农学概论第四章作物生产与环境条件.ppt

第四章,作物生产与环境条件,作物生活环境中的各种因子称为作物的生态因子。作物生态因子可分为二类：一是非生物因子，并可再分为气候因子及土壤地形因子，如光、温、水、风、气及土壤条件和地形地势等；二是生物因子，可再分为植物因子，动物因子及微生物因子。在众多的生态因子中，它们对作物生长发育影响的程度并不是等同的。其中，日光、热量、水分、养分及空气是作物生命活动不可缺少的，如果缺少一个，作物就不能生存，所以这些因子是作物的生活因子或基本生活条件。,第一节光,一、光能的重要性地球上一切生命活动需要的能量，主要来自太阳光能。太阳光能只有通过绿色植物的光合作用才能转化为地球上生命活动所能利用的化学能。太阳光能深刻地影响着作物的形态、结构、生长、发育、生理、生化和地理分布，它是作物的一个非常重要的生态因子。,二、光对作物生长的影响,（一）光谱成分阳光照射到地球表面，因波长不同可分为紫外线（0.39um）、可见光（0.390.77um）和红外线（0.77um）三个光谱。,波长不同，被作物吸收和产生的生物化学作用也不同。紫外线对作物茎的伸长有抑制作用，能促进花青素的形成，对果实着色和成熟起良好作用。红外线主要起热效应作用，能促进作物种子的萌发和茎的伸长。可见光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色组成，绿色植物在可见光下进行光合作用。其中红光有利于碳水化合物的合成，蓝光有利于蛋白质合成。叶绿素的吸收光谱在红光区和蓝紫光区各有一个吸收高峰，植物对黄绿光吸收最少。而对绿光反射和透射最强，故植物一般呈绿色。,（二）光照强度,光照强度是指单位时间内单位面积上所接受的热量，国际计量系统用Lx表示。光照强度直接影响着作物的光合强度。一般来说，当其他条件适宜时，光照强度愈大，光合强度愈高。,光补偿点和光饱和点,作物对光照强度的要求通常用“光补偿点”和“光饱和点”表示。夜晚，没有光照，作物只有呼吸消耗，没有光合积累，光合强度为负值。清晨当太阳出来后，随着光照强度的增加，作物光合速率相应增加。当光合产物的积累等于呼吸作用的消耗时，此时的光照强度称之为光补偿点。以后，随着光照强度的进一步增强，光合强度也进一步上升，当光照强度增加到一定程度，由于CO2、H2O和叶绿素含量以及温度等环境条件的限制，光合速率不再增加，这时的光照强度称为光饱和点。,不同光补偿点和光饱和点及光合能力比较,A光补偿点B光饱和点,（三）光照时间,在外界条件中，光合时间主要决定于一天中光照时间的长短、昼夜的比例和生长期的长短。从作物本身考虑，光合时间与叶片寿命及一天中有效光合时数有关。后期叶片早衰，光合时间减少，对产量影响很大。早衰对经济产量的影响比对生物产量的影响显著，因为贮藏养料的积累，主要在生长的后期。,光周期,第二节温度,温度是作物生活的重要条件之一，它一方面直接影响作物的生长、分布界限和产量；另一方面影响作物的生长发育速度，从而影响作物全生育期的长短与各生育时期出现的早晚；温度还影响作物病虫害的发生、发展。所以，热带、温带、寒带所分布的作物种类和生育形态都各不相同，即使在同一地方也有冬季作物和夏季作物之分。,一、三基点温度,各种作物对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分，称为作物的三基点温度，即最低温度、最适温度和最高温度。在最适温度下，作物生长发育迅速而良好，在最低和最高温度下停止生长发育，如果温度继续降低或升高，就发生不同程度的伤害直到死亡。,二、极端温度,作物受到低于或高于生长发育下限或上限的温度，称为极端温度，将引起作物的伤害甚至死亡。作物因低温受害或致死，根据低温程度不同，又常分为冷害与冻害两种情况，作物遇到0以上的低温生命活动受到影响而引起损害或死亡的现象叫冷害，而作物体内冷却至冰点以下，引起组织结冰而造成的伤害或死亡则称为冻害。热害，即过高温度之危害，呼吸加强，一般比冷害、冻害较少遇到。,三、积温及其应用,积温：作物某一生育期或某一生长发育阶段内高于一定温度以上的日平均温度的总和称为某作物整个生育期或某生育阶段的积温。积温有活动积温与有效积温两种。活动温度：高于生物学最低温度的日平均温度。有效温度：日平均温度与生物学最低温度的差数。,活动积温是作物在某时期内大于生物学最低温度的日平均温度的总和。而有效积温是作物在某时期内日平均温度与生物学最低温度之差的总和。生产上，有效积温比活动积温更能反映作物对温度的要求。根据积温多少可确定某作物在某地能否正常成熟，为引种和品种推广提供依据。此外，还可以为确定各地种植制度提供依据，并可用积温做为指标之一，划出区界，做出区划。此外，在杂交育种、制种工作中，利用积温来推算适宜播种期，以达到父母本花期相遇。,活动积温,有效积温,生物学最低温度,日平均温度,第三节水分,一、水的生理生态作用首先，水是细胞原生质的重要组成成分。原生质的含水量一般在80以上；如果含水量减少，原生质便由溶胶变为凝胶，生命活动大为减缓。其次，水是一些代谢过程的原料，如水是光合作用的原料，呼吸作用中的许多反应也需要水分的参加。第三，水是各种生理生化反应和运输物质的介质。第四，水分能使植株保持固有的姿态。当植株细胞中含有足够的水分时，才能使植株枝叶挺立、花朵开放。第五，生态作用，水具有特殊的理化性质。例如，水有很高的汽化热和比热，又有较高的导热性，有利于植株散发热量和保持体温；水又有很大的表面张力，对于吸附和物质的运输有很重要的意义。,二、作物的需水规律,（一）作物的需水量作物的需水量即作物从播种到收获田间实际消耗水分的总量，是作物蒸腾量和棵间地面蒸发量的总和。作物的需水量因其种类和环境条件而不同。蒸腾系数是指作物每形成1克干物质所消耗的水分克数，是作物需水量的指标。,（二）作物的需水规律与水分临界期,生育前期和后期需水较少，中期因生长旺盛，需水较多。作物一生中对水分最敏感的时期，称为水分临界期。在水分临界期内，若遇干旱或水分不足，对作物的生长发育和产量影响最大。例如，小麦的需水临界期是孕穗至抽穗期，如果缺水则幼穗分化、抽穗、授粉受精和胚胎发育受阻，最后造成减产。,各作物的需水临界期,水稻孕穗-开花小麦孕穗-抽穗玉米开花-乳熟油菜薹花期甘薯发根分枝结薯期棉花开花结铃期豆类、花生开花期黍稷类（高粱）抽花穗-灌浆,三、水分过多过少对作物的危害,1、干旱对作物的影响大气干旱：气温高、湿度小，蒸腾量吸水量。土壤干旱：土壤水分不足。,1）合成分解，即各类合成酶活性大气，O2含量大气。旱地土壤通气性好，物质以氧化态为主，氧化还原电位高，Fe、Mn等易变价元素以高价态存在，作物常会出现缺铁、缺锰失绿症。长期渍水土壤通气性差，物质以还原态为主，氧化还原电位低，Fe、Mn、S等易变价元素以低价态存在，作物常会出现亚铁、亚锰或硫化氢中毒症。,5.土壤空气状况,（二）土壤化学性质：土壤酸碱性,土壤溶液中H+离子浓度大于OH-离子浓度时土壤就呈酸性；土壤呈酸性主要是由土壤胶体上所吸附的H+、Al3和各种羟基铝离子所引起。土壤溶液中H+离子浓度小于OH-离子浓度时土壤呈碱性；土壤中含有碳酸钙或重碳酸钙时土壤就呈碱性。土壤溶液中H+离子浓度的负对数叫pH。土壤酸碱性对土壤肥力及植物生长影响很大。各种作物对土壤酸碱的适应能力不同。,植物养分有效性与pH,各种作物生长适宜的酸碱度,土壤酸碱性指示植物,映山红、茶为酸性土指示植物；柏树、碱蓬、盐蒿植物为碱性土指示植物。,二、土壤养分状况,1.土壤养分按其存在状态可分为：溶解状态，即溶解于土壤溶液中的呈离子态存在的土壤养分，如NH4+、NO3-、PO43-、K+等。吸附态，即吸附在土壤胶体表面的离子态养分，主要是吸附在带负电荷胶体表面的阳离子，如吸附性NH4+、K+、Ca2+等。难溶解状态，即存在于土壤矿物和有机质及难溶性盐类中的养分，其组成和结构都较复杂。对作物的有效性而言，溶解态养分是最易为作物吸收的有效养分；吸附态养分在转变为液相溶解态养分后也能为作物吸收，也属有效养分；难溶态养分必须经历一系列生物化学或化学反应逐步转化为吸附态和溶解态养分时，才能为作物吸收，属潜在养分。这三种状态的养分在土壤中处于相互转化的动态平衡之中。,2.土壤养分含量与养分供应能力有效养分：土壤养分总储量中，有很小一部分能为当季作物根系吸收同化，这部分称为有效养分。潜在养分：土壤养分总储量中，绝大部分必须经过生物或化学转化作用才能为植物所吸收，这部分称为潜在养分。代表土壤养分供应能力的三大因素：土壤养分的强度因素、数量因素和缓冲能力（1）土壤养分供应的强度因素：土壤溶液中的养分水平。（2）土壤养分供应的数量因素：固相中的与液相处于平衡的养分数量。（3）缓冲能力：土壤对养分的补给能力。,3.影响土壤养分有效性的主要因素难溶态养分转化为溶解态养分的速度。土壤溶液中养分的强度因素和数量因素。土壤养分与作物根表的接触情况。,三、土壤有机质,定义：土壤中除碳酸盐和二氧化碳以外的各种含碳化合物的总称。土壤有机质是影响土壤肥力水平的重要因素，是土壤肥力的中心，是评定土壤肥瘦、好坏的重要标志之一。,1、土壤有机质的来源和转化动植物、微生物的残体和有机肥料是土壤有机质的基本来源。有机质的转化主要有两个方向，一是分解，又称矿质化过程，即有机质在微生物或动物的作用下转化为简单的矿质化合物，如H2、CO2、NH4等，这是释放养分的过程，放出能为植物吸收的养分。二是分解合成，又称腐殖化过程，有机质矿化过程中微生物将中间产物合成腐殖质，将养分暂时贮藏，以后陆续分解供植物利用。,2.有机质对提高土壤肥力的作用,为作物提供大量有效养分低分子脂肪酸、腐植酸有促进和抑制作物生长的双重作用。提高土壤温度，增强保水性能促进和改善土壤的结构，促进团聚体形成增强土壤保肥性和缓冲性(6)与化学农药结合，影响农药生物活性、持续性、降解性、挥发性和淋溶状况。,四、土壤耕性,土壤耕性是土壤在耕作时反映出来的特性，它是土壤的物理性与物理机械性的综合表现，凡是易耕作、耕作质量好、适耕期长的土壤，其耕性好。粘结性：土粒间由于分子引力互相粘结在一起的性质。它使土壤具有抵抗机械破碎的能力，增加耕作阻力，影响耕作质量。粘着性：土壤在一定含水量时粘着于其他物体的性能。它使土壤在耕作时粘着农具，增加磨擦阻力，造成耕作困难。土壤可塑性：土壤在一定含水量范围内，可被外力改变成各种形状，当外力解除和土壤干燥后，仍能保持其形状的性能。土壤可塑性与耕作有密切关系，在可塑范围内不宜耕作。,土壤可塑性与土壤质地、水分含量的关系,土壤质地：粘粒愈多，可塑性愈大，反之愈小。水分含量：干土没有可塑性。当水分含量逐渐增加，土壤才表现出可塑性。土壤开始表现出可塑状态时的水分含量，称为下塑限。当水分增多，使可塑状态开始消失时的含水量，称为上塑限。上塑限和下塑限含水量之差称为塑性值。含水量稍低于下塑限时，称为旱地的宜耕期；水分过多时，土壤呈浓浆或稀浆状态，粘结性、粘着性和可塑性减小或消失，是水田的宜耕期。,坚硬状态可塑状态流动状态,下塑限,上塑限,塑性值,粘结性强,粘结性低、粘着性和可塑性出现,粘结性、粘着性和可塑性消失,第六节营养条件,一、作物必需的营养元素及其生理功能（一）必需的营养元素作物所必需的营养元素有17种，它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯、镍等。前9种作物需要量相对较大，称大量元素，后8种作物需要量极微，称微量元素。,（二）主要营养元素的生理功能,氮氮是作物体内蛋白质、核酸的组成成分。氮还是叶绿素的组成成分，氮素的丰缺与叶片中叶绿素的含量有密切的关系，如果绿色作物缺少氮素，会影响叶绿素的形成，光合作用就不可能顺利进行。氮也是作物体内许多酶的组成成分。酶本身就是一种蛋白质，它在作物体内对各种代谢过程起催化作用。,萝卜缺N的植株老叶发黄,缺N老叶发黄枯死，新叶色淡,生长矮小，根系细长，分蘖减少。,植物缺氮症状老叶失绿、植株矮小、叶小而落、落花落果等。苗期分蘖（枝）少，茎秆细长，后期穗短小、粒少粒小，早衰,磷磷是核酸、磷脂、腺三磷（ATP）的重要组分。磷参与碳水化合物、蛋白质、脂肪的代谢。磷的充足供应是保证形成腺三磷和多种酶的重要条件。磷在作物能量转化过程中起着重要作用。磷的正常供应有利于细胞分裂、增殖和生长发育。同时，磷可以提高作物抗旱、抗寒、抗病和抗倒伏的能力。缺磷症状缺磷症状首先表现在基部老叶。老叶暗绿紫红，植株生长缓慢，纤细矮小，簇生状，根系不发达，老果脱落。,钾钾能促进光合作用，提高二氧化碳的同化能力。钾能促进光合产物的运输，促进蛋白质的合成，影响细胞渗透调节作用，影响作物气孔运动。很多酶需要有钾的参与才能充分活化。钾还能增强作物的抗逆性和抗倒伏的能力。,缺钾症状老叶首先表现症状，叶尖叶缘枯，缺绿斑点，叶色黄、茎秆柔弱易倒伏等。,钙钙是构成细胞壁的重要元素。钙是质膜的重要组成成分，它具有维持膜的结构、降低渗透性、限制细胞液外渗等作用。钙是某些酶的活化剂，因而影响作物体内的代谢过程。,镁镁是叶绿素的组成成分。镁是许多酶的活化剂，与碳水化合物的代谢、磷酸化作用关系密切。镁也参与脂肪、氮的代谢作用。镁还能促进作物体内维生素A和维生素C的合成。从而有利于提高作物的品质。,缺镁症状叶片失绿从下部叶片开始,往往是叶肉变黄而叶脉仍保持绿色。严重缺镁时可形成坏死斑块，引起叶片的早衰与脱落。,硫硫是构成蛋白质和酶不可缺少的成分。缺硫时蛋白质的形成受阻，从而影响作物产量和产品中蛋白质含量。,油菜开花结实延迟,缺S：植株矮小，硫不易移动，幼叶先表现症状,新叶均衡失绿，呈黄白色并易脱落。,苹果缺Fe，新叶脉间失绿,棉花缺Mg，网脉,柑橘缺Zn，小叶病，伴脉间失绿,二、作物营养关键期,（一）作物营养的临界