温度对作物的生理生态效应培训课件(PPT94张)

三、温度对作物生长发育的生理生态效应
1、种子的休眠、萌发与温度
供氧和湿润状态下，低温促进种子萌发的原因：
• 提高休眠种子CAT、POD酶及其他一些水解酶的活 性； • 增加可溶性糖及氨基酸的含量； • 降低细胞渗透势；
• 降低种子发芽抑制物的含量，提高发芽促进物质 的含量； • 以及增强呼吸和促进贮藏物质往胚中转移等。
第四章 温度对作物的生理生态效应
3 学时
第四章 温度对作物的生理生态效应
内容提要
一、作物生活的温度环境； 二、作物对温度的基本要求；
三、温度对作物生长发育的生理生态效应；
四、极端温度对作物的伤害。
第四章 温度对作物的生理生态效应
•重点 1. 温度对作物生长发育和产量形成的影响； 2. 高温、低温对作物的伤害。 •难点 温度与作物生长、生殖及代谢的关系。
一、作物的温度环境
2、气温的季节性变化 • 在北半球，气温最高月出现在7月（大陆）和8月 （海洋），最低月出现在1月（大陆）和2月（海 洋）。 • 最高月平均气温与最低月平均气温之差称为气温年 较差。 • 气温年较差随纬度的增高而增加，在赤道地区仅为 10℃左右，在中纬度地区为20℃左右，在高纬度地 区可达30℃以上。 • 海洋上的气温年较差比陆地小，沿海比内陆小，湿 润地区较干燥小。在同一地区，随海拔高度升高气 温年较差减小。
一、作物的温度环境
1、气温的日变化 • 最高值一般出现在午后2时，最低值出现在日出之 前。 • 最高值与最低值之差，称为日较差（或日温差）。 • 气温日较差一般随纬度的增高而减小，在热带平均 为12℃，温带为8-10℃，极地则为3-4℃或更小。 海拔高处比海拔低处小。
• 气温日较差还受季节和天气状况的影响，夏季最大， 冬季最小；晴天比阴天大。
三、温度对作物生长发育的生理生态效应
（一）温度与作物生长、生殖及代谢的关系
1、种子的休眠、萌发与温度
• 低温吸胀冷害:将干种子低于15℃的低温下吸水可发 生低温危害，造成出芽和生长不良。特别是含水率 较低的干燥种子置低温嫌气条件下吸水，可造成致 命伤害。
• 干燥种子的低温吸水伤害，不仅引起子叶的龟裂和 维管束的断裂，而且使大量的可溶性糖和氨基酸渗 漏，易感染病害。同时，干燥种子中蛋白质在低温 下急速吸水，还可导致膜系统及蛋白质结构的破坏。
二、作物对温度的基本要求
积温效应在作物生产上的应用
（3）指导科学调种、引种
各种作物及品种完成全生育期所需的有效积温是相 对稳定的： •从温度较低的原产地调种或引种至温度较高的地区 栽培时，其生育期将缩短；反之将延长。
•生育期过于缩短将导致减产；而生育期过长，有可 能导致不能在适宜生长季节内完成全生育期。
二、作物对温度的基本要求
积温效应在作物生产上的应用 （2）依据作物对积温的要求科学安排茬口及复 种搭配 在科学安排作物熟制（茬口）及作物复种品 种搭配时，应充分满足各作物对热量（积温）的 要求。若在当地的生长季节内，其积温不能满足 多熟制或在复种的品种搭配上对总积温的要求， 将使某季作物减产甚至无收。
一、作物的温度环境
3、土壤温度 （1）土壤的热量特性
•重量热容量：又称为土壤比热，即每1g土壤增温1℃ 所需的热量；
•容积热容量：1cm3土壤增温1℃所需的热量。 由于空气的容积热容量很小，但水的容积热容量很 大，因此土壤中湿度增大会导致土壤的容积热容量显 著增大，使得潮湿土壤较干燥土壤温度变化缓慢。 •土壤导热性：主要决定于土壤颗粒间的空气和水分 状态。由于空气的导热性小，水的导热性大，因此潮 湿土壤较干燥土壤的导热性大。
二、作物对温度的基本要求
积温效应在作物生产上的应用
（1）利用有效积温预测作物的生育期 依据某一作物品种在该地区各生育过程的生育起 点温度和所需要的有效积温及该地区常年生长季节 中的有效积温的逐日累积情况，可计算出不同播种 时间的作物完成某一生育期或全生育期所需的天数。 这对把握种植时机，实行科学管理具重要意义。
•在一定范围内温度与生长发育速度呈正相关；
•只有当温度累积到一定的总和时，才能完成其发 育周期。这一温度的总和称为积温。 积温值是反映作物完成整个生育期或某一生育阶 段所需热量的重要指标。
二、作物对温度的基本要求
（三）作物的积温效应
各种作物均需在高于其生物学下限温度（最低温度 点）时，才能开始活跃生长。
二、作物对温度的基本要求
作物在整个生活过程中所进行的一切生理生化反应 及所表现的生长发育现象，均须在具备一定温度的环 境下才能进行。 生存温度范围：作物保持生存的温度范围，大致为 -10℃至50℃； 生物学温度范围：作物生长发育温度范围，大致在 5-40℃之间。
作物的生活要求处于生物学温度范围内。
二、作物对温度的基本要求 （二）作物的感温性
感温性:作物因受温度高低的影响而改变其生育 期的特性。包括低温春化和温度促进生长发育两 个方面。
小麦、油菜等冬性作物的感温性，表现为在幼 苗生长期间必须经低温刺激才能由营养生长转入 生殖发育阶段，这称为春化作用。
二、作物对温度的基本要求
（二）作物的感温性 •依据小麦对春化温度和所经历的时间的要求不同， 可将其分为春性、半冬性、冬性和强冬性的不同 生态类型。 •春化作用可分为专性反应（如冬性小麦）和兼性 反应（低温加速花芽分化，如半冬性和春性小 麦），而且在春化过程中进行高温处理可逆转春 化反应而脱春化。
二、作物对温度的基本要求
（一）作物生活的三基点温度 三种基点温度：最低、最适、最高温度。在达到最 低温度和最高温度时，作物的生长发育即停止；当超 越最低或最高温度时，作物便受害甚至死亡。
作物的不同生理过程对温度的要求不同： •生长：大多数作物限于5-40℃之间，但耐寒性强的 作物，其三基点温度低于喜温作物； •光合作用：最低温度0-5℃，最适温度25-30℃，最 高温度为40-50℃； •呼吸作用：最低温度-10℃，最适温度36-40℃，最 高温度为50℃。
一、作物的温度环境
（2）土温的日变化
• 土表白天增热和夜间冷却引起土壤温度的昼夜变化， 这种变化可向下传递到较深土层，也可向上传递到 土表植被和接近土壤的大气。
• 土表最高温度一般出现在下午1时左右，在温暖季 节土表温度在接近日出是最低。
• 随着土层深度的增加，土壤温度昼夜变幅减小，深 度超过80-100cm时，土壤温度昼夜变幅消失。
• 4月初播种的晚稻品种，播种至抽穗所需日数比6月 中旬播种时要增加28.17-40.74%； • 4月初播种的早稻品种，播种至抽穗日数则比6月中 旬播种增加7.28-32.27%。
二、作物对温度的基本要求
（三）作物的积温效应
作物的生长发育在其他因子（光、水、养分）得 到满足时，温度便是影响生长发育的主导因子：
i 1 n
ti
为日均气温， n为生育期历经的天数，B为生物学零度。
作物不同类型和品种完成全生育期所需积温不同
同一作物品种在不同纬度或海拔地区的全生育期天 数差异颇大，但积温值却比较稳定，特别是有效积
温变幅很小。
二、作物对温度的基本要求
（三）作物的积温效应 作物积温值的相对性：当外界环境因子（光照、水 分、养分及季节等）的组合不同时，也可能发生一定 变化。 水稻：全生育期的积温，随纬度的北移，播种期的 提早、海拔的提高等而有顺序递增的趋势。原因： •纬度增高，因日照加长和温度下降均会延长生育期， 增加积温，特别是感光性强的晚稻品种； •海拔的升高和播种期的提早，因日均温的下降，使生 育期延长而增加积温。
•下限温度：温带作物定为5℃，亚热带作物定为10℃， 热带作物定为18℃。 •活动温度：高于下限温度的日平均温度；
•有效温度：日平均温度中超过下ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ温度的温度值。
如粳稻种子发芽的下限温度为10℃，若日平均温度 为16℃，则16℃便是活动温度，而16℃与10℃之差为 6℃，这即为有效温度。
二、作物对温度的基本要求
（三）作物的积温效应 积温：一定时期内，某一界限温度以上日均气温的 累积值。 活动积温：高于下限温度之逐日平均温度之和。
A t i ( t i B ; 当 t i B 时 , t i 计为 0 ) a
i 1 n
有效积温：逐日平均有效温度之和。
A ( t i B ) ( 当 t i B 时 , t i B 计为 0 ) e
二、作物对温度的基本要求 （一）作物生活的三基点温度
•不同作物对温度的要求不同：
二、作物对温度的基本要求 （一）作物生活的三基点温度 作物不同生育阶段对温度的要求不同：
不同生育阶段的最适和最高温度差异不大，而最低温 度差异较大。为什么？
二、作物对温度的基本要求
（一）作物生活的三基点温度 作物生长发育对三基点温度的要求有以下规律：
一、作物的温度环境
3、土壤温度
土壤温度可影响土壤中各种盐类及其土壤溶液中 氧气的溶解度、影响土壤微生物及其他生物的活动、 制约土壤有机质的分解过程，并影响土壤中水汽的 移动，从而影响作物种子萌发和植株的生长发育。
（1）土壤的热量特性
土壤上层的热量状况主要决定于土壤表层的对太 阳辐射的热吸收及地面向大气辐射长波的热支出。 土壤热量特性主要决定于土壤热容量和导热性。
6 月 1日
7 月 1日
54.8
47.3
23.2
26.1
8.0
8.0
4.9
4.0
注：光照条件均控制为日长9小时
二、作物对温度的基本要求
（二）作物的感温性 温度和光照是影响作物生育期的两个重要因素。
丁颖等：所有籼、粳型水稻品种均喜高温，在高温 下生长发育快，生育期明显缩短。
在11h短日条件下，161个水稻品种试验（广州）：
•最适温度更接近最高温度，而与最低温度差距较大；
•耐寒性较强的冬作物其三基点温度比喜温作物低510℃；而喜温作物特别是C4作物具较强耐高温性，但 耐冷性低，热带作物即使＜18℃左右的低温有可能引 起低温危害；
•同一作物不同生育期的最适温度和最高温度变化不大， 但最低温度变幅大； •同一作物的最低温度在芽苗期低，伴随生长发育进程 最低温度升高，特别是开花期最高。
一、作物的温度环境
（3）土温的季节性变化 • 与气温的季节性变化相似，一年之中，土表最高温 度出现在7月或8月，最低温度出现在1月或2月，这 种季节性变化也可传递到下层土壤。 • 如土壤温度的日变化规律一样，土温的季节性变幅 也随土层深度增加而减小，在中纬度地区，这种变 幅在土壤深度15-20cm处消失。
二、作物对温度的基本要求
（三）作物的感温性
二、作物对温度的基本要求 （二）作物的感温性
喜温作物及通过春化阶段后的冬作物，均随温 度的升高而加速其生长发育进程，缩短生育期； 而低温使其生育期延长。
表 水稻抽穗期及主茎叶片数与生育期温度的关 系（品种：坊主6号）（栗木，1965） 播种期 4 月 1日 5 月 1日 播种-抽 生育期日 主茎总叶 出叶间隔 穗日数 均温/℃ 片数 日数 86.0 68.3 19.0 20.9 9.0 8.3 7.8 6.1
第四章 温度对作物的生理生态效应
自然界的温度变化极为复杂、无序，而且对作物的 生活带来深刻影响：
• 地域性温差（纬度、海拔、地形等） :影响作物生态
型形成和分布；
• 季节性温差:影响作物的生活周期和生长发育进程；
• 昼夜温差（日温差）:影响作物的代谢强度和方向； 影响作物生长速率和干物质积累与分配；
•在引种和调种中还应考虑不同地区的光照条件（与 品种的感光性有关）及土壤、水、肥条件等。
三、温度对作物生长发育的生理生态效应
（一）温度与作物生长、生殖及代谢的关系
1、种子的休眠、萌发与温度
• 低温和变温处理具打破种子休眠的效应，而高温一 般促进休眠。 采用低温湿润层积和砂藏是自古以来打破休眠的有 效方法。 • 休眠破除后的种子，在高温和通气不良的环境中， 可再度进入二次休眠。
• 大气与土壤温差:影响作物对水分和矿质的吸收；
• 极端温度危及作物的生存。
• 间接影响：湿度、降水、风、水中溶解氧、其他生 物活动……
一、作物生活的温度环境
作物的环境温度包括气温和土温，土温又受气温 变化的影响。 气温的变化可分为周期性变化和非周期性变化： 周期性变化是由地球自传和公转所引起的，在时 间上以一日或一年为周期； 非周期性变化是指在时间上没有规律的变化，可 以发生在一日或一年的任何时间，通常是由气团的 交替、空气的平流而引起的气温突然降低或升高所 造成的。