应特别注意作物开花对光周期的要求。 纬度相近地区之间，因光照时间相近，引种成功可能性较大。 短日照作物由南方(短日照、高温)向北方(长日照、低温)引种时， 由于北方生长季节内日照时数比南方长，气温比南方低，往往出现营 养生长期延长，开花结实推迟的现象。 短日照作物由北方向南方引种，则往往出现营养生长期缩短、开 花结实提
8、前的现象。人们常常利用短日照作物的这种反应，将北方作 物品种引到南方，用于夏季播种，争取一茬收成。 三、光质与作物的生长发育 （一）作物生长发育可利用的光谱 光合有效辐射即可见光区（400720 nm）的大部分光波能被绿色 植物所吸收，用于进行光合生产，这部分辐射称为光合有效辐射。 光合有效辐射约占太阳总辐射量的40%一50%。 三、光质与作物的生长发育 （一）作物生长发育可利用的光谱 三、光质与作物的生长发育 （二）光质对作物生长发育的影响 1、作物种子萌发 光质诱导种子萌发受光敏色素的调控。 光质影响种子的萌发的机制是光敏色素影响赤霉素的合成以及对赤霉素 的敏感性，光敏色素的信号传导可以提
9、高种子对赤霉素的敏感性。 白光和波长660NM的红光有促进需光种子萌发的作用。 （二）光质对作物生长发育的影响 1、作物种子萌发 2、作物根系生长 3、作物茎的生长 4、作物叶片生长 5、作物花芽分化与开花 红光诱导长日植物开花、抑制短日开花；远红光（红外光）则相反。 红、蓝光可造成玉米雄花穗轴及颖花的全部退化。 四、作物的光合生产潜力 （一）作物对光能的利用 1、光能利用率的理论值 光能利用率是指植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射 在单位地面上的日光能量的比率。 一般认为，光能利用率的理论值为5%。 超高产玉米667m2产量达到900kg，已接近光能利用率5%。 1、光能利用率的理
10、论值 2、光能利用率低的原因 目前，我国农田平均年光能利用率只有0.3-0.4%，高产田为1-2%；世界 农田约为0.2%；地球上水陆植物平均只有0.1%。 (1)漏光损失 作物生长初期叶面积很小，日光大部分漏射在地面上而损失。生产水平 较低的大田，一生不封行，直到后期漏光也很多。 (2)光饱和浪费 稻麦光饱和点约为全日照的1/3-1/2，更强的光不能提高光合速率，而 形成浪费。 (3)条件限制 温度过高过低，水分过多过少，某些矿质元素缺乏，CO2供应不足，病 虫害等等。 （二）提高作物光能利用率的途径 1、培育和选择高光效品种 优良品种具有合理的株型结构，能充分利用光能资源，积 累的有机质多
11、。 高光效品种应具有利于光合作用的叶、分枝（蘖）、茎结 构的理想株型。 2、改革种植制度，增加光合面积和时间 （1）提高复种指数 复种指数指全年内农作物的收获面积与耕地面积之比。 提高复种指数就相当于增加收获面积，延长单位土地面积上作物的光合 时间。 如在前茬作物生长后期，即在行间播种或栽植后茬作物，这样当前茬作 物收获时，后茬作物己长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间混套种等。 （2）改变株型 近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高产新品种，都是杆矮、叶 挺而厚的株型。种植此类品种可增加密植程度，提高叶面积系数，并耐肥抗 倒，因而能提高光能利用率。 3、合理密植，改善田间小气候 合理密植就是
12、使作物群体得到合理发展，使之有最适的光 合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。 第三节 作物与温度 一、温度的变化节律及其对作物的影响 气温变化可分为：气温变化可分为： 周期性变化（节律性变温）和非周期性变化（非节律性变温）周期性变化（节律性变温）和非周期性变化（非节律性变温） 1 1、气温的时间变化、气温的时间变化 气温的气温的日较差日较差：日最高温度（午后：日最高温度（午后2 2时）与日最低温度（日时）与日最低温度（日 出之前）的差。热带平均为出之前）的差。热带平均为1212，温带，温带88，极地，极地3-4 3-4 。 夏季较冬季数值大；晴天较阴天大；低海拔较高海拔大。夏
13、季较冬季数值大；晴天较阴天大；低海拔较高海拔大。 气温的气温的年较差年较差：最热月均温与最冷月均温之差。：最热月均温与最冷月均温之差。 在北半球，在北半球，最热月最热月出现在出现在7 7月（大陆）和月（大陆）和8 8月（海洋），月（海洋）， 最冷月最冷月出现在出现在1 1月（大陆）和月（大陆）和2 2月（海洋）。月（海洋）。 气温的年较差随纬度增加（海拔升高）而增加（降低）。气温的年较差随纬度增加（海拔升高）而增加（降低）。 海洋比陆地小，沿海比内陆小，湿润地比干燥地方小。海洋比陆地小，沿海比内陆小，湿润地比干燥地方小。 （1 1）气温的水平分布（水平地理分布）气温的水平分布（水平地理分布）
14、气温的水平分布与纬度、海陆分布等因素密切相关。气温的水平分布与纬度、海陆分布等因素密切相关。 一般纬度每增加一般纬度每增加1 1，年平均温度降低，年平均温度降低0.50.5。 全球年平均温度为全球年平均温度为14.314.3，北半球为，北半球为15.215.2，南半球为，南半球为 13.313.3。全球平均最高气温在北纬。全球平均最高气温在北纬1010附近。附近。 温度年较差由赤道向极地增大。温度年较差由赤道向极地增大。 2 2、气温的空间变化、气温的空间变化 （2 2）气温的垂直分布）气温的垂直分布 一般对流层的温度随海拔高度的升高而降低。海拔每升高一般对流层的温度随海拔高度的升高而降低。海
15、拔每升高 100100米温度降低的数值，称为米温度降低的数值，称为气温直减率气温直减率。 对流层气温直减率平均为对流层气温直减率平均为0.65/100m0.65/100m。 但有时上层空气比接近地面的空气更热。称为但有时上层空气比接近地面的空气更热。称为“逆温逆温”。 形成逆温的原因主要是：形成逆温的原因主要是： 辐射逆温：辐射逆温：夜晚（或冬季）由于地面温度显著降低，近夜晚（或冬季）由于地面温度显著降低，近 地空气层温度随之冷却。导致出现低雾、霜、露等天气现象。地空气层温度随之冷却。导致出现低雾、霜、露等天气现象。 地形逆温：地形逆温：山上冷空气顺坡下沉，谷底暖空气被近上升。山上冷空气顺坡下
16、沉，谷底暖空气被近上升。 发展热带亚热带经济作物，通常要在南坡谷底以上发展热带亚热带经济作物，通常要在南坡谷底以上303050m50m为宜。为宜。 二、作物生长发育的基点温度 1、温度三基点概念 最适温度：最适温度：作物生长发育作物生长发育 最快要求的温度最快要求的温度 最低温度：最低温度：作物生长发育作物生长发育 要求的起点温度（低限）要求的起点温度（低限） 最高温度：最高温度：作物生长发育作物生长发育 所能承受的高限温度所能承受的高限温度 2、作物的三基点温度有如下特征： 不同作物的三基点温度不同。不同作物的三基点温度不同。 喜温作物喜温作物适温较高，生长的起点温度适温较高，生长的起点温度
17、1010，主要有水稻、，主要有水稻、 棉花、玉米、大豆、麻类、甘薯等春播作物；棉花、玉米、大豆、麻类、甘薯等春播作物； 耐寒作物耐寒作物适温较低，生长起点温度一般在适温较低，生长起点温度一般在2 233，主要有，主要有 小麦、大麦、油菜、蚕豆、甜菜等秋播作物。小麦、大麦、油菜、蚕豆、甜菜等秋播作物。 生育时期不同，三基点不同。生育时期不同，三基点不同。如花生苗期开花下针期如花生苗期开花下针期 结荚期结荚期 不同器官三基点也不同。不同器官三基点也不同。 地上部分地下部分，种子营养器官生殖器官地上部分地下部分，种子营养器官生殖器官 温度临界期温度临界期：对外界温度最敏感的时期（：对外界温度最敏感的
18、时期（减数分裂减数分裂开花开花） 最适温度比较接近于最高温度，最高温度多在最适温度比较接近于最高温度，最高温度多在30304040 之间，之间，生产中往往高温危害少。低温危害多。 作物名最低温度最适温度最高温度 油菜 小麦 大豆 水稻 玉米 花生 棉花 5 10 13 20 18 16 1820 1418 20 2528 2530 2528 2528 2530 30 32 29 4045 38 38 35 作物性细胞进行减数分裂和开花时，对外界温度最敏感，作物性细胞进行减数分裂和开花时，对外界温度最敏感， 如遇低温或高温都会导致严重减产。这种对外界温度最敏感如遇低温或高温都会导致严重减产。这种
19、对外界温度最敏感 的时期称为的时期称为温度临界期。温度临界期。 几种作物开花期的温度三基点（几种作物开花期的温度三基点（） 3、温度临界期 依据萌发的最适温度确定依据萌发的最适温度确定作物的适宜播期作物的适宜播期 主要应用于春播作物；主要应用于春播作物； 依据温度临界期的温度三基点依据温度临界期的温度三基点调节生育期调节生育期 错开作物开花期不与最高温度相遇，主要应用于夏收作物；错开作物开花期不与最高温度相遇，主要应用于夏收作物； 错开作物开花期不与最低温度相遇，主要应用于水稻错开作物开花期不与最低温度相遇，主要应用于水稻。 温度三基点在作物生产上的应用温度三基点在作物生产上的应用 指某一生育
20、时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。 通常用通常用00及及1010期间的积温值来表示。期间的积温值来表示。 活动积温：活动积温：是指是指生物学零度的日平均温度的累积值。生物学零度的日平均温度的累积值。 生物学零度一般指最低温度，喜温作物多用生物学零度一般指最低温度，喜温作物多用1010，耐寒作物常用，耐寒作物常用00。 有效积温：有效积温：指日均温与生物学零度的差值的累加值。准确性较高。指日均温与生物学零度的差值的累加值。准确性较高。 如玉米的生物学零度为如玉米的生物学零度为1010，五月中旬日平均温度为，五月中旬日平均温度为12.012.
21、0，10.510.5， 8.68.6，4.94.9，7.67.6，12.012.0，15.115.1，18.218.2，16.016.0，计算：，计算： 活动积温：活动积温： 12.0 + 10.5 + 12.0 + 15.1 + 18.2 + 16.0 = 83.8 12.0 + 10.5 + 12.0 + 15.1 + 18.2 + 16.0 = 83.8 有效积温：有效积温：(12.010) + (10.510) + (12.010) + (15.110) + (12.010) + (10.510) + (12.010) + (15.110) + (18.210) + (16.010)
22、= 23.8 (18.210) + (16.010) = 23.8 三、积温 积温在作物生产上的应用 1 1）确定作物安全播种期，估计作物的生育速度和各生育期）确定作物安全播种期，估计作物的生育速度和各生育期 到来的时间。到来的时间。 2 2）预测产量）预测产量。可确定是属于丰收年还是歉收年。可确定是属于丰收年还是歉收年。 3 3）制定种植制度。）制定种植制度。一个地区的积温代表了此地区的热量资一个地区的积温代表了此地区的热量资 源，根据积温确定农业区划，安排作物布局。源，根据积温确定农业区划，安排作物布局。 如如1010的积温在的积温在36003600以下的地区只适于一年一熟，以下的地区只适
23、于一年一熟，36003600 50005000可以一年两熟，可以一年两熟，50005000以上可以一年三熟。以上可以一年三熟。 标志着某些重要物候现象或农事活动的开始、终止或转折，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。度。 四、农业界限温度 00：北方土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始，为农耕期；：北方土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始，为农耕期； 55：早春作物播种、小麦积极生长，作物的生长期或生长季；：早春作物播种、小麦积极生长，作物的生长期或生长季； 1010
24、：喜温作物（水稻、棉花等）开始播种与生长，作物生长活跃期；：喜温作物（水稻、棉花等）开始播种与生长，作物生长活跃期； 1515：喜温作物开始快速生长，喜温作物的快速生长期；：喜温作物开始快速生长，喜温作物的快速生长期； 2020：热带作物开始积极生长，热带作物的积极生长期。：热带作物开始积极生长，热带作物的积极生长期。 五、土壤温度与作物生长发育 1 1、土壤的热量特征、土壤的热量特征 主要影响因素：土壤的热容量和导热率，主要影响因素：土壤的热容量和导热率， 土壤的热容量分为土壤的热容量分为: : 重量热容量（土壤比热）重量热容量（土壤比热）：1g1g土壤增温土壤增温11所需的热量，所需的热量
25、， 容积热容量容积热容量：1cm1cm3 3土壤增温土壤增温11所需的热量。所需的热量。 空气空气的容积热容量比的容积热容量比水水小，因此冬季灌水可以抵抗低温。小，因此冬季灌水可以抵抗低温。 土壤湿度高可增加土壤导热性。土壤湿度高可增加土壤导热性。 2 2、土壤温度的变化、土壤温度的变化 时间变化：日变化（下午时间变化：日变化（下午1 1时左右土表温度最高时左右土表温度最高, ,日出时最低）与年变化日出时最低）与年变化 （1-21-2月低，月低，7-87-8月最高）月最高） 空间变化：越深，越低，变幅也越小。空间变化：越深，越低，变幅也越小。 浅色浅色土壤对太阳辐射能的反射强，吸收少，温度低。
26、土壤对太阳辐射能的反射强，吸收少，温度低。 深色深色土壤则相反，吸收多，土壤温度高。土壤则相反，吸收多，土壤温度高。 有机质有机质在分解过程中可以放出热量，同时有机质可使土色在分解过程中可以放出热量，同时有机质可使土色 变深，有利于土温提高，另一方面有机质可增加土壤蓄水量，变深，有利于土温提高，另一方面有机质可增加土壤蓄水量， 因而又不利于土温上升。因而又不利于土温上升。 在生产上我们往往可以采取适当的措施来调节土壤的温度，在生产上我们往往可以采取适当的措施来调节土壤的温度， 如水稻排灌措施保持秧田的土温。如水稻排灌措施保持秧田的土温。在霜冻夜间在霜冻夜间，可满灌秧田水，可满灌秧田水， 使秧田
27、土温不至于下降过多，使秧田土温不至于下降过多，在有太阳的白天在有太阳的白天，可排除秧田水，可排除秧田水， 使秧田多接受阳光，增加土温。使秧田多接受阳光，增加土温。 对作物不利的温度（低温或高温）叫做对作物不利的温度（低温或高温）叫做温度逆境温度逆境。 （1 1）低温对作物的危害）低温对作物的危害 冷害（寒害）冷害（寒害）：零度以上的低温引起喜温作物的伤害。：零度以上的低温引起喜温作物的伤害。 水分平衡失调，蛋白质合成受阻，碳水化合物减少，代谢紊乱。水分平衡失调，蛋白质合成受阻，碳水化合物减少，代谢紊乱。 如水稻、棉花、花生在如水稻、棉花、花生在0.50.555温度中，温度中，343436h36
28、h便可死亡。便可死亡。 冻害冻害：冰点以下的低温，引起作物组织结冰造而成伤害或：冰点以下的低温，引起作物组织结冰造而成伤害或 死亡。死亡。( (分为细胞间隙结冰和细胞内直接结冰分为细胞间隙结冰和细胞内直接结冰) ) 原生质失水危害，冰融速度，蛋白质沉淀，原生质的机械损伤。原生质失水危害，冰融速度，蛋白质沉淀，原生质的机械损伤。 冬小麦在越冬期间冬小麦在越冬期间-20-20左右的气温中，不易受冻，拔节期在左右的气温中，不易受冻，拔节期在-2-2-3-3 的低温中，便可冻死。的低温中，便可冻死。 六、温度逆境对作物的危害及防御措施 对作物不利的温度（低温或高温）叫做对作物不利的温度（低温或高温）叫
29、做温度逆境温度逆境。 霜害（白霜霜害（白霜）：霜的出现而使植物受害。）：霜的出现而使植物受害。 黑霜黑霜：无霜使作物受害的天气。（即冻害天气）：无霜使作物受害的天气。（即冻害天气） （主要表现为原生质特性的变化：即细胞水分的减少及细胞液浓度的增加）（主要表现为原生质特性的变化：即细胞水分的减少及细胞液浓度的增加） 在低温下，在低温下，一方面一方面是细胞中水分的减少，细胞汁浓度增加；是细胞中水分的减少，细胞汁浓度增加； 另一方面另一方面，淀粉的水解，细胞液内糖类逐渐积累。，淀粉的水解，细胞液内糖类逐渐积累。 同时，作物生长减慢，同时，作物生长减慢，糖类等物质的消耗减少糖类等物质的消耗减少，提高了
30、细胞液的，提高了细胞液的 渗透压，减少了细胞间隙的脱水。渗透压，减少了细胞间隙的脱水。 细胞内糖类、脂肪和色素物质增加，能降低作物的冰点，防止原细胞内糖类、脂肪和色素物质增加，能降低作物的冰点，防止原 生质萎缩和蛋白质的凝固。生质萎缩和蛋白质的凝固。 抗寒锻炼：抗寒锻炼：秋播作物在冬前气温逐渐下降，体内发生抗寒秋播作物在冬前气温逐渐下降，体内发生抗寒 的生理生长变化过程。的生理生长变化过程。 （2 2）作物对低温的适应）作物对低温的适应 作物不同生育时期的耐寒能力作物不同生育时期的耐寒能力 高温对作物的伤害，可以分为高温对作物的伤害，可以分为间接伤害和直接伤害间接伤害和直接伤害。 间接伤害间接
31、伤害: :蛋白质合成受阻蛋白质合成受阻; ;有毒物质生成有毒物质生成; ;饥饿饥饿; ;高温引起的旱害高温引起的旱害 直接伤害直接伤害: :蛋白质变性蛋白质变性; ;脂溶脂溶 （4 4）作物对高温的适应）作物对高温的适应 降低含水量降低含水量，细胞内原生质浓度的增加，增强了抗凝结能力。，细胞内原生质浓度的增加，增强了抗凝结能力。 作物代谢减慢作物代谢减慢，增强了抗高温能力。，增强了抗高温能力。 促进作物进入休眠状态促进作物进入休眠状态，干燥的种子更能抵抗高温。，干燥的种子更能抵抗高温。 加强蒸腾作用加强蒸腾作用，降低体温，避免高温对作物的伤害，降低体温，避免高温对作物的伤害， 当气温升到当气温
32、升到4040以上，以上，气孔关闭气孔关闭，作物失去蒸腾能力而受害。，作物失去蒸腾能力而受害。 （3 3）高温对作物的危害）高温对作物的危害 高温对水稻开花的影响高温对水稻开花的影响 高温对水稻结实率的影响高温对水稻结实率的影响 高温对水稻千粒重的影响高温对水稻千粒重的影响 第四节 作物与水分 生理需水：生理需水：直接用于作物生理生化过程的水分。直接用于作物生理生化过程的水分。 生态需水：生态需水：为作物创造适宜的生态环境所需要的水分，利用为作物创造适宜的生态环境所需要的水分，利用水来改善水来改善 土壤和田间小气候的环境条件，以利作物生长发育。土壤和田间小气候的环境条件，以利作物生长发育。 生理
33、生态作用：生理生态作用： 原生质的主要成分；原生质的主要成分； 光合作用的基本原料；光合作用的基本原料； 代谢过程的反应物质；代谢过程的反应物质； 物质吸收、运输的溶剂；物质吸收、运输的溶剂； 保持作物固有姿态；保持作物固有姿态； 改善土壤温度，提高肥料效率改善土壤温度，提高肥料效率 一、生理需水和生态需水 1、作物的需水量 蒸腾系数指作物每形成蒸腾系数指作物每形成1 g1 g干物质所消耗的水分的克数。干物质所消耗的水分的克数。 蒸腾系数大，利用水分效率低；蒸腾系数小，利用水分效率高。蒸腾系数大，利用水分效率低；蒸腾系数小，利用水分效率高。 不同的作物需水量不同不同的作物需水量不同 需水量大的
34、作物需水量大的作物：水稻、大豆、油菜、亚麻、苜蓿；：水稻、大豆、油菜、亚麻、苜蓿； 需水量小的作物需水量小的作物：高粱、玉米、黍、粟等：高粱、玉米、黍、粟等C C4 4作物；作物； 需水量中等的作物需水量中等的作物：小麦、棉花、马铃薯、蚕豆、甜菜、向日葵等。：小麦、棉花、马铃薯、蚕豆、甜菜、向日葵等。 同一作物的不同品种需水量不同同一作物的不同品种需水量不同 作物不同生育时期的需水量不同作物不同生育时期的需水量不同 作物生长前期、后期需水量较少；作物生长中期需水量较多。作物生长前期、后期需水量较少；作物生长中期需水量较多。 二、作物的需水规律 不同的作物的蒸腾系数不同 指作物一生中对水分最敏感
35、的时期。指作物一生中对水分最敏感的时期。 水分过多或不足对产量和品质的影响最大。水分过多或不足对产量和品质的影响最大。 2、需水临界期 麦类作物麦类作物 孕穗孕穗抽穗抽穗 水稻水稻 抽穗抽穗扬花扬花 油菜、花生油菜、花生 开花期开花期 高粱、玉米高粱、玉米 开花开花乳熟乳熟 棉花棉花 花铃期花铃期 几个作物的临界期：几个作物的临界期： 49 1 1、干旱对作物的影响和作物的抗旱性、干旱对作物的影响和作物的抗旱性 干旱分为：干旱分为：土壤干旱和大气干旱土壤干旱和大气干旱。 大气干旱：温度高而空气的相对湿度低大气干旱：温度高而空气的相对湿度低(10%(10%20%)20%)，作物，作物 的蒸腾大于
36、水分的吸收，破坏了作物的水分平衡。的蒸腾大于水分的吸收，破坏了作物的水分平衡。 土壤干旱：土壤中缺乏作物能吸收的水分，作物生长困难土壤干旱：土壤中缺乏作物能吸收的水分，作物生长困难 甚至停止。受害程度比大气干旱严重。甚至停止。受害程度比大气干旱严重。 大气干旱如果长期存在，便会引起土壤干旱。大气干旱如果长期存在，便会引起土壤干旱。 三、水分逆境对作物的影响 （1 1）旱害对作物的影响）旱害对作物的影响 降低作物的各种生理过程降低作物的各种生理过程。如气孔关闭，原生质脱水，。如气孔关闭，原生质脱水， 引起作物体内各部分水分的重新分配引起作物体内各部分水分的重新分配。如幼叶和老叶。如幼叶和老叶。
37、水分不足影响作物产品的品质水分不足影响作物产品的品质。如油料种子含油率降低。如油料种子含油率降低。 （2 2）作物的抗旱性）作物的抗旱性 干旱常伴随高温发生，作物的抗旱与抗热常有密切关系干旱常伴随高温发生，作物的抗旱与抗热常有密切关系。 作物的抗旱性包括抗脱水的能力和抗高温伤害的能力。作物的抗旱性包括抗脱水的能力和抗高温伤害的能力。如如 玉米抗高温不抗脱水，向日葵抗脱水不抗高温。玉米抗高温不抗脱水，向日葵抗脱水不抗高温。 应加强抗旱锻炼。应加强抗旱锻炼。 水分过多对作物的不利影响称为水分过多对作物的不利影响称为湿害湿害。（明涝暗渍）（明涝暗渍） 渍害：渍害：土壤含水量超过田间最大持水量，土壤水
38、分处于饱土壤含水量超过田间最大持水量，土壤水分处于饱 和状态，对作物造成的不利影响。和状态，对作物造成的不利影响。 涝害：涝害：田间地面积水，作物的局部或全部被淹没。田间地面积水，作物的局部或全部被淹没。 （1 1）水涝对作物的危害）水涝对作物的危害（主要是缺氧）主要是缺氧） 对作物形态与生长的损害对作物形态与生长的损害：植株生长矮小，抑制种子萌发，叶片黄化，：植株生长矮小，抑制种子萌发，叶片黄化， 根尖变黑。根尖变黑。 代谢损害代谢损害：抑制光合，限制有氧呼吸。：抑制光合，限制有氧呼吸。 营养失调营养失调：降低根对离子吸收活性。产生大量还原性物质，：降低根对离子吸收活性。产生大量还原性物质，
39、H H2 2S S、FeFe2 2 、 、 MnMn2+ 2+以及有机酸（如丁酸） 以及有机酸（如丁酸） 影响品质影响品质：烟叶中尼古丁和柠檬酸含量下降。：烟叶中尼古丁和柠檬酸含量下降。 2 2、水涝对作物的影响、水涝对作物的影响 逐步淹水引起土壤中的氧慢慢下逐步淹水引起土壤中的氧慢慢下 降，引起作物根系木质化，限制了还降，引起作物根系木质化，限制了还 原物质的侵入。原物质的侵入。 不同作物的耐涝能力也有所差别。不同作物的耐涝能力也有所差别。 地上部分茎叶向根系供氧能力的地上部分茎叶向根系供氧能力的 大小，是决定抗涝性的主要因素。大小，是决定抗涝性的主要因素。 有些旱地作物的耐涝性也较强，有些
40、旱地作物的耐涝性也较强， 如如高粱高粱。 （2 2）作物的抗涝性）作物的抗涝性 一、作物与二氧化碳 第五节 作物与空气 1 1、田间、田间COCO2 2浓度的变化浓度的变化 （1 1）COCO2 2浓度的时间变化浓度的时间变化 午夜与凌晨午夜与凌晨 高；高； 中午中午 低；低； 生长季节生长季节COCO2 2浓度较低；浓度较低； 非生长季节非生长季节COCO2 2浓度高。浓度高。 作物群体内部，作物群体内部， 午夜和凌晨午夜和凌晨近地面近地面，COCO2 2浓度高。浓度高。 白天白天中上部中上部，COCO2 2浓度较小，浓度较小，下部下部 稍大一些。稍大一些。 通风透光的原因：通风透光的原因：
41、 群体上层光照充足，但群体上层光照充足，但COCO2 2浓度相浓度相 对较低，下层对较低，下层COCO2 2浓度较大，光照却又浓度较大，光照却又 较弱。较弱。 （2 2）COCO2 2浓度的空间变化浓度的空间变化 （3 3）COCO2 2浓度与作物产量浓度与作物产量 年周期年周期COCO2 2浓度与作物生长季节相关。浓度与作物生长季节相关。 作物旺盛生长季节作物旺盛生长季节COCO2 2浓度稍低浓度稍低 非作物生长季节非作物生长季节COCO2 2浓度稍高浓度稍高 日周期日周期COCO2 2浓度与作物光合作用和呼吸作用相关。浓度与作物光合作用和呼吸作用相关。 午夜至凌晨群体内午夜至凌晨群体内CO
42、CO2 2浓度最高浓度最高 中午群体内中午群体内COCO2 2浓度最低浓度最低 作物群体内作物群体内COCO2 2浓度的垂直分布与光合作用浓度的垂直分布与光合作用 上、中部光照充足，但光合作用消耗上、中部光照充足，但光合作用消耗COCO2 2导致导致COCO2 2浓度较低；下部光合作用较浓度较低；下部光合作用较 弱，但弱，但COCO2 2浓度较高；空气中浓度较高；空气中COCO2 2浓度为浓度为300300320ppm320ppm； 提高作物群体内的提高作物群体内的COCO2 2浓度及改善透光性可以提高作物产量，生产上须重视浓度及改善透光性可以提高作物产量，生产上须重视 通风透光、改善群体内的
43、通风透光、改善群体内的COCO2 2和光照的合理分布。和光照的合理分布。 COCO2 2补偿点补偿点：当光合速率与呼吸速率相等时环境中的：当光合速率与呼吸速率相等时环境中的COCO2 2浓度。浓度。 COCO2 2饱和点饱和点：开始达到最大光合速率时的：开始达到最大光合速率时的COCO2 2浓度。浓度。 C C4 4作物作物COCO2 2补偿点和饱和点均低于补偿点和饱和点均低于C C3 3作物。作物。 （3 3）COCO2 2浓度与作物产量浓度与作物产量 随随COCO2 2浓度的增加，浓度的增加， 作物的呼吸速率减弱，作物的呼吸速率减弱， 光补偿点降低，蒸腾系光补偿点降低，蒸腾系 数减小，水分
44、利用率提数减小，水分利用率提 高。高。 提高作物群体内提高作物群体内COCO2 2浓度的途径浓度的途径 改善群体冠层内的通分条件，加速空气改善群体冠层内的通分条件，加速空气COCO2 2与群体与群体COCO2 2浓度的浓度的 交换速率。交换速率。 土壤增施有机肥料或碳酸氢铵，土壤土壤增施有机肥料或碳酸氢铵，土壤COCO2 2释放量以提高冠层释放量以提高冠层 内内COCO2 2浓度。浓度。 国际水稻研究所（国际水稻研究所（19761976年）在塑料温室的控制条件下用年）在塑料温室的控制条件下用IR8IR8 号水稻品种进行试验证明，号水稻品种进行试验证明，COCO2 2体积分数由体积分数由300L
45、/L300L/L提高到提高到 1200L/L1200L/L，使稻谷产量由，使稻谷产量由10 t/hm10 t/hm2 2增加到增加到14.5 t/hm14.5 t/hm2 2。 增施增施COCO2 2的方法：的方法： COCO2 2肥，成本高，应用难度大。肥，成本高，应用难度大。 增施优质有机肥是提高增施优质有机肥是提高COCO2 2浓度浓度 现实措施。现实措施。 增加增加COCO2 2能提高作物产量能提高作物产量 二、作物与氧气 空气中空气中O O2 2含量稳定在含量稳定在21%21%，作物群体内的，作物群体内的O O2 2浓度较空气浓度较空气COCO2 2浓度低得多，浓度低得多， 土壤或水
46、层内含氧量较空气中的低得多。土壤或水层内含氧量较空气中的低得多。 凡能提高作物群体内和土壤或水层内的凡能提高作物群体内和土壤或水层内的O O2 2含量的途径都能提高作物产量。含量的途径都能提高作物产量。 作物生产要求作物生产要求10%10%左右的左右的O O2 2浓度。浓度。 2 2、提高群体内、提高群体内O O2 2浓度的途径浓度的途径 改善通风的群体结构，加速空气与群体内改善通风的群体结构，加速空气与群体内O O2 2流通；流通； 改善土壤结构、增加土壤空隙度、减少土壤水分等，提高土壤含改善土壤结构、增加土壤空隙度、减少土壤水分等，提高土壤含O O2 2量，量， 促进根系代谢深度。促进根系
47、代谢深度。 1 1、空气中、空气中O O2 2浓度对作物产量的影响浓度对作物产量的影响 1 1、氮气、氮气 三、作物与其他气体 豆类作物通过与它们共生的根瘤菌可以利豆类作物通过与它们共生的根瘤菌可以利 用空气中的氮，但在根瘤菌生长前期需吸收作用空气中的氮，但在根瘤菌生长前期需吸收作 物的氮素，一般占豆类作物所需氮总量的物的氮素，一般占豆类作物所需氮总量的 1/41/41/31/3。在作物的幼苗期和籽实充实阶段，。在作物的幼苗期和籽实充实阶段， 还是需要适量施用氮肥。还是需要适量施用氮肥。 根瘤菌所固定氮只占豆类作物需氮的根瘤菌所固定氮只占豆类作物需氮的 1/41/41/2.1/2. 根瘤菌消耗
48、的能量大致相当于大豆光合产根瘤菌消耗的能量大致相当于大豆光合产 物的物的12%12%14%14%。 SOSO2 2：改变细胞液改变细胞液pHpH值，使叶绿素失去镁而丧失功能；值，使叶绿素失去镁而丧失功能； 与细胞中的羟酸形成羟基磺酸，破坏细胞结构和功能，抑与细胞中的羟酸形成羟基磺酸，破坏细胞结构和功能，抑 制代谢过程。制代谢过程。 HFHF：植物慢性氟中毒的症状，首先出现在叶尖和叶缘，后：植物慢性氟中毒的症状，首先出现在叶尖和叶缘，后 发展至内。发展至内。 O O3 3：与细胞膜接触后，能将质膜上的氨基酸、蛋白质的活性：与细胞膜接触后，能将质膜上的氨基酸、蛋白质的活性 基因和不饱和脂肪酸的双键
49、氧化，使细胞膜丧失选择半透性功基因和不饱和脂肪酸的双键氧化，使细胞膜丧失选择半透性功 能，内含物质大量外渗。能，内含物质大量外渗。 当空气中当空气中O O3 3与与SOSO2 2和和NONO2 2同时存在时，不良影响更大。同时存在时，不良影响更大。 2 2、有毒气体、有毒气体 一、土壤的基本概念及其作用 第六节 作物与土壤 土壤土壤是指覆盖在地球陆地表面，能够生长植物的疏松层。是指覆盖在地球陆地表面，能够生长植物的疏松层。 1 1、我国土壤主要类型有、我国土壤主要类型有: : 南方南方的红、黄壤的红、黄壤 东北平原东北平原的黑土类型的黑土类型 温带草原温带草原的钙质土和荒漠土壤的钙质土和荒漠土
50、壤 黄淮平原黄淮平原的棕壤类型的棕壤类型 盐碱盐碱土壤、土壤、山地山地土壤等。土壤等。 2 2、地力（土壤肥力）：、地力（土壤肥力）：是是衡量土壤好坏的指标，是指土壤衡量土壤好坏的指标，是指土壤 不断提供满足作物对水、肥、气、热的需求的能力。不断提供满足作物对水、肥、气、热的需求的能力。 （1 1）大气中环境因子的自由度大于土壤中，土壤中诸因素的改变、交）大气中环境因子的自由度大于土壤中，土壤中诸因素的改变、交 换、分配均匀度都很小。换、分配均匀度都很小。 （2 2）对作物的生育条件的改善，基本上都要在土壤中进行，如对旱、）对作物的生育条件的改善，基本上都要在土壤中进行，如对旱、 涝、盐碱土壤
