项目五温度环境

项目五植物生长的温度环境调控【项目目标】◆掌握：土壤热特性、土壤温度与空气温度的变化规律；三基点温度、农业界限温度、积温和有效积温等的概念。◆理解：土壤、空气温度的调控技术。◆了解：温度与植物生长发育的关系。◆学会：土壤温度、空气温度的测定。【项目说明】各种植物的生长、发育都要求有一定的温度条件，植物的生长和繁殖要在一定的温度范围内进行。在此温度范围的两端是最低和最高温度。低于最低温度或高于最高温度都会引起植物体死亡。最低与最高温度之间有一最适温度，在最适温度范围内植物生长繁殖得最好。在农业生产上，要注意各种环境条件对生长的个别生理活动的特殊作用，又要运用一分为二的观点，抓住主要矛盾，采取合理措施，才能适当地促进和抑制植物的生长，达到栽培的目的。所以研究温度因素有更实用的意义。任务1植物生产的温度环境【任务重点】◆土壤热特性。◆土壤温度、空气温度的变化规律。【任务难点】◆影响土壤温度的因素特点；◆大气中的逆温。【任务内容】一、土壤温度（一）土壤的热特性1．土壤热容量知识点：了解植物生长的温度环境的特点能力点：掌握土壤温度和空气温度对植物生长的影响。土壤热容量可分为质量热容量和容积热容量。当不同的土壤吸收或放出相同热量时，热容量越大的土壤，其升温或降温的数值越小；反之，热容量越小的土壤，其温度变化就越大。2．土壤导热率土壤导热率高的土壤，热量易于在上下层间传导，地表土温的变化较小；相反，导热率低的土壤，地表土温的变化较大。土壤中的土粒、水和空气的热特性土壤成分土壤容积热容量/10—6J·m—3·℃—1土壤导热率/J·m—1·s—1·℃—1土粒2.06～2.440.8～2.5水4.20.59空气0.00130.02（二）土壤温度的变化1．土壤温度的日变化温度日较差是指一日内最高温度与最低温度之差。在正常天气条件下，一日内土壤表面最高温度出现在13：00时左右，最低温度出现在日出之前，土壤表面温度的日较差较大。2．土壤温度的年变化一年中，土壤表面月平均温度最高值出现在7～8月，最低值出现在1～2月。3．土壤温度的垂直分布一天中土壤温度的垂直分布一般分为日射型、辐射型、上午转变型和傍晚转变型等4种类型。一年中土壤温度的垂直变化可分为放热型（冬季，相当于辐射型），受热型（夏季，相当于日射型）和过渡型（春季和秋季，相当于上午转变型和傍晚转变型）。（三）影响土壤温度变化的因素影响土壤温度变化的主要因素是太阳辐射，除此之外，土壤湿度等因素也影响着土壤温度变化。1．土壤湿度潮湿土壤与干燥土壤相比，地面土壤温度的日变幅和年变幅较小，最高、最低温度出现时间较迟。2．土壤颜色土壤颜色可改变地面辐射差额，故深色土壤白天温度高，日较差大，浅色土壤白天温度较低，日较差较小。3．土壤质地土壤温度的变化幅度以沙土最大，壤土次之，黏土最小。4．覆盖植被、积雪或其他地面覆盖物，可截留一部分太阳辐射能，土温不易升高；还可防止土壤热量散失，起保温作用。5．地形和天气条件坡向、坡度和地平屏蔽角大等地形因素及阴、晴、干、湿、风力大小等天气条件，或者使到达地面的辐射量发生改变，或者影响地面热量收支，影响土壤温度变化。6．纬度和海拔高度土壤温度随着纬度增加、海拔增高而逐渐降低。二、空气温度（一）空气温度的日变化规律空气温度的日变化与土壤温度的日变化一样，只是最高、最低温度出现的时间推迟，通常最高温度出现在14～15时，最低温度出现在日出前后的05～06时。（二）空气温度的年变化气温的年变化与土温的年变化十分相似。大陆性气候区和季风性气候区，一年中最热月和最冷月分别出现在7月和1月，海洋性气候区落后1个月左右，分别在8月和2月。（三）气温的非周期性变化气温除具有周期性日、年变化规律外，在空气大规模冷暖平流影响下，还会产生非周期性变化。如我国江南地区3月份出现的“倒春寒”天气，秋季出现的“秋老虎”天气，便是气温非周期性变化的结果。（四）大气中的逆温逆温是指在一定条件下，气温随高度的增高而增加，气温直减率为负值的现象。逆温按其形成原因，可分为辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温等类型。这里重点介绍辐射逆温和平流逆温。1．辐射逆温辐射逆温是指夜间由地面、雪面或冰面、云层顶等辐射冷却形成的逆温。2．平流逆温平流逆温是指当暖空气平流到冷的下垫面时，使下层空气冷却而形成的逆温。逆温现象在农业生产上应用很广泛。【复习思考】1.土壤三相组成中容积热容量最大的是哪一相？土壤导热率最大的又是哪一相？2.解释冬天地窖贮菜、高温季节地窖贮禽、蛋、肉不会变质的原因？3.逆温现象在农业生产上有哪些应用？任务2植物生长发育与温度调控【教学重点】◆三基点温度、农业界限温度、积温、有效温度等基本概念。◆调节温度的农业技术措施。【教学难点】◆积温和有效积温；◆温度调控的技术。【任务内容】一、温度对植物生产的影响（一）植物的三基点温度与农业界限温度1．植物的三基点温度植物生长发育都有三个温度基本点，即维持生长发育的生物学下限温度（最低温度）、最适温度和生物学上限温度（最高温度），这三者合称为三基点温度。2．农业界限温度农业气候上常用的界限温度及农业意义是：0℃：土壤冻结或解冻的标志。5℃：喜凉植物开始生长的标志。10℃：喜温植物开始播种或停止生长的标志。15℃：大于15℃期间为喜温植物的活跃生长期。20℃：热带植物开始生长的标志。（二）积温和有效积温1．植物生长发育的积温一定时期的积累温度，即温度总和，称为积温。积温能表明植物在生育期内对热量的总要求，它包括活动积温和有效积温。2．植物生长发育的活动积温和有效积温高于最低温度（生物学下限温度）的日平均温度，叫活动温度。植物生育期间的活动温度的总和，叫活动积温。活动温度与最低温度（生物学下限温度）之差，叫有效温度。植物生育期内有效温度积累的总和，叫有效积温。几种植物所需大于10℃的活动积温植物早熟型/℃中熟型/℃晚熟型/℃知识点：了解土壤的基本结构、酸碱性等特性。能力点：掌握创造土壤团粒结构的农业措施、土壤耕性改良的技术。水稻2400～25002800～3200—棉花2600～29003400～36004000冬小麦—1600～2400—玉米2100～24002500～2700＞3000高粱2200～24002500～2700＞2800大豆—2500＞2900谷子1700～18002200～24002400～2600马铃薯1000140018003．积温的应用积温作为一个重要的热量指标，在植物生产中有着广泛的用途，主要体现在：用来分析农业气候热量资源；作为植物引种的科学依据；为农业气象预报服务。（三）温度变化与植物生产1．植物的感温性和温周期现象（1）植物的感温性植物感温性是指植物长期适应环境温度的规律性变化，形成其生长发育对温度的感应特性。春化作用是植物感温性的另一表现。（2）温周期现象温周期现象是指在自然条件下气温呈周期性变化，许多植物适应温度的这种节律性变化，并通过遗传成为其生物学特性的现象。植物温周期现象主要是指日温周期现象。2．土壤温度与植物生长发育土壤温度对植物生长发育的影响主要表现在：（1）对植物水分吸收的影响（2）对植物养分吸收的影响（3）对植物块茎块根形成的影响（4）对植物生长发育的影响（5）影响昆虫的发生、发展3．空气温度变化与植物生长发育（1）气温日变化与植物生长发育气温日变化对植物的生长发育、有机质积累、产量和品质的形成有重要意义。（2）气温年变化与植物生长发育温度的年变化对植物生长也有很大影响，高温对喜凉植物生长不利，而喜温植物却需一段相对高温期。气温的非周期性变化对植物生长发育易产生低温灾害和高温热害。二、植物生产的温度调控（一）耕翻松土耕翻松土的作用主要有疏松土壤、通气增温、调节水气、保肥保墒等。在春季特别是早春，耕翻松土可以提高表层土温，增大日温差，保持深层土壤水分，增加土壤CO2的释放量，有利于种子发芽出苗，幼苗长叶、发根和积累有机养分。（二）镇压镇压后土壤孔隙度减少，土壤热容量、导热率随之增大。因而清晨和夜间，土表增温，中午前后降温，土表日变幅小。镇压可以使土壤的坷垃破碎，弥合土壤裂缝，在寒流袭击时可有效防止冷风渗入土壤危害植物。镇压的另一作用是提墒。（三）垄作垄作的目的在于：增大受光面积，提高土温，排除渍水，土松通气。在温暖季节，垄作可以提高表土层温度，有利于种子发芽和出苗。垄作的增温效应受季节和纬度影响。垄作具有排涝通气效应，多雨季节有利于排水抗涝。此外垄作增强了田间的光照强度，改善了通风状况，有利于喜温、喜光作物（如棉花）的生长，减轻病害。（四）地面覆盖地面覆盖的目的在于保温、增温，抑制杂草，减少蒸发，保墒等。地面覆盖的主要方式有：1．土面增温剂具有保摘、增温，压碱，防止风蚀、水蚀等多种作用。2．染色剂在地面上喷洒或施用草木灰、泥炭等黑色物质，因增加了对太阳辐射吸收而增温，相反施用石灰、高岭土等浅色物质，因增加了对太阳辐射的反射而降温。3．地膜覆盖地膜覆盖具有增温、保墒、增强近地层光强和CO2浓度的功能。增温效应以透明膜最好，绿色膜次之，黑色膜最小。4．铺沙覆盖铺一层＜0.2cm的细沙，在3～4月份地表可增温1℃～3℃，5cm地温可增高1.9℃～2.8℃，10cm地温提高1.2℃～2.2℃，另外铺沙覆盖具有保水效应，可防止土壤盐碱化，温、湿度条件得到改善。5．其他覆盖如秸秆覆盖技术、无纺布浮面覆盖技术、遮阳网覆盖技术已普遍推广，其主要作用是增温，保墒，抑制杂草等方面。（五）灌溉灌溉对植物生产有重要意义，除了补充植物需水外，还可以改善农田小气候环境。春季灌水可以抗御干旱，防止低温冷害；夏季灌水可以缓解干旱，降温，减轻干热风危害；秋季灌水可以缓解秋旱，防止寒露风的危害；冬季灌水可为越冬植物的安全越冬创造条件。（六）设施增温设施增温的主要方式有：智能化温室、加温温室、日光温室和塑料大棚等。【复习思考】1.什么叫积温？积温有几种表示方法？积温在植物生产中有哪些应用？2.农业生产中的温度调控措施有哪些？任务3城市园林植物生长温度调控【教学重点】◆热岛效应、热岛强度；◆温度对园林植物的生态作用；◆极端温度对植物的影响【教学难点】◆城市热岛效应形成的原因；◆高、低温对植物的影响。【任务内容】一、城市温度条件（一）热岛效应城市是人口、建筑物以及生产、生活的集中地，其温度条件与周围的郊区比较有很大差异。1、城市热岛效应城市热岛效应是城市气候最明显的特征之一，它是指城市气温高于郊区或乡村的气温，温度较高的城市地区被气温相对较低的郊区或乡村所包围的现象。2、热岛强度知识点：了解城市温度条件及对园林植物的影响。能力点：掌握城市温度条件和园林植物生长的关系及在生产上的应用技术。市内均温与郊区均温的差值。3、城市热岛效应形成的原因（1）城市下垫面的反射率比郊区小。城市绿地面积比郊区小，砖石、水泥、沥青等建筑材料的光反射率比植被低，特别是深色屋顶和墙面等反射率更低。城市建筑物密度大，形成立体下垫面，太阳辐射经下垫面之间的多次反射吸收最终反射的能量减少。（2）城市下垫面建筑材料的热容量、导热率比郊区森林、草地、农田组成的下垫面要大得多。城市较高温度的下垫通过长波辐射提供给大气的热量比郊区多。（3）城市大气中二氧化碳和空气污染物含量高，形成覆盖层，减少热量的散失，并对地面长波辐射有强烈的吸收作用。（城市上空的尘盖）（4）城市交通和居民生活的热量辐射热量。（5）城市中建筑物密集，通风不良，不利于热量的扩散；城市地面不透水面积较大，排水系统发达，地面蒸发量小、植被少，通过水分蒸腾、蒸发消耗热量的作用减小。4、影响城市热岛效应强度的因素城市热岛效应强度因地区而异，它与城市规模、人口密度、建筑物密度、城市布局、附近的自然环境有关。城市热岛效应强度还与季节有关，如：北京市区与郊区年均温差为1.76℃,春季1.60℃、夏季1.60℃、秋季1.73℃、冬季2.13℃；天津市区与郊区年均温差为0.87℃，春季0.99℃、夏季0.61℃、秋季0.61℃、冬季1.22℃。上海市区与郊区年均温差为0.54℃，春季0.36℃、夏季0.20℃、秋季0.90℃、冬季0