第4章 温度对植物生产的影响.doc

第4章 温度对植物生产的影响【学习目标】了解温度在植物生命活动中的作用以及温周期现象理解土壤、空气温度的时空变化规律和调节温度的农业技术措施掌握植物生产的基点温度、积温、有效积温、界限温度以及应用熟练掌握温度表，土温表的使用技术温度是植物生产环境的重要因子之一。植物在它整个生命周期中所发生的一切生理生化作用，都必须在其所处的环境具有一定的温度条件下进行。温度对植物生命活动的作用主要表现在几个方面：在常温下温度的变化对植物生长发育的影响；温度变化对植物产量和品质的影响；温度过高或者过低对植物的伤害。每一种植物，甚至同一植物的不同发育时期要求一个最低的起始发育温度。一般来讲，在此温度以上，温度越高，植物的发育越快，同时植物完成某一发育时期，要求一定的温度积累，植物为完成某一发育阶段，需要的积温却是相对稳定。根据植物阶段发育的理论，植物的发育就是导致生殖器官形成所经理的一系列生理变化过程。许多植物必须通过春化和光照两个阶段，才能开花结实。有些植物的种子或者植株，再起发育过程中有一段休眠时期，他们常要求一段相当时期的低温，否则不能完成发育过程。温度对植物生长，发育的影响，最终会影响到植物的产量和品质。以小麦为例：要想达到好产量，就必须要有足够的苗数，穗数，粒数和较大的粒重，这就和各个时期的温度息息相关。不同时期作物对温度的要求和当地温度的季节性变化之间的良好配好对产量的大笑也是直观重要的。温度对植物产品品质有多方面的影响，其中温度的变化有重要作用，如白天温度较高时，往往有较强的光照，利于光合作用。夜间温度较低，减少呼吸消耗，有利于有机物质的积累。所以在温度日差较大的地区，瓜果含糖量高。另外，温度过低或者过高都会因对植物造成伤害甚至死亡。第一节 植物生长发育与温度一 温度1.温度是表示物体冷热程度的物理量，温度的微观实质是物体分子平均动能大小的度量。2.温度的分类：气象学及农业气象学中使用的温度常指气温，地温，水温，植物体温和夜温等五种类型（1）气温 就是空气温度，在地面气象观测上，通常指的是距离地面1.5m左右，处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。气温在地球表面的平均分布由大气以及地表面的辐射状况，海陆下垫面的性质，大气环流的状况以及受环流制约的气团的移动等因素决定。在自由大气中，气温的变化和空气的绝热上升和下降有密切关系。在对流层中，气温一般随高度而递减。在平流层中，气温一般随高度缓慢增高。对流层中有时会出现气温随高度升高的逆温层。（2）地温指地面温度和不同深度的土壤温度的统称。在农业气象中常称土壤温度。前者指土壤水平暴露面的温度，后者指一定深度的土壤温度。由置于不同深度的温度表测得。（3）水温水体各层的温度，通常指水面温度。即水体表面的温度。海面温度代表接近海洋界面之下表面混合层中水温的状况。由于海洋面积占全球面积的71%，而且水的比热大，因此，海面水温通过海洋与大气界面的热量交换直接影响大气的温度，对天气过程的形成具有一定的作用。河面以及湖面等的水温对水生动植物及临近地域的农作物的生长发育也具有一定的影响。（4）植物体温植物体根、茎、叶、花、果实的冷热程度。植物体温直接受到太阳辐射的影响。植物属于变温类型，地上部分通常接近于气温，地下部分接近于土温。并且随环境变化而变化。当植物体温地域气温时，它吸收大气中的热量或者利用太阳辐射能使体温升高；当植物体温高于气温时，由于蒸腾作用，使体温降低。一般来说，叶温与气温趋于平衡。3.土壤温度土壤温度影响这植物的生长，发育和土壤的形成，是影响土壤肥力的重要因素之一。土壤温度的高低主要和土壤热学性质有关。（1） 土壤热性质土壤热容量 可以分为质量热容量（Cm）和容积热容量（Cv）两种，前者指单位质量土壤的温度每升高1摄氏度所需要的热量（焦），又称土壤比热，单位是J/(gC)。后者是指单位容积土壤的温度每升高1摄氏度所需要的热量，又称土壤容积热容量单位是J/(cm3C).在干燥土壤中，土壤容积热容量等于土壤质量热容量与土壤容量的乘积。土壤是一个复杂的组成体系。其固、液、气三相物质的热容量不相同。在得到相同热量的的条件下，土壤热容量大的升温慢，热容量小的升温快。反之，降温时，失掉同等的热量，热容量大的降温慢，反之则快。因此，当土壤中水多气少时，热容量大，土温变化小，反之土温变化大。农业生产中，通常以水调温，早春晴天排水增温，雨天灌水保温，夏季灌水降温，都是根据这一热学性质所采取的措施。土壤导热率 土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给临近其他土层，土壤传到热量的性质，称为导热性。 导热率较高的土壤，热量易于在上下层间传导，地表土温的日较差较小。相反，导热率较低的土壤，地表土温的日较差就大。导热率的大小和土壤的固、液、气三相物质的组成有关。土壤的导热率大小决定与土壤固、液、气三相物质组成比例。干燥而输送的土壤含水分少，空气多，热量传导慢；紧实土壤，潮湿土壤，含水多，空气少，则传热快。土壤导温率 在一定的热量供给下，土壤温度的变化决定于土壤的热容量和导热性。导热性以导热率的大小表示。但是，有时为了了解导热后土温变化的情况。采用导温率表示。导温率与导热率成正比，与容积热容量成反比。当土壤热容量不变时，导温率与导热率的增加是一致的，因为土壤含水量变化而影响热容量，则导温率与导热率的变化不一致。土壤吸热性和散热性 土壤的吸热性是指土壤吸收太阳辐射热的性能，称为土壤的吸热性。土壤吸热性的强弱决定于土壤的颜色，湿度和地面状况等。土壤颜色越深，湿度越大，地面凹凸不平，吸热性就越强。土壤散热性是指土壤向大气散失热量的性能。称为土壤的散热性。土壤散热性主与土壤水分蒸发和土壤的热辐射有关。土壤水分蒸发会散失大量的热量，降低土温。因此，土壤水分蒸发越强烈，土壤散失的热量也越多。当晴天无遮蔽物时，土壤辐射强，散热多，降温快；如果有云或者烟雾，则辐射弱，散热少。地面热量收支 地面的温度高低决定于地面的热量多少，由于太阳辐射的影响，造成地面在白天夜间的热量收支差别较大，地面热量收支情况可以写成以下计算公式：R=P+LE+Qs+BR辐射差额（地面吸收的太阳辐射与地面有效辐射之差）P地面与近地气层通过乱流所进行的直接热量交换LE地面与近地气层通过水分蒸发或凝结而进行的热量交换Qs表层土壤升温、降温时吸收或者放出的热量B地面层与下层进行的热量交换白天，地面吸收的太阳辐射大于地面有效辐射，则R0，即辐射收支抵消后，地面还能得到一部分辐射能。这部分剩余的辐射能转化为热能，使地面得到热量，温度升高。夜间，由于太阳辐射为零，而地面有效辐射仍在进行，造成R0，使的面失去热量冷却，其温度就低于近地气层和下层土壤。（2） 土壤温度的时空变化和利用从对地面热量收支的情况分析可知，土温决定于土壤热量收支大小，土壤热量收支决定于太阳辐射的到达量量，而太阳辐射具有日、年为周期的变化规律。所以，土温也有日、年的周期变化土壤温度的日变化 土壤温度的日变化是每天日出之后，随着时间的推移，太阳辐射照度不断增强，中午前后达到最强。这时候土壤得到的热量多余支出的热量。土壤不断积累热量。直到13时前后，土壤得到的热量和支出的热量才达到动态平衡状态，土壤就不再积累热量，此时的地面温度达到一天中的最高值。随后，随着太阳辐射照度的减弱，以及夜间太阳辐射的消失，地面温度持续下降，知道第二日日出前，地面温度降到一天中的最低值。呈现单峰型的日变化特征。土壤温度的年变化 在我国，大部分地区土温呈现单峰型的年变化曲线，最热月在78月，最冷月在12月。这也是由于太阳辐射量的大小所致。赤道附近的土温变化曲线为双峰型，较热月为3月和9月；较冷月为6月和12月。原因是太阳一年中分别在3月和9月两次直射该地区，而6月和12月是该地区太阳高度角最小的缘故。土温在一年中最热月和最冷月出现的时间也是随深度的加深而推迟。土壤在一年中不同季节热量传递的方向各异，在夏季，上层土壤温度高于下层，热量从上层汪下层输送。在冬季，上层土壤降温快，温度低于下层，所以，热量从下层向上层输送。（3） 影响土温变化的因素土壤温度变化的主要原因是太阳辐射。但是，在相同辐射能的情况下，对于不同性质的土壤，由于土壤热量收支各分量的差别，土壤温度会有较大的不同。总的来说，土壤温度的变化决定于外界条件和土壤本身的物理特性。维度和海拔高度 在低纬度地区，太阳常年直射地面的辐射热量多，土温高；维度越高，太阳斜射，得到的辐射能越少，土温越低。同一维度，海拔越高，土温越低，这是因为海拔越高，接受阳光辐射虽然较多，但是因为高山地面对大气辐射强，其气温、土温反比平原低。地形 在北半球，太阳常年由东向西偏南照射，朝南坡太阳的入射角大，接受辐射比背阴的北坡多，土温较高。覆盖 植被、积雪或者其他地面覆盖物，都能截留一部分太阳辐射能，土温不易升高；但是，也可以防止土壤热量的散失，起到保温的作用。土壤湿度 土壤湿度对于温度的影响一方面表现在改变了土壤热特性，增大了土壤的热容量和导热率与热扩率；另一方面也影响到地面的热辐射收支和热量收支。因此，含水量多的土壤，地面温度的日较差和年较差都小于含水量少的土壤。土壤颜色 土壤颜色对温度的影响主要表现在改变地面辐射收支差额上，由于不同颜色的土壤对辐射有不同的反射率和吸收率，使地面获得的净辐射产生很大的差异。这种影响在低纬度辐射强的地区最为突出。如深色土壤由于反射率小，吸收的太阳辐射多，白天温度比较高，日较差大；而浅色土壤因反射率大，白天吸收的太阳辐射少，温度比较低，日较差小。植物只有在一定的温度范围内才能够生长。温度对生长的影响是综合的，它既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程，也可以通过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响植物的生长，还可以直接影响土温、气温，通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的生长。由于参与代谢活动的酶的活性在不同温度下有不同的表现，所以温度对植物生长的影响也具有最低、最适和最高温度三基点。植物只能在最低温度与最高温度范围内生长。虽然生长的最适温度，就是指生长最快的温度，但这并不是植物生长最健壮的温度。因为在最适温度下，植物体内的有机物消耗过多，植株反倒长得细长柔弱。因此在生产实践上培育健壮植株，常常要求低于最适温度的温度，这个温度称协调的最适温度。 不同植物生长的温度三基点不同。这与植物的原产地气候条件有关。原产热带或亚热带的植物，温度三基点偏高，分别为10、3035、45；原产温带的植物，温度三基点偏低，分别为5、2530、3540；原产寒带的植物生长的温度三基点更低，北极的或高山上的植物可在0或0以下的温度生长，最适温度一般很少超过10。 同一植物的温度三基点还随器官和生育期而异。一般根生长的温度三基点比芽的低。例如苹果根系生长的最低温度为10，最适温度为1326，最高温度为28。而地上部分的均高于此温度。在棉花生长的不同生育期，最适温度也不相同，初生根和下胚轴伸长的最适温度在种子萌发时为33，但几天后根下降为27，而下胚轴伸长上升为36。多数一年生植物，从生长初期经开花到结实这三个阶段中，生长最适温度是逐渐上升的，这种要求正好同从春到早秋的温度变化相适应。播种太晚会使幼苗过于旺长而衰弱，同样如果夏季温度不够高，也会影响生长而延迟成熟。 人工气候室的实验资料证明，在白天温度较高，夜晚温度较低的周期变化中，植物的营养生长最好。如番茄植株在日温为26、夜温为20的昼高夜低的温差下，比昼夜25恒温条件下生长得更快。在自然条件下，也具有日温较高和夜温较低的周期变化。植物对这种昼夜温度周期性变化的反应，称为生长的温周期现象。日温较高夜温较低能促进植物营养生长的原因，主要是白天温度较高，在强光下有利于光合速率的提高，为生长提供了充分的物质；夜温降低，可减少呼吸作用对有机物的消耗。此外，较低的夜温有利于根的生长和细胞分裂素的合成，因而也提高了整株植物的生长速率。在温室或大棚栽培中，要注意改变昼夜温度，使植物在自然条件下，水分、矿质、光照、温度等因素对植物生长的影响是交叉、综合的影响。首先各环境因子之间有相互影响。例如阴雨天、光照暗淡、气温下降、土壤水分增加、土壤通气不良等反应会连锁地发生，影响植物生长。其次各环境因子作用于植物体，又与生命活动是密切相关的，它们还会相互影响。例如光照促进光合，光合会影响蒸腾，蒸腾又会影响水分的供应。它们彼此之间既有相互促进又有相互制约。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。4.空气温度空气冷热的程度称为空气温度，简称气温。在一定的意义上可以用它来表示一个地区热量供应的水平。（1） 气温变化的原因大气直接吸收太阳辐射而增热是很微弱的。大气的主要热源是下垫面（地面，水面，草面都叫下垫面）。白天，地面吸收太阳辐射后，除向土壤下层传递热量外，还把一部分热量传递给空气，使空气直接受地面的影响而增热。夜间没有太阳辐射，地面由于散失热量而降温。当地面温度低于近地面空气温度时，近地面空气又把一部分热量传给地面而降温。所以，近地面空气的增热和冷却，主要收到地面的直接影响。地面和低层空气的热交换分子传导 空气的导热率低，所以分子传导只能使贴地层空气的增热和冷却有显著的变化，而对上层空气温度的影响很小辐射 地面放出的长波辐射大部分都被大气吸收，而使空气增热。同时，大气额可以放出长波辐射，而使本身冷却。水相变化 当水分蒸发时，与水汽进入大气的同时，也有大量的热量以潜热的形式输送到空气，当水汽在空气中或者地面凝结时，就放出潜热使空气或者地面增热。在自然条件下，通过水相变化，使潜热转移，大气获得或者失去热量。 空气中的热交换对流 大规模、有规律的上升和下降的气流叫做对流。对流是使热量传递给高层空气的最重要方式。对流通常发生在地面强烈增热或者上层大气有冷空气流入时，地面热空气被迫上升，其他地方的冷空气流来补充，结果就产生了上升和下降的对流运动。对流的升降速度很大。有时会达10cm/s以上，上升高度有时可以达到对流层顶。对流的结果，使上。下层空气互相混合，低层空气的热量输送到高空。乱流 小规模、无规律性的气流或者涡流叫做乱流。乱流的形成是由于地表面粗糙不平所引起。由于乱流的作用结果，使大气层在范围不大的垂直方向和水平方向上发生了热量交换。乱流所达到的高度只有1.01.5km左右。是地球表面向大气传输热量的重要方式。平流 平流是空气大规模的在水平方向上运动。冬季，北方大规模的冷空气南下时，会使气温急剧降低，这种平流叫做冷平流。夏季，南方暖空气北上时，可以使气温升高，这种平流叫暖平流。平流是空气在水平方向上传递热量的中药方式，对于大范围的温度分布和变化具有十分重要的意义。上述几种方式，在大气的增热和冷却过程中，往往兼而有之。每一种方式，对于大气层中热量的传递所引起的作用，是各不相同的。一般情况下，地面和大气之间的热交换，以辐射最为重要；在低层和高层之间热量的传递则是以对流和乱流两种方式为主。特别是白天，空气中热量的输送几乎完全决定于乱流及对流的作用，其次，平流作用对于两地热量的调节，也起着中药的作用，其他方式所起的作用较小。空气的绝热变化空气块在垂直运动过程中与外界环境不发生热量交换而引起温度的变化过程，叫做绝热变化过程。上升的空气块，因为外界大气压力减小，气块体积膨胀，此时气块对外界大气做功。由于气块上升过程中是绝热的，做功的能量全部依赖于气块本身内能的减少，因此，气块的温度就会降低。这种因绝热上升而降温的现象，叫做绝热冷却。反之，气块绝热下沉时，因外界大气压力增大，气体体积被压缩。外界大气对气块做了功，所做的功全部用于增加它的内能，从而使气块温度升高，这种绝热下沉而增温的现象，叫做绝热增温。由于空气中水汽含量的不同，空气在做垂直运动时，其温度变化情况也是不同的干绝热直减率 一团干空气或者未饱和的湿空气，在绝热上升或绝热下沉过程中，的温度变化，叫干绝热变化。湿绝热直减率 一团饱和的湿空气在绝热上升或者绝热下沉的过程中的温度变化称为湿绝热变化，其温度变化率称为湿绝热直减率。二温度与植物生长发育温度在空间上是随着维度和海拔的升高而降低的。因此，从低纬度到高纬度，从低海拔到高海拔，相应的生长着不同的植物种类。需要热量多，不耐寒的植物分布在较低的维度和低海拔处；需要热量较少，比较耐寒的植物分布在较高的维度和高海拔处。在时间上，温度有四季变化和昼夜变化，除了这些周期性的变化外，还有非周期性的变化。温度的这些变化，尤其表现在最高温度，最低温度与日较差上，对植物生长发育的各个方面都有不同程度的影响。温度直接影响植物对水分和矿物质营养的吸收。由于土壤溶液的粘度随着温度的降低而增加，因而土温较低，使水分和溶质进入根细胞的速度和在体内的运转减慢。喜温植物比耐寒植物受低温的影响更大，温度骤降对植物吸水的影响更大。土温过高对根的吸收作用不利。因为高温使根系木质化，降低了吸收的表面积，并抑制根细胞内酶的活动，破坏根的正常代谢过程。温度还影响植物的蒸腾作用。气温升高将伴随着空气相对温度的降低，加大了植物的蒸腾。当蒸腾过大而根的吸水作用相对减弱时，植物萎蔫甚至死亡。植物的发育对低温的反应性比生长对低温的反映更为敏感。特别在花粉母细胞分裂期和开花授粉期，对于温度最为敏感，这一时期往往就是植物的温度临界期。1. 植物生长发育的基点温度和生态类型植物本身就是一个变温的有机体。其温度的变化趋向于他们所处的环境。因此，植物的生长发育和产量的形成均会受到温度的影响。特别是极短的高温和低温对植物影响更大。因此植物的生长发育要求在一定的温度条件下进行，而且只有当热量累计到一定的数量之后，才能完成其生育过程并且获得产量。在生育期间温度过高或者过低，都会给植物带来不理影响，从而造成减产甚至绝收。 春化作用温带越冬一年生、大多数两年生和有些多年生作物性器官形成前要求一定时间的低温，如果春播一直处于高温条件下就只能进行营养生长，而不开花结果。这种一、二年生种子植物在苗期需要经受一段低温时期才能开花结实的作用称为春化作用，这个发育时段称为春化阶段。1918年加斯纳就发现冬小麦种子发育时用1.02.0摄氏度低温处理后春播可以开花结实。10年后苏联将这一发现用于农业生产，在冬季严寒不能种小麦的地区，改为用低温处理萌动的小麦种子春播获得成功。此后的进一步研究揭示，并非所有需要春化的作物都能在种子萌动时进行春化作用。许多作物春化要求的温度和时间也因为作物的种类、品种和其他条件而异。如小麦品种按照春化作用的要求温度和时间可以分为东性、半冬性和春性三类。冬性小麦 春化适宜温度是05摄氏度，低于-4摄氏度或者高于5摄氏度春化都停止进行。春化时间一般需要35天以上。半冬性小麦 春化温度为012摄氏度时间需要1535天。春性小麦 春化是以温度为815摄氏度，但在520摄氏度条件下也可以春化。春化时间只需515天。大卖春化适宜温度较高，时间比较短。冬性018摄氏度需要2045天；春性品种1025摄氏度只需510天。水稻、棉花等春播种的喜温作物没有低温春化现象，相反高温可以促进其生育转化，即使只在幼龄期遇到高温也只会显著提高开花结实使生育期缩短。这种高温促花的时间只限于幼龄某段时间，而且比高温促长的起点温度要高。如果温度保持在生长起点温度与发育起点温度之间，作物虽然能生长但不能开花结实。但同样也不是温度越高开花越快。适宜温度因作物品种而异。许多作物，在种子吸水膨胀后开始萌动时被春化，以萌发早期最有效。也有些作物需要以营养体状态经受寒冷；还有作物，茎尖分生组织是感受部位。虽然感受低温的部位随作物而异，但春化作用只发生在能分裂的细胞内。在春化过程中，如果把作物放在较高温度条件下，春化效应将解除。解除春化只发生在短时期的春化处理过程中，春化状态一旦完全建立，便很稳定，高温不再起到作用。春化处理在生产中的应用，除了冬小麦播种外，在小麦育种，引种以及小麦夏播中也得到了运用。 植物生长发育的基点温度植物生命活动过程中的最适温度、最低温度和最高温度的总成，称为三基点温度。在最适温度下，植物生长发育迅速而且良好；在最高和最低温度下，植物停止生长发育，但仍能维持生命。如果温度持续升高或者降低，就会对植物产生不同程度的影响。所以在植物三基点温度以外，还可以确定使植物受害或者致死的最高与最低温度指标。称为五个基本点温度。植物生命活动的各个过程都需要在一定的温度范围内进行。通常维持植物生命的温度范围大致在-1050摄氏度之间，而适宜于植物生长的温度约为540摄氏度，植物发育要求的温度一般在2030摄氏度。当温度到达三基点的最低温度和最高温度后，植物生长停止，但并没有死亡。致死植物死亡的温度比三基点的最低温度还要低，也比最高温度还要高。处于最低温度致死低温之间，由于植物各功能间的协调受到破坏而停止生长，但没有死亡，这称为生物的“假死”。如果假死的时间不太久，对植物不会有严重的伤害。如果长期假死，特别是由于高温引起的假死，将会导致植物的真正死亡。大多数植物生命活动的最高温度在4050摄氏度之间。不同植物三基点温度是不同的。作物生长发育时期的不同生理过程。如进行光合作用的三基点温度与呼吸作用的三基点温度是不同的。一般作物光合作用的最适温度比呼吸作用的最适温度低。光合作用的最低温度05摄氏度；最是温度为2025摄氏度；最高温度为50摄氏度。当光合作用制造的有机物超过呼吸作用消耗的有机物时，植物体内的有机物质才会有积累而进行生长。当温度超过光合作用的最适温度后，光合强度减弱而呼吸强度仍然很强，势必增加有机物的消耗而减少其积累。所以，超过光合作用最适温度的环境条件对植物不利。虽然植物生命活动的三基点温度受植物种类、生育时期、生理状况等因素的影响变化，但各种植物的三基点温度仍有一些共同的特征：最高温度、最适温度和最低温度不是一个具体的温度数值，而有一定的变化范围；无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是同一个变幅范围；各种植物的最低温度不同，其温度的最低点差异也很大，耐寒作物可以忍受-10-20摄氏度的低温。而喜温作物甚至不能度过0摄氏度左右的温度；最适温度距最低温度的离差范围较大；与最低温度相比，各种作物的最高温度指标彼此差异较小，而且最高温度与最适温度的数值相对比较接近。三基点是最基本的温度指标，它在确定温度的有效性，确定作物种植季节和分布区域时，在计算作物生长发育速度、光合潜力等方面都得到了广泛的应用。 植物的温度生态类型每一种作物对温度的要求及其与生长发育的生理关系，是安排作物生长季节，获得高产的重要依据。根据各种作物对温度要求的不同，一般可以分为五类：耐寒的多年生植物 包括金针菜、石刁柏、茭白、藕等，他们的地上部分能耐高温，但到了冬季，地上部分枯死，而以地下的宿根越冬，能耐受0摄氏度以下的低温。耐寒的一、二年生植物 包括菠菜、大葱、大蒜，以及白菜的某些品种，能耐受-1-2摄氏度的低温，短期内可耐受-5-10摄氏度的低温，但同化作用最旺盛的温度为1520摄氏度。半耐寒植物；包括萝卜、胡萝卜、芹菜、莴苣、蚕豆以及甘蓝、大白菜等，不能忍耐长期-1-2摄氏度的低温。在长江流域以南，均能露地越冬，华南各地还能冬季露地生长。他们的同化作用以1720摄氏度温度条件下最旺盛；超过20摄氏度时，同化机能减弱；超过30摄氏度时，同化作用积累的物质几乎全部为呼吸所消耗。喜温植物 包括黄瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆等，其最适宜的同化温度为2030摄氏度。当温度超过40摄氏度时，则生长几乎停止；而当温度在1015摄氏度以下时，首份不良，因其落花。因此在长江以南可以春播和秋波，北方则以春播为主，使结果安排在适宜的季节里，其中茄子、辣椒比番茄耐热。耐热植物 包括冬瓜、南瓜、丝瓜、西瓜、豇豆、刀豆等，他们在30摄氏度左右时同化作用最为旺盛，其中西瓜、甜瓜和豇豆等，在40摄氏度的高温下仍然能够生长。不论是华南或者或被，都是春播而夏秋收获，生长在一年中温度最高的季节。2. 植物生长的积温、有效积温及界限温度（1）积温 植物在一定的温度下，才开始生长发育，为完成其生长或者某个发育阶段，必须积累一定的温度总和，称为积温。积温反映植物在其全生育期或者某一发育期内对热量的总要求 活动积温 植物在某一发育时期或者整个生长期内，高于生物学最低温度的日平均温度，称为活动积温。活动温度减去生物学最低温度，就是有效温度。植物的某一生育期或者全生育期中活动温度的总和，即为活动积温。 有效积温 植物的某一生育期或者全生育期中有效温度的总和。称为有效积温。各种植物所需要的积温是不同的。而且还因不同类型的品种而异。由于大多数作物在10摄氏度以上才能活跃生长，所以大于10摄氏度的活动积温是鉴定一地区对某一作物的热量供应能否满足的重要标准。实践证明，某种植物的全部生育期（或某一生育期）所需要的积温，特别是所需要的有效积温多趋近常数。因此，植物要完成其全生育期所持续的日书与其所经历的温度高低成相反相关。即植物生育期内逐日温度越高，则各生育期持续日数相应的减少，反之增加。不同植物，要求不同的积温。但是，虽然某一地区对某一植物的生长发育积温达不到，然而有时这一植物也能生长，这是由于某些植物所需要积温达不到，但高原上太阳辐射强，弥补了积温的不足，使某些植物不仅能够生长，而且生长发育很好。另外，在某一地区，虽然积温能够满足某些植物生长发育的要求，但由于极端温度的限制，仍然难以生长。在自然条件下，一般对积温要求高的植物，只能分布在较低的纬度；对积温要求低的植物，分布在较高纬度，形成了植物不同的地理分布。（2）积温的应用在农业生产中，积温的应用有很多方面。主要包括：热量资源的确定：一个地区的热量资源的数值是根据多年的气候资料计算求得的，因此一个地区积温多少可以表示该地区热量资源的状况。植物的积温数值是反映植物生长发育对热量条件的要求。地区的积温数值和植物的积温数值对找起来，就可以确定和评价该地区热量条件对农业生产的利弊。因此，积温是农业气候区划的指标 植物引种的依据：从外地引种或者向外地推广某一植物新品种时，要求对该植物品种所需要的积温作出鉴定，并且对引种或者推广地区的积温资料进行分析，看其是否适宜该品种的种植要求，这是对热量条件的分析，如果是感光性强的植物，还需要考虑日照长短的问题 预测植物生育期 因为某一植物从一个生育期到另一个生育期所需要的有效积温是比较稳定的，因此可以利用有效积温来预测植物未来生育期的开始日期 N=Ni+A/(t-B)其中：N未来的生育期开始日期 Ni前一个生育开始的日期 t根据天气预报期间的日平均温度A生育期间所需要的有效积温B生育期间的生物学下线温度 实践表明，积温只能近似的反映植物对于温度的要求，同一植物要完成同一生育期所需积温因地区、年份和播种期的不同而有一定差别。这是因为植物生长发育速度均受到气温、太阳辐射、光周期、温度日较差、土壤温度和土壤湿度的不同影响，同时有的植物本身对光照有特殊反映，如感光性强的植物，发育速度主要与日照时间长短关系较大，而对温度的反映就不敏感。还有，积温法是把温度与植物生育之间的关系看做是直线关系，而实际上是曲线关系。所以，在应用积温是，针对地区性这一问题上，不能轻易引用自然条件和生产条件差异较大的外地积温指标，而应该通过调查，求出代表本地区的积温指标，同时剔除特殊年份的资料。针对不同播期之间的差异性，应该采用当地正常播期的计算结果作为积温指标。（3）农业界限温度 对农业生产有指示或者临界意义的温度，称为农业界限温度。该温度的出现日期，持续日数和持续时期中积温的多少，对一个地方的作物布局、耕作制度，品种搭配和季节安排等，都具有十分重要的知道意义。农业气象工作中，常用的界限温度（指日平均温度）有0摄氏度，5摄氏度，10摄氏度和15摄氏度。0摄氏度：春季稳定通过0摄氏度时，土壤开始解冻，早春作物开始播种。秋季0摄氏度稳定终止时，冬小麦开始越冬，土壤开始冻结，青稞停止生长。因此0摄氏度以上的日数可以用来评定地区农事季节的总长度。这期间的积温反映可供农业利用的总热量。5摄氏度：春季稳定通过5摄氏度，多数树木开始生长，小麦积极生长及早春作物开始播种的界限温度。秋季5摄氏度稳定终止时正是秋播小麦开始进入抗寒锻炼期。生产上常用日平均气温5摄氏度以上的持续时期表示作物的生长期。10摄氏度：是一般喜温作物生长的起始温度，也是喜凉作物积极生长的温度，是大多数作物开始进入活跃生长的界限温度。是评定喜温作物生长期长短和热量多少的指标。常用日平均气温10摄氏度以上的持续时期表示作物的生长活跃期。15摄氏度：是喜温作物开始积极生长，热带作物组织分化的界限温度。同时是棉花，花生等播种期，也可以开始采摘茶叶。常用日平均气温15摄氏度以上的持续时期表示喜温作物的积极生长期20摄氏度 是水稻安全抽穗，开花的指标，热带作物和春播作物积极生长的界限温度。3. 温度对植物生产的影响植物在他整个生命周期中，所发生的一切生理生化作用，都必须在其所处的环境具有一定的温度条件下进行的，因而温度对农业生产具有非常重要的意义。（1） 土壤温度对植物生产的影响。 直接影响在一定温度范围内，土壤温度越高，植物生长发育的速度越快。一年内某时段出现低温或高温，常常给农业生产带来危害。植物的种子必须在土壤适宜的温度范围内才能萌发。一般耐寒的谷类作物，种子萌发的平均土温为1.05.0摄氏度。喜温作物为8.010.0摄氏度。与气温相比，对种子发育和出苗的影响，土壤温度要直接的多，但是土壤温度随地形、土壤水分、耕作条件、天气及作物覆盖等影响变化很大。一般作物的根系在土壤温度为2.04.0时开始生长，在10.0摄氏度以上根系生长比较活跃，超过35摄氏度时根系生长受到阻碍。冬小麦在12.016.0摄氏度生长良好，玉米、棉花等为25摄氏度左右。过高的土壤温度似的植物根系组织加速成熟，根系木质化的部位几乎达到根尖，降低了根表面的吸收速率。土壤温度低，植物根系吸水缓慢，当气候条件适于蒸腾时，植株地上部分常呈现脱水现象。土壤温度过低，常使越冬作物的根系产生冻害，强低温延续的时间长短和降温及冻融的速度都影响到冻害的程度。土壤温度影响作物的生理过程。在040摄氏度之间，细胞质的流动随升温而加速。在2030摄氏度范围内，温度升高能促进有机质的输送。温度过低影响营养物质的输送率。阻碍植物生长，在035摄氏度范围内，温度升高能促进呼吸，但对光合作用的影响较小，所以低温有利于植物体内碳水化合物的积累。适宜的土壤温度还能促进植物的营养生长和生殖生长。间接影响土壤温度影响环境条件中的其他因子，从而简介影响植物的生长发育。土壤温度对微生物活性的影响及其明显。大多数土壤微生物的活动要求有1545摄氏度的温度条件。超出此范围（过高或过低），微生物的活动就会受到抑制。土壤温度对土壤中的有机质转化过程、腐殖化过程、矿质化过程以及植物养分的供应等都有十分中药的意义。土壤水的移动，土壤水存在的形态以及气体的交换等都受到土壤温度的影响。土壤温度越高，土壤水的移动越频繁，土壤中的气态水就比较多；土壤温度低时，土壤水的移动近于停止，土壤水常常转化为固态水。植物在一定的生育阶段，适应不了过高、过低的土壤温度。北方地区，气候寒冷，土壤温度低是农业生产上的主要矛盾，采取垄作，可增加对太阳的辐射量和减少反射率。深耕松土，可以在僧家土壤中的空隙，改善土壤的通水透气状况，也可以提高土壤的吸热保湿能力。（2） 空气温度对植物生产的影响对植物生产有影响的温度条件除土壤温度外，还有空气温度，水田水温和植物体温等。其中最主要的是气温，因为气温是表征植物环境中空气冷热程度的物理量，并且较容易取得，代表性也较好，水温和植物体温都要受他的影响。气温的周期变化，在空间形成提后的多种类型和垂直分布，对于不同的农业类型；在时间上的年变化和日变化，也对植物生产中的农事活动和农业生物的生命活动产生中重要影响。气温通过强度、持续时间、时空变化直接影响植物的生长发育，并通过土温，水温，植物体温，湿度和肥力等影响，间接影响植物生产。温度强度的影响 有机体生命活动，只有在一定的温度范围内才能碱性，并在适温下最为活跃， 植物每一生命过程，都有最高温度，最适温度和最低温度范围；超过最高、最低温度范围，植物逐渐停止生长和发育，温度继续升高或者降低时，植物开始受害以至死亡。一般来说，植物生命活动的温度范围约在-1050摄氏度，在这个温度范围内，温度每升高10摄氏度，作物生理生化反应速度增加12倍。但是植物生长发育过程，是生物有机体的同化和异化过程，生化反应与一般化学反应不同，温度过高或者过低，生物蛋白质系统变性，生理机能破坏，造成生物体集体受害或者死亡。温度持续时间的影响 温度的持续时间也是很重要的因素，适温的持续时间长，对植物生长发育有利；对植物危害的高、低温出现后，持续时间的长短是生物受害的主要因素，它是温度累计效应的表现。如中国南北各地平均气温大于或者等于10摄氏度的活动积温相差很大。南方热带地区高达800010000摄氏度以上，水稻可以一年三熟，为热带或亚热带作物生长区；黑龙江北部2000摄氏度，为一年一熟和喜凉作物生长区；青藏高原高寒地区有很大面积低于5001000摄氏度，基本上无作物栽培。分析热量资源，必须注意各地的越冬条件和最热月温度，多年生作物越冬还受到年最低温度的限制；除了热带地区以外，最热月大多不是限制因子，但部分高原地区最热月温度低，限制了喜温作物的发展。温度变化的影响 空气温度也有时空变化。空间上随维度北移和海拔升高，温度降低。时间上随季节和昼夜变化。作物适应各地区温度年变化的结果，形成各自的感温特性和生育规律，显现处作物的气候特征。栽培作物的种类、耕作制度和农业技术措施都必须与温度的年变化相适应。由于南北方温度条件不同，地区间作物引种，除必须注意光照条件外，也应该依据农业气候相似原理，考虑作物原产地的条件。温度条件相似地区间的引种或由低温地区向高温地区引种，比较容易成功。气温日变化对作物干物质的积累有明显的作用。当昼夜的温度不超过植物所能忍受的最高和最低温度的情况下，如果日较差大，说明白天温度较高，夜间温度较低。白天气温高，则光合作用增强，消耗有机物质少，制造有机物质较多；夜晚温度低，则呼吸作用减弱，于是植物累积的有机物质比较多。如在青藏高原种植白菜。萝卜比在内地大的多，小麦的干粒重也较高，就与青藏高原的气温日较差有直接的关系。同时气温的日较差还影响农产品的质量，如在日较差较大的地区，生长的瓜果含糖量较高，小麦含蛋白质较多，水稻的米质也较好。温度费周期性变化往往造成农业气象灾害。春秋两季，温度升高不稳，北方冷空气入侵，常常形成早、晚霜冻危害以及低温冷害；夏末不适时的高温造成长江流域的水稻逼熟；初夏的高温、干燥会使山东等地遭受干热风危害等。同时，温度的变化还能因其作物环境中的其他因子，如湿度，土壤肥力等的变化。环境中这些因子的综合作用又能影响作物的生长发育，农业能量的形成和农产品的质量等。（3） 植物的问周期现象及应用自然界的温度有周期性的变化和非周期性的变化。周期性的变化即季节变化与昼夜变化，我们称这种有规律的变化为节律性变温。植物对温度节律性变温的反映称为温周期现象。植物的问周期特性与其原产地日温节律有关。大陆性气候地区，温度日较差大，原产该地区的植物在日较差1015摄氏度时，生长最好；某些热带植物，如甘蓝，在日较差很小的情况下，仍能够繁茂生长。这是由于植物长期适应温度的周期性变化的结果。因此节律性变温成为植物生长，发育不可缺少的因素，对植物开花，结实，产量和品质等方面均有重要的影响。主要表现在：影响种子的萌发： 在适宜的温度下种子即可萌发，但对大多数植物来说，在一定的交替温度下发育更好。因此，在生产中常利用变温处理，以提高种子的发芽率。变温能够提高种子发芽率，主要是由于降温后可以增加氧在细胞中的溶解度，改善了种子萌发的通气条件。此外，温度的交替变化可以提高细胞膜的通透性，从而促进发芽。影响植物的生长速度植物适宜光合作用的温度比适宜于生长的温度要高些，在自然条件下，夜间以及早晨植物的生长较快。根据经验，番茄的生长率以昼温26.5摄氏度和夜温17摄氏度为宜。如果在恒温条件下，其生长率比变温条件下低。影响花芽分化在影响植物花芽分化的环境因子中，温度是主要的。无论是花芽分化或是开花、结实的适宜温度都要求夜温低些。一般昼温为2025摄氏度，夜温1520摄氏度为宜。如果比这个范围更高或者更低，花芽分化都会延迟，每一花序的花数减少，花也较小，并容易脱落。番茄分化延迟，每一花序的花数减少，落花落果增多。因为夜间高温，阻碍雄蕊的正常生理技能以及花粉发芽，花粉管伸长不良，花粉中的淀粉含量减少，最后可以引起子房的枯萎。影响雌花着生率育苗过程中黄瓜的花芽分化较早，当第一片真叶展开时，花芽已经开始分化；第二片真叶出现时，第十节的花芽已经分化完毕。但此时分化的花芽基本上是两性的。对雌花的分化来说，昼温虽然也有影响。但夜温的影响更为显著。在第二片真叶出现时，给予低温，短日照，则雌花多，雄花少，侧枝也少。如给予连续高温，往往只开雄花及两性花，不开雌花。影响产品品质例如草莓在形成甜味和颜色时，要求较高的温度，但在形成草莓特有的香味时，则要求较低的温度。因此，在早期收获的草莓香味浓，在以后收获的草莓，虽然有一定的日温差，但由于日平均温度增高，无法满足草莓对低温的要求，故而香味较淡。在光温综合影响下，日温差适当大一些对植物有利，可以增加白天制造的光合产物而减少夜间呼吸消耗，使有机物质积累较快。所以日温差大的地区，植物籽粒的粒重较大，瓜果含糖量高，优质高产。（2） 变温管理果菜类蔬菜在保护地栽培条件下，为提高植物产量，在夜间适宜的温度范围内，为促进光合产物的运转速度和抑制呼吸作用对有机物的消耗，在生产中要求前半夜的温度稍高，而后半夜的温度稍低些。例如，黄瓜在白天其叶片制造的同化产物，主要在夜间运转到黄瓜各部位，夜间运转量沾总量的三分之四。上午形成的同化产物，到傍晚大部分运转完毕，夜间主要运转下午的光合产物。在低夜温的条件下对同化产物运转有抑制作用。同化产物如果没有全部被运转出去而残留在叶片中，对次日的光合作用有不良影响。在高夜温条件下，虽然可以促进同化产物的运转，但呼吸作用旺盛，容易消耗白天形成的光合产物。由于不能使“运转”“消耗”两个相反的温度条件同时满足，为此，将一天分成上午、下午、前半夜、后半夜四个时间带，进行夜温变温管理，以适应各种生理作用的要求。设施园艺夜温温变管理，过果菜类蔬菜不仅有增产效果，同时还能节约能源。在夜间实行变温管理应注意两个问题：气温与低温的关系 果菜类蔬菜要求有一定的地温、气温差。当气温高时，要求低温低些；当地温高时，要求气温低些。以控制果菜植株的地上部分与地下部分、营养生长与生殖生长达到平衡。光照与变温管理的关系 光照充足时，较高的温度可以提高同化作用；光照不足时，较低气温可以降低呼吸消耗。例如设施园艺黄瓜栽培，上午气温可以提高到2730摄氏度，下午降低到2325摄氏度为宜。而在阴雨雪天，光照不足时，白天控制在23摄氏度为宜。（4）调节温度的农业技术措施 调节土壤温度主要有松土，垄作，镇压，覆盖和灌溉等农业技术措施。这些措施的实施，首先改变了土壤的表层状况，使其对太阳辐射的收支有所改变，同时还改变了土壤的热特性和水分特性，影响土壤的热交换和水分交换状况。从而起到了调节土壤温度和水分的作用。 耕翻松土耕翻松土的作用主要有：疏松土壤，通气增温，调节水汽，保肥保墒等作用。 疏松土壤，通气增温：由于中耕松土能够让土壤表层粗糙，反射率降低，吸收的太阳辐射有所增加，土表的有些辐射也有所增大。松土地和未松土地辐射平衡相差不多，但是，由于松土能让表土疏松，孔隙度增大，空气含量增多，土壤热容量和导热率减小。白昼或暖季，热量集积表层，温度比未耕地的高，而其下层则比较低；夜间或冷季，由于深层向土表输送的热量比较少，因而松土的表层的温度比未松土的反而低，下层较高。由此可见，松土的温度效应，不仅随昼夜和季节的不同，而且，在松土影响层内和其以下的土也不一样：低温时间，表层是降温效应，深层是积温效应；高温时间，表层是增温效应，而深层则是降温效应。 切断毛管联系，减少水分蒸发：中耕松土可以切断土壤毛管联系，使下层土壤水分向上土表的供应减少，使土壤蒸发的水分供应减弱，表土变干后，蒸发耗热减少，因而表层温度升高，土壤水分降低，而下层则温度降低，湿度增大，有保墒效应。但是在暖季降水后，或者土壤湿度较高的情况下，松土后效应就完全不同。这是，影响层的土壤湿度比下层的大，透水性强，持水能力高，蒸发强而耗热多，于是在开始的短时间内，影响层内的温度比未松土低的低，土壤湿度也比较高，越到下层差别越小。总之，在春季，特别是早春，地湿低是影响作物生长的主要因素，及时松土可以提高表层土温，增大日温差，保持深层土壤水分，增加土壤二氧化碳的释放量，有利于种子发芽出苗，幼苗长叶，发根和积累有机养分。镇压：土壤镇压是一种和耕翻松土相反的压紧措施。目的在于压紧土壤，破碎土块。由于镇压后地面反射率增大，太阳辐射的收入的日总量有所减少，同时，由于镇压地的表面湿度有显著的增温效应，因而镇压后地面有效辐射增大。但是，就昼夜不同时间的情况而言，冷季，除白昼正午前后，未镇压地的地表温度比镇压地高，有效辐射强度比未镇压地较大外，其他时间，镇压地的有效辐射强度都比较大。因此，镇压地辐射平衡的日总量比未镇压地约少。由此可见，镇压措施的增温效应的热量来源，不是由于镇压后辐射热流入量的增加，而是由于土壤热交换的差异所致。镇压对土壤物理性质的影响 土壤镇压后可以使土壤紧实，空隙度减小，土壤容重和毛管持水量增加。特别是土壤表层这些效应更为明显。镇压对土壤热交换的影响 镇压后土壤容积热容量、导热率和导温率都随之增大，但是到了一定深度，这种效应也就消失了。镇压对土壤热交换的影响，是十分明显的。冬季，镇压地和未镇压地的土壤热交换总量，都是地表获得热量，而且白昼从地表向深层传导的热量，也是镇压地的多。这样，土壤热通量的变幅，镇压地比未镇压地大，而且土壤热交换的日总量，都是镇压地比未镇压地多。于是，镇压地在清晨和夜间有增温效应，而中午前后则有降温效应。因而镇压有减小土温变幅的作用。此外，镇压可以使土壤的坷垃破碎，弥合土壤的裂缝，在寒流