植物生态学(第三章)(2)讲义

其他因素相同的条件下，北美洲温带地区每向北一个 纬度，向东5个经度，或上升400英尺，植物的发育 阶段在春天和初夏各延迟4天；在秋天则相反，即向 北一个纬度，向东5个经度，或上升400英尺，植物 的发育阶段各提早4天。这就是著名的霍普金斯物候 定律。
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三、植物的感温性
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第三节 温度因子对植物的影响
四、昼夜变温与温周期
温度的日变化对植物的生长发育和产品品质有很大的影响。 植物对于温度昼夜变化的适应，称为温周期。
变温对植物有利，是因为白天适当高温有利于光合作用，夜 间适当低温降低呼吸作用消耗，净积累增加。例如黄豆在 28/12度时，白天固定的CO2是夜间释放量的15倍。小麦在 25/10度比在25/20度时提高产量42％。因此在一定范围内， 昼夜温差越大，植物产量越高，质量越好。
临界时间：临界温度或低于临界温度的条件下，使植 物受害的最短时间为“临界时间”。超过此时间，低 温的时间越长，植物受害越重。
低温发生季节和降温速度等也能影响植物受害的严重 程度。
植物受低温受害的程度还决定于植物种（品种）及其 不同发育阶段的抗低温能力。
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第三节 温度因子对植物的影响
三、植物的感温性
温度三基点：植物生活在一定温度的环境之中，并
承受着温度变化的影响。植物所需要的温度环境，包 括所谓最适点、最低点和最高点。
春化作用：有些植物，尤其是起源于北方和高海 拔地区的植物，种子必须经过一定时期的低温刺 激后才能发芽（如明党参、牡丹和芍药等）。还 有些植物，如小麦，必须经过一定时期的低温刺 激，才能从营养生长转到生殖生长。这种需要低 温刺激才能开花的过程，就是春化作用。
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第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
海拔高度对物候期的影响：在春季，一般海 拔越低，温度越高，植物发育越早，物候期 越早；秋季则相反。
以川北阿坝藏族自治州的调查为例，6月3日， 海拔3600m处水沟尚结冰；2700m处小麦处 于营养生长阶段；1530m处小麦将近黄熟； 1360m处麦子已经收割，正忙于打麦；780m 处小麦已收割完毕。
植物的物候期受当地气候（主要是温度）的影响，而气候 又受制于该地区纬度、海陆位置（经度）和地形（海拔高 度）等因素的影响。因此，物候期最终还是受纬度、海陆 位置和海拔高度的影响。
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第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
2. 霍普金斯物候定律
美国人霍普金斯（A. D. Hopkins）根据植物物候与当 地气候的关系，从分析大量植物物候材料中得出：在
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第三节 温度因子对植物的影响
七、高温的生态作用与植物的生态适应
高温对植物的伤害
高温主要破坏植物光合作用和呼吸作用平衡，植物因长期饥饿而死亡。 一般植物在40度时同化作用接近于零，但呼吸作用直到50度时仍然很 强，植物如果长期处于这种情况下就会死亡。 高温还可以通过促进蒸腾作用而破坏水分平衡，使植物器官或组织失 水萎蔫。 高温还能加速植物的生长发育，缩短植物的整个生育期，使植物的生 长量相应减少。 高温能促进叶片过早衰老，较少有效叶面积。 高温还能使蛋白质凝固（50度）和导致有害代谢产物（如氨）的积累 而使植物中毒。 高温对植物体各部分的直接灼伤，造成溃烂，病虫害入侵等。
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第三节 温度因子对植物的影响
六、低温的生态作用与植物的生态适应
低温对植物的伤害，根据其伤害温度的高低和伤害原 因，可以分为寒害、霜害和冻害三种。
寒害（冷害）：是指零度以上的低温对植物造成的受 害。寒害受害的主要是喜温植物，如我国南部的橡胶、 槟榔和椰子等。
霜害：由于霜的出现而使得植物受害称为霜害。但霜 害实际上并非霜本身对植物的霜害，而是伴随霜而来 的低温冻害，所以实际上可以归结在冻害的范畴。
海陆位置（经度）：我国位于欧亚大陆东南部，东面是太平洋，南 面距印度洋不远，西面和北面都是广阔的大陆。这一海陆位置决定 了我国季风气候的基本特点。并且东南面多属于海洋性气候，从东 南向西北，大陆性气候（夏季炎热，冬季严寒）逐步增强。
海拔高度：海拔每升高100米，气温下降0.5-0.6度。
坡向：不同坡向的热量分配是不均匀的。气温和土壤温度均以南坡 和西南坡较高。
冻害：是指植物体冷却降温到冰点以下，使得细胞间 隙甚至细胞内结冰所引起的伤害。
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第三节 温度因子对植物的影响
六、低温的生态作用与植物的生态适应
植物的抗低温特性
御寒（形态适应）：高纬度和高山植物一般体表覆盖蜡粉和密 毛，树皮有发达的木栓组织，植物体矮小，常匍匐、垫状或莲 座状，具有鳞芽等等。 抗寒（生理适应）：通过改变原生质特性来提高抵抗低温的能 力。一方面细胞中水分减少，细胞液浓度增加；另一方面淀粉 水解，细胞液中可溶性糖浓度上升。实验表明，细胞内糖类、 脂肪和色素等物质的增加，能降低植物的冰点，防止原生质萎 缩和蛋白质的凝固。 逃避（生活史适应）：通过落叶、休眠、产生种子和地下茎等 方式度过低温期。
变温与生长：昼夜变温对植物生长具有显著的促进作用。但 是昼夜温差只有在夜温不降低太多时才有作用。例如番茄幼 苗，以白天26.5和夜温17度为最适，如果夜温过低则植物生 长迅速下降。
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四、昼夜变温 与温周期
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第三节 温度因子对植物的影响
六、低温的生态作用与植物的生态适应
寒流或夜间辐射降温引起的低温，能严重影响植物的 生长发育，甚至引起植物的死亡。
势力强大的冷气团由北向南移行，引起温度大幅度下 降，这就是寒流（寒潮）。它一般发源于西北利亚北 部的北冰洋及其附近。侵入我国的寒流大致有3条路 线（如图4-8）。
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二、温度因子的变化：时间上的变化规律
季节变化：太阳高度角的变化是形成一年四季（春夏秋冬） 温度变化的根本原因。温度年较差（年变幅）是指一年内 最热月与最冷月平均温度的差值。年变幅的大小是受纬度、 海陆位置（经度）和海拔高度的控制的。
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第三节 温度因子对植物的影响
三、植物的感温性
温度三基点
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第三节 温度因子对植物的影响
三、植物的感温性
一般情况下，当环境温度超过最低点范围后，随着温度升高， 植物生长发育加快，发育周期缩短。如玉米幼苗生长与温度 的关系。植物生长与温度的这种依赖关系，喜温植物比耐低 温植物更加明显。
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第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
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第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
经度对物候期的影响主要体现在海陆位置和大陆性气候的强弱方面，凡大陆性气候 较强的地区，冬季严寒，夏季酷暑；反之，海洋性气候较强的地区，冬季温凉，夏 季暖热。例如中欧北部从西到东离海渐远，大陆性气候逐渐加强。同一纬度初春东 部比西部冷，而到初夏则东部比西部热。因此物候线显示出不同的变化特点。
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第三节 温度因子对植物的影响
一、温度因子的生态意义
首先，温度是一种无时无处不在起作用的生态因子，任何生物 都是生活在一定温度的环境之中，并承受着温度变化的影响。
这是因为生物体内的生物化学过程必须在一定的温度范围内才 能正常进行。一般来说，在一定的温度范围内，生理生化反应 速度和生物体的生长发育会随着温度升高而加快。而当环境温 度高于或低于生物所能忍受的温度范围时，生物的生长发育就 会受阻，甚至死亡。
温度对生物的作用还在于温度的变化能够引起环境中其他生态 因子的改变，如引起湿度、降水和风等的改变。这是温度对生 物的间接影响。
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第三节 温度因子对植物的影响
二、温度因子Leabharlann 变化：空间上的变化规律纬度：决定一个地区太阳入射高度角的大小及昼夜的长短，从而决 定太阳辐射量的多少。低纬度地区太阳角度大，辐射量大，昼夜长 短和温度的季节差异均较小。纬度每增加1度，年均气温约降低0.5 度。因此从赤道到北极可以分为热带、亚热带、温带和寒带。
第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
2. 霍普金斯物候定律
霍普金斯物候定律主要根据美国的具体情况制定的， 当应用于其他地区时，必须进行修正。 比如英国从南（英格兰）到北（苏格兰）每增加一个 纬度，物候相差3.7天。 德国从南到北每增加一个纬度，夏季的物候相差为4 天，但是春季仅相差2天。 北欧国家挪威每一纬度南北物候差异在四月为4.3天， 五月为2.3天，六月为1.5天，七月只相差0.5天。由 此可见，南北物候差异不仅因地而异，而且因时而不 同。
昼夜变化：气温日变化是指一天中气温的变化，一般在日 出前气温最低，日出以后上升，到13-14点左右达到最高 值。以后温度下降。气温日较差（昼夜变幅）是指昼夜间 最高气温和最低气温之间的差值。昼夜变幅的大小也是受 纬度、海陆位置（经度）和海拔高度的控制的。
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五、物候
1. 什么叫物候和物候期？影响因素是什么？
植物长期适应生长环境中寒暑节律变化，形成了与此相适 应的生长发育节律，特称为物候。如大多数植物当春季温 度回升开始发芽、生长，之后现蕾，夏秋高温季节开花结 实，秋末条件下落叶，冬季进入休眠。这些特异的发育阶 段称为物候期。
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第三节 温度因子对植物的影响
五、物候
2. 霍普金斯物候定律
我国地处世界最大陆地亚洲的东部，大陆性气候十分显著，冬 季寒冷，夏季炎热，冬季南北气温相差特别大，但夏季相差无 几。因此，植物物候期呈现出十分复杂的变化格局。 例如我国初春桃始花的等物候线。广东沿海至北纬26度福州赣 州一线，纬度相差5度，物候期相差50天之多，即每一个纬度相 差10天。 但该区以北情形复杂，如南京和北京之间纬度相差7度，物候期 相差19天，每一纬度仅差2.7天（如用长沙和北京比，每一纬度 相差约4天） 。但是到了四月和五月间，柳絮飞，洋槐开花是， 南京北京之间的物候期差异只有9天，每一纬度仅差1.3天。 我国物候纬向差异的原因之一是受冬季和早春寒流影响。
寒流一般发生在冬季，但是春秋也有发生，甚至夏季 也偶有寒流的入侵。虽然春夏秋的寒流强度和频率不 及冬季，但对植物的伤害比冬季更大。
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第三节 温度因子对植物的影响
六、低温的生态作用与植物的生态适应
临界温度：凡低于某一温度，植物就受害，这种温度 称为“临界温度”或“生物学零度”。低于临界温度， 温度下降越低，植物受害越重。
温暖的环境有利于植物的生长发育，但温度过高却会限制植 物产量，影响产品品质。比如果实成熟期间如果有足够的温 度，则果实含糖量高，味甜，着色好（如广东和湖南的柑橘、 吐鲁番的葡萄等）。但温度过高则果实变小，维生素C含量 降低，品质下降。
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第三节 温度因子对植物的影响
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第三节 温度因子对植物的影响
八、高温的生态作用与植物的生态适应
植物的抗高温特性及其适应性
植物生态学
第三章 植物生理生态学 Ph. D., Prof.
第三节 温度因子对植物的影响
本节内容提要
一、温度因子的生态意义 二、温度因子的变化 三、植物的感温性 四、昼夜变温与温周期 五、物候 六、低温的生态作用与植物的生态适应 七、高温的生态作用与植物的生态适应 九、植物需要温度量及其确定方法
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