农学常识4生态

C3植物、C4植物和CAM植物的某些光合特征和生理特性
特 征 C3植物
维管束鞘不发达，周围叶 肉细胞排列疏松 只有叶肉细胞有正常叶绿 体
C4植物
维管束鞘发达，周围 叶肉细胞排列紧密 叶肉细胞有正常叶绿 体，维管束鞘细胞有 叶绿体但基粒无或不 发达 约4：1 <10 C4途径和卡尔文循环 PEP OAA 16～18 40～80 很少，难测出 快 250～350
第三节 作物与温度 一、温度的变化节律及其对作物的影响 2、气温的空间变化
(1)气温的水平分布
农学常识
• 气温在水平方向上的变化，称为水平地理分布。 • 气温的水平地理分布与地理纬度、海陆分布等因素密切相 关。 • 一般纬度每增加一度，年平均温度降低0.5℃。赤道到两极 可以划分为热带、亚热带、温带和寒带。全球平均最高气 温不在赤道，而在北纬10度附近。 • 季节和天气的影响存在，但相对较小。
• 环境温度包括大气温度和土壤温度。
第三节 作物与温度 一、温度的变化节律及其对作物的影响
农学常识
• 气温变化可分为周期性变化(节律性变温)与非周期性变化 (非节律性变温)两大类。
1、气温的时间变化
• 温度在一天内有一个最高值和一个最低值，最高值与最低 值之差，称为气温的日较差。 • 日较差的大小，因纬度、海陆地理、季节、天气状况的不 同而异。 • 一年内有一个最高值和一个最低值。一年中最高月平均气 温(最热月)与最低月平均气温(最冷月)之差，称为气温的年 较差 。 • 在北半球，最热月出现在7月(大陆上)和8月(海洋上)，最冷 月出现在1月(大陆)和2月(海洋) 。
1) 引种
一般在同纬度地区，只要肥水条件相似，引种容易成功。 从不同纬度的地区引种时，一定要进行试验，且忌盲目引进。
2) 育种 花期相遇 // 南繁北育 3) 控制花期 花卉生产 菊花(短日照)，杜鹃、山茶花(长日照) 4) 调节营养生长和生殖生长 以营养器官为主要收
获物的作物，适当推迟开花能够提高产品的产量和品质， 短日作物从南方引进种子到北方种植能达到这一目的。 “南麻北种”就是把我国华南生产的大麻、黄麻及红麻 的种子，运到北方种植，不仅提高了产量，麻纤维的质 量也相应提高。 利用暗期的光间断处理，可以抑制甘 蔗开花，从而提高产量。
农学常识
三、作物生长的环境 调节
1、环境因子在自然界中并非孤 立存在，而是互相影响相互制 约的
2、采取各种“应变”措施，处 理好作物与环境的相互关系， 既要让作物适应当时当地的环 境条件，又要使环境满足作物 的要求
环境
作物
措施
产品
农学常识
第二节
作物与光照
一、光照度对作物的影响 1、太阳光的性质 • 光是太阳辐射能以电磁波的形式投射到地球表面的辐射线。 • 太阳放射出不同频率和波长的电磁波，组成太阳光谱。 • 到达地球的太阳光谱范围是250～4000nm之间。
农学常识
2、气温的空间变化
(2)气温的垂直分布 • 气温随海拔高度的变化，称为气温的垂直分布。 • 一般对流层的温度随海拔高度的升高而降低。海拔每升高 100米温度降低的数值，称为气温直减率。 • 在对流层的不同高度，气温直减率也不相同，平均为 0.65℃/hm。 • 在对流层内，有时上层空气比接近地面的空气更热。这种 现象称为“逆温”。
农学常识
3、生态因子的作用机制与限制方式
(1) 生态因子的作用机制
• 生态因子作用的主次效应 在一定的环境条件下，众多的生 态因子中总有一、两个因子起着主导性的、决定性的作用， 而其它因子则处于次要的地位。 • 生态因子的交互作用效应 当作物受到多个生态因子的作用 时，各个因子对作物的效应会表现出某种交互作用。 • 生态因子的直接作用和间接作用 有些生态因子，如光、温、 水、气和土壤养分等(生活因子)，能直接影响或参与作物的新 陈代谢；另一些生态因子，如纬度、海拔、地形等则是通过 影响上述因子间接作用于作物。
农学常识
第二节
作物与光照
二、日照长度对作物的影响 3、光周期诱导的机理
在植物的光周期诱导中，暗期的长度是植物成花的决定因素，尤其是短 日作物 对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。
Pr
Pfr
破坏
生理效应
暗4、光周期理论在生产上的应用
报酬递减律 从经济学移植到农业生产上。 从一定的土地上所得到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 加的幅度却在逐渐减少。
农学常识
3、生态因子的作用机制与限制方式
(2) 生态因子的限制方式
• 谢尔福德耐性定律 在最小因子定律的基础上，人们发现某些因 子的过量也会成为限制因子。谢尔福德把最大量和最小量限制 作用的概念合并为耐性定律。
农学常识
第一节
作物的生态因子与生长调节
一、生态因子
2、生态因子的分类
(1) 气候因子 包括光照、温度、水分、空气等诸多因子，随地理位置和 海拔高度而变化。 (2) 土壤因子 土壤水分、土壤空气和土壤结构、土壤温度、土壤酸碱度、 土壤肥力、土壤有机质、土壤生物等。 (3) 地形因子 高原、山地、平原、低地以及坡度的大小和坡向等。 (4) 生物因子 动物如哺乳动物、昆虫等，其中昆虫对作物影响较大； 植物中除作物本身外还有各种杂草 微生物中包括对作物有益的微生物和有害的病原菌等。 (5) 人为因子 栽培措施.
农学常识
第三节
作物与温度
• 作物生长发育需要一定的热量，表示热量的是温度。 • 各种作物生长、发育都要求一定的温度条件。 • 同时温度也会引起其它环境因子发生变化，如土壤水 分、大气湿度及土壤肥力等。
• 真正影响作物生理、生化活动的是作物的体温，而作 物是变温的有机体，它的体温虽然可以有一定程度偏 离环境温度，但又总是趋向于环境温度。
• 生态因子作用的阶段性 在农田环境中，各个生态因子及其 组合会随着时间的推移而发生阶段性的变化，加上不同生育 阶段的作物对生态因子有不同的反应。因此，生态因子的作 用往往表现出一定的阶段性特点。
农学常识
3、生态因子的作用机制与限制方式
(2) 生态因子的限制方式
李比希最小因子定律 德国化学家李比希提出了“植物的生长取决于 数量最不足的那一种营养物质”的观点，即最小因子律。(限制因子) 条件： 第一，这一定律只有相对稳定的条件下才能运用。 第二，必须考虑因子间的相互作用。
太阳光照强度在地球大气层上方基本上 是恒定的，大约在1395.9 W/m2，这一 数值称为太阳常数 太阳光通过大气层时，由于散射、反射 和被气体、水蒸气、空气中的尘埃微粒 所吸收，强度减弱，并且进行了重新分 配。在穿过作物冠层时，太阳辐射又会 大大减弱。
在自然界中光照强度和光合有效辐射 (photosynthetic active radiation, PAR)是随时随地变化的，这些变化与 天气、太阳高度角、纬度、海拔、坡向 等有密切关系。
农学常识
第二节 作物与光照
一、光照度对作物的影响
3、光照度对作物的影响
叶片光合速率与呼吸速率相等，净光合 速率为零，这时的光强称为光补偿点。 在一定范围内(低光强区)，光合速率随 光强的增加而呈比例增加； 超过一定光强后，光合速率增加变慢； 当达到某一光强时，光合速率就不再随 光强而增加，呈现光饱和现象 开始达到光合速率最大值时的光强称为 光饱和点。此点以后的阶段称为光饱和 阶段 不同作物光照—光合曲线不同，光补偿 点和光饱和点也有差异
约3：1 30～70 只有卡尔文循环 RuBP PGA 0.30～0.35 15～35 多，易测出 慢 450～950
≤3：1 光照下：0～200，黑暗中： <5
CAM途径和卡尔文循环 RuBP(光)PEP(暗) PGA(光)OAA(暗) 19.2
1～4 很少，难测出 不等 光下：150～60 暗中：18～100
A 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。 B 同一种生物在不同发育阶段对生态因子的耐性范围不同 C 由于生态因子间的相互作用，在某个生态因子不是处于最适状态时， 则生物对其它一些生态因子的耐性范围缩小。 D 对主要生态因子耐性范围宽的生物种，其分布范围广。 E 同一生物种内的不同品种，长期生活在不同的生态环境下，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。
CAM植物
维管束鞘不发达，叶肉细 胞液泡大 只有叶肉细胞有正常叶绿 体
叶结构 叶绿体
叶绿素a/b CO2补偿点(ul/L) 光合固定CO2的途径 CO2最初受体 光合作用最初产物 PEP羧化酶活性 (μmol/mg.min) 强光下的净光合速率 (mgCO2/dm2h) 光呼吸 同化产物分配 蒸腾系数(g H2O/g dw)
农学常识
第二节 作物与光照
一、光照度对作物的影响 3、光照度对作物的影响 群体的光合作用 大豆：单叶光饱和点：27000lx 光补偿点：1700lx (吉林13号，赵述文，1981)
2/3：2750lx 顶：12.6万lx
1/3：910lx
右图：群体内光照情况 (铁丰18号，沈阳农学院，1981)
GAP培训课件
农学常识
作物与环境
农学常识
第一节
作物的生态因子与生长调节
一、生态因子
1、生态因子的概念 • 作物存在的生态系统称为农田生态系统。 • 农田生态系统与其它生态系统一样也是由生物因子和非 生物因子所组成。 • 农作物本身是这个系统生物因子中的一个种群。 • 与作物相关的所有环境因子，统称生态因子。
农学常识
二、作物的生态适应性
• 作物的生态适应性，系指作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。 • 即作物生长发育和产量形成的节律与环境节律的吻合程度。
• 作物的生态适应性具有地区性和季节性，而季节性又是其核心。 • 作物各生育时期对环境有一个综合要求，不利的环境因子降低了其它 适宜因子的作用，适宜的环境因子能部分弥补不利因子的不良作用。 • 作物的生态适应性就是每种作物具有的遗传、生理、生态等属性和环 境相统一的特性。 • 一般生态适应性可分为：强、中、弱和不适应四个等级。 • 同一种生物(包括作物)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，称为生态型。(种以下) • 不同种的生物(作物)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)类群，称为生活型。(种以上)
4) 诱发性突变：太阳光中紫外线、X-射线等波长很短的高能量辐射对生物 有杀伤作用，同时它们也能改变遗传物质的结构引起突变。
农学常识
第二节 作物与光照
一、光照度对作物的影响 1、太阳光的性质 不同光谱成分对作物生育和产形成的作用
农学常识
第二节 作物与光照
一、光照度对作物的影响
2、光照强度及其变化
农学常识
第二节
作物与光照
一、光照度对作物的影响 1、太阳光的性质
光的波长及其所含的能量对作物有非常重要的意义：
1)热效应：辐射是作物体与外界环境进行能量交换的主要形式。 太阳能被作物截获后大部分转化为热能，用于蒸腾以及维 持作物的体温，保证各代谢过程以合适的速率进行。 2)光合作用：作物把吸收的太阳辐射能的一部分用于光合作用， 它是作物将光能转化为化学能进行生产的基础。 3)光形态建成：太阳辐射的数量(光强)和光谱成份(光质)，对 作物的生长和发育的调整起着重要作用。
底：450lx
农学常识
二、日照长度对作物的影响 1、日照长度及其变化 除赤道以外，地球上各纬度的白昼长度，都是随季节而改变的。 自然界中一昼夜间的光暗交替称为光周期。
2、光周期现象和作物光周期类型 作物在发育的某一阶段，要求一定长短的昼夜交替，才能开花，这种 现象叫作物的光周期现象。 1) 长日照作物：这一类作物要求在24小时昼夜周期中，日照长度长于 某一个临界日长才能成花。 小麦、黑麦、大麦、油菜、甜菜、菠 菜、萝卜等。 2) 短日照作物：这一类作物要求在24小时昼夜周期中，日照长度短于 某一个临界日长才能成花。 水稻、玉米、大豆、高梁、烟草、大 麻、黄麻等 3) 日中性作物：这类作物的成花对日照长度不敏感，在任何长度的日 照下均能开花。 棉花、黄瓜、茄子、辣椒、番茄等。