農(nóng)業(yè)概論第十一章-作物與環(huán)境

1、第十一章 作物與環(huán)境,環(huán)境 在農(nóng)田作物栽培的生態(tài)系統(tǒng)中，環(huán)境是指作物生活空間的外界自然條件的總和，不僅包括對其有影響的種種自然環(huán)境條件，還包括生物有機(jī)體的影響和作用。 自然環(huán)境環(huán)境 人工環(huán)境：所有為作物正常生長發(fā)育所創(chuàng)造的環(huán)境。,,措施 所采取的措施中， ↙ ↘ 一部分直接作用于

2、 作物 ← 環(huán)境 作物體，但更多的 ↓ 是用于改善作物的 生理生化過程 生物因子。 ↓ 產(chǎn)品產(chǎn)量、品質(zhì),環(huán)境與作物的關(guān)系,非生物因子,,氣候因子,,,,光能、溫度、空氣、水分等。如光照強(qiáng)度、日照長度、光譜成分、溫度、降水量、降水分布、蒸發(fā)量、空氣、風(fēng)

3、速等,土壤-地形因子,土壤結(jié)構(gòu)、土壤營養(yǎng)地勢、地貌、坡向、坡度,生物因子,植物,動物,微生物,環(huán)境因子分類,人為因素：主要指栽培措施，直接作用于作物如整枝、打杈等，改善作物的環(huán)境條件，如耕作、施肥、灌水等，還包括環(huán)境污染的危害作用。,主要內(nèi)容光照與作物生長發(fā)育溫度與作物生長發(fā)育水分與作物生長發(fā)育空氣與作物生長發(fā)育土壤與作物生長發(fā)育,光照與作物生長發(fā)育 太陽能是自然界中植物生產(chǎn)有機(jī)物質(zhì)的唯一能源。綠色植物吸收太陽光

4、能并通過光合作用將CO2和水合成有機(jī)物質(zhì)，把光能轉(zhuǎn)變?yōu)橘A存于有機(jī)之中的化學(xué)能，實現(xiàn)能量的吸收、轉(zhuǎn)換和貯藏。 栽培作物的目的在于獲取收獲物，作物產(chǎn)量的95%以上來自光合作用，而來自土壤中的無機(jī)鹽部分則不足5%。所以光照強(qiáng)度與作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成有密切的關(guān)系。,日本特殊光照技術(shù)培育農(nóng)作物,（一）作物的光周期現(xiàn)象 光周期現(xiàn)象-----作物對于白天和黑夜的相對長度的反映。 根據(jù)大多數(shù)作物對光周期的不同反應(yīng)，分為

5、：分為長日照、短日照、中性作物和定日照作物。 光周期現(xiàn)象在引種上的重要意義：緯度相近的地區(qū)，日照條件基本相同，引種成功的可能性大。,短日照作物 南種（短日照、高溫）北引（長日照、低溫），生育期延長，甚至不能正常開花結(jié)實，北種南引則相反。長日照作物 南種北引，生育期縮短，應(yīng)選擇遲熟種，北種南引選擇早熟種。例如：小麥南種北引，其生育期縮短。,（二）光照強(qiáng)度與作物的生長發(fā)育,光照強(qiáng)度：指物體被可見光照明的程度，簡稱光強(qiáng)、照度，光

6、照強(qiáng)度大小取決于可見光的強(qiáng)弱，單位勒克斯（Lux或Lx）。作物正常發(fā)育適宜的光照強(qiáng)度8000-12000lx. 1．光照強(qiáng)度與作物生長 光照強(qiáng)度對作物生長及形態(tài)建成有重要的作用。如作物種植過密，株內(nèi)行間光照就不足，由于植株頂端的趨光性，莖稈的節(jié)間會過分拉長，這樣一來，不但影響分蘗或分枝，而且影響群體內(nèi)綠色器官的光合作用，導(dǎo)致莖稈細(xì)弱而倒伏，造成減產(chǎn)。,2. 光照強(qiáng)度與作物發(fā)育 光照強(qiáng)度也影響作物的發(fā)育。如棉花在開花、結(jié)鈴期遇

7、長期陰雨天氣，光照不足，影響碳水化合物的制造與積累，就會造成較多的落花落鈴。3. 光照強(qiáng)度與光合作用 作物對光照強(qiáng)度的要求通常用“光補償點”和“光飽和點”表示。,,光補償點-----光合作用過程中吸收CO2和呼吸作用過程中放出的CO2等量時的光照強(qiáng)度。 光飽和點-----隨著光照強(qiáng)度的進(jìn)一步增強(qiáng)，光合速率也逐漸上升，當(dāng)達(dá)到一定值之后，光合速率便再不受光照強(qiáng)度的影響而趨于穩(wěn)定，此時的光照強(qiáng)度叫做光飽和點。

8、 光補償點和光飽和點分別代表光合對光強(qiáng)度要求的低限與高限，也分別代表光合對于弱光和強(qiáng)光的利用能力，可作為作物需光特性的兩個重要指標(biāo)。,幾種作物的需光特性,,在作物生產(chǎn)上，常根據(jù)作物對光照強(qiáng)度要求的特點，采取適當(dāng)措施，來提高產(chǎn)量和品質(zhì)。 有些光飽和點較低的作物，在較低的光照強(qiáng)度下，仍能正常進(jìn)行光合作用，形成較多光合產(chǎn)物，如大豆、馬鈴薯，便可在一些高稈作物(玉米、高粱等)行間間作。 種植麻

9、類作物時，一般要求種得密一些，使行、株間的枝葉相互遮蔭，促進(jìn)植株往高生長，抑制分枝，這樣有利于多收麻皮，提高品質(zhì)。,（三）光譜成分與作物的生長發(fā)育 1.光合有效輻射：在光合作用中，作物只對可見光區(qū)(390—760nm)的大部分光波吸收，用于進(jìn)行光合生產(chǎn)，這部分輻射稱為光合有效輻射。約占太陽總輻射量的40％—50％左右。 2. 光譜帶：把太陽輻射對植物的效應(yīng)，按波長劃分為8個光譜帶，各個光譜帶對植物的影響大不相同。＞0.72μm的大致

10、相當(dāng)于遠(yuǎn)紅光，0.71—0.61μm為紅、橙光，0.6l—0.5lμm為綠光，0.5l—0.40μm為藍(lán)、紫光。,,3.光譜作用：紅光有利于碳水化合物的合成，藍(lán)光則對蛋白質(zhì)合成有利。紫外線照射對果實成熟起良好作用，并能增加果實的含糖量。,,高山、高原上栽培的作物，由于接受青、藍(lán)、紫等短波光和紫外線較多，一般植株矮，莖葉富含花青素，色澤較深。豐富的藍(lán)紫光是高原春小麥屢出高產(chǎn)紀(jì)錄的重要生態(tài)因素之一。,不同的光譜成分對作物生育有不同的影響

11、 用淺藍(lán)色薄膜育秧與用無色薄膜相比，前者秧苗及根系都較粗壯，插后成活快，分蘗早而多，生長茁壯，葉色濃綠，鮮重和干重都有增加，這是因為淺藍(lán)色的薄膜可以大量透過光合作用所需要的380—760nm波長的光，因而有利于作物的光合過程和代謝過程。,,提高作物光能效率的途徑？,提高作物光能效率的途徑 1.選用高光效良種：應(yīng)選用株型、葉型合理且高光效的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種。株型緊湊、葉片挺直的品種。 2.間作套種:通過不同作物群

12、體的合理配置，從時間和空間上更好的利用光能和地力。間作套種田可以利用高矮桿、寬窄葉作物進(jìn)行間套。 3.合理密植：合理密植的增產(chǎn)機(jī)理主要是使葉面積指數(shù)處于最適宜的范圍內(nèi)、，使太陽光的截獲量增加，從而增加作物干物質(zhì)積累，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。,溫度與作物生長發(fā)育,溫度是一個狀態(tài)函數(shù)，標(biāo)志著物質(zhì)分子平均動能水平。 環(huán)境溫度包括大氣溫度和土壤溫度。,一、溫度的節(jié)奏性變化與作物生產(chǎn)二、溫度對作物的影響及作物生育的溫度范圍三、積溫及

13、無霜期四、溫度逆境對作物的危害及防御措,(一） 氣溫變化 1. 周期性變化 非周期性變化 溫周期：作物生育與溫度變化的同步現(xiàn)象。2. 日變化及年變化,一、溫度的節(jié)奏性變化與作物生產(chǎn),(二） 土壤溫度變化 1. 土壤熱量特征,熱容量,導(dǎo)熱率,重量熱容量（1g/度）,容積熱容量 （1cm3 /度),,,土壤的增熱程度也受土壤導(dǎo)熱性的影響。本身導(dǎo)熱性不大，主要由土壤顆粒間隙中的空氣與水分狀態(tài)決定。,二、溫

14、度對作物的影響及作物生育的溫度范圍,（一）溫度對作物的影響 1. 溫度對作物生長的影響 2. 溫度對發(fā)育的影響 A.溫度對成花的誘導(dǎo)效應(yīng) 春化作用：經(jīng)過低溫誘導(dǎo)植物開花的作用。 B.作物的感溫性,（二）作物生育的溫度范圍,1. 三基點溫度：最低、最適、最高 2. 溫度臨界期：對外界溫度最敏感的時期。,作物維持生命的溫度范圍較寬，生

15、育的溫度范圍窄些，最適發(fā)育的溫度范圍則更窄。,作物對溫度的適應(yīng)范圍（Ф.Дрё，1976）,三基點溫度的特征：,不同作物三基點溫度不同，根據(jù)對溫度的不同要求，分為喜溫作物（生長起點>10℃)和耐寒作物(>3 ℃ )。 種子萌發(fā)的三基點低于營養(yǎng)生長期的，營養(yǎng)生長期又低于生殖器官發(fā)育期的。開花期對溫度最為敏感。一般最適應(yīng)溫度接近于最高溫度。最高溫度多在30-40 ℃ 之間,生產(chǎn)中也不常見.所以低溫造成的危害較多。,農(nóng)業(yè)界限

16、溫度 標(biāo)志著某些重要物候現(xiàn)象或農(nóng)事活動的開始，終止或轉(zhuǎn)折，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有指示或臨界意義的日平均溫度，稱為農(nóng)業(yè)界限溫度。 0℃：土壤凍結(jié)或解凍，農(nóng)事活動終止或開始。常用日平均氣溫0℃以上持續(xù)時期表示農(nóng)耕期。 5℃：早春作物播種，小麥積極生長的界限溫度， 5℃以上持續(xù)日數(shù)表示作物的生長期或生長季。,,10℃：喜溫作物（玉米、棉花）開始播種生長， 10℃以上持續(xù)日數(shù)表示作物的生長活躍期。15℃：喜溫作物開始快速生長。

17、 15℃以上持續(xù)日數(shù)表示喜溫作物的積極生長期。20℃：熱帶作物開始積極生長期。,,作物的溫周期現(xiàn)象 1.溫周期概念：作物生長發(fā)育與溫度變化的同步現(xiàn)象稱為溫周期。作物的溫周期包括年溫周期和日溫周期兩種。 2.為什么日夜變溫對作物生長有很大的影響？ 這是因為白天溫度較高，有利于光合作用，夜間溫度較低，可減少呼吸消耗。晝夜溫差越大，有利于有機(jī)物質(zhì)的積累，作物產(chǎn)量越高，品質(zhì)越好。日夜溫差越大，籽粒蛋白質(zhì)含量越高。,,（一）

18、積溫 1. 概念：指某一生育時期或某一時段內(nèi)，逐日平均氣溫累積之和。,三、積溫及無霜期,2. 積溫兩種表達(dá)方式,A 活動積溫B 有效積溫,大于或等與生物學(xué)零度的日平均溫度逐日累加起來。,將日平均溫度與生物學(xué)零度的差值累加。,,,,,3. 積溫在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用可以估計作物的生育速度和各生育期到來的時間，并可確定作物安全播種期?？梢詫δ骋粋€地區(qū)某年產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測，確定豐收年還是歉收年。一個地區(qū)的積溫代表了此地區(qū)的熱量資源，

19、為正確制定農(nóng)業(yè)計劃、安排作物布局、確定種植制度提供了依據(jù)。 以棉花為例，早熟品種要求＞10℃的積溫3000—3300℃，中熟品種3400—3600℃，晚熟品種3700—4000℃。,2024/3/22,35,無霜期長短是衡量一個地區(qū)熱量資源的又一個指標(biāo)。 春季最后一次霜凍——秋季最早一次霜凍。 作物布局和確定種植制度的依據(jù)。,（二） 無霜期,2024/3/22,36,四、溫度逆境對作物的危害及防御

20、措施,溫度逆境：對作物生長發(fā)育不利的溫度,2024/3/22,37,（一） 低溫對作物的危害,低溫:對作物的危害有冷害和霜凍 1.寒害: 0℃以上的低溫對作物的傷害。 水分合成失調(diào)、蛋白質(zhì)合成受阻、碳水化合物減少、代謝紊亂。2.霜凍: 指春秋季節(jié)氣溫下降到0℃以下，組織內(nèi)部發(fā)生冰凍而引起的傷害。 原生質(zhì)失水、冰融速度、蛋白質(zhì)沉淀、原生質(zhì)的機(jī)械損傷。,2024/3/22,38,間接傷害：高溫使呼吸加強(qiáng)，蒸騰加速，水分平衡和物

21、質(zhì)供需平衡被破壞，植株萎蔫。,（二） 高溫對作物的危害,直接傷害間接傷害,蛋白質(zhì)合成受阻、有毒物質(zhì)生成、饑餓、旱害,蛋白質(zhì)變性、脂溶,,,2024/3/22,39,（三） 對逆境溫度的防御,培育和選育抗寒或耐熱的品種。低溫鍛煉。甘薯育苗化學(xué)誘導(dǎo)。玉米、棉花種子福美雙處理合理肥料配比。磷肥、鉀肥提高抗寒力,2024/3/22,40,水分與作物生長發(fā)育,,第四節(jié) 作物與水分,水分對生命的存在起起決定性的作用，他的多少在很大程度上

22、決定了作物的種植制度。 一、作物對水分的需求特點 二、水分逆境對作物的影響,2024/3/22,42,一、作物對水分的需求特點,（一） 水對作物的生理生態(tài)作用 1.  生理作用： （1）原生質(zhì)的主要成分； （2）光合作用的基本原料； （3）代謝過程的反應(yīng)物質(zhì)； （4）作物生化反應(yīng)和物質(zhì)吸收、運輸?shù)娜軇?（5）維持細(xì)胞的膨脹狀

23、態(tài)； （6）細(xì)胞分裂與伸長的必需因子。,2024/3/22,43,生態(tài)作用：改善田間小氣候，如大氣濕度，土壤及其表面的空氣溫度，土壤空氣含量、微生物狀況、土壤養(yǎng)分利用率等。,2024/3/22,44,（二） 水與作物生長及產(chǎn)量的關(guān)系,缺水對作物形態(tài)、生理產(chǎn)生不良影響，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。 作物光合作用和蒸騰作用與作物生產(chǎn)關(guān)系極大，水分缺乏對光合作用的影響是對葉綠素合成及氣孔影響的綜合結(jié)果。,大田作物中比較抗旱的是

24、糜子、粟、高粱、甘薯、綠豆等，但在水分充足時同樣生育更好并增產(chǎn)。,作物的水分平衡 在正常的情況下，作物一方面蒸騰失水，同時又不斷地從土壤中吸收水分；這樣就在作物生命活動中形成了吸水與失水的連續(xù)運動過程。一般把作物吸水、用水、失水三者的動態(tài)關(guān)系叫做水分平衡。只有當(dāng)吸水、輸導(dǎo)和蒸騰三方面的比例適當(dāng)時，才能維持良好的水分平衡。 1.供應(yīng)不足→失衡→氣孔關(guān)閉→蒸騰減小→平衡 2.失水﹤吸水→吐水→陡長，倒伏

25、 3.蒸騰﹥吸水→萎焉,（三）作物的需水量和需水臨界期作物的需水量 作物的需水量通常用蒸騰系數(shù)來表示。 蒸騰系數(shù)是指作物每形成l克干物質(zhì)所消耗水分的克數(shù)。它表示作物利用水生產(chǎn)干物質(zhì)的效率。 作物 蒸騰系數(shù) 水稻 500-800 小麥 450-600 玉米

26、 250-300 棉花 300-600,各種作物的蒸騰系數(shù),50,2．需水臨界期 作物一生中對水分的需要量，一般前期和后期較少，中期較多。苗期耗水量占全生育期的1/4以下，生育中期50-60%，作物一生中對水分最為敏感的時期，稱為需水臨界期。所謂對水的敏感期，就是說在這一時期若水分過多或不足，對作物的生長發(fā)育和最終的產(chǎn)量和品質(zhì)有很不利的影響，以后即使水分供應(yīng)適宜了，損失也難

27、以彌補。 麥類作物在孕穗到抽穗，黍類作物在抽穗（或開花）至灌漿，其他作物也多在開花到產(chǎn)量形成的盛期。,幾種作物的水分臨界期 作 物 水分臨界期 水 稻 孕穗—抽穗 小 麥 孕穗—抽穗 玉 米 開花—乳熟 大 豆 開花 棉 花 開花—成鈴 花 生

28、 開花,提高水分利用率的途徑？,,提高水分利用率的途徑 1.選好品種： C4作物比C3作物具有較高的水分利用效率，在水源緊缺的地區(qū)宜種植C4作物， 2.地面覆蓋：利用地膜、秸稈、沙子等覆蓋農(nóng)田，可減少水分消耗而增加產(chǎn)量。 3.節(jié)水灌溉：采用噴灌、滴灌、渠道防滲等措施，合理用水，提高水分利用率。 4.栽培措施：精耕細(xì)作、增施肥料、合理灌溉等。,,二、水分逆境對作物的影響（water stress),（一）旱災(zāi)

29、 1. 干旱分大氣干旱、土壤干旱和生理干旱 土壤干旱：在長期無雨或少雨的情況下，土壤含水量少，土壤顆粒對水分的吸收力加大，植物根系難以從土壤中吸收到足夠的水分來補償蒸騰的消耗．造成植株體內(nèi)水分收支失去平衡，從而影響生理活動的正常進(jìn)行，植物生長受抑制，甚至枯死。,2024/3/22,55,二、水分逆境對作物的影響,大氣干旱：空氣干燥、大氣蒸發(fā)力強(qiáng)促使植物蒸騰過快，根系從土壤吸收的水分難以補償，水分收支

30、失衡而造成的危害。生理干旱：是由于土壤環(huán)境條件不良，使根系的生理活動遇到障礙，導(dǎo)致植物體內(nèi)水分失去平衡而發(fā)生的危害。例如作物被淹根系缺氧不能正常吸收水分而發(fā)生萎蔫；鹽堿地常因幼苗根系滲透壓低于土境溶液而不能吸收水分。,大氣干旱是空氣過度干燥，相對濕度低到20％以下；或因大氣干旱伴隨高溫，土壤中雖有一定水分，但因蒸騰強(qiáng)烈，造成體內(nèi)水分平衡失調(diào)，使作物生長近乎停止，產(chǎn)量降低。 土壤干旱是指土壤中缺乏作物可利用的有效水分，對作物危害極

31、大。我國北方春旱(3—5月)影響冬小麥拔節(jié)、抽穗、開花及棉花等春播作物的播種或育苗；伏旱易引起棉花蕾鈴脫落，造成玉米“曬花”；小麥生長后期如遇干熱風(fēng)為害，常常“青干”。這些干旱常造成生長停滯，產(chǎn)量降低。,,2、危害(1)各部位間水分重新分配。(2)改變各種生理過程。(3)蛋白質(zhì)含量減少。 干旱對作物的傷害，一般不會導(dǎo)致植株死亡，但是在高溫和迅速干旱時，可能對作物產(chǎn)生直接傷害導(dǎo)致作物死亡。,干旱引起作物死亡的

32、原因？,,干旱引起作物死亡的原因 第一，代謝作用紊亂。 第二，干旱時細(xì)胞脫水變形，原生質(zhì)受到機(jī)械傷害而死亡。 第三，干旱缺水，蒸騰減弱，植株不能降溫,,如何進(jìn)行抗旱鍛煉 ①通過“蹲苗”進(jìn)行抗旱鍛煉。所謂蹲苗，就是在作物苗期減少水分供應(yīng)，使之經(jīng)受適度缺水的鍛煉，促使根系發(fā)達(dá)下扎，根冠比增大，葉綠素含量增多，光合作用旺盛，干物質(zhì)積累加快。經(jīng)過鍛煉的作物如再次碰上干旱，植株體保水能力增強(qiáng)，抗旱能力顯著增加。 ②通過種子

33、處理進(jìn)行抗旱鍛煉。 ③增加作物抗旱性的其他措施。如增施磷、鉀肥，以提高植株的抗旱性；多施廄肥能增加土壤中腐殖質(zhì)含量，有利于增強(qiáng)土壤持水能力。,,澇害：水分過多對作物的不利影響稱為澇害。水分過多一般有兩層含義： 一是指土壤含水量超過了田間最大持水量，土壤水分處于飽和狀態(tài)（淹土），根系完全生長在沼澤化的泥漿中，這種澇害也叫濕害。 另一種含義是指水分不僅充滿土壤，而且田間地面積水，作物的局部或整株被淹

34、沒（淹作物），這才是澇害。,,（二）澇害,水澇對作物的影響,根系澇害 土壤孔隙被水充滿——通氣受阻——抑制有氧呼吸——阻止水分和礦物元素吸收 高溫季節(jié)，積累H2S、Fe2+、M2+、及有機(jī)酸，直接毒害根系。2.地上部分澇害 光合停止；植株內(nèi)部含氧量降低——無氧呼吸增加——呼吸停止 無氧呼吸產(chǎn)物酒精積累毒害細(xì)胞。,2024/3/22,63,2、危害① 水分過多，土壤缺氧，使植物根系的有氧代謝受

35、阻，形成還原性有毒物質(zhì)，最終引起植物受害；②CO2積累，抑制好氧性細(xì)菌的活性，促進(jìn)嫌氣性細(xì)菌的存活，造成有機(jī)質(zhì)不能徹底分解，產(chǎn)生甲酸、乙酸、硫化氫等有毒物質(zhì)，抑制根系呼吸代謝，最后導(dǎo)致死亡。③養(yǎng)分失效或流失。,,3. 作物對水澇的適應(yīng),根系逐漸木質(zhì)化耐澇作物：水稻、高粱、黑豆一般作物：小麥苗期耐澇，玉米后期耐澇。怕澇作物：棉花、甘薯、粟（孕穗期除外）、 花生、芝麻。,2024/3/22

36、,65,不同作物對水分的反應(yīng)大不相同。但總的看來，在大田作物中，除了水稻屬于濕生性作物外，多數(shù)都為中生性的。 中生性作物根系和輸導(dǎo)系統(tǒng)比濕生性作物發(fā)達(dá)，以滿足植株對水分的需要。中生性作物沒有完整的通氣組織，不能在積水條件下發(fā)育。,作物的抗?jié)承?作物抗?jié)承缘膹?qiáng)弱決定于對氧的適應(yīng)能力。如果具有發(fā)達(dá)的通氣系統(tǒng)，地上部吸收的O2通過胞間空隙系統(tǒng)可輸送到根或者缺O(jiān)2部位。,防澇措施：搞好農(nóng)田排灌設(shè)施，加速排除地面

37、水，降低地下水和耕層滯水，保證土壤水氣協(xié)調(diào) 。采取開溝、增施有機(jī)肥料以及田間松土通氣等綜合措施，,,一、作物與二氧化碳的關(guān)系二、作物與氧氣的關(guān)系三、空氣中其他氣體與作物的關(guān)系,2024/3/22,68,空氣與作物生長發(fā)育,作物與空氣的關(guān)系，實際上主要是作物與二氧化碳的關(guān)系，因CO2是光合作用的原料；對于豆科作物來說，與空氣中的氮氣關(guān)系也很密切。,,（一） CO2濃度的變化規(guī)律 （1）周年變化規(guī)律。一年之內(nèi)，在田間有作物生長的季節(jié)，

38、由于光合作用固定CO2數(shù)量增加，空氣中的CO2濃度較低。群體下部供應(yīng)的CO2約占供應(yīng)總量的20%。作物群體上層光照充足，但CO2濃度相對較低；下層恰相反。因此，生產(chǎn)上十分重視田間的通風(fēng)透光。,一、作物與二氧化碳的關(guān)系,一年中，非作物生長季節(jié)， CO2濃度較高。（冬高夏低） 一天中以中午CO2濃度最低。,（2）周日變化規(guī)律。在一天之內(nèi)，作物群體內(nèi)CO2濃度有明顯的規(guī)律性變化。午夜和凌晨，群體內(nèi)CO2濃度很高，這是由于在此期間

39、CO2有補充而無消耗的緣故。清晨日出之后，光合作用逐漸加強(qiáng)，濃度逐漸下降；接近中午，光合作用旺盛，CO2濃度降至最低值；傍晚日落后，光合作用停止， CO2濃度又復(fù)上升。,,,（3）田間群體內(nèi)的CO2濃度變化及運動方向。 作物進(jìn)行光合作用所需要的CO2不但來自群體以上空間，而且也來自群體下部，其中包括土壤表面枯枝落葉分解、土壤中活著的根和微生物呼吸、已死的根系和有機(jī)質(zhì)腐爛等釋放出來的CO2 。,,（4） CO2濃度的垂直分布

40、 在作物群體內(nèi)部，接近地面的CO2濃度經(jīng)常是比較高的。在一天之中，午夜和凌晨，越接近地表面， CO2濃度越高。白天，由于光合作用消耗，群體上部和中部的CO2濃度較小，下部稍大一些。作物群體上層光照充足，但CO2濃度相對較低，下層的CO2濃度較大，光照卻又較弱，各自都成了增加光合成的限制因子。這便是在作物生產(chǎn)上要十分重視通風(fēng)透光的原因所在。,,由于提高CO2濃度可以促使某些作物增加產(chǎn)量，于是也就出現(xiàn)了CO2施肥的問題。迄今為

41、止， CO2施肥多半還是在溫室中或在塑料薄膜保護(hù)下進(jìn)行的現(xiàn)實的提高CO2濃度的措施是增施有機(jī)肥。有機(jī)肥施入土壤后，能增加土壤中好氣性細(xì)菌的數(shù)量，增強(qiáng)其活力，釋放出更多的CO2 。,,空氣中CO2的富集雖然能促進(jìn)作物增產(chǎn)，但其溫室效應(yīng)等帶來的氣候變化對作物生產(chǎn)的不良影響也是嚴(yán)重的。,（二）、CO2體積分?jǐn)?shù)與作物產(chǎn)量,圖為近1000年和近1萬年的大氣CO2含量變化。,CO2補償點：光合速率與呼吸速率相等時環(huán)境中的CO2體積分?jǐn)?shù)。CO2飽和

42、點：開始達(dá)到最大光合速率時CO2體積分?jǐn)?shù)。,在CO2—光合曲線的比例階段，CO2體積分?jǐn)?shù)是光合作用的限制因子。 C4植物CO2的補償點和飽和點均低于C3植物，說明其可利用較低濃度的CO2，但對于高濃度CO2利用效率較差。,CO2濃度的增加，作物的呼吸速率減弱，光補償點降低，蒸騰系數(shù)減小，水分利用率提高。CO2濃度對光合作用的影響也受溫度和風(fēng)速等其他條件的影響。,二、作物與氧氣的關(guān)系,（一） 作物的呼吸作用有氧呼吸和無氧呼吸無氧呼

43、吸 在無氧條件下有機(jī)物進(jìn)行不徹底的氧化分解，同時釋放出部分能量的過程。,2024/3/22,82,（二） 氧氣與作物的呼吸作用,1. 長時間無氧呼吸會使作物死亡。（1）酒精引起蛋白質(zhì)變性；（2）產(chǎn)生能量少，物質(zhì)消耗多；（3）沒有丙酮酸氧化過程，許多中間產(chǎn)物不能合成。 2. 過高的氧濃度反而對作物有毒。以不超過10%為宜。,2024/3/22,83,三、空氣中其他氣體與作物的關(guān)系,（一）  氮氣

44、 豆類作物通過與它們共生的根瘤菌，能固定并利用空氣中的氮，但固氮量一般只有其需氮量的1/4-1/2。因此，除綠肥外，其他豆類并無養(yǎng)地作用。因為其帶走的氮遠(yuǎn)比固定的多。 在作物栽培中，強(qiáng)光、稀植、單作、施有機(jī)肥都有助于根瘤菌固氮；相反，遮蔭、與高稈作物間作、密植、施無機(jī)氮，都抑制固氮。,2024/3/22,84,（二）、有毒氣體：SO2、HF、O3等,SO2危害：（1）使細(xì)胞液PH降低，導(dǎo)致葉

45、綠素失鎂而喪失功能；（2）形成有毒物質(zhì)羥基磺酸，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑制代謝。 HF：（1）較低濃度下發(fā)生慢性中毒；（2）高濃度下葉肉組織發(fā)生酸型傷害。 O3：使細(xì)胞膜喪失選擇半透性功能，內(nèi)含物外滲。,2.共生固氮 什么叫共生固氮？ 豆科作物通過與它們共生的根瘤菌能夠固定并利用空氣中的氮素。 根瘤菌所固定的氮大約只占豆類作物需氮總量的l／4—1／2，并不能完全滿足要求。 在栽

46、培措施中，加強(qiáng)光照、稀植、單作、施有機(jī)肥，都有助于根瘤菌固氮；相反，遮蔭、與高稈作物間作、密植、施無機(jī)肥，都抑制根瘤菌固氮。,,土壤與作物生長發(fā)育(一)土壤物理性質(zhì)與作物的生態(tài)關(guān)系 1.土壤質(zhì)地：按照土壤質(zhì)地進(jìn)行分類，一般可以把土壤區(qū)分為3類9級，即砂土類(粗砂土、細(xì)砂土)、壤土類(砂壤土、輕壤土、中壤土、重壤土)、黏土類(輕黏土、中黏土、重黏土)。由于土壤質(zhì)地對水分的滲入和移動速度、持水量、通氣性、土壤溫度、土壤吸收能力、土

47、壤微生物活動等各種物理、化學(xué)和生物性質(zhì)都有很大影響，因而又直接影響作物的生長和分布。,2．土壤水分 土壤水分主要來自降雨、降雪和灌水；如地下水位較高，地下水也可上升補充土壤水分。 3．土壤空氣 土壤空氣的組成80％是氮，20％是氧和二氧化碳等。土壤通氣性程度影響土壤微生物的種類、數(shù)量和活動，并進(jìn)而影響作物的營養(yǎng)狀況。,4．土壤溫度 一般說來，土溫比氣溫高，以年平均溫度而言，一般土溫約比氣溫高2—3℃左右，夏季明顯，冬季相差較小。

48、土溫影響作物的發(fā)芽，土溫影響根系的生長、呼吸和吸收能力。土溫還制約各種鹽類的溶解速度、土壤氣體交換和水分的蒸發(fā)、各種土壤微生物的活動以及土壤有機(jī)物質(zhì)的分解速度和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而影響作物的生長。,,(二)土壤化學(xué)性質(zhì)與作物的生態(tài)關(guān)系 1．作物與土壤酸堿度 各種作物對土壤酸堿度(pH)都有一定的要求。多數(shù)作物適于在中性土壤上生長，典型的“嗜酸性pH 8”作物是沒有的。 耐酸性作物有:蕎麥、甘薯、煙草、花生

49、等， 耐鹽堿的作物有:甜菜、高粱、棉花、向日葵、紫花苜蓿等。紫花苜蓿被稱作鹽堿土的“先鋒作物”。,,2．作物與土壤養(yǎng)分 作物生長和形成產(chǎn)量需要有完全營養(yǎng)的保證。從施肥和作物對營養(yǎng)元素反應(yīng)的角度，常常把作物分作喜氮、喜磷、喜鉀3大類。 ①喜氮作物 如水稻、小麥、玉米、高粱屬于這一類， ②喜磷作物 如油菜、大豆、花生、蠶豆、養(yǎng)麥等屬于這一類。 ③喜鉀作物 如甜菜、甘蔗、煙草、棉花、薯類、麻類、向日葵等屬于這一類。,

50、,(二)高產(chǎn)對土壤條件的要求 1．土層深厚，結(jié)構(gòu)好 作物強(qiáng)大的根系主要分布在1米以內(nèi)的土壤內(nèi)，而根量的50%集中在0～25厘米的耕層內(nèi)。因此，要求土層要深厚，具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，使水、肥、氣、熱各個因素相互協(xié)調(diào)，為根系生長創(chuàng)造一個良好的生活環(huán)境。,,2．松緊適宜，通氣性好 耕層的松緊程度要適宜，并要求相對穩(wěn)定。固相、液相、氣相三者比例要協(xié)調(diào)，一般要求土壤的孔隙部分與土壤固體部分之比值等于1或稍大于l較好。土壤容重

51、在1.0～1.3克／cm3。3．砂粘適中，質(zhì)地好 壤土為作物生長最為理想的土壤質(zhì)地。但各種作物對土壤質(zhì)地有不同要求，如塊根、塊莖等作物要求砂質(zhì)土壤。,4．耕作層肥沃，有機(jī)質(zhì)合量高 一般要求土壤耕層內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量在1%～2%。 5．酸堿適度，地下水位低 土壤內(nèi)含鹽量與酸堿度（pH值)對作物生長發(fā)育影響很大。土壤pH值超過9或低于4對作物根系均有毒害作用，并對土壤養(yǎng)分有效性的影響也很大。大多數(shù)作物要求pH植在6.0～8.0

52、之間。甘薯、馬鈴薯、花生、煙草在5～6，玉米、大豆、黃麻、油菜為6～7；水稻、小麥、大麥為6～7.5；高粱、豌豆、蠶豆、棉花、向日葵、甜菜為6～8。,,本章思考題 1.敘述作物、環(huán)境、措施三者之間的關(guān)系。2.敘述環(huán)境因素的分類和環(huán)境因素的特點。3.光飽和點、光補償點概念以及在生產(chǎn)上的應(yīng)用。4.光周期反應(yīng)在作物栽培上的應(yīng)用。5.何謂溫度三基點？如何利用三基點理論采取栽培措施提高作物產(chǎn)量？6.何謂有效積溫和活動積溫？敘述積溫在作