第5章-生态因子与植物的生长

回顾：第四章城市的环境污染第一节城市的大气污染第二节城市的噪声污染第三节城市的水污染和固体废物污染第四节城市的土壤环境污染第五节环境污染与人体健康第六节城市环境质量评价粉尘、SO2、燃烧煤及石油排放的其他有害气体、氟化物和氯、二次污染物、光化学烟雾、酸雨交通、工业、建筑业、社会活动物理性迁移转化（稀释作用和沉淀作用）、化学性迁移转化（中和作用、氧化还原反应和光化学反应）、生物迁移转化（生物降解作用、生物转化作用和生物积累、浓缩和富集作用）第五章生态因子与植物的生长发育绿色植物生长在固定地点。必需与当地生态环境相适应。对于昼夜长短、温度变化、水分及养分供应等状况，植物是通过生理和形态上的反应而实现这种配合与适应的。掌握并遵循这些规律，在生产实践中就可少犯错误、不犯错误甚至起到事半功倍的效果。如大棚技术、滴灌技术等。第1节光对植物生长发育及形态的影响第2节温度对植物的影响第3节植物生活中的水分第4节空气与风在植物生活中的意义第5节植物与土壤第1节光对植物生长发育及形态的影响一、太阳辐射与绿色植物二、光与植物生长和形态建成三、光周期现象四、植物的需光性和树种耐荫性1、生理辐射波太阳辐射是由不同波长组成的电磁波。波长＜0.4μm的短波为紫外线，对植物有一定的生理效应，其中＜0.28μm的紫外线对生物有杀伤力，大部分被高空臭氧层吸收；波长＞0.75μm的长波为红外线，有增温效应；波长由0.4-0.75μm的太阳辐射则是人眼可看见的光，也是植物色素主要吸收的光谱范围，具有生理活性，故又称生理辐射，其中橙、红光对植物有最大的生理活性，其次为兰、紫光。一、太阳辐射与绿色植物1、生理辐射波2、生命活动的基本能源3、地球表面热量的主要来源日光灯光谱太阳光谱紫外光可见光红外光电波10390760100000（mμm）紫蓝蓝绿绿黄橙红340430470500560600650760（mμm）绿色植物通过光合作用积累所合成的稳定产物，为地球上几乎一切生命提供了生长、运动、繁殖的能源和充足的氧，使地球上生命的存在与发展建立在取之不尽的太阳能的基础上。2、生命活动的基本能源太阳辐射又是地球表面热量的主要来源，它在时空上分配的不均匀性及其周期性变动，丰富了地面多样性的生态环境，为发展生物多样性、创造一个丰富多彩的世界提供了条件。3、地球表面热量的主要来源二、光与植物生长和形态建成（一）植物光合作用CO2+2H2O光能CH2O+O2+H2O绿色植物（一）植物光合作用（二）光与种子萌发（三）光与植物生长及形态结构1.光质与植物的光合作用2.光强与光合作用1.光质与植物的光合作用。表5-1光合色素及主要吸收高峰色素颜色主要吸收高峰μm叶绿素a兰绿0.43，0.66叶绿素b黄绿0.46，0.64类胡萝卜素黄橙红0.43，0.492.光强与光合作用（二）光与种子萌发植物种子萌发的必要条件:水分、温度及氧气。有些植物种子的萌发对光敏感。一些植物种子在短时间的光照下能促进萌发，而连续光照则起抑制作用。这些特性皆有利于各种植物适应所处的环境，有助于种的延续。促进抑制（三）光与植物生长及形态结构光照在植物的向性、感性运动及测时等方面均有一定的效应。在强光条件下，植物茎的节间较短，木质化较强，根系大，花果量较多。光对叶片的发育与成熟有较全面的刺激效应。如:缺光下，双子叶植物的叶片不能发育，禾本科植物的叶片能生长一段时间。植物的向性运动向光性单侧光的刺激1、向日葵幼嫩的花盘跟着太阳转，窗口的鲜花伸出窗外，主要是受什么因素刺激？向地性重力的刺激2、幼苗的根向土壤中生长，又主要受什么因素刺激？向水性水的刺激3、植物的根总是向着较润湿的地方生长，主要受什么因素刺激？植物的向性运动可分为向光性、向地性和向触性，向日葵花的向阳是典型的向光性运动。这是一幅盛开的睡莲花朵，你可曾注意，随着太阳落下花朵会渐渐关闭，仿佛花晚上也要睡觉，睡莲也因此而得名。这是一枝普普通通的小草，当人们对它讲话或唱歌，小叶片会左右舞动，宛如小草听到你的声音翩翩起舞，因而人们称它为舞草。舞草属豆科，舞草属，产于华南部分省区。当今许多植物园都种植有舞草，作为会动的宠物，备受关注。图5-4兰光和红光对有些植物茎伸长的影响（p.44，图5-4）低光强度高茎长度红蓝韭菜与韭黄树液流量与太阳辐射010020030040050060016:0021:002:007:0012:0017:0022:003:008:0013:0018:0023:004:009:0014:00时间太阳总辐射太阳总辐射树流流量2000年12月22-25日火炬松不同方位树液流速0.0001.0002.0003.0004.0005.0006.0007.0008.0009.00010.00016:0021:002:007:0012:0017:0022:003:008:0013:0018:0023:004:009:0014:00时间树液流速（cm/s）东南西北2000年12月22-25日树木阳生叶和阴生叶的主要区别阳生叶阴生叶叶片厚而小薄而大角质层较厚较薄叶肉组织分化栅栏组织较厚或多层海绵组织较丰富叶脉密疏叶绿素较少较多气孔分布较密较稀三、光周期现象光强、光质与光照的延续时间或光照周期性变化，这三者之间的相互作用是光影响植物生长发育的重要方面。光周期：一个地区内，每日24小时中白昼长短随季节而有规律地变动。光周期现象是指植物的某些形态建成过程受日照长度强烈影响的反应。（一）光周期现象与植物开花（二）光周期与植物休眠（一）光周期现象与植物开花1.开花反应类型。光周期诱导对某些植物的开花有重要影响。根据植物开花对光周期的反应，可将植物分为三种基本类群，即：短日照植物是在每日日照短于某一临界时数条件下才能开花的植物；长日照植物是每日日照长于某一临界时数才能开花的植物；中间性植物是指每日相对短的日照时数到连续日照在其它条件满足下均可开花的植物，此类植物又称为光周期钝感植物。1.开花反应类型。2.光周期反应与植物光敏色素临界日长（criticaldaylength）Garner等人当时假定以12h为临界日长，即指诱导短日植物开花所需的最长时照天数，或诱导长日植物开花所需的最短日照时数。严格地说，是指昼夜周期中诱导短日植物开花所需的最长日照，或诱导长日植物开花所需的最短日照。暗期长短对开花的影响2.光周期反应与植物光敏色素1在暗期中用短暂光照中断连续暗期即“黑夜中断现象”，可使大多数长日照植物开花，而使大多数短日照植物不开花。但利用“白昼中断”处理，效果却很小或无任何效应。中断黑夜最有效的光是红光（0.66μm），而远红光（0.73μm）则可消除红光的作用，表明植物光敏色素参于植物光周期反应。红光（0.66μm）PrPfr远红光（0.73μm）2.光周期反应与植物光敏色素2在日光或人工白炽光下，两种形式的光敏色素是平衡存在的，但Pr转化为Pfr较容易，植物体内Pfr较多，故日光和白炽光具有红光的基本效应。诱导开花的感受器官主要是叶子或休眠芽，特别是较成熟的叶子，有些草本植物的茎也起作用。光周期诱导开花所需的周期，因植物种类和环境条件而异。(二）光周期与植物休眠秋季日照不断缩短，气温逐渐降低，木本植物的芽在晚秋逐渐进入休眠状态。由于长期的适应，芽的休眠对低温及日照长短产生较明显的反应。低温与短日照往往是诱导芽休眠的主要因素。缩短每日的日照时数可诱导芽休眠，而延长日照时数则将阻止芽休眠、延长营养生长时间。晚秋，开始落叶或尚未落叶时，树木已进入休眠初期，此时若给以长日照可延续其生长。进入深休眠期，光照与温度条件均不能产生明显影响。某些植物在短日照情况下，若采用中断黑夜处理，同样可使芽不进入休眠。大多数木本植物对光周期的感受器官是叶子。四、植物的需光性和树种耐荫性（一）植物对光的适应类型根据植物对光强度的适应，可将植物归纳为三大类：阳性植物阴性植物耐荫植物（一）植物对光的适应类型（二）树种耐荫性千年古榕树__强阳性蒲公英虎刺梅夹竹桃万寿竹富贵竹耐阴植物阴性植物鹿角蕨八角金盘丁香幼树喜阴，不耐烈日曝晒，生长缓慢;成龄树喜阳光，阳光充足才能早开花开花多。（二）树种耐荫性树木体形高大，在群落中总处于上层，因而皆可在全光照下健壮生长发育。但不同树种对光的适应范围不等，特别是对弱光的适应能力有显著差异，其中，幼树对光强适应能力的差异较为显著。因此，树种没有典型的阴性树种，只有耐荫树种阳性树种中性树种。树种耐荫性主要指树种忍耐庇荫的能力。树种耐荫性的特征1（1）林冠下更新能力阳性树种不能在林冠下更新，中性树种在林冠下可见到较多幼苗，但幼树较少。耐荫树种能在林冠下更新，如无其它因素干扰，在林冠下可见成片幼苗幼树，而在空旷地鲜见。因此，阳性树种是迹地、空旷地更新树种，耐荫树种是林冠下更新树种。（1）林冠下更新能力（2）生长发育特点（3）树木的形态结构树种耐荫性的特征2（2）生长发育特点。阳性树种生长较快，成熟早，但寿命较短，呼吸作用和蒸腾作用均较强，光补偿点和光饱和点较高，较耐干旱与瘠薄土壤。林木分化及自然稀疏较强，林分不稳定，易被耐荫树种替代耐荫树种生长较慢，成熟较迟，但寿命较长，光补偿点和光饱和点均较低。喜肥沃、湿润土壤。林木分化及自然稀疏较弱，林分相对较稳定。树种耐荫性的特征3（3）树木的形态结构。阳性树种一般叶色较淡，叶层薄，换叶期较短；自然整枝高，易发生偏冠。树皮较厚，根系发达，扎根较深。耐荫树种叶色较深，叶的续存期较长。自然整枝低，树冠较圆满。树皮较薄，根系一般较浅。影响树种耐荫性的因素树种耐荫性实质是树木有效利用弱光的能力。取决于树种的遗传性，但在一定程度上受树木的年龄状况和环境条件的影响。树种耐荫性的重要意义树种耐荫性是树种的一个非常重要的生态特性。反映树种对光强度的适应；反映树种生长发育、形态结构对气候、土壤条件的适应；反映树种成林后的特点及动态趋向以及潜在的环境效益。第2节温度对植物的影响一、植物生长发育与温度二、植物的物候三、植物的寒害和热害一、植物生长发育与温度（一）温度与植物生理活动光合作用最低温度：0℃左右，最高：40-50℃，最适温度：20-35℃。呼吸作用的温度适宜范围较广，5-25℃时呼吸作用的温度系数Q10值(温度升高10度而引起反应速度增加的倍数)约为2.0-2.5。温度升至30-35℃，呼吸的增强速度渐缓，温度继续升高则呼吸强度下降，33℃且高温持续时间越长呼吸作用下降速度越快。蒸腾作用与温度关系也较密切，气温增高时细胞间隙的水汽压增加，而大气中的水汽因自由流通，水汽压增加较慢，叶子气孔内外的水汽压梯度加大，蒸腾作用的速率将增加，但在高温条件下，蒸腾作用往往会减弱,这和气孔关闭有关。（一）温度与植物生理活动（二）温度与植物生长发育（三）低温效应生长季光合作用与温度的关系（二）温度与植物生长发育1.种子萌发。种子萌发过程一般包括吸胀、恢复细胞活力、细胞的延伸与增殖，而后伸出子叶形成新苗四个阶段。整个过程都需要温度条件。2.植物生长。植物生长是各种生理、生化反应的综合结果，主要包括细胞增殖、扩大、细胞的分化、植物体内干物质积累等过程。1为什么植物在夏天比在冬天长得快？2为什么北方水果特别甜？大米特别香？（三）低温效应植物生长发育过程并不只需要较高温度。很多植物种子萌发前需要一个低温后熟期如银杏种子子叶就是后熟的。农林业生产中常利用低温贮藏以解除种子休眠。有些种子则要求高低温交替处理以打破休眠，促进萌发。低温还可以解除一些多年生植物芽的休眠，诱导植物地下贮藏器的形成。低温对植物的另一重要诱导效应是春化作用。银杏种子七叶树种子板栗种子接受低温处理时间一般可在种子萌发或植株生长的任何时期中进行例如：冬小麦，黑小麦：三叶期甘蓝：直径达0.6CM以上，叶宽5CM以上月见草：至少：6～7片叶春化作用的刺激传导许多实验证明，在春化过程中形成一种刺激物质，称为形成春化素（vernalin）。接受低温影响的部位——茎尖端的生长点曾将芹菜种植在高温的温