第4章 温度对植物生产的影响

第4章温度对植物生产的影响【学习目标】了解温度在植物生命活动中的作用以及温周期现象理解土壤、空气温度的时空变化规律和调节温度的农业技术措施掌握植物生产的基点温度、积温、有效积温、界限温度以及应用熟练掌握温度表，土温表的使用技术温度是植物生产环境的重要因子之一。

植物在它整个生命周期中所发生的一切生理生化作用，都必须在其所处的环境具有一定的温度条件下进行。

温度对植物生命活动的作用主要表现在几个方面：在常温下温度的变化对植物生长发育的影响；温度变化对植物产量和品质的影响；温度过高或者过低对植物的伤害。

每一种植物，甚至同一植物的不同发育时期要求一个最低的起始发育温度。

一般来讲，在此温度以上，温度越高，植物的发育越快，同时植物完成某一发育时期，要求一定的温度积累，植物为完成某一发育阶段，需要的积温却是相对稳定。

根据植物阶段发育的理论，植物的发育就是导致生殖器官形成所经理的一系列生理变化过程。

许多植物必须通过春化和光照两个阶段，才能开花结实。

有些植物的种子或者植株，再起发育过程中有一段休眠时期，他们常要求一段相当时期的低温，否则不能完成发育过程。

温度对植物生长，发育的影响，最终会影响到植物的产量和品质。

以小麦为例：要想达到好产量，就必须要有足够的苗数，穗数，粒数和较大的粒重，这就和各个时期的温度息息相关。

不同时期作物对温度的要求和当地温度的季节性变化之间的良好配好对产量的大笑也是直观重要的。

温度对植物产品品质有多方面的影响，其中温度的变化有重要作用，如白天温度较高时，往往有较强的光照，利于光合作用。

夜间温度较低，减少呼吸消耗，有利于有机物质的积累。

所以在温度日差较大的地区，瓜果含糖量高。

另外，温度过低或者过高都会因对植物造成伤害甚至死亡。

第一节植物生长发育与温度一．温度1.温度是表示物体冷热程度的物理量，温度的微观实质是物体分子平均动能大小的度量。

2.温度的分类：气象学及农业气象学中使用的温度常指气温，地温，水温，植物体温和夜温等五种类型（1）气温就是空气温度，在地面气象观测上，通常指的是距离地面1.5m左右，处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。

气温在地球表面的平均分布由大气以及地表面的辐射状况，海陆下垫面的性质，大气环流的状况以及受环流制约的气团的移动等因素决定。

在自由大气中，气温的变化和空气的绝热上升和下降有密切关系。

在对流层中，气温一般随高度而递减。

在平流层中，气温一般随高度缓慢增高。

对流层中有时会出现气温随高度升高的逆温层。

（2）地温指地面温度和不同深度的土壤温度的统称。

在农业气象中常称土壤温度。

前者指土壤水平暴露面的温度，后者指一定深度的土壤温度。

由置于不同深度的温度表测得。

（3）水温水体各层的温度，通常指水面温度。

即水体表面的温度。

海面温度代表接近海洋界面之下表面混合层中水温的状况。

由于海洋面积占全球面积的71%，而且水的比热大，因此，海面水温通过海洋与大气界面的热量交换直接影响大气的温度，对天气过程的形成具有一定的作用。

河面以及湖面等的水温对水生动植物及临近地域的农作物的生长发育也具有一定的影响。

（4）植物体温植物体—根、茎、叶、花、果实的冷热程度。

植物体温直接受到太阳辐射的影响。

植物属于变温类型，地上部分通常接近于气温，地下部分接近于土温。

并且随环境变化而变化。

当植物体温地域气温时，它吸收大气中的热量或者利用太阳辐射能使体温升高；当植物体温高于气温时，由于蒸腾作用，使体温降低。

一般来说，叶温与气温趋于平衡。

3.土壤温度土壤温度影响这植物的生长，发育和土壤的形成，是影响土壤肥力的重要因素之一。

土壤温度的高低主要和土壤热学性质有关。

（1）土壤热性质土壤热容量可以分为质量热容量（Cm）和容积热容量（Cv）两种，前者指单位质量土壤的温度每升高1摄氏度所需要的热量（焦），又称土壤比热，单位是J/(g·°C)。

后者是指单位容积土壤的温度每升高1摄氏度所需要的热量，又称土壤容积热容量单位是J/(cm3·°C).在干燥土壤中，土壤容积热容量等于土壤质量热容量与土壤容量的乘积。

土壤是一个复杂的组成体系。

其固、液、气三相物质的热容量不相同。

在得到相同热量的的条件下，土壤热容量大的升温慢，热容量小的升温快。

反之，降温时，失掉同等的热量，热容量大的降温慢，反之则快。

因此，当土壤中水多气少时，热容量大，土温变化小，反之土温变化大。

农业生产中，通常以水调温，早春晴天排水增温，雨天灌水保温，夏季灌水降温，都是根据这一热学性质所采取的措施。

土壤导热率土壤吸收一定热量后，一部分用于它本身升温，一部分传送给临近其他土层，土壤传到热量的性质，称为导热性。

导热率较高的土壤，热量易于在上下层间传导，地表土温的日较差较小。

相反，导热率较低的土壤，地表土温的日较差就大。

导热率的大小和土壤的固、液、气三相物质的组成有关。

土壤的导热率大小决定与土壤固、液、气三相物质组成比例。

干燥而输送的土壤含水分少，空气多，热量传导慢；紧实土壤，潮湿土壤，含水多，空气少，则传热快。

土壤导温率在一定的热量供给下，土壤温度的变化决定于土壤的热容量和导热性。

导热性以导热率的大小表示。

但是，有时为了了解导热后土温变化的情况。

采用导温率表示。

导温率与导热率成正比，与容积热容量成反比。

当土壤热容量不变时，导温率与导热率的增加是一致的，因为土壤含水量变化而影响热容量，则导温率与导热率的变化不一致。

土壤吸热性和散热性土壤的吸热性是指土壤吸收太阳辐射热的性能，称为土壤的吸热性。

土壤吸热性的强弱决定于土壤的颜色，湿度和地面状况等。

土壤颜色越深，湿度越大，地面凹凸不平，吸热性就越强。

土壤散热性是指土壤向大气散失热量的性能。

称为土壤的散热性。

土壤散热性主与土壤水分蒸发和土壤的热辐射有关。

土壤水分蒸发会散失大量的热量，降低土温。

因此，土壤水分蒸发越强烈，土壤散失的热量也越多。

当晴天无遮蔽物时，土壤辐射强，散热多，降温快；如果有云或者烟雾，则辐射弱，散热少。

地面热量收支地面的温度高低决定于地面的热量多少，由于太阳辐射的影响，造成地面在白天夜间的热量收支差别较大，地面热量收支情况可以写成以下计算公式：R=P+LE+Qs+B`R——辐射差额（地面吸收的太阳辐射与地面有效辐射之差）P——地面与近地气层通过乱流所进行的直接热量交换LE——地面与近地气层通过水分蒸发或凝结而进行的热量交换Qs——表层土壤升温、降温时吸收或者放出的热量B`——地面层与下层进行的热量交换白天，地面吸收的太阳辐射大于地面有效辐射，则R>0，即辐射收支抵消后，地面还能得到一部分辐射能。

这部分剩余的辐射能转化为热能，使地面得到热量，温度升高。

夜间，由于太阳辐射为零，而地面有效辐射仍在进行，造成R<0，使的面失去热量冷却，其温度就低于近地气层和下层土壤。

（2）土壤温度的时空变化和利用从对地面热量收支的情况分析可知，土温决定于土壤热量收支大小，土壤热量收支决定于太阳辐射的到达量量，而太阳辐射具有日、年为周期的变化规律。

所以，土温也有日、年的周期变化土壤温度的日变化土壤温度的日变化是每天日出之后，随着时间的推移，太阳辐射照度不断增强，中午前后达到最强。

这时候土壤得到的热量多余支出的热量。

土壤不断积累热量。

直到13时前后，土壤得到的热量和支出的热量才达到动态平衡状态，土壤就不再积累热量，此时的地面温度达到一天中的最高值。

随后，随着太阳辐射照度的减弱，以及夜间太阳辐射的消失，地面温度持续下降，知道第二日日出前，地面温度降到一天中的最低值。

呈现单峰型的日变化特征。

土壤温度的年变化在我国，大部分地区土温呈现单峰型的年变化曲线，最热月在7~8月，最冷月在1~2月。

这也是由于太阳辐射量的大小所致。

赤道附近的土温变化曲线为双峰型，较热月为3月和9月；较冷月为6月和12月。

原因是太阳一年中分别在3月和9月两次直射该地区，而6月和12月是该地区太阳高度角最小的缘故。

土温在一年中最热月和最冷月出现的时间也是随深度的加深而推迟。

土壤在一年中不同季节热量传递的方向各异，在夏季，上层土壤温度高于下层，热量从上层汪下层输送。

在冬季，上层土壤降温快，温度低于下层，所以，热量从下层向上层输送。

（3）影响土温变化的因素土壤温度变化的主要原因是太阳辐射。

但是，在相同辐射能的情况下，对于不同性质的土壤，由于土壤热量收支各分量的差别，土壤温度会有较大的不同。

总的来说，土壤温度的变化决定于外界条件和土壤本身的物理特性。

维度和海拔高度在低纬度地区，太阳常年直射地面的辐射热量多，土温高；维度越高，太阳斜射，得到的辐射能越少，土温越低。

同一维度，海拔越高，土温越低，这是因为海拔越高，接受阳光辐射虽然较多，但是因为高山地面对大气辐射强，其气温、土温反比平原低。

地形在北半球，太阳常年由东向西偏南照射，朝南坡太阳的入射角大，接受辐射比背阴的北坡多，土温较高。

覆盖植被、积雪或者其他地面覆盖物，都能截留一部分太阳辐射能，土温不易升高；但是，也可以防止土壤热量的散失，起到保温的作用。

土壤湿度土壤湿度对于温度的影响一方面表现在改变了土壤热特性，增大了土壤的热容量和导热率与热扩率；另一方面也影响到地面的热辐射收支和热量收支。

因此，含水量多的土壤，地面温度的日较差和年较差都小于含水量少的土壤。

土壤颜色土壤颜色对温度的影响主要表现在改变地面辐射收支差额上，由于不同颜色的土壤对辐射有不同的反射率和吸收率，使地面获得的净辐射产生很大的差异。

这种影响在低纬度辐射强的地区最为突出。

如深色土壤由于反射率小，吸收的太阳辐射多，白天温度比较高，日较差大；而浅色土壤因反射率大，白天吸收的太阳辐射少，温度比较低，日较差小。

植物只有在一定的温度范围内才能够生长。

温度对生长的影响是综合的，它既可以通过影响光合、呼吸、蒸腾等代谢过程，也可以通过影响有机物的合成和运输等代谢过程来影响植物的生长，还可以直接影响土温、气温，通过影响水肥的吸收和输导来影响植物的生长。

由于参与代谢活动的酶的活性在不同温度下有不同的表现，所以温度对植物生长的影响也具有最低、最适和最高温度三基点。

植物只能在最低温度与最高温度范围内生长。

虽然生长的最适温度，就是指生长最快的温度，但这并不是植物生长最健壮的温度。

因为在最适温度下，植物体内的有机物消耗过多，植株反倒长得细长柔弱。

因此在生产实践上培育健壮植株，常常要求低于最适温度的温度，这个温度称协调的最适温度。

不同植物生长的温度三基点不同。

这与植物的原产地气候条件有关。

原产热带或亚热带的植物，温度三基点偏高，分别为10℃、30～35℃、45℃；原产温带的植物，温度三基点偏低，分别为5℃、25～30℃、35～40℃；原产寒带的植物生长的温度三基点更低，北极的或高山上的植物可在0℃或0℃以下的温度生长，最适温度一般很少超过10℃。