第三章 作物与环境的关系

1、 一、作物生长的环境一、作物生长的环境 在农田作物栽培的生态系统中，在农田作物栽培的生态系统中，环境环境 是指作物生活空间的外界自然条件的总和，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，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。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。作物环境包括自然环境和人工环境。 1.作物的生态因子作物的生态因子(环境因素环境因素) 生态因子生态因子指自然环境中一切影响生物生命活动指自然环境中一切影响生物生命活动 的因子。的因子。 光照、温度、空气、水分、雷电等。光照、温度、空气、水分、

2、雷电等。 如光照强度、日照长度、温度、降水量、如光照强度、日照长度、温度、降水量、 蒸发量、空气、风速等。蒸发量、空气、风速等。 气候因子气候因子 土壤因子土壤因子 土壤结构、土壤中有机和无机物质的数土壤结构、土壤中有机和无机物质的数 量、物理与化学等的性能等。量、物理与化学等的性能等。 如有机质含量、地温、水分、养分、土如有机质含量、地温、水分、养分、土 壤空气、酸碱度等。壤空气、酸碱度等。 地理地形因素地理地形因素 植物因子植物因子 如间、套作物、杂草。如间、套作物、杂草。 动物因子动物因子 如有益及有害昆虫等。如有益及有害昆虫等。 微生物因子微生物因子 如病菌、固氮菌、土壤微如病菌、固氮

3、菌、土壤微 生物等。生物等。 在众多的生态因子中，光照、温度在众多的生态因子中，光照、温度 ( (热量热量) )、水分、养分和空气是作物生命、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的生活因子或基本环境条件。 1、相互联系的综合作用、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。作物起着综合的生态作用。 2、主导因子的作用、主导因子的作用 组成环境的因素，都影响作物

4、的生长发育。但组成环境的因素，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，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况发生明显的变化，这种起主要作用的因子就是主 导因子。导因子。 3 3、环境因素的不可代替性和可调性、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，某不可缺少不能代替的。另一方面，在一定情况下，某 一因素量

5、上的不足，可以由其他因素的增加或加强而一因素量上的不足，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。得到调剂，并仍然有可能获得相似的生态效应。 4 4、环境因素作用的阶段性、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。段的推移而变化。 5 5、环境因素的直接作用和间接作用、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

6、长发育产属于直接作用因子，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，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，进而但它可以通过影响气候和土壤因子，进而 影响作物。影响作物。 一、光照强度与作物一、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。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作物对光照强度的要求通常用“光补偿点光补偿点”和和

7、 “光光 饱和点饱和点”表示。表示。 3、在作物生产上，常根据作物对光照强度要求的特、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。点，采取适当措施，来提高产量和品质。 作物的光周期现象：作物的光周期现象：许多作物在它发育的某一阶段，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：长日照作物： 短日照作物：短日照作物： 日中性作物：日中性作物： 定日照作物：定日照作物： 作物必须在达到一定的生育阶段时才能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感受

8、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。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。对短日照作物来说，绝非日照越短越好。 (1)(1)引种引种 短日照作物由南向北引种时，往往出现营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。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，营养生长期缩短日照作物由北向南引种，营养生长期缩 短、开花结实提前。短、开花结实

9、提前。 (2)控制花期控制花期 在现代花卉栽培中，在现代花卉栽培中， 为满足市场需求，利用光周为满足市场需求，利用光周 期来控制花卉开花时间已得期来控制花卉开花时间已得 到了广泛应用。到了广泛应用。 人工调节花期人工调节花期 加速世代繁育加速世代繁育 1 1、光质对作物生长的影响、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。不同波长的光对作物生长有不同的影响。 可见光中的可见光中的蓝紫光蓝紫光与与青光青光对作物的生长及幼对作物的生长及幼 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；形成矮粗的形态；蓝紫光蓝紫光是支配细胞分化

10、最重要是支配细胞分化最重要 的光线，还影响作物的向光性。的光线，还影响作物的向光性。 不可见光中的不可见光中的紫外线紫外线能抑制作物体内某些激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，可见素的形成，因而也能抑制茎的伸长。此外，可见 光中的光中的红光红光和不可见光中和不可见光中红外线红外线能促进种子萌发能促进种子萌发 和茎的伸长。和茎的伸长。 根据光质对作物生长的不同影响，可以人工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。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。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

11、，秧苗及根系都较粗壮，移栽用浅蓝色地膜育苗，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过光合作用所需要的400400760nm760nm波长的光，因而波长的光，因而 有利于作物的光合作用。有利于作物的光合作用。 一、作物的三基点温度一、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。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

12、温度不同不同作物的三基点温度不同，同一，同一作物不同作物不同 生育时期所要求的三基点温度不同。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。度范围窄一些，而发育的温度范围更窄。 一些一年生冬性禾谷类作物、多数二年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。这段低温诱导也称导，才能转为生殖生长。这段低温诱导也称 为春化。为春化。

13、 不同作物和不同品种对低温的范围和时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、半冬性类间要求不同，一般分为冬性类型、半冬性类 型和春性类型型和春性类型3 3类。类。 1 1、冬性类型、冬性类型 这类作物品种春化必须经历低温，春化时间也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。和抽穗开花。一般为晚熟品种或中晚熟品种。 2 2、春性类型、春性类型 这类作物品种春化对低温的要求不严格，春化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

14、极早熟、早熟和部分早中熟品时间也较短。一般为极早熟、早熟和部分早中熟品 种。种。 3 3、半冬性类型、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。为中熟或早中熟品种。 1、积温 通常把作物整个生育期或某一发育阶段内高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，称为某作于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为某作 物或作物

15、某发育阶段的积温。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。积温可分为有效积温和活动积温两种。 首先，一个地区的积温代表了此地区的热量资源，为首先，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。依据。 1010的积温在的积温在36003600以下的地区只适于一年一熟，以下的地区只适于一年一熟， 3600360050005000可以一年两熟，可以一年两熟，50005000以上可以一年三熟。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其次，积温可以估计作

16、物的安全播种期以及生育速度 和各生育期到来的时间。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。定是属于丰年还是歉年。 在作物生育在作物生育 期间，出现反常期间，出现反常 的低温或高温，的低温或高温， 即使时间不很长，即使时间不很长， 也会对作物生长也会对作物生长 发育产生极不利发育产生极不利 的影响。的影响。 作物忍耐低温的能力，随作物种类和生长发育而异。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、花生等在水稻、棉花、花生等在0.50.555温度中，温度中，3434 36h36h便可

17、死亡；玉米、高粱等在同样条件下，受害较便可死亡；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。轻；大豆、番茄、黑麦等则不受害。 冬小麦越冬期间在冬小麦越冬期间在-20-20左右的气温中，不易受左右的气温中，不易受 冻；但拔节期在冻；但拔节期在-2-2-3-3的低温中，便可冻死。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；分蘖节比叶子最不耐寒，其次是叶、腋芽、嫩茎等；分蘖节比叶子 耐寒性强。耐寒性强。 冷害（寒害）冷害（寒害） 是生长季节内是生长季节内0以上的低温对作物的伤害。以

18、上的低温对作物的伤害。 霜害霜害 指春、秋季节由于气温急剧下降到指春、秋季节由于气温急剧下降到0或以下，在作物或以下，在作物 叶面结霜叶面结霜(或不结霜或不结霜)而使作物受到的伤害。而使作物受到的伤害。 冻害冻害 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。伤害的现象，称为冻害。 3、低温危害的预防、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。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

19、、施用有机肥、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、灌水等措为剧烈，如遇晚霜，易受冻，可采取熏烟、灌水等措 施防止受害。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。防冻护秧。气温回升后呼吸耗氧增多，要及时排水。 1、作物对高温的适应、作物对高温的适应

20、作物对高温的生态适应与作物的原产地关系很大。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。同一种作物的不同发育阶段，抗高温能力也不同。 作物作物休眠期休眠期最能抗高温，最能抗高温，苗期苗期抗性很弱，随着作物的生抗性很弱，随着作物的生 长，抗性逐渐增强。但在长，抗性逐渐增强。但在开花授粉受精期开花授粉受精期对高温最为敏对高温最为敏 感，是高温的临界期。禾谷类作物感，是高温的临界期。禾谷类作物灌浆期灌浆期如受到高温影如受到高温影 响，则灌浆速率降低，缩短灌浆期，粒重下降。响，则灌浆速率降低，缩短灌浆期，粒重下降。 当气温升到当气温升到40以上时，气孔关闭

21、，植物失去蒸以上时，气孔关闭，植物失去蒸 腾散热的能力，这时最易受害。腾散热的能力，这时最易受害。 高温会导致呼吸作用加强，物质合成与消耗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；后期还可造成蔫；后期还可造成 授粉和受精困难，结授粉和受精困难，结 实率下降，千粒重降实率下降，千粒重降 低等。低等。 3、高温危害的预防高温危害的预防 增加作物的抗热性，培育抗热新品种。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，调节小气候来减少防护林

22、带，增加灌溉，调节小气候来减少 高温的伤害。高温的伤害。 可以通过避害，即调整播期，把作物可以通过避害，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。地区的高温期错开来预防高温危害。 一、作物与水一、作物与水 1.作物的需水量作物的需水量 作物的需水量通常用蒸腾系数来表示。作物的需水量通常用蒸腾系数来表示。 蒸腾系数蒸腾系数是指作物每形成是指作物每形成1克干物质所消耗水克干物质所消耗水 分的克数。它表示作物利用水生产干物质的效率。分的克数。它表示作物利用水生产干物质的效率。 作物一生中对水分的需要量，一般前期和后作

23、物一生中对水分的需要量，一般前期和后 期较少，中期较多。期较少，中期较多。 作物一生中对水分最为敏感的时期，称为作物一生中对水分最为敏感的时期，称为需需 水临界期水临界期。所谓对水的敏感期，就是说在这一时。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。应适宜了，损失也难以弥补。 1、干旱 作物遇到的干旱有大气干旱和土壤干旱两类。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：抗旱农艺措施： 抗旱锻炼。生

24、产中常采用蹲苗来提高作物的抗抗旱锻炼。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。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。有利于增强土壤的持水能力。 2、涝害 涝害分湿害和涝害。涝害分湿害和涝害。 抗涝农艺措施：抗涝农艺措施：防御涝害的中心是治水。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

25、下水和耕层滞水，保证土排除地面水，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。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、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。气、热状况，增强作物的耐湿抗涝能力。 （一）作物对营养元素的选择性吸收（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。元素的特性。 小麦、玉米、麻类、棉花和油菜等作物要求较多小麦

26、、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。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。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。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 小麦含量的小麦含量的67倍。倍。 1作物营养的临界期作物营养的临界期 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

27、期。在营养迫切的时期，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。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。转变为生殖生长的时期；磷素出现在幼苗期。 作物一生中，有一个对养分需求量和吸收速度作物一生中，有一

28、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，增产效果也都很大的时期，这时施肥作用最明显，增产效果也 往往最好往往最好, ,称为作物营养的最大效率期。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。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。膨

29、大时，磷、钾营养的效果较好等。 一、一、COCO2 2浓度的变化规律浓度的变化规律 1 1周年变化规律周年变化规律 一年之内，在田间有作物生长的季节，一年之内，在田间有作物生长的季节， 由于光合作用固定由于光合作用固定COCO2 2数量增加，空气中的数量增加，空气中的 COCO2 2浓度较低，而非生长季节，浓度较低，而非生长季节，COCO2 2浓度较浓度较 高。高。 一天之内，作物群体内一天之内，作物群体内COCO2 2浓度有明显的规律性浓度有明显的规律性 变化。变化。 午夜和凌晨，群体内午夜和凌晨，群体内COCO2 2浓度很高。浓度很高。 清晨日出后，光合作用逐渐加强，浓度下降。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，接近中午，光合作用旺盛，COCO2 2浓度降至最低值；浓度降至最低值； 日落后，光合作用停止，日落后，光合作用停止，COCO2 2浓度又逐渐上升。浓度又逐渐上升。 3 3田间群体内田间群体内COCO2 2的来源的来源 作物进行光合作用所需要的作物进行光合作用所需要的COCO2 2不但来自群不但来自群 体以上空间，而且也来自群体下部，其中包括土体以上空间，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呼吸、