第三章 作物与环境的关系.ppt

第三章作物与环境关系 第一节作物的环境 一 作物生长的环境在农田作物栽培的生态系统中 环境是指作物生活空间的外界自然条件的总和 不仅包括对其有影响的种种自然环境条件 还包括生物有机体的影响和作用 作物环境包括自然环境和人工环境 二 环境因素的分类 1 作物的生态因子 环境因素 生态因子指自然环境中一切影响生物生命活动的因子 生态因子的类别 光照 温度 空气 水分 雷电等 如光照强度 日照长度 温度 降水量 蒸发量 空气 风速等 气候因子 土壤因子 土壤结构 土壤中有机和无机物质的数量 物理与化学等的性能等 如有机质含量 地温 水分 养分 土壤空气 酸碱度等 经纬度地势地貌海拔坡度坡向 地理地形因素 生物因子 植物因子如间 套作物 杂草 动物因子如有益及有害昆虫等 微生物因子如病菌 固氮菌 土壤微生物等 2 生活因子 在众多的生态因子中 光照 温度 热量 水分 养分和空气是作物生命活动不可缺少的 缺少了其中的任何一个 作物就无法生存 这些因子是作物的生活因子或基本环境条件 三 环境因素对作物作用的特点 1 相互联系的综合作用生态环境是许多环境因素综合作用的结果 对作物起着综合的生态作用 2 主导因子的作用组成环境的因素 都影响作物的生长发育 但在一定条件下 必有一二个因子是起主导作用的 它的存在与否和数量的变化 使作物的生长发育情况发生明显的变化 这种起主要作用的因子就是主导因子 3 环境因素的不可代替性和可调性作物在生育过程中所需的生活因子是同等重要和不可缺少不能代替的 另一方面 在一定情况下 某一因素量上的不足 可以由其他因素的增加或加强而得到调剂 并仍然有可能获得相似的生态效应 4 环境因素作用的阶段性作物对生态因子的需要是分阶段的 作物的一生并不需要固定不变的生态因子 而是随着生长发育阶段的推移而变化 5 环境因素的直接作用和间接作用四类因子中 气候 土壤和生物因子属于直接作用因子 对作物的生长发育产生直接调控作用 地理地形因子属于间接作用因子 其本身对作物没有直接影响 但它可以通过影响气候和土壤因子 进而影响作物 第二节作物与光 一 光照强度与作物 1 光照强度与作物的生长发育光照强度对作物的生长及形态建成有重要作用 2 光照强度与作物的光合作用作物对光照强度的要求通常用 光补偿点 和 光饱和点 表示 3 在作物生产上 常根据作物对光照强度要求的特点 采取适当措施 来提高产量和品质 二 光周期现象与作物 作物的光周期现象 许多作物在它发育的某一阶段 要求一定长短的昼夜交替才能开花结果的现象 长日照作物 短日照作物 日中性作物 定日照作物 理解作物光周期反应应注意 作物必须在达到一定的生育阶段时才能感受光周期反应 日照长度虽然是作物从营养生长过渡到生殖生长的必要条件 但并非意味着作物一生都要求这样的日照长度 对长日照作物来说 绝非日照越长越好 对短日照作物来说 绝非日照越短越好 三 光周期理论在生产中的应用 1 引种短日照作物由南向北引种时 往往出现营养生长期延长 开花结实推迟现象 短日照作物由北向南引种 营养生长期缩短 开花结实提前 2 控制花期 在现代花卉栽培中 为满足市场需求 利用光周期来控制花卉开花时间已得到了广泛应用 3 育种 人工调节花期加速世代繁育 三 光质与作物的关系 1 光质对作物生长的影响不同波长的光对作物生长有不同的影响 可见光中的蓝紫光与青光对作物的生长及幼芽的形成有很大作用 能抑制植株的伸长 使其形成矮粗的形态 蓝紫光是支配细胞分化最重要的光线 还影响作物的向光性 不可见光中的紫外线能抑制作物体内某些激素的形成 因而也能抑制茎的伸长 此外 可见光中的红光和不可见光中红外线能促进种子萌发和茎的伸长 2 光质在农业生产中的应用 根据光质对作物生长的不同影响 可以人工改变光质来改善作物的生长情况 近年来有色薄膜在农业上已得到广泛的应用 用浅蓝色地膜育苗 秧苗及根系都较粗壮 移栽后成活快 分蘖早而多 叶色浓绿 鲜重和干重都有所增加 这是因为浅蓝色的薄膜可以大量通过光合作用所需要的400 760nm波长的光 因而有利于作物的光合作用 第三节作物与温度 一 作物的三基点温度作物在生长过程中 对温度的要求有最低点 最适点和最高点之分 称为三基点温度 不同作物的三基点温度不同 同一作物不同生育时期所要求的三基点温度不同 作物维持生命的温度范围比较宽 生长的温度范围窄一些 而发育的温度范围更窄 二 作物的感温性 一些一年生冬性禾谷类作物 多数二年生作物 甜菜 和某些多年生牧草等 一年中在其营养生长期必须经过一段较低温度诱导 才能转为生殖生长 这段低温诱导也称为春化 不同作物和不同品种对低温的范围和时间要求不同 一般分为冬性类型 半冬性类型和春性类型3类 作物的感温类型 1 冬性类型这类作物品种春化必须经历低温 春化时间也较长 如果没有经过低温条件则作物不能花芽分化和抽穗开花 一般为晚熟品种或中晚熟品种 2 春性类型这类作物品种春化对低温的要求不严格 春化时间也较短 一般为极早熟 早熟和部分早中熟品种 3 半冬性类型这类作物品种春化对低温的要求介于冬性类型和春性类型之间 春化时间相对较短 如果没有经过低温条件则花芽分化 抽穗开花大大推迟 一般为中熟或早中熟品种 三 积温与作物生产 1 积温通常把作物整个生育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和 称为某作物或作物某发育阶段的积温 积温可分为有效积温和活动积温两种 2 积温与作物生产 首先 一个地区的积温代表了此地区的热量资源 为正确制定农业区划 安排作物布局 确定种植制度提供了依据 10 的积温在3600 以下的地区只适于一年一熟 3600 5000 可以一年两熟 5000 以上可以一年三熟 其次 积温可以估计作物的安全播种期以及生育速度和各生育期到来的时间 第三 用积温可以对一个地区某年产量进行预测 确定是属于丰年还是歉年 四 极端温度对作物的危害 在作物生育期间 出现反常的低温或高温 即使时间不很长 也会对作物生长发育产生极不利的影响 一 低温对作物的危害及作物的抗性1 作物的抗寒能力 作物忍耐低温的能力 随作物种类和生长发育而异 水稻 棉花 花生等在0 5 5 温度中 34 36h便可死亡 玉米 高粱等在同样条件下 受害较轻 大豆 番茄 黑麦等则不受害 冬小麦越冬期间在 20 左右的气温中 不易受冻 但拔节期在 2 3 的低温中 便可冻死 在同一植株上 器官间耐寒能力的差异为 花芽最不耐寒 其次是叶 腋芽 嫩茎等 分蘖节比叶子耐寒性强 2 低温对作物的伤害生产上低温危害主要有冷害 霜害和冻害 冷害 寒害 是生长季节内0 以上的低温对作物的伤害 霜害指春 秋季节由于气温急剧下降到0 或以下 在作物叶面结霜 或不结霜 而使作物受到的伤害 冻害作物遇到低于零度的低温 组织体内发生冰冻而引起伤害的现象 称为冻害 3 低温危害的预防 栽培管理措施 培育壮苗是栽培抗寒的关键措施 秋冬季作物适时播种 春播作物采用育苗移栽的方法培育壮苗 此外 适宜的播种深度 施用有机肥 磷钾肥等 都可增强作物的抗寒性 早春气候变化较为剧烈 如遇晚霜 易受冻 可采取熏烟 灌水等措施防止受害 改善田间气候 通过设置风屏 覆盖等 改变田间小气候 避免低温侵害 稻秧在寒冷来临时 采用灌水防冻护秧 气温回升后呼吸耗氧增多 要及时排水 二 高温对作物的危害及作物的抗性 1 作物对高温的适应作物对高温的生态适应与作物的原产地关系很大 同一种作物的不同发育阶段 抗高温能力也不同 作物休眠期最能抗高温 苗期抗性很弱 随着作物的生长 抗性逐渐增强 但在开花授粉受精期对高温最为敏感 是高温的临界期 禾谷类作物灌浆期如受到高温影响 则灌浆速率降低 缩短灌浆期 粒重下降 当气温升到40 以上时 气孔关闭 植物失去蒸腾散热的能力 这时最易受害 2 高温对作物的伤害 高温会导致呼吸作用加强 物质合成与消耗失调 使蒸腾作用加强 水分平衡破坏 植株萎蔫 后期还可造成授粉和受精困难 结实率下降 千粒重降低等 3 高温危害的预防增加作物的抗热性 培育抗热新品种 改善作物环境中的温度条件 如营造防护林带 增加灌溉 调节小气候来减少高温的伤害 可以通过避害 即调整播期 把作物对高温最敏感的时期 开花受精期 和该地区的高温期错开来预防高温危害 第四节 作物与水 肥 一 作物与水1 作物的需水量作物的需水量通常用蒸腾系数来表示 蒸腾系数是指作物每形成1克干物质所消耗水分的克数 它表示作物利用水生产干物质的效率 2 需水临界期 作物一生中对水分的需要量 一般前期和后期较少 中期较多 作物一生中对水分最为敏感的时期 称为需水临界期 所谓对水的敏感期 就是说在这一时期若水分过多或不足 对作物的生长发育和最终的产量和品质有很不利的影响 以后即使水分供应适宜了 损失也难以弥补 二水分逆境及作物的抗性 1 干旱作物遇到的干旱有大气干旱和土壤干旱两类 抗旱农艺措施 抗旱锻炼 生产中常采用蹲苗来提高作物的抗旱能力 进行种子处理也是简便有效的方法 肥料调控 通过增施磷 钾肥来提高植株的抗旱性 多施有机肥能增加土壤中腐殖质的含量 从而有利于增强土壤的持水能力 2 涝害涝害分湿害和涝害 抗涝农艺措施 防御涝害的中心是治水 首先要因地制宜地搞好农田排灌设施 加速排除地面水 降低地下水和耕层滞水 保证土壤水气协调 以利于作物正常生长和发育 同时 采取开沟 增施有机肥料以及田间松土通气等综合措施 也能有效地改善水 肥 气 热状况 增强作物的耐湿抗涝能力 三 作物与肥料 一 作物对营养元素的选择性吸收各种作物具有按自身需要 主动选择性吸收营养元素的特性 小麦 玉米 麻类 棉花和油菜等作物要求较多的氮素 甘薯 马铃薯则相对耗氮较少 磷素以豆类作物需要较多 钾素在荞麦及向日葵的茎秆内含量最高 而禾本科谷类作物的茎秆中钾的含量很少 钙在麦类营养器官中很低 而豌豆中的钙含量为小麦含量的6 7倍 二 作物营养的阶段性 1 作物营养的临界期在作物的一生中 常有一个对养分需要量不多但很迫切的时期 这个时期称为作物营养的临界期 在营养临界期缺乏作物所需的养分时 作物的生长发育就会受到很大影响 此后即使供给这些养分 也往往难以弥补或纠正 不同作物或同一作物不同种类 营养临界期也有所不同 但一般说来 氮素需肥临界期多出现在营养生长转变为生殖生长的时期 磷素出现在幼苗期 2 营养最大效率期 作物一生中 有一个对养分需求量和吸收速度都很大的时期 这时施肥作用最明显 增产效果也往往最好 称为作物营养的最大效率期 作物营养最大效率期往往都在作物生长最旺盛的中期 此时作物吸收养分能力最强 表现出的生长速度也最快 但有些作物的营养最大效率期也因养分不同而异 如甘薯生长初期 氮营养的效果较好 而块根膨大时 磷 钾营养的效果较好等 第五节作物与空气 一 CO2浓度的变化规律1 周年变化规律一年之内 在田间有作物生长的季节 由于光合作用固定CO2数量增加 空气中的CO2浓度较低 而非生长季节 CO2浓度较高 2 周日变化规律 一天之内 作物群体内CO2浓度有明显的规律性变化 午夜和凌晨 群体内CO2浓度很高 清晨日出后 光合作用逐渐加强 浓度下降 接近中午 光合作用旺盛 CO2浓度降至最低值 日落后 光合作用停止 CO2浓度又逐渐上升 3 田间群体内CO2的来源作物进行光合作用所需要的CO2不但来自群体以上空间 而且也来自群体下部 其中包括土壤表面枯枝落叶分解 土壤中活着的根和微生物呼吸 已死的根系和有机质腐烂等释放出来的CO2 据估计 群体下部供应的CO2约占供应总量的20 4 CO2浓度的垂直分布 在作物群体内部 接近地面的CO2浓度经常是比较高的 在一天之中 午夜和凌晨 越接近地表面 CO2浓度越高 白天 由于光合作用消耗 群体上部和中部的CO2浓度较小 下部稍大一些 作物群体上层光照充足 但CO2浓度相对较低 下层的CO2浓度较大 光照却又较弱 二 CO2浓度与作物产量 C3 C4作物的株高 叶面积指数 根茎叶干重和产量随CO2浓度增加而增加 C3比C4作物对CO2浓度增加的反应更为敏感