总论3 作物与生态环境

第三章
作物与生态环境
——温度临界期：对外界温度最敏感的时期（减数分裂
—开花）
最低 最适 最高
油菜 水稻
棉花 花生
5 20
18~20 16
14~18 25~30
25~30 25~28
30 40~45
35 38
——作物生长健壮、干物质累积量高（高光合效率）的适 宜温度通常稍低于最适温度。
——作物生长发育三基点可以通过育种加以适应性改良。
包括调节作物与生存资源相适应的技术和维持作物生产系
统正常运行提供的经济、物质投入。
干预作物生产的最活跃条件。
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2.2 生态因子的作用方式
作用机制：
——主次作用效应：即诸因子中的主导因子和副因子。
例如：作物生长速度的主导因子为温度，其它因子 辅助影响。 ——互换作用效应：即多因子中各因子的作用效应的累 加现象。 例如：施肥的同时进行灌溉产生的效果高于单独施 肥或单独灌溉的效果 例如：自然光照增强的同时也提高了气温
吻合程度高 吻合程度低 生态适应性强 生态适应性弱 距高产、优质、高效、 生态平衡目标近 距高产、优质、高效、 生态平衡目标远
生态适应性表现地区性、季节性，以季节性为核心。
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3.2 生态适应性等级划分
划分为强、中、弱、不适应四个等级
——强，吻合程度最好，最适于某种作物生长、生存； ——中，吻合程度较好，比较适于某种作物生长、生存； ——弱，吻合程度次适应，可种植某种作物； ——不适应，作物对生态环境的要求与实际环境不吻合， 不适宜种植某种作物。
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长日照作物（long-day crop）
——概念：凡延长日照能提早开花的作物称为长日照作物。 ——代表作物：小麦、胡萝卜、油菜、甜菜、蚕豆、洋葱、 亚麻等。 ——长日照作物从高纬度地区向低纬度地区引种，或延迟开 花或不开花结实，相反提早开花，但易遭冻害、可能减产。
日中性作物（day natural crop）
例：水稻、棉花等短日照作物在秋季收获后引至海南岛冬 繁，油菜等长日照作物夏季收获后引至华北夏繁，可以增加 周年内的繁殖代数，加快育种进程。
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控制花期
——花卉栽培以缩短光照或延长光照处理诱导定期开花； ——通过缩短或延长日照处理，调节杂交亲本花期相遇进 行杂交制种、以提高制种效率；
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作物生长温度三基点特征：
——不同作物的温度三基点不同：
最低 喜温作物 8~14 最适 28~32 最高 35~45
喜凉作物
1~5
20~25
28~32
——同一作物不同生育时期要求不同的温度三基点。 种子萌发＜营养器官生长期（地上部高于地下部） ＜生殖器官生长期
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例如：沙枣是对干旱沙漠土壤适应形成的生态型作物
生活型（life
type），即经自然和人工选择形成的适应于相近
环境条件的作物类群。
例如：喜温作物、耐旱作物、耐盐作物、耐湿作物
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第二节 作物与光辐射
1、光辐射对作物的意义 1.1 光是作物生命活动的能量源
作物光合作用光量源
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生态因子作用的限制方式：
——最小因子定律（李比希）：即作物生长取决于数量 供给量不足的那一种因子。 例如：当某一营养物质不足于满足作物生长需要时， 不但限制作物生长，同时也将限制其它足于满足作 物生长需要的因子的效应发挥。 ——耐性定律（谢尔福德）：即某种作物生长对某一生 态因子适应的从高限到低限的范围。
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第一节
作物生产系统的生态因子
1、生态因子是作物生产系统的重要组分 作物：系统主体。 作物生产系统 生态因子：系统客体（即环境条件），为 作物提供生存的空间、能源和物质。
2、生态因子的分类及作用方式 2.1 生态因子（ecological factors） 2.1.1 气候因子（climatic elements）
作物的生态适应性具有相对性
——改善生产条件，提高科技水平可增强适应，反之则减 弱适应性（例反季节栽培图示）； ——人为需要和选择是作物生态适应性变化的根本动力。
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3.3 生态适应性的主要类型：
生态型（ecotype），即经自然和人工选择分化形成不同基
因型类群。包括： ——气候生态型：对光周期、温周期、降雨量适应形成的作物 型。 例如：水稻 早稻——对日照长度不敏感生态型 中稻——居于早稻、晚稻中间生态型 晚稻——高温、短日照生态型 ——土壤生态型：对土壤结构、肥力、水分等适应形成的作物型。
——概念：不同日照长度条件对开花影响不敏感的作物 称为日中性作物。
——代表作物：番茄、黄瓜、辣椒、四季花卉等。 ——日中性作物适宜于反季节栽培。
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3.2 光周期现象在作物生产中的应用
引种
——同纬度内引种容易成功、不同纬度 间引种趋向不易成功。


例: 大豆由低纬度向高纬度跨纬度引种,明显推迟开花甚至 不开花，引种要选早熟型品种; 由高纬度向低纬度跨纬度引种,则明显提前开花、花数量陡 减、花器官变小，引种要选晚熟型品种。
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作物与生态环境
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本章重点：
作物与生态环境
作物生长发育对光、温、水、气、土、肥的 生态资源的适应性和抗逆性
难
点：
光补偿点、光饱和点、光周期现象及应用； 温度三基点、温周期现象及应用；温度逆境与防 御；需水特性，水分逆境与防御；作物群体通风 的作用；作物营养临界期与最大效率期；土壤肥 力要素及调控途径。
调节营养生长和生殖生长
——以营养器官为主要收获产品的作物，通过纬度间引种 延迟开花时间提高产量和品质； ——以生殖器官为收获产品的作物，通过合理的引种提早 开花时间，促进早熟。
例：红、黄麻由低纬度向高纬度跨纬度引种，可以推迟开 花提高产量、改进纤维品质；而留种则要引至海南岛。
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夏至 冬至：昼长（夜短） 昼短（夜长）
冬至
北方
夏至：昼短（夜长）
南方：昼长（夜短）
昼长（夜短）
昼短（夜长）
南方
高海拔 低海拔
北方：昼短（夜长）
低海拔：昼长（夜短） 高海拔：昼短（夜长）
昼长（夜短）
昼短（夜长） 昼长（夜短）
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3.1.2 作物的光周期现象
光周期现象（photoperiodism）：为作物对白天和黑夜的相
4、作物对光谱的反应 4.1 作物的生理有效光与生理无效光（低效光）
红、橙光被叶绿素吸收最多、光合活性最强，为生理有效光；
绿光被作物叶片反射和透射，很少利用，为生理无效光。 4.2 不同波长光下的光合产物 长波光占光束优势（强光）时，促进糖类合成； 短波光占光束优势（弱光）时，促进氨基酸、蛋白质合成。 4.3 不同波长对作物生长影响 蓝紫光、青光抑制作物体伸长、红光促进作物体伸长； 紫外线抑制作物体伸长、促进花青素形成，红外线促进作物 体伸长、促进种子萌发。
——作物截获太阳能 ——光能利用率高（低） 作物生命代谢活动的热量源 ——作物截获太阳能 化学能 作物产量高（低） 热能 （作物产量的95%来自于光合作用）
——热能用于作物蒸腾和维持作物体体温 1.2 光调节作物生长发育和诱变遗传物质结构
光强、光质、光谱调节作物生长发育。 光谱诱变作物遗传物质结构。
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2、作物对光照强度的反应 2.1 光补偿点
光补偿点（light compensation point）：指光合作用过程吸收
CO2量和呼吸作用释放CO2量相等时的光照强度。
——光补偿点时的净光合率为零，即光合作用生产的干 物质量与呼吸消耗的干物质量相等。
——阳生植物光补偿点，为全日照量3~5%
包括光照、温度、水分、空气资源及活动现象。 直接影响作物的生长发育代谢活动和形态变异，决定
作物的地理分布。
气候因子与其它生态因子密切相关，例如：随地理经、
纬度和海拔而变化；随植被类型和人为变化而变化 。
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2.1.2 土壤因子（soil elements）
包括土壤理化性状、土壤肥力和土壤生物结构及活动现象。 直接影响作物的生长发育代谢活动，决定作物的地理分布。
阴生植物光补偿点，为全日照量1%以下 小麦1.8~2.0千LX 开花结实光补偿点 玉米0.8千LX 豌豆1千LX
作物正常生长要求高于光补偿点的光照强度。
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2.2 光饱和点
光饱和点（light saturation point）：指光合作用开始达到最大
光合速率（photosynthetic rate）值时的光照强度。 ——阳生作物光饱和点，为全日照量100% 阴生作物光饱和点，为全日照量10~50%
——水稻、棉花光饱和点40~50千Lx
小麦、菜豆、玉米光饱和点30千Lx 大豆光饱和点27千Lx
作物正常生长发育和产量形成要求不高于光饱和点的光照
强度。 ——作物群体中一般仅顶层叶可能处于光饱和点或以 上，顶层叶以下必然低于光饱和点。
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2.3 作物光合效率
作物在黑暗中不进行光合作用，光强增高
理论推算 ：作物体保存于有机物的化学能占有效辐