作物与空气的关系

2
4、改良剂措施
– 施用改良剂或抑制剂，是为了降低土壤污染物 的水溶性、扩散性和生物有效性，从而降低它 们进入植物体的能力。
1
WHAT？ WHY？
思考题
1、叙述田间CO2浓度的变化规律及CO2浓 度与产量的关系。
2、简述温室效应，SO2、氟化物和氮氧化 物，臭氧和酸雨对作物生育的影响。
3、叙述土壤物理、化学、生物性质与作物 的生态关系。
38
2、CO2浓度与作物产量 – 大量研究表明，作物产量随CO2浓度增加而提 高。但是，CO2浓度并非越高越好，当CO2浓 度达到一定限度时，光合速率开始下降，此时 的CO2浓度成为CO2饱和点。 – 小麦的CO2饱和点为0.12%。
37
• 由于提高CO2浓度可以使作物增产，于是出现了 “施CO2肥”的问题，即将CO2作为一种肥料来施。
• 自然条件下，N2可以通过两条途径转化为作物可 以吸收利用的铵态氮：1、共生固氮；2、雷电。 前者是最主要的。
35
– 共生固氮即豆科作物通过与其共生的根瘤菌固 定并利用空气中的氮素。
图片来自网络
34
– 豆科作物可以进行生物固氮，但不意味着豆科 作物可以不施氮肥，因为根瘤菌固定的氮只占 豆类作物需氮总量的1/4~1/2。
27
㈢ 臭氧
• 臭氧由NO2在阳光下分解后与O2反应而来。大气 中本就有臭氧，近地面空气中浓度为 0.01~0.02µl/L，对植物无害，但近地面大气中 NO2的浓度增加导致了臭氧浓度增加，这种高浓 度的臭氧成了伤害植物的主要气态污染物之一。
26
• 臭氧对作物的伤害
–增加作物细胞膜透性并导致离子外渗，降低光合作用碳 还原率，改变代谢途径，刺激乙烯产生，促进蛋白质水 解，导致作物生长缓慢，提早衰老，产量降低。臭氧浓 度增加与作物减产率呈正相关。
第五节 作物与空气的关系
• 空气对作物的生态作用 • 不良大气环境对作物生产的影响
40
一、空气对作物的生态作用
㈠ CO2对作物的生态作用
1、田间CO2浓度的变化
• 年变化：作物生长季节，空气中CO2浓度较低，非作物生长季 节较高
• 日变化——作物群体内的CO2浓度，午夜和凌晨很高，日出之 后，逐渐下降，接近中午时降至最低，日落之后又逐渐升高
– 臭氧与SO2或NO2或酸雨同时存 在时，对作物的不利影响更强
•此图引自网络
25
㈣ 酸雨
• 酸雨是指pH＜5.6的降水，包括雨、雾、雪、尘等形式， 因降雨是降水的主要形式，故统称酸雨。
• 酸雨主要由煤和石油燃烧后产生的硫氧化物和氮氧化物 （主要是SO2、NO和NO2）所造成。
• 我国酸雨面积不断增大：1985年175万km2，1996年达到 384万km2，约占国土总面积的40%。
水稻是根系，玉米是茎叶。
4
㈡ 土壤污染的治理方法
1、工程措施
– 指用物理（机械）、物理化学原理治理污染土壤 – 常见的有客土法、换土法、去表土法、翻土法、隔离
法、清洗法、热处理法和电化学法。
2、生物措施
– 是利用某些特定的动植物和微生物较快地吸走或降解 污染物质。
3
3、农业措施
– 增施有机肥 – 控制土壤水分 – 选择不含或少含重金属的化肥 – 选择抗污染的作物种类、品种 – 改变栽培制度 – 将农用地变为非农业用地
8
二、土壤污染对作物的影响
㈠ 土壤污染对作物产量与品质的影响
1、土壤污染源
– 土壤受到固态、液态和气态污染物的污染 – 按成分可分为无机污染物和有机污染物
7
– 无机污染物主要包括5类：Cd、Cr、Hg、Ni、 Pb、Zn等重金属；As、S等非金属；N、P等无 机盐；酸碱物质；放射性物质。
– 有机污染物主要包括4类：三氯乙醛、酚、石 油、氰化物等有机毒物；好氧有机污染物；病 原微生物；农药。
• 空间变化——午夜和凌晨，越接近地表面，CO2浓度越高；白 天，也表现群体下部大于群体上部与中部
39
– 高产栽培要求群体有良好的通风透光条件
– 保证通风透光的重要性：群体的上部与中部光 照充足，往往受到CO2浓度的限制，而下部 CO2浓度较高但光照较弱，只有通过改善通风 透光条件来解决这种矛盾。
• 通常分为微团粒结构（直径＜0.25 mm）、团 粒结构（0.25~10 mm）、块状结构、核状结构、 柱状结构、片状结构。
16
– 具有团粒结构的土壤性能最好，其水、肥、气、热处于 协调状态——
• 团粒内部的毛管孔隙可保持水分，而团粒之间的非毛管 孔隙则充满空气，能统一土壤水分与空气的矛盾；
• 团粒内部嫌气微生物活动旺盛，利于有机质的积累，而 团粒之间充满空气，可将有机质分解为作物所用，由此 统一保肥与供肥的矛盾；
• 团粒结构的土壤水分含量较稳定，利于土壤温度的稳定。
15
2、土壤水分
–土壤水分的来源：天上的（雨、雪）、地上的 （灌溉水）、地下的（地下水）
–土壤水分与作物的生态关系 • 表现在：
A、影响土壤养分的有效性； B、调节土壤温度
14
3、土壤空气
– 土壤空气中，80%是氮，20%是氧和二氧化碳； – 氧气主要影响土壤生物的呼吸作用和有机物的分解； – 二氧化碳通过气体扩散与交换的方式进入近地空气
– 好处：保水供水性能和保肥供肥性能均很好。 – 是耕地中“当家地”、高产田
18
c、黏土——
• 黏粒含量高，毛管孔隙比例大，土壤通透性 差，保肥性好，但养分释放较慢，不耐旱也 不耐涝。
• 黏质土出苗率低，应提高播种质量
17
–土壤结构
• 指土壤固相颗粒的排列方式、孔隙度以及团聚 体的大小、多少及其稳定性。
– 有机质的含量和性质是评价土壤肥力的重要指标； – 我国耕地有机质含量普遍不高，需大力培肥地力。
9
㈢ 土壤生物性质与作物的生态关系
• 土壤的生物特性是土壤动、植物和微生 物活动所造成的一种生物化学和生物物 理学特性。
• 土壤微生物对土壤肥力和作物营养起着 重要作用。 – 直接参与土壤中的物质转化（分解动 植物残体，使土壤有机质矿质化和腐 殖质化）。
4、叙述土壤污染对作物的影响及土壤污染 的治理方法。
THE END
24
• 酸雨对作物的危害
– 直接危害——
• 危害作物叶片（破坏叶片蜡质层，造成叶片养分淋 失，破坏呼吸、代谢，甚至引起叶片坏死）
• 降低花粉寿命与种子萌发率 • 降低作物抗病能力 • 降低产量和品质
23
– 间接危害——通过影响土壤性状危害作物
a、破坏土壤缓冲物质，使土壤逐步酸化； b、使活性铝浓度增大，达到10~20µg/g时可损坏根系； c、使矿质养分，如Ca2＋、Mg2＋、K+等，大量淋失，
31
• 杂草防除难度增大 – CO2浓度增加使杂草生长也得到促进。
• 对病虫害的影响 – 温室效应导致气温和降水量变化，可能会 加物
– 二氧化硫、氟化物和氮氧化物为大气污染的主 要气体成分。二氧化硫、氮氧化物主要由电厂、 工业窑炉的煤炭燃烧所致，氟化物主要来自磷 肥厂、玻璃厂和砖瓦厂。
32
– 温室效应对作物生产的影响主要表现在以下 几个方面：
• 地区间气候差异变大 – 温室效应引起的气温上升幅度因地区而异：高 纬度地区升温幅度大于赤道地区，引起两极冰 帽消融、冻土带后退； – 气温上升引起的降雨量变化也具有地区差异： 赤道附近和纬度50°以上的地区降雨量增加， 而纬度10°~50°地区降雨较少。
11
2、土壤养分 –根据作物对营养元素的反应，可分为3类：喜 氮作物、喜磷作物、喜钾作物。
• 喜氮作物：水稻、小麦、玉米、高梁等 • 喜磷作物：油菜、大豆、花生、蚕豆、荞麦等 • 喜钾作物：糖类作物(甘蔗、甜菜)、纤维作物
(棉花、麻类)、薯类作物、烟草及向日葵等
10
3、土壤有机质
– 有机质是作物所需养分的源泉，同时，可促进土 壤团粒结构的形成，改善土壤物理、化学性质；
– 可以通过栽培措施促进或抑制根瘤菌固氮。一 般，加强光照、稀植、单作、施有机肥等促进 根瘤菌固氮，而遮荫、与高秆作物间作、密植、 施无机肥等将抑制根瘤菌固氮。
32
二、不良大气环境对作物生产的影响
㈠ 温室效应
– 温室效应主要由CO2、CH4、N2O等气体含量增加引起 • CO2在空气中本来就比较多，但人类活动使CO2浓 度逐渐增大； • CH4主要来自湿地(天然湿地、人工湿地)、天然气田 和煤矿等； • N2O主要来自土壤的硝化反硝化作用。
29
–二氧化硫和氟化物对作物的影响
• 引起作物叶片气孔阻力和K+渗出量增加，叶 绿素含量降低，光合与蒸腾作用降低，呼吸 速率增加，叶片出现焦斑，植株生长缓慢， 产量下降。
28
– 氮氧化物对作物的影响
• 是酸雨的组成成分； • 对某些独特植物群落（如泥炭藓）的生长
有抑制作用； • 可形成臭氧对植物有毒害作用。
6
– 重金属污染物主要来自工业废水、废气和废渣。 我国镉污染最严重，其次是汞、锌、铬等。
– 部分污染是农业自身造成的（施肥、打药）。
5
2、作物对污染物的反应
– 受污染后，生长发育减弱，光合和蒸腾作用下 降，产量下降，品质变劣。
– 不同种类作物对污染物的反应有差异
• 总累积量不同； • 累积重金属较多的部位不同：小麦、大豆是籽粒，
• 土壤分为3类9级： • 砂土类(粗砂土、细砂土) • 壤土类(砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土) • 黏土类(轻黏土、中黏土、重黏土)
20
a、砂土——
• 孔隙度大、结构性差，松散性和透水性好， 但不保水保肥。
• 好处：易耕作，且出苗率高。 • 宜种植块根类作物，施肥宜勤施少施
19
b、壤土——
– 砂粒、黏粒含量比例适中，毛管孔隙和非毛管 孔隙比例适当。