作物与生态环境1作物的生态因子与生长调节

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1、第 五 章作 物 与 生 态 环 境 2021-5-14 2作 物 1光 照3水 分 2温度5肥料 4空 气6土 壤 2021-5-14 3 基本要求：掌 握 作 物 生 态 因 子 的 分 类 及 生 态因 子 的 作 用 机 制 和 限 制 方 式 ； 了 解 作 物 与 各 种环 境 因 素 的 关 系 重点：掌 握 光 照 强 度 和 日 照 长 度 对 作 物 的 影 响 ，积 温 在 农 业 生 产 上 的 应 用 ， 水 对 作 物 的 生 理 生态 作 用 ， 作 物 对 CO2和 O2浓 度 变 化 的 反 应 ； 作 物必 需 的 营 养 元 素 及 不 同 作 物 的 需

2、 肥 规 律难点：光 照 和 CO2对 作 物 的 影 响 2021-5-14 4 第一节作物的生态因子与生长调节一 、 作 物 的 生 态 因 子二 、 作 物 的 生 态 适 应 性三 、 作 物 生 长 的 环 境 调 节 2021-5-14 5 一 、 作 物 的 生 态 因 子（ 一 ） 概 念 作物的生态环境： 与 作 物 生 长 发 育相 关 的 所 有 环 境 因 子 的 总 称 。 作物的生态因子： 构 成 作 物 生 态 环境 的 成 分 。 2021-5-14 6 生 态因 子气候因子：光 、 温 、 水 、 气 、 热 、风 ） 等 。 受 地 理 位 置 和 海 拔

3、影 响土壤因子：土 壤 物 理 性 质 、 化 学性 质 、 肥 力 状 况 、 生 物 等生物因子：农 田 中 的 哺 乳 动 物 、昆 虫 、 微 生 物 、 杂 草地形因子：纬 度 、 海 拔 、 坡 度 、坡 向人为因子：各 种 农 业 技 术 措 施（二）、 生态因子分类 2021-5-14 7 （三）、生态因子的作用机制与限制方式1.作用机制 （1）主 次 效 应 ： 早 稻 烂 秧 ， 低 温 为 主 。（ 2） 交 互 作 用 效 应 :水 、 肥 累 加 效 应 。（ 3） a直 接 作 用 ： 光 、 温 、 水 、 肥 等 。 b间 接 作 用 ： 纬 度 、 海 拔 、

4、 地 形 等 。 （ 4） 作 用 的 阶 段 性 。 2021-5-14 8 2. 限制方式（ 1） 李 比 希 最 小 因 子 定 律（ 2） 谢 尔 福 耐 性 定 律（ 3） 报 酬 递 减 律（三）、生态因子的作用机制与限制方式 2021-5-14 9 （1）李比希最小因子定律（1940，德国） 某 一 数 量 不 足 的 营 养物 质 ， 由 于 不 能 满 足 作物 生 长 的 需 要 ， 不 但 会限 制 作 物 的 生 长 ， 同 时也 将 限 制 其 他 处 于 良 好状 态 下 的 因 子 发 挥 作 用 。（ a.相 对 稳 定 条 件 下 ； b.必 须 考 虑 因

5、子 间 相 互作 用 ）图 5-1 木 桶 理 论 2021-5-14 10 （2）谢尔福耐性定律低 高种群 没有生物 生物不多 分布中心最多度 没有生物生物不多不 能 耐 受 带耐 受 下 限 生 理 紧 张 带最 适 范 围 耐 受 上 限不 能 耐 受 带图 5-2 耐 性 定 律 与 生 物 分 布 和 种 群 水 平 的 关 系 2021-5-14 11 1. 一 种 生 物 对 各 种 生 态 因 子 的 耐 性 范 围 不 同 ；不 同 生 物 对 同 一 生 态 因 子 的 耐 性 范 围 也 不 同 。2. 同 一 生 物 在 不 同 发 育 阶 段 对 生 态 因 子 的

6、耐 性范 围 不 同 。（生 殖 生 长 阶 段 要 求 最 严 格 ； 对光 周 期 严 格 的 作 物 或 品 种 ， 只 在 光 周 期 感 应期 内 有 严 格 要 求 ， 在 其 它 发 育 阶 段 没 有 严 格要 求 。 ）（2）谢尔福耐性定律 2021-5-14 12 （2）谢尔福耐性定律3.由 于 生 态 因 子 的 互 作 ， 当 某 个 生 态 因 子 不 是 处于 最 适 状 态 时 ， 则 生 物 对 其 他 一 些 生 态 因 子 的耐 性 范 围 缩 小 。4.对 主 要 生 态 因 子 耐 性 范 围 宽 的 品 种 ， 其 分 布 范围 广 。5.同 一 生

7、物 种 内 的 不 同 品 种 ， 长 期 生 活 在 不 同 生态 环 境 下 ， 会 形 成 对 多 种 生 态 因 子 的 不 同 耐 性范 围 ， 从 而 形 成 生 态 型 的 分 化 。 2021-5-14 13 （3）报酬递减律（law of diminishing returns)10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 输出水平 a b c d e gfabcdef=0g 1 2 3 4 5 6 7 输 入 水 平图 5-3 收 益 递 减 规 律 示 意 图农业生态学，骆世明主编.中国农业出版社.P258-259 2021-5-14 14 从 一 定 土 地 上 所 得 到

8、 的 报 酬 随 着 向 该 土 地 投入 的 劳 动 和 资 本 量 的 增 大 而 有 所 增 加 ， 但 随 着 投入 的 单 位 劳 动 和 资 本 量 的 增 加 ， 报 酬 增 加 的 幅 度却 在 减 少 。 报 酬 递 减 率 在 土 壤 肥 力 中 有 明 显 表 现 ， E.A.Mitscherlich根 据 肥 料 试 验 结 果 为 这 一 规 律 描 述 的 方 程 ： Y=A1-EXP(-K X) A可 能 达 到 的 高 产 极 限 ， X是 土 壤 养 分 的 水 平 ， K 为 试 验 常 数 ， Y是 作 物 产 量 。（3）报酬递减律（law of dim

9、inishing returns) 2021-5-14 15 二、作物的生态适应性（一）作物的生态适应性： （ecological adaption) 作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。 作物生长发育和产量形成的节律与环境节律 的吻合程度。 2021-5-14 16 （二）生态型（ ecotype)： 作 物 的 不 同 个 体 群 ， 长 期 生 活 在 不 同 的 生态 环 境 或 人 工 培 育 条 件 下 ， 发 生 趋 异 适 应 ， 经自 然 和 人 工 选 择 分 化 形 成 了 生 态 、 形 态 和 生 理特 性 不 同 的 基 因 型 类 群 。 A 气 候 生 态 型

10、 ： 光 周 期 、 气 温 、 降 雨 B 土 壤 生 态 型 ： 土 壤 水 分 、 肥 力 等 。 C 生 物 生 态 型 ： 生 物 条 件 种 以 下 的 分 类 ： 如 小 麦 早 、 中 、 晚 品 种 -气 候 生 态 型 。 2021-5-14 17 （三）生活型(life form) 不 同 种 的 生 物 （ 作 物 ） 在 期 生 活 在 相 同的 自 然 和 人 工 培 育 环 境 条 件 下 ， 会 发 生 趋 同 适应 ， 在 自 然 和 人 工 选 择 条 件 下 ， 形 成 具 有 类 似形 态 、 生 理 和 生 态 特 性 的 生 物 （ 作 物 ） 类

11、群 。 种 以 上 的 分 类 ： 如 喜 温 作 物 、 抗 旱 作 物 。 2021-5-14 18 三 作物生长的环境调节图 5-4 作 物 -环 境 -措 施 系 统 示 意 图环 境措 施作 物生理生化过程产品数量质量直 接 作 用于 作 物间 接 ： 改善 环 境 2021-5-14 19 影 响 作 物 生 育 的 光 照 因 素 有 以 下 方 面 ： 一 、 光 照 强 度 二 、 日 照 长 度 三 、 光 谱 成 分第二节 作物与光照 2021-5-14 20 一、 光照强度对作物的影响（一） 光的重要性： 1、热效应 2、光合作用 3、光形态建成 4、诱发性突变 202

12、1-5-14 21 （二） 光照度与作物的光合作用1、作物对光照强度的定量指标有光合作用 的“光补偿点”和“光饱和点”。2、C3 作物、C4 作物和CAM作物3、光强对作物生长的影响4、光强对作物发育的影响 2021-5-14 22OD 光 强 / mol.m-2.s-1图 5-5 光 照 光 合 曲 线 模 式 图 光 合 速 率mol.m-2.s-1 A B C 2021-5-14 23 光 饱 和 点 和 光 补 偿 点光补偿点（compensation point)： 随 着 光 强 的 增 高 ， 光 合 速 率 相 应 提 高 ， 当 达到 某 一 速 率 时 ， 叶 片 光 合

13、速 率 与 呼 吸 速 率 相 等 ，净 光 合 速 率 为 零 ， 这 时 的 光 强 为 光 补 偿 点 。 光饱和点(saturation point)： 开始达到光合速率最大值时的光强。 在 一 定 范 围 内 （ 低 光 强 区 ） ， 光 合 速 率 随 光 强的 增 加 而 成 比 例 增 加 ； 超 过 一 定 光 强 后 ， 光 合速 率 增 加 边 慢 ； 当 达 到 某 一 光 强 时 ， 光 合 速 率不 在 随 光 强 增 加 而 增 加 ， 呈 现 光 饱 和 现 象。 2021-5-14 24 作物种类净光合强度/mgdm-2 h-1生长速度/kgm-2d-1C4

14、植物玉米4663 47高粱55 43甘蔗4249 50菠菜16 13C3植物烟草1621 25水稻1230 -表 1 C4植 物 及 C3植 物 的 净 光 合 强 度 及 生 长 速 度 2021-5-14 25 二、日 照 长 度（一）、光周期现象和作物光周期类型（二）、光周期诱导机理（三）、光周期理论在生产中的应用 2021-5-14 26 （一） 光周期现象和作物光周期类型光周期（photoperiod）反应:作 物 生 育 受昼 夜 长 度 控 制 的 现 象 。前 已 述 及 （ 第 一 章 ） ， 按 对 光 周 期 的 反应 ， 大 田 作 物 可 以 分 为 长 日 照 作

15、物 、 短日 照 作 物 、 中 间 型 作 物 和 定 日 照 作 物 。 2021-5-14 27 （二） 光周期诱导机理开 花营 养 态 开 花开 花开 花营 养 态营 养 态 营 养 态图 5-6 暗 期 光 间 断 和 光 期 短 暂 黑 暗 对 花 形 成 的 影 响光 间 断暗 间 断短 日 植 物 长 日 植 物临 界暗 期0 4 8 12 16 20 24 时 间 /h 2021-5-14 28 实 验 证 明 ， 诱 导 花 原 基 发 育 的 实 际 是 暗 期长 度 ， 而 不 是 日 照 长 度 ； 短 日 作 物 对 暗 期中 的 光 非 常 敏 感 。光 周 期

16、诱 导 是 一 种 光 信 号 反 应 。 并 且 ， 在 不 同 波 长 光 的 研 究 中 发 现 ， 红 光最 为 有 效 ， 而 远 红 光 的 作 用 相 反 。（二） 光周期诱导机理 2021-5-14 29 （三） 光周期理论在生产中的应用1.引种：南 （ 北 ） 种 北 （ 南 ） 引2.育种：促 进 花 期 相 遇 、 加 代 繁 种3.控制花期：花 卉 （ 菊 花 ）4.调节营养生长和生殖生长： 延 迟 开 花 （ 暗 期 处 理 甘 蔗 、 南 麻 北 种 ） 。 2021-5-14 30 在理解作物对日长的反应时应注意：一是作物在达到一定生理年龄时才能接受光诱导，二是对

17、长日照作物并非越长越好，对短日照作物也不是越短越好 1980 s以 来 ， 对 水 稻 、 小 麦 、 大 豆 的 光 温 生态 生 理 研 究 发 现 ， 有 些 作 物 品 种 已 不 能 简 单 归入 以 上 几 类 中 ， 不 同 的 光 温 组 合 也 能 诱 导 开 花（三） 光周期理论在生产中的应用 2021-5-14 31 三、太阳光谱成分对作物的影响（ 一 ） 对 光 合 作 用 的 影 响 光 合 有 效 辐 射 ： 可 见 光 范 围 内 400-760nm的 大 部 分 光 能 被 作 物 质 体 色 素 所 吸 收 。 红 、 橙 光 为 生 理 有 效 光 。 叶 绿 素 蓝 、 紫 光 叶 绿 素 、 胡 萝 卜 素 绿 光 被 叶 片 射 和 透 射 ， 生 理 无 效 光 2021-5-14 32 （ 二 ） 对 作 物 生 长 的 影 响 蓝紫光、青光抑制作物伸长生长 红光促进茎伸长。（ 三 ） 不 可 见 光 的 作 用 紫外线抑制某些生长激素形成； 促进花青素形成（水果着色） 红外线促进茎伸长，促进种子萌发。三、太阳光谱成分对作物的影响