第4章植物与温度的生态关系

白天，当辐射平 衡为正值时，这些辐 射能转变为热能，温 度升高，地面温度就 高于邻近空气和土层 温度。
夜间，地面因有 效辐射而失去热量， 温度低于邻近的空气 和土层温度，地面辐 射平衡为负值，于是 热量向相反方向传递 （如图所示）。
地表热量变化图
可见，地面辐射收支R，用于地面与空气热量 交换M，地面与下层土壤热量交换B，水蒸发消耗 能量Le。
二、温度变化的规律
（一）温度在空间上的变化
1、纬度 我国领土广阔，最南北纬3°59´，最北为
北纬53°32´，南北纬度相差49°33´。如每一纬 度的距离平均以110公里计，则我国南北直线距 离约有4000公里，因而我国南北各地的太阳辐 射量和热量相差很大。
那么是不是在同一续纬度上的不同地区温 度条件都是一致呢？显然不是。海陆位置是影 响热量水平分布的另一重要因素。
温度是指热能的强度（即热能的指标之一， 热能的另一种指标是热容量），用“度”来表 示，一般而言，温度升高，热量也大，所以生 态学和生物学者常把“温度” 与“热” 视为同 义。 一、热量平衡
热量平衡是指地球表面热量收入和支出的状 况。
地面辐射（Ee）：地面因吸收太阳辐射而增 温，同时又不断放出辐射，即为地面辐射。
群落结构愈复杂，林内外温度差异就愈显著。 森林群落的作用远比灌木、草本群落显著，大面积 森林不仅林内温度差异很大，而且还可以影响一定 范围的地方气候。
第一节 温度及其变化规律
白天林冠从上而下温度递减，湿度递增
第二节 节律性变温对植物的影响
在自然界，温度经常呈规律性变化。 温度随季节和昼夜发生有规律的变化，称为 节律性变温。 植物长期适应于环境中这种 温度规律性变化的结果，形成了植物的感温 特性，也称为温周期现象。
植物体内的温度变化，要落后于气温的变 化。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律 （四）植物温度和群落温度 2、植物群落内的温度状况（植物群落对温度 的调节作用）
（1）群落上层的枝叶因对太阳辐射的反射， 能阻挡太阳向下层照射而起遮荫作用：如植物 叶片的反射率10-20%，沥青仅为4%。
（2）植物冠层通过蒸腾，吸收环境中大量 的热量，降低环境温度，同时释放水分，增加 空气湿度（18-25%）而起到凉爽效应。
一、植物的感温性
1、各种温度值对植物作用效果是不同的 在植物生活的温度范围内，其中有最适点、最低
点和最高点。在最适点温度范围内，植物生长、发育 得最好，随温度的升高或降低，超过了最适温度范围， 植物的生命活动降低，生长发育缓慢；如果温度超过 植物的耐受范围，植物死亡（如图所示）。
一、植物的感温性 2、在不同时期和不同发育阶段对温度的需要量不同
有些植物，特别是起源于北方或高海拔地区的植 物，种子必须经过一定时间的低温刺激后才能发芽、 生长。
如明党参，如果没有满足其对低温的要求，不能 发芽；还有些植物的种子如牡丹、芍药等，有一种特 殊的胚芽休眠特点，在秋季采收的种子如果干燥保存 到第二年春季播，只长根不发芽，不出土，这是因为 胚芽必须经过5°C以下的低温刺激才能生长、出土。 研究表明，对一些阔叶树的种子，播种前用潮湿的沙 土进行低温层积处理可以提高萌发率。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律 （三）土壤和水体中的温度变化 2、水体中的温度变化
水体与土壤的温度变化有很大的差异，水 体的温度变化远比土壤为小而缓和。
水体温度的日变幅小，而且日变化和年变 化能在较深层出现，温度的最高最低值出现的 时间延后。
海洋中温度变化比湖泊、江流要缓和，特 别是靠近赤道、极地处，广阔的海洋面水温全 年基本不变。
谷中夜间温度分布
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律 （二）温度在时间上的变化 1、季节变化
在地球绕太阳的公转中，太阳高度角的变化 是形成一年四季温度变化的原因。一年中根据气 候寒暖、昼夜长短的节律变化而分为春、夏、秋、 冬四季。一般是春季气候温暖，昼夜长短相差不 大；夏季炎热，昼长夜短；秋季与春季相似；冬 季则寒冷而昼短夜长。
3、海拔高度与地形特点 由于温度的这种变化，从山麓到山顶峰 随海拔升高，温度的降低，可以划分为相应 的植被气候带。 高原或高山上大气稀薄，太阳辐射强， 但大气变薄，水汽及CO2含量低，因此地面辐 射的热量散失很大。太阳仅限于白天，而地 面辐射是日以继夜地进行，所以地面辐射超 过太阳辐射量。因此，高原或高山空气中储 存的热量减少，温度降低，昼夜温度变幅增 大。
第二节 节律性变温对植物的影响
二、昼夜变温与温周期 （一）变温与种子萌发
有些种子由于形态、生理生化等原因致使其 休眠，不易萌发，如每天给以昼夜有较大温差的 变温处理后，可打破休眠促使种子的萌发。有的 需光萌发的种子受到变温处理后，在暗处也能很 好萌发。因此可以利用种子萌发的这个特点，提 高种子的萌发率。
目前一般采用温度作为划分季节的标准。温 度年较差是温度季节变化的一重要指标。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律 （二）温度在时间上的变化 2、昼夜变化
气温日变化中有一个最高值和最低值。最 低值发生在将近日出的时候。日出以后，气温 上升，在13—14小时左右达到最大值。以后温 度又下降，一直继续到日出前为止。
第四章 植物与温度的生态关系
温度是一种重要的生态因子。首先，温度 对生物的生长，发育等生理生化活动产生深刻 影响；其次，温度对生物的分布及数量也有一 定的决定作用。本章的主要内容有：
1、温度及其变化规律 2、节律性变温对植物的影响 3、极端变温对植物的生态作用 4、城市的热岛效应对城市植物的影响
第一节 温度及其变化规律
3、海拔高度与地形特点 封闭谷地和盆地的温度变化也有独特 的规律。以山谷为例，白昼间谷中受热强 烈，地形封闭，热空气不易输出，温度比 周围山地高。例如：我国夏季最热的地方 是吐鲁番盆地，以及长江流域的河谷城市 南京、武汉、重庆等地。 夜间，因地面辐射冷却，地面上形成 一层冷空气，冷空气密度大，顺山坡向下 沉降，聚于谷底，而将热空气抬高到山坡 的一定高度，形成了谷中温度的逆温现象。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律
（一）温度在空间上的变化
2、海陆位置 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。 由于我国属季风气候，在夏季，盛行温暖湿润的 热带海洋气团和赤道海洋气团，气团是从东或南 面向西或北推进；冬季盛行极地大陆气团，寒冷 而干燥，从西或北向东或南推进。因此，东面和 南面多属海洋性气候，从东南向西北，大陆性气 候逐步增强。
R+M+Le+B=0
因此，可以通过调节地面的风速、水分状况 和土壤性质来调节和控制地面热量平衡。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律
（一）温度在空间上的变化
1、纬度 纬度是决定一地区太阳入射高度角的大小
及昼夜长短，也就是决定太阳辐射量的多少。 低纬度地区太阳高度角大，太阳辐射量也
大，昼夜长短的差异较小，太阳辐射量的季节 分配要比高纬度均匀。随着纬度北移，太阳辐 射量减少，温度逐步降低。纬度每增加一度， 温度大约下降0.5°C。因此，从赤道到北极可 以划分为热带、亚热带、温带、寒带。
第一节 温度及其变化规律
林冠白天阻挡太阳辐射使林内增热慢,树冠夜晚 阻挡有效辐射使林内散热慢
二、温度变化的规律 （四）植物温度和群落温度 2、植物群落内的温度状况（植物群落对温度的调 节作用）
（3）植物吸热散热缓慢，植物枝叶相互遮盖， 阻滞林内空气流通，使群落内部热量不易消失。
由于上述的3个原因，植物群落内的温度变化比 空旷地要缓慢。
第一节 温度及其变化规律
二、温度变化的规律 （四）植物温度和群落温度 1、植物体温度
植物属于变温类型，植物体温度通常接近 于气温并随环境温度的变化而变化。
当植物体温度低于气温时，它会吸收大气 中的热量或吸收太阳辐射能而使体温升高；当 植物体温高于气温时，由于植物体的蒸腾和对 光线的反射，使体温降低。
1、土壤中的温度变化 土壤温度的年变化规律 土壤温度的年变化在不同地区和不同季节差别很大。
（1）在中纬度地区，从春季开始，白昼愈来愈长，土 壤吸收太阳辐射逐日增多，由于地面辐射损失少，至7 月，地表温度出现最大值。夏至后，白昼慢慢变短，太 阳辐射减弱，当夜间由于地面辐射所损失的热量大于日 间所得到的热量，土温开始下降，至1月出现最低值。 （2）热带地区因为日辐射的年变化小，土壤温度的年 变化主要受雨量控制。 （3）在高纬度高海拔的严寒地区，土壤温度的年变化 主要受积雪的影响。
一、植物的感温性 2、在不同时期和不同发育阶段对温度的需要量 不同
有些植物在发育阶段也需要一定的低温刺激， 才能从生长转到发育阶段。这种需要低温刺激才 能开花的过程，称为春化过程。
如冬小春春播或北方某些作物引种到南方， 虽然也是秋播，但都不能在当年抽穗结实。
植物在某一发育阶段需要有低温刺激，经受 低温效应，但大多数时期需要有较高温度条件。 在一般情况下，当温度超越最低点范围后，随温 度的升高，植物生长、发育加速，发育周期缩短。
大气逆辐射（Ea）：大气接受地面辐射增温 后，又向外辐射，其中射向地面的那部分辐射。
第一节 温度及其变化规律
一、热量平衡 地面有效辐射(r)=地面辐射(Ee)-大气逆辐射(Ea)
在晴朗的白天，地表的热量变化可用下式表 示：
R=(S+S')(1-α)-r 式中：R为地面辐射差额；S和S‘分别表示太阳的 直接辐射及散射； α即地面反射率； r为地面有 效辐射。 白天：R为正值，地面增温。 夜间：S和S‘都零，R=- r，地面散热，温度下降。 阴天：S为零，R=S'(1-α)-r。
一、植物的感温性 2、在不同时期和不同发育阶段对温度的需要量不同
植物产品质量对温度有很大的依赖性 果树在果实成熟期有足够的温度，果实含糖量 高，味甜，着色好；反之，温度不足则含糖量降低， 酸度增加，香味减少，品质下降。 如广东所产的柑桔含酸量都远比四川、湖南、 湖北等省的柑桔为低。又如葡萄，吐鲁番盆地葡萄 浆果的质量比其它地区生产的葡萄浆果要好。 如小麦在成熟前15—20天内蛋白质含量随温度 的升高而增加。