1、第五章第五章作物与生态环境作物与生态环境8/5/20222作物作物 1 1光照光照3 3水分水分2 2温度温度5 5肥料肥料4空气空气6土壤8/5/20223基本要求：基本要求：掌握作物生态因子的分类及生态掌握作物生态因子的分类及生态因子的作用机制和限制方式；了解作物与各种因子的作用机制和限制方式；了解作物与各种环境因素的关系环境因素的关系 重点：重点：掌握光照强度和日照长度对作物的影响，掌握光照强度和日照长度对作物的影响，积温在农业生产上的应用，水对作物的生理生积温在农业生产上的应用，水对作物的生理生态作用，作物对态作用，作物对COCO2 2和和O O2 2浓度变化的反应；作物浓度变化的反应
2、；作物必需的营养元素及不同作物的需肥规律必需的营养元素及不同作物的需肥规律难点：难点：光照和光照和COCO2 2对作物的影响对作物的影响8/5/20224第一节第一节作物的生态因子与生长调节作物的生态因子与生长调节一、一、作物的生态因子作物的生态因子二、作物的生态适应性二、作物的生态适应性三、作物生长的环境调节三、作物生长的环境调节8/5/20225一、一、作物的生态因子作物的生态因子（一）概念概念 作物的生态环境作物的生态环境：与作物生长发育与作物生长发育相关的所有环境因子的总称。相关的所有环境因子的总称。作物的生态因子作物的生态因子：构成作物生态环构成作物生态环境的成分。境的成分。8/5/
3、20226生生 态态因因 子子气候因子：气候因子：光、温、水、气、热、光、温、水、气、热、风）等。受地理位置和海拔影响风）等。受地理位置和海拔影响土壤因子：土壤因子：土壤物理性质、化学土壤物理性质、化学性质、肥力状况、生物等性质、肥力状况、生物等生物因子：生物因子：农田中的哺乳动物、农田中的哺乳动物、昆虫、微生物、杂草昆虫、微生物、杂草地形因子：地形因子：纬度、海拔、坡度、纬度、海拔、坡度、坡向坡向人为因子：人为因子：各种农业技术措施各种农业技术措施（二）、（二）、生态因子分类生态因子分类8/5/20227（三）、生态因子的作用机制与限制方式（三）、生态因子的作用机制与限制方式1.作用机制作用
4、机制（1）主次效应：早稻烂秧，低温为主。主次效应：早稻烂秧，低温为主。（2 2）交互作用效应）交互作用效应:水、肥累加效应。水、肥累加效应。（3 3）a a直接作用：直接作用：光、温、水、肥等。光、温、水、肥等。b b间接作用间接作用：纬度、海拔、地形：纬度、海拔、地形等。等。（4 4）作用的阶段性。）作用的阶段性。8/5/202282.限制方式限制方式（1 1）李比希最小因子定律）李比希最小因子定律（2 2）谢尔福耐性定律）谢尔福耐性定律（3 3）报酬递减律）报酬递减律（三）、生态因子的作用机制与限制方式（三）、生态因子的作用机制与限制方式8/5/20229（1）李比希最小因子定律（）李比希
5、最小因子定律（1940，德国），德国）某一数量不足的营养某一数量不足的营养物质，由于不能满足作物质，由于不能满足作物生长的需要，不但会物生长的需要，不但会限制作物的生长，同时限制作物的生长，同时也将限制其他处于良好也将限制其他处于良好状态下的因子发挥作用。状态下的因子发挥作用。（a.相对稳定条件下；b.必须考虑因子间相互作用）图图5-1 木桶理论木桶理论8/5/202210（2）谢尔福耐性定律）谢尔福耐性定律低低高高种群种群没有生没有生物物生物不生物不多多分布中分布中心最多心最多度度没有生没有生物物生物不生物不多多不能耐受带不能耐受带耐受下限耐受下限生理紧张带生理紧张带最适范围最适范围耐受上限
6、耐受上限不能耐受带不能耐受带图图 5-2 5-2 耐性定律与生物分布和种群水平的关系耐性定律与生物分布和种群水平的关系8/5/2022111.一种生物对各种生态因子的耐性范围不同；一种生物对各种生态因子的耐性范围不同；不同生物对同一生态因子的耐性范围也不同。不同生物对同一生态因子的耐性范围也不同。2.同一生物在不同发育阶段对生态因子的耐性同一生物在不同发育阶段对生态因子的耐性范围不同。范围不同。（生殖生长阶段要求最严格；对生殖生长阶段要求最严格；对光周期严格的作物或品种，只在光周期感应光周期严格的作物或品种，只在光周期感应期内有严格要求，在其它发育阶段没有严格期内有严格要求，在其它发育阶段没有
7、严格要求。）要求。）（2）谢尔福耐性定律）谢尔福耐性定律8/5/202212（2）谢尔福耐性定律）谢尔福耐性定律3.3.由于生态因子的互作，当某个生态因子不是处由于生态因子的互作，当某个生态因子不是处于最适状态时，则生物对其他一些生态因子的于最适状态时，则生物对其他一些生态因子的耐性范围缩小。耐性范围缩小。4.4.对主要生态因子耐性范围宽的品种，其分布范对主要生态因子耐性范围宽的品种，其分布范围广。围广。5.5.同一生物种内的不同品种，长期生活在不同生同一生物种内的不同品种，长期生活在不同生态环境下，会形成对多种生态因子的不同耐性态环境下，会形成对多种生态因子的不同耐性范围，从而形成生态型的分
8、化。范围，从而形成生态型的分化。8/5/202213（3）报酬递减律）报酬递减律（law of diminishing returns)10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 输出水平输出水平abcdegfabcdef=0g 1 2 3 4 5 6 7 输入水平输入水平图图5-3 5-3 收益递减规律示意图收益递减规律示意图农业生态学，骆世明农业生态学，骆世明主编主编.中国农业出版中国农业出版社社.P258-2598/5/202214 从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着
9、投入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度却在减少。却在减少。报酬递减率在报酬递减率在 土壤肥力中有明显表现，土壤肥力中有明显表现，E.A.Mitscherlich根据肥料试验结果为这一规律描述的方程：根据肥料试验结果为这一规律描述的方程：Y=A1-EXP(-KX)A可能达到的高产极限，可能达到的高产极限，X是是 土壤养分的土壤养分的 水平，水平，K为为 试验常数，试验常数，Y是作物产量。是作物产量。（3）报酬递减律）报酬递减律（law of diminishing returns)8/5/202215二、作物的生态适应性二、作物的生态适应性（一）作
10、物的生态适应性作物的生态适应性：（ecological adaption)作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。作物生长发育和产量形成的节律与环境节律作物生长发育和产量形成的节律与环境节律 的吻合程度。的吻合程度。8/5/202216（二）生态型（二）生态型（ecotype)：作物的不同个体群，长期生活在不同的生作物的不同个体群，长期生活在不同的生态环境或人工培育条件下，发生趋异适应，经态环境或人工培育条件下，发生趋异适应，经自然和人工选择分化形成了生态、形态和生理自然和人工选择分化形成了生态、形态和生理特性不同的基因型类群。特性不同的基因型类群。A A
11、气候生态型：光周期、气温、降雨气候生态型：光周期、气温、降雨 B B 土壤生态型：土壤水分、肥力等。土壤生态型：土壤水分、肥力等。C C 生物生态型：生物条件生物生态型：生物条件 种以下的分类：如小麦早、中、晚品种种以下的分类：如小麦早、中、晚品种-气候生态型。气候生态型。8/5/202217（三）生活型（三）生活型(life form)不同种的生物（作物）在期生活在相同不同种的生物（作物）在期生活在相同的自然和人工培育环境条件下，会发生趋同适的自然和人工培育环境条件下，会发生趋同适应，在自然和人工选择条件下，形成具有类似应，在自然和人工选择条件下，形成具有类似形态、生理和生态特性的生物（作物
12、）类群。形态、生理和生态特性的生物（作物）类群。种以上的分类：如喜温作物、抗旱作物。种以上的分类：如喜温作物、抗旱作物。8/5/202218三三 作物生长的环境调节作物生长的环境调节图图5-4 5-4 作物作物-环境环境-措施系统示意图措施系统示意图环环 境境措措 施施作作 物物生理生化过程生理生化过程产品数量质量产品数量质量直接作用直接作用于作物于作物间接：改间接：改善环境善环境8/5/202219 影响作物生育的光照因素有以下方面：影响作物生育的光照因素有以下方面：一、光照强度一、光照强度 二、日照长度二、日照长度 三、光谱成分三、光谱成分第二节第二节 作物与光照作物与光照8/5/2022
13、20一、一、光照强度对作物的影响光照强度对作物的影响（一）（一）光的重要性：光的重要性：1、热效应、热效应 2、光合作用、光合作用 3、光形态建成、光形态建成 4、诱发性突变、诱发性突变 8/5/202221（二）（二）光照度与作物的光合作用光照度与作物的光合作用1、作物对光照强度的定量指标有光合作、作物对光照强度的定量指标有光合作用用 的的“光补偿点光补偿点”和和“光饱和点光饱和点”。2、C3 作物、作物、C4 作物和作物和CAM作物作物3、光强对作物生长的影响、光强对作物生长的影响4、光强对作物发育的影响、光强对作物发育的影响8/5/202222OD光强光强/mol.m/mol.m-2-2
14、.s.s-1-1图图5-5 光照光照光合曲线模式图光合曲线模式图光合速率mol.m-2.s-1ABC8/5/202223光饱和点和光补偿点光饱和点和光补偿点光补偿点（光补偿点（compensation point)：随着光强的增高随着光强的增高 ，光合速率相应提高，当达，光合速率相应提高，当达到某一速率时，叶片光合速率与呼吸速率相等，到某一速率时，叶片光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为零，这时的光强为光补偿点。净光合速率为零，这时的光强为光补偿点。光饱和点光饱和点(saturation point)：开始达到光合速率最大值时的光强。开始达到光合速率最大值时的光强。在一定范围内（低光强区），光
15、合速率随光强在一定范围内（低光强区），光合速率随光强的增加而成比例增加；超过一定光强后，光合的增加而成比例增加；超过一定光强后，光合速率增加边慢；当达到某一光强时，光合速率速率增加边慢；当达到某一光强时，光合速率不在随光强增加而增加，呈现光饱和现象不在随光强增加而增加，呈现光饱和现象。8/5/202224作物种类作物种类净光合强度净光合强度/mgdm-2 h-1生长速度生长速度/kgm-2d-1C4植物植物玉米玉米466347高粱高粱5543甘蔗甘蔗424950菠菜菠菜1613C3植物植物烟草烟草162125水稻水稻1230-表表1 C1 C4 4植物及植物及C C3 3植物的净光合强度及生长
16、速度植物的净光合强度及生长速度8/5/202225二、日二、日 照照 长长 度度（一）、光周期现象和作物光周期类型（一）、光周期现象和作物光周期类型（二）、光周期诱导机理（二）、光周期诱导机理（三）、光周期理论在生产中的应用（三）、光周期理论在生产中的应用8/5/202226（一）（一）光周期现象和作物光周期类型光周期现象和作物光周期类型光周期（光周期（photoperiod）反应）反应:作物生育受作物生育受昼夜长度控制的现象。昼夜长度控制的现象。前已述及（第一章），按对光周期的反前已述及（第一章），按对光周期的反应，大田作物应，大田作物可以分为长日照作物、短可以分为长日照作物、短日照作物、中
17、间型作物和定日照作物。日照作物、中间型作物和定日照作物。8/5/202227（二）（二）光周期诱导机理光周期诱导机理开花开花营养态营养态开花开花开花开花开花开花营养态营养态营养态营养态营养态营养态图图5-6 5-6 暗期光间断和光期短暂黑暗对花形成的影响暗期光间断和光期短暂黑暗对花形成的影响光间断光间断暗间断暗间断短日植物短日植物长日植物长日植物临界临界暗期暗期0 4 8 12 16 20 24 时间时间/h/h8/5/202228 实验证明，诱导花原基发育的实际是暗期实验证明，诱导花原基发育的实际是暗期长度，长度，而不是日照长度；短日作物对暗期而不是日照长度；短日作物对暗期中的光非常敏感。中
18、的光非常敏感。光周期诱导是一种光信号反应。光周期诱导是一种光信号反应。并且，在不同波长光的研究中发现，红光并且，在不同波长光的研究中发现，红光最为有效，而远红光的作用相反。最为有效，而远红光的作用相反。（二）（二）光周期诱导机理光周期诱导机理8/5/202229（三）（三）光周期理论在生产中的应用光周期理论在生产中的应用1.引种：引种：南（北）种北（南）引南（北）种北（南）引2.育种：育种：促进花期相遇、加代繁种促进花期相遇、加代繁种3.控制花期：控制花期：花卉（菊花）花卉（菊花）4.调节营养生长和生殖生长：调节营养生长和生殖生长：延迟开花（暗期处理甘蔗、南麻北种）。延迟开花（暗期处理甘蔗、南
19、麻北种）。8/5/202230 在理解作物对日长的反应时应注意：一是作在理解作物对日长的反应时应注意：一是作物在达到一定生理年龄时才能接受光诱导，二物在达到一定生理年龄时才能接受光诱导，二是对长日照作物并非越长越好，对短日照作物是对长日照作物并非越长越好，对短日照作物也不是越短越好也不是越短越好 1980s1980s以来，对水稻、小麦、大豆的光温生以来，对水稻、小麦、大豆的光温生态生理研究发现，有些作物品种已不能简单归态生理研究发现，有些作物品种已不能简单归入以上几类中，不同的光温组合也能诱导开花入以上几类中，不同的光温组合也能诱导开花（三）（三）光周期理论在生产中的应用光周期理论在生产中的应
20、用8/5/202231三、太阳光谱成分对作物的影响三、太阳光谱成分对作物的影响（一）（一）对光合作用的影响对光合作用的影响 光合有效辐射：可见光范围内光合有效辐射：可见光范围内400-760nm400-760nm的大部分光能被作物质体色素所吸收。的大部分光能被作物质体色素所吸收。红、橙光为生理有效光。叶绿素红、橙光为生理有效光。叶绿素 蓝、紫光蓝、紫光叶绿素、胡萝卜素叶绿素、胡萝卜素 绿光绿光被叶片射和透射，生理无效光被叶片射和透射，生理无效光8/5/202232（二）（二）对作物生长的影响对作物生长的影响 蓝紫光、青光蓝紫光、青光抑制作物伸长生长抑制作物伸长生长 红光红光促进茎伸长。促进茎伸长。（三）（三）不可见光的作用不可见光的作用 紫外线紫外线抑制某些生长激素形成；抑制某些生长激素形成；促进花青素形成（水果着色）促进花青素形成（水果着色）红外线红外线促进茎伸长，促进种子萌发。促进茎伸长，促进种子萌发。三、太阳光谱成分对作物的影响三、太阳光谱成分对作物的影响
