蔬菜栽培的生物学基础蔬菜栽培学、普通园艺学

第一章蔬菜栽培的生物学基础第五节环境条件对蔬菜生长发育的影响气象因子：温度、水分、光照、空气、风、雨、霜、雪等。土壤因子：土壤理化性质，如：质地、营养、温度、水分、通气性和pH值等。生物因子：动物、植物、微生物及人类活动等。地形因子：地形（山地、平原、洼地）、坡度、坡向和海拔等。影响蔬菜生长发育的环境条件，也称生态因子，其中包括：上述的环境因子，都不是孤立存在，而是相互联系、相互影响，其对于蔬菜生长发育的影响，往往是综合作用的结果。例如阳光↑→温度↑→蒸腾（发）↑→土壤水分↓→空气的湿度↓→蔬菜生长发育栽培措施，如翻耕、施肥、灌溉、中耕、除草以及密植程度等，也可改变土壤耕作层的湿度及温度，以及作物群体的小气候。因此，生产上必须全面地考虑各个环境条件的作用，从而对其做出科学合理的调控，以满足蔬菜植物生长发育之需。一、温度温度是影响植物生存的主要生态因子之一，温度对园艺植物的生长发育及其它生理活动有显著的影响。温度的影响表现为多个方面。主要有：气温、地温、体温（叶温）、积温、温周期等。1.温度三基点植物能生长的最低温度和最高温度称为植物生长的温度最低点和最高点，生长最快的温度称为最适点。三基点因不同地理起源的植物而不同；生长的最适温度是植物生长最快的温度，但并不一定是高产优质的最适宜温度；植物在不同的生育期，其温度三基点不同。（一）温度三基点与积温2.积温（1）生物学零度：在综合环境条件下，能使植物生长的最低日平均温度为生物学零度。不同蔬菜的生物学零度不同：原产于热带地区的植物，其生物学零度较高，如西瓜为15℃；原产于寒带地区的植物，其生物学零度较低，如雪莲为4℃；（4）有效积温:活动温度与生物学下限温度的差值称为有效温度。生育时期内有效温度的总和称为有效积温。不同蔬菜对温度、热量的要求不同；同种蔬菜不同品种对热量的要求也不同；同一品种在不同地区对热量的要求也有差异。（2）积温:指高于一定温度的日平均温度总和。（3）活动积温:高于或等于生物学零度的日平均温度称为活动温度。活动温度的总和称活动积温。（二）蔬菜生长发育与温度的关系1.不同蔬菜对温度的要求（1）耐寒性多年生宿根蔬菜：如韭菜、金针菜、石刁柏（芦笋）、茭白等。该类蔬菜的地上部分能耐高温，其同化作用的适宜温度为20～30℃；但地上部分冬季枯死，而以地下的宿根越冬（能耐-10℃的低温）。根据蔬菜对温度的需求，将蔬菜分为5类：（2）耐寒蔬菜：如菠菜、大葱、洋葱、大蒜以及白菜类中的某些耐寒品种（乌塌菜等）。该类蔬菜能耐-1～-2℃的低温，短期内可以忍耐-5～-10℃。同化作用的适宜温度为15～22℃。（3）半耐寒（喜凉）蔬菜：如萝卜、胡萝卜、芹菜、莴苣、豌豆、蚕豆，以及甘蓝类、白菜类等。该类蔬菜不能长期忍耐-1～-2℃的低温。它们同化作用的最适温度为17～25℃；超过25℃时，同化机能减弱。（4）喜温蔬菜：如黄瓜、番茄、辣椒、菜豆等。该类蔬菜同化作用的最适温度为25～30℃；超过40℃，生长几乎停止；而当温度在10～15℃以下时，授粉、受精不良，引起落花。（5）耐热蔬菜：如冬瓜、南瓜、丝瓜、西瓜、茄子、豇豆、刀豆等。该类蔬菜同化作用的最适温度为30℃左右，在近40℃的高温下，仍能生长，但低于15℃生长不良。2.不同生育期对温度的要求发芽期：较高。耐寒菜：18～22℃；喜凉菜：20～25℃；喜温菜：28～32℃；耐热菜：30～35℃幼苗期：较低。一般较发芽期低5～8℃发棵期：介于发芽期和幼苗期之间。营养器官产品形成期：较低。如白菜、萝卜等。结果期：略高于发棵期。种子形成期：较高。与发芽期近似。同一蔬菜不同生育阶段对温度的要求不同。（三）温周期现象1.温周期：指昼温夜凉的温度变化。2.温周期现象：植物生长发育对昼夜温度周期性变化的反应，称为温周期现象。植物生长发育要求的白天和夜间的最适温度不同，较低的夜温对植物的生长发育有利。蔬菜植物适于光合作用的温度，比适宜于生长的温度要高些。昼夜温差对果实的品质有着显著影响。昼夜温差大，糖分积累多，果实风味浓。3.不同起源地蔬菜要求的昼夜温差不同热带作物：3～6℃；温带作物：5～10℃；沙漠作物：8～15℃；举例：喜温菜需温规律白天：光合阶段，高温，25～30℃傍晚～午夜：养分运转阶段，降温，25～18℃午夜～凌晨：养分消耗阶段，低温，18～12℃（四）春化作用1.春化作用：指低温促进植物开花的作用。一般二年生蔬菜必须经过一段时间低温，通过低温春化后，才能开花结实。2.春化类型：种子春化：从种子萌动开始就可接受低温通过春化。绿体春化：植株长到一定大小才能接受低温通过春化。（1）种子春化蔬菜：白菜、芥菜、萝卜、菠菜、莴苣等。种子春化的条件：种子必须处在萌动状态；在低温春化期间应保持一定的湿度及氧气的供给；要有足够的营养做基础,如果胚离开胚乳,或掐去子叶，种子也难以春化。绿体春化的主要条件植株生长到一定大小才能对春化有反应。如果没有一定的生长量，即使遇到低温，也没有春化反应。所谓“一定大小”的植株的标志，可以用日历年龄来表示，也可以用生理年龄，如植株茎粗、叶片数或叶面积等表示。（2）绿体春化蔬菜：如甘蓝、洋葱、大葱、大蒜、芹菜等。春化处理温度范围，与蔬菜的种类及品种有关，有要求严格的品种，也有要求不严格的品种。如甘蓝及洋葱要在0～10℃之间，20～30天或更长些才会有效果；白菜类及芥菜的春化温度，在0～8℃的范围内都有效果；萝卜在5℃左右的效果最好。3.低温春化的温度界限与时间（1）春化处理温度不同蔬菜春化处理的时间亦不相同。对于多数白菜及芥菜品种，处理20天即可。其中有些春化要求不严格的蔬菜如菜心，春化5天即可。对于秋播萝卜，在幼苗期低温处理3天，就有促进抽薹的作用。大葱、洋葱一般40天或更长时间。（2）春化处理时间有些植物，并不存在春化现象。即使同一种植物，因品种不同，对低温及时间的要求也有一定的差别。种子春化并不是只有在种子萌动时才能春化。如果幼苗己长大，对低温的反应更敏感些。如大白菜春化处理的时间长短及春化温度与植株年龄与有关。4.注意问题（五）温度障碍蔬菜生长发育要求适宜的温度，但是自然气候的变化极为复杂。温度过高或过低，都会影响蔬菜的正常生长发育，造成生产上的损失，即温度障碍。1.适应性衡量蔬菜对温度的适应能力，主要看其抗热性、抗冷性2个方面：抗热性（耐热性）是指植物能抵抗或忍受温度三基点中最高温度的能力。越夏性是指植物对夏季一切不良条件的抵抗适应能力及其生长发育表现。（1）抗热性抗冷性包括抗寒性和抗冻性2个方面。抗寒性（耐寒性）是指植物能抵抗或忍受0℃以上低温的能力。抗冻性是指对0℃以下的抵抗能力。越冬性是指植物对冬季一切不良条件的抵抗适应能力以及生长发育表现。（2）抗冷性（1）热害：高温给植物造成的伤害称之为热害。（2）热害机理：高温易引起植物体失水，导致原生质脱水和原生质中蛋白质凝固，从而对植物造成危害。2.高温伤害（热害）热害往往表现为局部受害，并间接引起植物发病。高温所引起的障碍，包括日灼、落花落果、雄性不育、生长瘦弱，严重的导致死亡。（3）热害症状3.低温伤害（1）低温伤害：在温度过低的环境，生理活性停止，生长发育受阻，叶片萎蔫、干枯，甚至死亡的现象。冻害：即受零下低温侵袭组织发生冰冻所造成的伤害；寒伤：即温度稍高于0℃，组织未冻结成冰造成的低温伤害；冻旱：又称冷旱，是低温与生理干旱的综合表现；霜害：即早晚霜为害。（2）低温伤害类型与症状表现设施栽培：利用温床、温室、风障、阳畦以及塑料薄膜覆盖等，都是提高温度，防止冻害的措施。抗寒锻炼：通过低温锻炼增加植物本身的抗寒能力，也是一个重要方面。（3）低温伤害的防止光照对植物生长发育的影响主要表现在：光照强度、光照时间（光周期）和光的组成（光质）三个方面。二、光照（一）光照强度光照不足，光合作用减弱；植株徒长或黄化；抑制根系；植物受光不良，花芽形成和发育不良；果实发育受阻，造成落花落果；光照过强，发生光抑制（光破坏）；日烧；光强对蔬菜品质的双向调节作用：果菜类强光、叶菜类弱光；软化栽培嫌光。1.光强对植物生长发育的影响由低能量光所调控的植株器官的形态变化称为光形态建成。马铃薯植株在黑暗中抽出黄化的枝条（匍匐茎），但其每天只要在弱光下照射5～10min，就足以使黄化现象消失，变为正常地上茎。消除在无光下植物生长的异常现象，是一种低能反应，它与光合作用有本质区别。2.光形态建成植物对光强的需求，与植物的种类、品种、原产地的地理位置和长期对自然条件的适应性有关。3.需光度原产于低纬度、多雨地区的热带、亚热带植物，对光的需求一般略低于高纬度植物。原生在森林边缘和空旷山地的植物多为喜光植物。同一植物的不同器官需光度不同。不同的生育时期需光度也不相同。强光照蔬菜：饱和光强1500µmol·m-2·s-1左右，西瓜、甜瓜、番茄、辣椒、茄子等。中光照蔬菜：饱和光强800～1200µmol·m-2·s-1，白菜类、根菜类、黄瓜等。弱光照蔬菜：饱和光强600～800µmol·m-2·s-1，绿叶菜类、葱蒜类等。（1）根据蔬菜生长发育对光强的要求，可将蔬菜分为：需光种子：伞形花科、菊科嫌光种子：百合科、茄果类、瓜类中光种子：豆类（2）根据种子萌发对光的需求不同，将蔬菜种子分为：气候条件：如降雨、云雾等。地理位置：纬度、海拔。栽培条件：如栽植密度、行向、植株调整以及间作套种等，会影响田间群体的光强分布。栽培设施：4.影响光照强度的因素1.太阳光谱太阳辐射的波长范围150-3000nm，其中400-700nm的可见光约占52%，红外线占43%，而紫外线只占5%。（二）光质光质随着地理位置和季节的变化而变化；光质因天气及其它遮挡材料而变化。如散射光强度低，但红、黄光比例可达50%左右，而直射光只有37%的红、黄光。2.光质作用光谱/nm植物生理效应＞1000植物吸收后转变为热能，促进干物质积累，但不参与光合作用。1000-720对植物伸长起作用，700-800nm辐射称为远红光，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实颜色。720-610(红橙光)被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，一定条件下表现为强的光周期作用.610-510(绿光)叶绿素吸收不多，光合效率也较低.510-400(蓝紫光)叶绿素吸收最多，表现为强的光合作用与成形作用.400-320起成形和着色作用.＜320对大多数植物有害，可能导致植物气孔关闭，影响光合作用光合作用：叶片吸收的光以可见光为主，即同化太阳光谱380～710nm区间的能量。太阳光中被叶绿素吸收最多的是红光，作用也最大，黄光次之，蓝紫光的同化作用效率仅为红光的14%。调控植物的生长发育：红光能加速长日植物和延迟短日植物发育，蓝紫光能加速短日植物和延迟长日植物发育。番茄苗期照射红光、蓝光有利于培育壮苗，提高抗冷性；用白光和黄光培育的甜椒幼苗素质较高。影响产品的品质：红光有利于花青苷形成，紫外线有利于Vc形成。光形态建成：球茎甘蓝膨大的球茎，在蓝光下易形成，而在绿光下则不易形成。（三）光周期光周期：即光期与暗期长短的周期性变化。是指一天中从日出到日落的理论日照时数，而不是实际有无直射光的时数。光周期现象：植物对日照长度发生反应的现象，称为光周期现象。在各种气象因子中，光周期变化是季节变化的可靠信号。1.光周期与光周期现象临界日长长光照植物在短光照环境下，或短光照植物在长光照环境下，都不会开花或延迟开花。这个短到足以引起短光照植物花原基发生的日照长度，叫做“临界日长”或“临界光周期”。长日照植物：长日促进开花，十字花科、伞形科、菠菜、莴苣、葱蒜类等；短日照植物：短日促进开花，豇豆、茼蒿、扁豆、刀豆、苋菜、蕹菜等；中日性植物：对日长反应不敏感，黄瓜、菜豆、茄果类等；限光性植物：一定日照长度范围，过长过短均不宜。野生菜豆12-16h。2.根据对光周期的要求，将蔬菜分为：长日照植物与短日照植物的