作物栽培与环境PPT

第一节作物的生态因子与生长调节第二节作物与光照第三节作物与温度第四节作物与水分第五节作物与空气第六节作物与肥料第七节作物与土壤第四章作物与生态环境第五章作物与生态环境作物栽培学总论2第一节作物的生态因子与生长调节一、生态因子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。第五章作物与生态环境作物栽培学总论32、生态因子的分类（1）气候因子光、温、水、气等，随地理位置和海拔而变化。（2）土壤因子土壤理化性质、土壤生物和微生物等。（3）地形因子高原、山地、平原、洼地、坡度、坡向等。（4）生物因子动物如哺乳动物、昆虫等，昆虫影响较大；植物中除作物本身外还有各种杂草；有益微生物和有害病原菌等。（5）人为因子栽培措施，整枝、打杈，耕地、施肥、灌水等。第五章作物与生态环境作物栽培学总论43、生态因子的作用机制主次效应在一定条件下，众多的生态因子中总有一、两个因子起着主导性的、决定性的作用，其它因子处于次要地位。如春化阶段的低温、光周期现象中的日照长度，小麦灌浆期的干热风（气温30℃以上、大气相对湿度30%以下、风速3m/s）交互效应当作物受到多个生态因子的作用时，各个因子对作物的效应会表现出某种交互作用。如同时给旱地施肥和灌水，效果要大于单独施肥和单独灌水。一般情况下，某一生态因子不能由其它因子代替，但在特殊条件下，某一因素量的不足可由其它因素的增加而得到调剂。如增加CO2浓度，可补偿由于光照减弱而引起的光合效率降低的效应。第五章作物与生态环境作物栽培学总论5直接作用和间接作用在对作物生长发育状况和作物分布进行分析时，应区别于环境因子的直接和间接作用。如光、温、水、气和土壤养分等，直接影响作物的新陈代谢；如纬度、海拔、地形等则是通过影响上述因子起间接作用。生态因子作用的阶段性同一环境因素或组合，对同一作物的不同发育阶段所起的生态作用是不同的；作物一生中，所需环境因素也是随着生长发育的推移而变化的。如低温在小麦春化时是必需条件，在小花分化时则会导致小花不孕，对作物有害。第五章作物与生态环境作物栽培学总论64、生态因子的限制方式最小因子律德国化学家李比希提出了“植物的生长取决于数量最不足的那一种营养物质”的观点，即最小因子定律。（限制因子）应用条件：第一，这一定律只有相对稳定的条件下才能运用。第二，必须考虑因子间的相互作用。报酬递减律从一定的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，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度却在逐渐减少。第五章作物与生态环境作物栽培学总论7耐性定律某些因子的过量也会成为限制因子。谢尔福德把最大量和最小量限制作用的概念合并为耐性定律。即对某作物而言，生态因子都存在着一个生物学上的上限和下限，它们之间的幅度就是该种生物对某一生态因子的耐性范围。A、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。B、同一种生物在不同发育阶段对生态因子的耐性范围不同C、由于生态因子间的相互作用，在某个生态因子不是处于最适状态时，则生物对其它一些生态因子的耐性范围缩小。D、对主要生态因子耐性范围宽的生物种，其分布范围广。E、同一种内的不同品种，长期生活在不同的生态环境下，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化。第五章作物与生态环境作物栽培学总论8二、作物的生态适应性系指作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。即作物生长发育和产量形成的节律与环境节律的吻合程度。作物的生态适应性具有地区性和季节性（核心）。环境条件综合作用于作物：不利的因子降低了其它适宜因子的作用，适宜的环境因子能部分弥补不利因子的不良作用。如：山东半岛是优质苹果基地，种在沈阳附近，则果小味酸。云贵高原出名茶。第五章作物与生态环境作物栽培学总论9一般生态适应性可分为：强、中、弱和不适应四个等级。生态型（ecotype）：同一种生物的不同个体群，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，称为生态型。（种以下，如早、中、晚熟水稻品种）生活型(lifeform)：不同种的生物长期生长在相同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，形成具有类似形态、生理和生态特性的生物（作物）类群，称为生活型。（种以上，如喜温作物、耐旱作物）第五章作物与生态环境作物栽培学总论10环境措施作物产品三、作物生长的环境调节1、环境因子在自然界中并非孤立存在，而是互相影响相互制约的。如光增强，温度就会升高，土壤湿度就会减小。2、采取各种应变措施，处理好作物与环境的关系，既要让作物适应当时当地的环境条件，又要使环境满足作物的要求。做到天时、地利、人和。第五章作物与生态环境作物栽培学总论11第二节作物与光照2004年2月1日山东烟台出现海市蜃楼“蓬莱阁”远处景物反射出的光线进入空气时，由于空气上下层的温度不同，密度不同，折射率也不同。我们可以把海面的空气看作是由折射率不同的许多空气组成的，海面温度较低，空气密度较大，折射率也较大；上层气温较高，空气密度较小，折射率也较小。入射角i小于折射角r。当i大于临界角时便会出现全反射而折下来。地面的景物的影像就会在空中形成，便是海市蜃楼，海滋。第五章作物与生态环境作物栽培学总论13一、光照度对作物的影响1、太阳光谱的性质太阳光谱范围是250～4,000nm之间。第五章作物与生态环境作物栽培学总论14(1)热效应：太阳能被作物截获后大部分转化为热能，用于蒸腾及维持体温，保证各代谢过程的顺利进行。(2)光合作用：作物吸收的太阳能一部分用于光合作用，它是作物将光能转化为化学能进行生产的基础。(3)光形态建成：太阳光强（辐射量）和光质（光谱成分），对作物的生长和发育的调整起着重要作用。(4)诱发性突变：紫外线、X-射线等波长很短的高能量辐射对生物有杀伤作用，同时也改变遗传物质的结构引起突变。第五章作物与生态环境作物栽培学总论152、光照强度及其变化太阳常数：地球上方垂直于太阳光的平面上所接受的辐射大约在1395.9W/m2。太阳光通过大气层时，由于散射、反射和水气、尘埃的吸收，强度减弱，并且进行了重新分配。在穿过作物冠层时，太阳辐射又会大大减弱。海平面上只有907.3w/m2。光强和光合有效辐射(PAR)是随时随地变化的，与天气、太阳高度角、纬度、海拔、坡向等有密切关系。第五章作物与生态环境作物栽培学总论163、光照度对作物的影响（1）光强与光合作用作物对光强的要求通常用光补偿点（低限）和光饱和点（高限）表示。夜晚，光在0点，作物只有呼吸消耗，没有光合积累，光合速率为负值。随着光强的增强，CO2的吸收逐渐增加，在一定光强下，实际光合速率和呼吸速率达到平衡，表观光合速率等于0，此时的光强即为光补偿点。随着光强的增加，光合速率也逐渐上升，当达到一定值后，光合速率便再不受光强的影响而趋于稳定，此时的光强称为光饱和点。(2)C3、C4和CAM作物PGA：3-磷酸甘油酸，OOA：草酰乙酸，PEP：烯醇式磷酸丙酮酸，RuBP：核酮糖二磷酸第五章作物与生态环境作物栽培学总论18C4光呼吸弱，CO2补偿点低，净光合速率高。高温、强光和低CO2条件下，C4高光合效率更明显示。（3）光强对作物生长的影响弱光----黄化现象。节间伸长，叶片小，无侧枝，水分含量高，不能形成叶绿素，只形成胡萝卜素和叶黄素，植株黄色或黄白色。强光----光抑制。稻、麦、棉、豆中午前后经常出现光抑制，光合速率暂时降低，过后恢复或不能恢复。（4）光强对作物发育的影响光周期诱导后，开始花芽分化，光照时间越长，强度越大，有机物积累多，有利于花的发育。籽粒饱满，水果变红，含糖量和香味增加。第五章作物与生态环境作物栽培学总论19二、日照长度对作物的影响1、日照长度及其变化自然界中一昼夜间的光暗交替称为光周期。第五章作物与生态环境作物栽培学总论202、光周期现象和作物光周期类型光周期现象：作物在发育的某一阶段，要求一定长短的昼夜交替，才能开花，这种现象叫作物的光周期现象。（1）长日照作物：24h昼夜周期中，日照长度长于某一个临界日长才能成花。小麦、黑麦、大麦、油菜、甜菜、菠菜、萝卜（2）短日照作物：24h昼夜周期中，日照长度短于某一个临界日长才能成花。水稻、玉米、大豆、高粱、烟草、大麻、黄麻（3）日中性作物：对日照长度不敏感，在任何长度的日照下均能开花。棉花、黄瓜、茄子、辣椒、番茄等。（4）中日照作物：甘蔗11.5-12.5h第五章作物与生态环境作物栽培学总论213、光周期诱导的机理在植物的光周期诱导中，暗期的长度是植物成花的决定因素，尤其是短日作物。对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。第五章作物与生态环境作物栽培学总论224、光周期理论的应用（1）引种：一般在同纬度地区，只要肥水条件相似，引种容易成功。不同纬度的地区引种时，一定要进行试验，忌盲目引进。（2）育种：促进花期相遇。南繁北育，加代繁殖。如北方红薯不能开花结实，短日处理后，正常开花结实。水稻、玉米海南岛，小麦夏季黑龙江、冬季云南。（3）控制花期（花卉）：菊花是短日照作物，一般秋季开花，遮光处理后，缩短了光照时间，可提前至夏季开花。再如杜鹃、山茶花是长日照作物，延长光照处理，也可提前开花。第五章作物与生态环境作物栽培学总论23（4）调节营养和生殖生长营养器官为收获物：适当推迟开花能够提高产量和品质。“南麻北种”，即华南生产的大麻、黄麻及红麻的种子，运到北方种植，既提高产量，麻纤维的质量也相应提高。利用暗期的光间断处理，可以抑制甘蔗开花，从而提高产量。三、光谱成分对作物的影响1、光谱成分的时空分布※太阳高度角增大，紫外线和可见光的比例增大，红外线所占的比例减小。※低纬度地区短波光多，高纬度地区长波光多；※海拔高的地区短波光多，海拔低的地区长波光多。※夏季短波光多，冬季长波光多。※中午短波光多，早晚长波光多。第五章作物与生态环境作物栽培学总论242、不同光谱成分对作物的作用（1）光合作用光合有效辐射：400-760nm。（约占总辐射的40-50%）生理有效光：红光、橙光，具有最大的光合活性。蓝光、紫光也能被叶绿素、胡萝卜素强烈吸收。生理无效光：绿光（反射和透射，很少被利用）长波光促进糖类的合成；短波光促进AA和蛋白质的合成和积累。第五章作物与生态环境作物栽培学总论25不同光谱成分对作物生育和产量形成的作用第五章作物与生态环境作物栽培学总论26（2）对作物生长的影响蓝紫光与青光抑制作物伸长，促进变矮变粗；红光促进茎伸长。蓝光引起胚芽鞘的向光性、叶绿体的运动。红外线促进茎的伸长，促进种子萌发和提高作物体温度。紫外线抑制茎的伸长，促进花青素的形成，水果着色良好。冬前，观察校园内人行道两侧梧桐树落叶的情况，并分析原因。第五章作物与生态环境作物栽培学总论27第三节作物与温度环境温度包括大气温度和土壤温度。一、温度的变化节律及其对作物的影响气温变化可分为:周期性变化(节律性变温)非周期性变化(非节律性变温)1、气温的时间变化气温的日较差：日最高温度（午后2时）与日最低温度（日出之前）的差。热带平均为12℃，温带8℃，极地3-4℃。夏季较冬季数值大；晴天较阴天大；低海拔较高海拔大。第五章作物与生态环境作物栽培学总论28气温的年较差：最热月均温与最冷月均温之差。在北半球，最热月出现在7月（大陆）和8月（海洋），最冷月出现在1月（大陆）和2月（海洋）。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。2、气温的空间变化（1）气温的水平分布（水平地理分布）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1°，年平均温度降低0.5℃。全球年平均温度为14.3℃，北半球为15.2℃，南半球为13.3℃。全球平均最高气温在北纬10°附近。温度年较差由赤道向极地增大。第五章作物与生态环境作物栽培