5作物光合生理生态 植物生理生态 教学课件
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作物的光合性能63页PPT
性；C：叶片在植株上的配置；D：植株在田间的配置）
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能 （1）群体辐照截获量
作物群体内各层的光强分布（IF）与其上部叶面积 指数值（F）及其消光系数（K）呈负指数下降，即 符合Bouguer-Lambert定律：
IF=I0e-KF 因此，光能截获量取决于入射光强（I0）、叶面积 指数及叶片的光学特性。
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能
（2）群体结构
④ 叶面积持续期
小麦:尽管穗部光合作用对产量的贡献较大，但穗 部的光合持续期与叶面积持续期存在相关性。因此， 即使在气候、栽培措施和品种上存在很大差异的情况 下，叶面积持续期的影响仍占作物产量变异的1/2。
叶面积持续期未考虑对有效辐射的利用效率，即 所利用的太阳辐射能的量和太阳辐射在冠层内的衰减， 也未考虑除叶片外的其他光合组织的光合作用。
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表 玉米密度与群体截获光能（自然光照的%）的关 系（山东省农业科学院玉米研究所，1987）
种植密度 （株/亩）
叶面积 指数
反光率 透光率 截获率
2000
2.60
8.5 23.7 67.8
3000
3.91
8.5 12.5 78.7
4000
5.39
10.9 7.3 81.8
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能
（2）群体结构
④ 叶面积持续期
由于叶面积持续期较难测定，常用叶日积（即作物 群体某一叶面积指数与其持续时间的乘积）表示。实 际应用中，叶日积可通过以下公式计算：
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能 （1）群体辐照截获量
作物群体内各层的光强分布（IF）与其上部叶面积 指数值（F）及其消光系数（K）呈负指数下降，即 符合Bouguer-Lambert定律：
IF=I0e-KF 因此，光能截获量取决于入射光强（I0）、叶面积 指数及叶片的光学特性。
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能
（2）群体结构
④ 叶面积持续期
小麦:尽管穗部光合作用对产量的贡献较大，但穗 部的光合持续期与叶面积持续期存在相关性。因此， 即使在气候、栽培措施和品种上存在很大差异的情况 下，叶面积持续期的影响仍占作物产量变异的1/2。
叶面积持续期未考虑对有效辐射的利用效率，即 所利用的太阳辐射能的量和太阳辐射在冠层内的衰减， 也未考虑除叶片外的其他光合组织的光合作用。
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表 玉米密度与群体截获光能（自然光照的%）的关 系（山东省农业科学院玉米研究所，1987）
种植密度 （株/亩）
叶面积 指数
反光率 透光率 截获率
2000
2.60
8.5 23.7 67.8
3000
3.91
8.5 12.5 78.7
4000
5.39
10.9 7.3 81.8
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四、作物的光合性能
3、作物群体的光合性能
（2）群体结构
④ 叶面积持续期
由于叶面积持续期较难测定，常用叶日积（即作物 群体某一叶面积指数与其持续时间的乘积）表示。实 际应用中，叶日积可通过以下公式计算：
植物的生长生理PPT课件
（1）利用组织还原能力（TTC染色法）
TTC
2H 脱氢E
氧化态 无色
三苯甲瓒
还原态 红色
2、利用原生质的着色能力 —（染料染 色法）
活种子的原生质膜有选择透性，不选 择吸收染料，原生质（胚）不着色。
3、利用细胞中的荧光物质 具有生活力的种子能发出明亮的荧光。
3、种子活力 种子活力（seed vigor）： 种子在 田间状态下迅速而整齐地萌发并形成 健壮幼苗的能力。
（三）植物生长的季节周期性
季节周期性：植物的生长在一年四季 中发生规律性的变化。
原因：影响植物生长的外界因素不同。
年轮的形成
植物生长的季节周期性是植物对环境 周期性变化的适应。
二、植物生长的相关性 ※
相关性：植物各部分间的相互制约 与协调的现象。
（一）地下部与地上部的相关
1、相互依赖 — 有营养物质和植物 激素的交流
最高温度 40~44 31~37 44~50
生长的最适温度：植物生长最快 的温度。
协调最适温度：在生产实践上为 培育健壮的植株，常要求在比生长的 最适温度略低的温度下进行。
（二）水分对植物生长的影响
植物体缺水时，细胞分裂和细胞 伸长都受到影响，但细胞伸长对缺水 更敏感—干根湿芽。
（三）光对植物生长的影响 ※ 光形态建成：光控制植物生长、 发育和分化的过程。
（3）光与成花诱导 自然界许多植物开花受光周期的诱 导，如长日植物小麦、短日植物苍耳等
（4）光影响种子萌发 （5）光与植物的运动
如向光性，茎叶有正的向光性，根有 负的向光性。
此外，一些植物叶片的昼开夜合、 气孔运动等都受光的调节。
第四节 光形态建成与光受体 ※
光合作育
分裂间期 S期 — DNA复制期（细胞 核体积达到最大体积一半时）
TTC
2H 脱氢E
氧化态 无色
三苯甲瓒
还原态 红色
2、利用原生质的着色能力 —（染料染 色法）
活种子的原生质膜有选择透性，不选 择吸收染料，原生质（胚）不着色。
3、利用细胞中的荧光物质 具有生活力的种子能发出明亮的荧光。
3、种子活力 种子活力（seed vigor）： 种子在 田间状态下迅速而整齐地萌发并形成 健壮幼苗的能力。
（三）植物生长的季节周期性
季节周期性：植物的生长在一年四季 中发生规律性的变化。
原因：影响植物生长的外界因素不同。
年轮的形成
植物生长的季节周期性是植物对环境 周期性变化的适应。
二、植物生长的相关性 ※
相关性：植物各部分间的相互制约 与协调的现象。
（一）地下部与地上部的相关
1、相互依赖 — 有营养物质和植物 激素的交流
最高温度 40~44 31~37 44~50
生长的最适温度：植物生长最快 的温度。
协调最适温度：在生产实践上为 培育健壮的植株，常要求在比生长的 最适温度略低的温度下进行。
（二）水分对植物生长的影响
植物体缺水时，细胞分裂和细胞 伸长都受到影响，但细胞伸长对缺水 更敏感—干根湿芽。
（三）光对植物生长的影响 ※ 光形态建成：光控制植物生长、 发育和分化的过程。
（3）光与成花诱导 自然界许多植物开花受光周期的诱 导，如长日植物小麦、短日植物苍耳等
（4）光影响种子萌发 （5）光与植物的运动
如向光性，茎叶有正的向光性，根有 负的向光性。
此外，一些植物叶片的昼开夜合、 气孔运动等都受光的调节。
第四节 光形态建成与光受体 ※
光合作育
分裂间期 S期 — DNA复制期（细胞 核体积达到最大体积一半时）
第二章作物光合生理生态
栅栏组织细 胞细长，排列紧 密，叶绿体密度 大，叶绿素含量 高，致使叶的腹 面呈深绿色，且 其中Chla/b比值 高，光合活性也 高，
而海绵组织 中情况则相反。
叶的横断面
与叶面平行切片
上表皮
栅栏细胞
海绵组织细胞
第二章作物光合生棉理生花态 叶片的结构
叶片不同结构的光合能力不同
第二章作物光合生理生态
六月十五那天，天热得发了狂。太阳刚一出来，地上已经像下了火。一些似 云非云似雾非雾的灰气低低地浮在空中，使人觉得憋气。一点风也没有。街上的 柳树像病了似的，叶子挂着层灰土在枝上打着卷；枝条一动也懒得动，无精打采 地低垂着。马路上一个水点也第没二有章，作干物光巴合巴生地理生发态着白光。
2.光质对作物光合作用的影响
μmol CO2·m-2·s-1 μmolO2·m-2·s-1
mgDW·dm-2·h-1
1μmol·m-2·s-1=1.58mg·dm-2·h-1
第二章作物光合生理生态
光合速率测定设备
LCA-4光合作用分析系统
LI-6400光合作用分析系统
第二章作物光合生理生态
二、作物光合生理
(一)叶片结构对作物光 合的影响
叶绿体随光照的方向和强度而运动
侧 视 图
俯 视 图
第二章作物光合生理生态
光保护机理
第二章作物光合生理生态
有关光强对作物光合影响您还需了解：
➢在作物生产上，保证作物生长良好，使叶片的 光合速率维持较高的水平，加强对光能的利用， 这是减轻光抑制的前提。
➢尽量避免强光下多种胁迫的同时发生，这对减 轻或避免光抑制损失也是很重要的。
光周期可使主茎节数、分枝数和分 枝长度、叶片数、株高等发生变化。
植物生理ppt课件
植物对盐碱环境的适应
植物对温度变化的适应
通过调节细胞膜流动性、增加热休克 蛋白合成等方式适应温度变化。
通过提高渗透压、积累有机酸、合成 抗盐蛋白等方式适应盐碱环境。
2023
PART 04
植物的光合作用与呼吸作 用
REPORTING
光合作用的过程与机理
总结词
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化为化学能的过程，它分为光反应和暗反 应两个阶段。
增加细胞内糖分和脂肪含量
在寒冷条件下，一些植物会增加细胞内的糖分和脂肪含量 ，以提高细胞的抗冻能力。
调节膜脂组成
植物通过调节膜脂的组成来适应低温环境，如增加不饱和 脂肪酸含量、降低膜流动性等。
产生抗冻蛋白
一些植物在低温条件下会产生抗冻蛋白，这些蛋白能够与 冰晶结合，防止细胞内冰晶形成，从而保护细胞结构不受 破坏。
2023
PART 05
植物的生长与发育
REPORTING
植物生长的调控机制
激素调节
植物激素如生长素、赤霉素、细 胞分裂素等对植物生长具有重要 调节作用，影响细胞分裂、伸长
和分化。
营养物质
植物通过吸收土壤中的水分、矿物 质等营养物质，调节自身生长和发 育。
环境因素
光照、温度、湿度等环境因素通过 影响植物激素的合成与代谢，进而 调控植物生长。
植物生理学的重要性
植物生理学是农业、林业、园艺等学 科的基础，对于解决粮食、环境、资 源等问题具有重要意义，同时对于人 类健康和生态平衡也有重要影响。
植物生理学的研究内容和方法
研究内容
植物生长发育与调控、光合作用 与呼吸作用、水分和营养吸收与 运输、植物激素与信号转导等。
研究方法
实验研究、数学建模、计算机模 拟、同位素标记等。
植物对温度变化的适应
通过调节细胞膜流动性、增加热休克 蛋白合成等方式适应温度变化。
通过提高渗透压、积累有机酸、合成 抗盐蛋白等方式适应盐碱环境。
2023
PART 04
植物的光合作用与呼吸作 用
REPORTING
光合作用的过程与机理
总结词
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化为化学能的过程，它分为光反应和暗反 应两个阶段。
增加细胞内糖分和脂肪含量
在寒冷条件下，一些植物会增加细胞内的糖分和脂肪含量 ，以提高细胞的抗冻能力。
调节膜脂组成
植物通过调节膜脂的组成来适应低温环境，如增加不饱和 脂肪酸含量、降低膜流动性等。
产生抗冻蛋白
一些植物在低温条件下会产生抗冻蛋白，这些蛋白能够与 冰晶结合，防止细胞内冰晶形成，从而保护细胞结构不受 破坏。
2023
PART 05
植物的生长与发育
REPORTING
植物生长的调控机制
激素调节
植物激素如生长素、赤霉素、细 胞分裂素等对植物生长具有重要 调节作用，影响细胞分裂、伸长
和分化。
营养物质
植物通过吸收土壤中的水分、矿物 质等营养物质，调节自身生长和发 育。
环境因素
光照、温度、湿度等环境因素通过 影响植物激素的合成与代谢，进而 调控植物生长。
植物生理学的重要性
植物生理学是农业、林业、园艺等学 科的基础，对于解决粮食、环境、资 源等问题具有重要意义，同时对于人 类健康和生态平衡也有重要影响。
植物生理学的研究内容和方法
研究内容
植物生长发育与调控、光合作用 与呼吸作用、水分和营养吸收与 运输、植物激素与信号转导等。
研究方法
实验研究、数学建模、计算机模 拟、同位素标记等。
华中农业大学----植物生理学-----光合作用ppt课件
影响叶绿素形成的条件： 1、光照 光是叶绿体发育和叶绿素合 成必不可少的条件 2、温度 最适温度20-30oC 3、矿质元素 氮、镁、铁、铜、锰、锌
.
4、水分 缺水影响叶绿素的合成，并促进叶 绿素的分解 5、氧气 强光下，氧参与叶绿素的光氧化， 缺氧会阻碍叶绿素的合成
.
叶片中光合色素的分布
.
正常叶子的叶绿素与类胡萝卜素的比 值约为3：1，叶绿素a与叶绿素b的比值 约为3：1，叶黄素与胡萝卜素约为2：1。
叶色：绿色
黄色（类胡萝卜素较稳定）
红色（低温--- 较多糖分---可 溶性糖形成花青素）
.
秋季的北京香山： 光线充足，秋季干旱 少雨，昼夜温差较大
影响植物体内糖分变化的因素： 1、较强的光照有利于有利于树叶中糖分的积累 2、秋季低温，新叶把储藏的淀粉粒转化为糖，提高自身
抵御寒冷的能力 3、较大的昼夜温差有利于植物体内糖分的积累 4、干旱时，为了减少水分蒸发，会将体内的营养物质转
E/KJ.mol-1 297 289 259 222 209 197 172
（二）光合色素的吸收光谱——物质 对不同波长光的吸收情况
.
chlb B-胡萝卜素
叶黄素
藻红蛋白 藻蓝蛋白
chla
.
Chla在蓝紫光区吸收带偏向短 波光,吸收带较窄,吸收峰较低
Chla在红光区吸收带偏向长 波光,吸收带较宽,吸收峰较高
光合作用中释放的oo证明氧气来源于水光解水光解三光合作用的重要性1把无机物转变为有机物2将光能转变成化学能3维持大气o人口急增人口急增食物不足食物不足资源匮乏资源匮乏环境恶化环境恶化依赖依赖光合生产光合生产人类面临人类面临四大问题四大问题一叶绿体的结构气孔叶肉叶绿体类囊体腔基粒类囊体基质类囊体atp合成e光系统光系统双层膜控制代谢物质进出的屏障类囊体基质基粒类囊体膜称光合膜含有光合色素将光能转变为化学能基质光合产物淀粉形成和贮藏的场所二光合色素的结构与性质光合色素在叶绿体中的分布光合色素都包埋在类囊体膜中以非共价键与蛋白质结合在一起形成色素蛋白以吸收和传递光能
.
4、水分 缺水影响叶绿素的合成，并促进叶 绿素的分解 5、氧气 强光下，氧参与叶绿素的光氧化， 缺氧会阻碍叶绿素的合成
.
叶片中光合色素的分布
.
正常叶子的叶绿素与类胡萝卜素的比 值约为3：1，叶绿素a与叶绿素b的比值 约为3：1，叶黄素与胡萝卜素约为2：1。
叶色：绿色
黄色（类胡萝卜素较稳定）
红色（低温--- 较多糖分---可 溶性糖形成花青素）
.
秋季的北京香山： 光线充足，秋季干旱 少雨，昼夜温差较大
影响植物体内糖分变化的因素： 1、较强的光照有利于有利于树叶中糖分的积累 2、秋季低温，新叶把储藏的淀粉粒转化为糖，提高自身
抵御寒冷的能力 3、较大的昼夜温差有利于植物体内糖分的积累 4、干旱时，为了减少水分蒸发，会将体内的营养物质转
E/KJ.mol-1 297 289 259 222 209 197 172
（二）光合色素的吸收光谱——物质 对不同波长光的吸收情况
.
chlb B-胡萝卜素
叶黄素
藻红蛋白 藻蓝蛋白
chla
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Chla在蓝紫光区吸收带偏向短 波光,吸收带较窄,吸收峰较低
Chla在红光区吸收带偏向长 波光,吸收带较宽,吸收峰较高
光合作用中释放的oo证明氧气来源于水光解水光解三光合作用的重要性1把无机物转变为有机物2将光能转变成化学能3维持大气o人口急增人口急增食物不足食物不足资源匮乏资源匮乏环境恶化环境恶化依赖依赖光合生产光合生产人类面临人类面临四大问题四大问题一叶绿体的结构气孔叶肉叶绿体类囊体腔基粒类囊体基质类囊体atp合成e光系统光系统双层膜控制代谢物质进出的屏障类囊体基质基粒类囊体膜称光合膜含有光合色素将光能转变为化学能基质光合产物淀粉形成和贮藏的场所二光合色素的结构与性质光合色素在叶绿体中的分布光合色素都包埋在类囊体膜中以非共价键与蛋白质结合在一起形成色素蛋白以吸收和传递光能
植物生理课件第四章植物的光合作用
（二）激发能的传递
采用诱导共振传递，但传递过程中能量逐 渐下降。
光
聚光
色素
系统 光 合
作
用
单
D
P
A
位
e
作用中心
NADP+
H 2O
NADPH+H+
光能的吸收与传递
（三）光化学反应：
D•P•A
D • P* • A
D • P+ • A-
D + • P • A-
H 2O
水的光解 (water photolysis) :
反应中心：由原初电子供体（D）、原初电子受体（A）和
中心色素分子（P）组成
最终电子供体是H2O，最终电子受体是NADP+
概念
量子需要量：植物每放出一分O2或同化一 分子C O2所需的光量子数目（8-10）。
量子效率：又称量子产额或光合效率，指吸收 一个光量子后放出的O2或固定CO2的分子数目 （1/10~1/8）。
6 CO2 + 6 H2O*
光能 绿色细胞
C6H12O6 + 6 O2 *
二、光合作用的意义
1.把无机物变为有机物 约合成5千亿吨/年 有机物 “绿色工厂” 吸收2千亿吨/年 碳素 (6400t/s)
2.把太阳能转变为可贮存的化学能 将3.2×1021J/y的日光能转化为化学能
3. 维持大气中O2和CO2的相对平衡 释放出5.35千亿吨氧气/年 “环保天使”
有两个强吸收峰区 640～660nm的红光 430～450nm的蓝紫光
对橙光、黄光吸收较少，尤 以对绿光的吸收最少。
❖叶绿素a在红光区的吸收峰比叶绿素b的高，蓝紫光区的吸收峰则 比叶绿素b的低。 ❖阳生植物叶片的叶绿素a/b比值约为3∶1，阴生植物的叶绿素a/b 比值约为2.3∶1。
植物生长发育生理生态及其调控PPT课件
△ 土壤缺水，根冠比（R/T）增加；土壤水分过多，根冠 比下降。“旱长根，水长苗”
△土壤缺氮，根冠比增加；土壤氮充足时，根冠比减少； △增施磷、钾肥，根冠比增加。 △相对低温下，根冠比增加。 △高光照下，根冠比增加。 △人工剪枝，促进地上部生长。
第26页/共148页
2.4.2 主茎和侧枝以及主根和侧根的相关 植物顶端在生长上始终占优势并抑制侧枝或侧根生长
的现象，叫顶端优势（apical dominance） 主要与茎尖生长素的极性运输以及顶端具有较强的竞
争养分能力有关。 根的顶端优势与根尖合成细胞分裂素并向上运输，抑
制侧根的生长有关。 细胞分裂素处理可解除顶端对侧芽的抑制作用；赤霉
素处理则加强生长素引起的顶端优势。
第27页/共148页
顶端优势非常明显，分枝少而小— 草本植物：向日葵、麻类、玉米、高粱、甘蔗等。 木本植物：杉树、桧柏。树冠呈宝塔型。
植物激素等。 生长素类：IAA 、IBA 、2,4-D和NAA等 细胞分裂素类：KT 、6BA 、ZT等 CTK/IAA比值：高，诱导芽的分化；低，诱导根的分化；相等， 不分化。
维生素：vit B1（硫胺素）是必需的，而烟酸、B6（吡哆醇）
和肌醇（环己六醇）不是必需的，但对生长有促进作用，一般也 添加到培养基中。
逆EMP
葡萄糖 蔗糖
▲
﹉
乙醛酸循环
第13页/共148页
c.蛋白质的分解
蛋白酶
蛋白质
游离氨基酸
酰胺
幼苗生长
d.植酸的分解
（谷氨酰胺和天冬酰胺）
植酸（肌醇六磷酸）是种子中磷的一种重要贮藏形式， 常与钾、钙、镁等元素结合形成植酸盐。
植酸 植酸酶
肌醇 磷酸
细胞壁的形成等
△土壤缺氮，根冠比增加；土壤氮充足时，根冠比减少； △增施磷、钾肥，根冠比增加。 △相对低温下，根冠比增加。 △高光照下，根冠比增加。 △人工剪枝，促进地上部生长。
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2.4.2 主茎和侧枝以及主根和侧根的相关 植物顶端在生长上始终占优势并抑制侧枝或侧根生长
的现象，叫顶端优势（apical dominance） 主要与茎尖生长素的极性运输以及顶端具有较强的竞
争养分能力有关。 根的顶端优势与根尖合成细胞分裂素并向上运输，抑
制侧根的生长有关。 细胞分裂素处理可解除顶端对侧芽的抑制作用；赤霉
素处理则加强生长素引起的顶端优势。
第27页/共148页
顶端优势非常明显，分枝少而小— 草本植物：向日葵、麻类、玉米、高粱、甘蔗等。 木本植物：杉树、桧柏。树冠呈宝塔型。
植物激素等。 生长素类：IAA 、IBA 、2,4-D和NAA等 细胞分裂素类：KT 、6BA 、ZT等 CTK/IAA比值：高，诱导芽的分化；低，诱导根的分化；相等， 不分化。
维生素：vit B1（硫胺素）是必需的，而烟酸、B6（吡哆醇）
和肌醇（环己六醇）不是必需的，但对生长有促进作用，一般也 添加到培养基中。
逆EMP
葡萄糖 蔗糖
▲
﹉
乙醛酸循环
第13页/共148页
c.蛋白质的分解
蛋白酶
蛋白质
游离氨基酸
酰胺
幼苗生长
d.植酸的分解
（谷氨酰胺和天冬酰胺）
植酸（肌醇六磷酸）是种子中磷的一种重要贮藏形式， 常与钾、钙、镁等元素结合形成植酸盐。
植酸 植酸酶
肌醇 磷酸
细胞壁的形成等
《作物生理生态学》课件
抗旱性育种
通过选择具有强抗旱性的种质 资源，进行遗传改良和育种，
培育抗旱性强的新品种。
抗寒性
抗寒性定义
作物在低温条件下能够正常生长和发育的能力。
抗寒性评价方法
通过观察作物生长情况、测定临界低温、分析生 理生化指标等手段来评估作物的抗寒性。
ABCD
抗寒性机制
作物通过调节细胞内渗透物质、增加膜脂不饱和 度、降低冰点温度等方式来适应低温环境。
产量形成过程
作物产量形成是一个复杂 的过程，涉及到光合作用 、呼吸作用、物质积累与 分配等生理生态学过程。
产量构成因素
作物的产量由单位面积上 的株数、每株的叶片数、 每叶的面积和叶重等构成 。
作物品质形成
品质定义
01
作物品质是指作物的营养价值、食用品质和加工品质等，是衡
量作物优劣的重要指标。
品质形成过程
抗盐性育种
通过选择具有强抗盐性的种质资源， 进行遗传改良和育种，培育抗盐性强 的新品种。
THANKS
感谢您的观看
光照是植物进行光合作用和生长发育 的能量来源。
不同作物对光照的需求不同，合理配 置光照资源可以提高作物的产量和品 质。
光照强度、光质和光照时间对作物的 生长和发育具有重要影响。
光照不足会导致作物生长受阻，光合 作用效率降低，而光照过强则可能引 起光抑制和光氧化损伤。
土壤对作物生长的影响
土壤为作物提供水分、养分、空气和温度等必需的生长 条件。
02
作物生理学基础
作物光合作用
总结词
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化 为化学能的过程，是植物生长和发育的 基础。
VS
详细描述
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化为 化学能的过程，是植物生长和发育的基础 。它包括光能的吸收、传递、转化和利用 等过程，以及二氧化碳的固定和氧气的释 放等反应。光合作用对植物的生长和发育 具有重要意义，它不仅为植物提供能量， 还为植物提供合成有机物的原料。
通过选择具有强抗旱性的种质 资源，进行遗传改良和育种，
培育抗旱性强的新品种。
抗寒性
抗寒性定义
作物在低温条件下能够正常生长和发育的能力。
抗寒性评价方法
通过观察作物生长情况、测定临界低温、分析生 理生化指标等手段来评估作物的抗寒性。
ABCD
抗寒性机制
作物通过调节细胞内渗透物质、增加膜脂不饱和 度、降低冰点温度等方式来适应低温环境。
产量形成过程
作物产量形成是一个复杂 的过程，涉及到光合作用 、呼吸作用、物质积累与 分配等生理生态学过程。
产量构成因素
作物的产量由单位面积上 的株数、每株的叶片数、 每叶的面积和叶重等构成 。
作物品质形成
品质定义
01
作物品质是指作物的营养价值、食用品质和加工品质等，是衡
量作物优劣的重要指标。
品质形成过程
抗盐性育种
通过选择具有强抗盐性的种质资源， 进行遗传改良和育种，培育抗盐性强 的新品种。
THANKS
感谢您的观看
光照是植物进行光合作用和生长发育 的能量来源。
不同作物对光照的需求不同，合理配 置光照资源可以提高作物的产量和品 质。
光照强度、光质和光照时间对作物的 生长和发育具有重要影响。
光照不足会导致作物生长受阻，光合 作用效率降低，而光照过强则可能引 起光抑制和光氧化损伤。
土壤对作物生长的影响
土壤为作物提供水分、养分、空气和温度等必需的生长 条件。
02
作物生理学基础
作物光合作用
总结词
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化 为化学能的过程，是植物生长和发育的 基础。
VS
详细描述
光合作用是植物通过叶绿体将光能转化为 化学能的过程，是植物生长和发育的基础 。它包括光能的吸收、传递、转化和利用 等过程，以及二氧化碳的固定和氧气的释 放等反应。光合作用对植物的生长和发育 具有重要意义，它不仅为植物提供能量， 还为植物提供合成有机物的原料。
植物生理PPT
第一章植物的光合作用植物生理学（Plant Physiology）碳素营养是植物的生命基础：（1）植物体干物质中有90%是有机物，有机物中碳元素约占干物质重量的45%；（2）构成有机物的骨架是碳链，其结构决定了物质的多样性。
异养植物---少数高等植物（食虫、寄生），某些微生物；碳素营养方式自养植物---绝大多数高等植物，少数微生物。
自养植物吸收无机态C，转变成为有机物的过程，称为植物的碳素同化作用。
细菌的光合作用绿色植物的光合作用（最广碳素同化作用泛，合成物质最多，与人类关系最密切）化能合成作用第一节光合作用的特点和意义光合作用：绿色植物利用叶绿体，吸收光能，同化CO2和水，制造有机物并释放O2的过程。
6CO2+6H2O C6H12O6+6O2↑+能量CO2+H2O (CH2O)+O2↑+能量特点：（1）是一个氧化-还原过程；（CO2中的C被还原为(CH2O)n中还原态的C；H2O中的O被氧化成O2）（2）需要在光照下，叶绿体内进行；（3）发生了光能的吸收、转化和贮存。
意义：（1）完成了自然界巨大规模的物质转变；地球上自养植物每年约同化2×1011吨碳素，60%由陆生绿色植物的光合作用完成，相当于产生了4～5百亿吨葡萄糖。
（2）同时完成了巨大规模的能量转变；如上计算，相当于产生3×1021J的能量，每年全世界消耗的能量约为其十分之一。
（3）能够保护环境，净化空气；维持大气中O2含量的相对稳定，一部分O2转化为O3形成紫外线屏障。
（4）带动自然界其他物质的循环。
同化1吨C，相应可带动同化30公斤N，及5公斤S和P元素。
第二节叶绿体和叶绿体色素一、叶绿体的结构和成分：（一）结构：高等植物的叶绿体直径为3～6μm，厚约2～3μm，呈椭球体。
1.被膜：由内、外两层半透膜组成，具有选择吸收性，内膜的选择性更强；细胞质中的CO2可透过被膜进入叶绿体，叶绿体中合成的物质也可透过它运送到细胞质中。
植物生理学ppt课件
• 6.膨压：细胞吸水膨胀而对细胞壁产生的压力。 • 7.渗透势：又叫溶质势，由于溶质颗粒的存在而使水势
降低的部分（水的自由能降低），一般为负值。
（五）细胞间的水分移动
• 水势差异决定水流方向和速度
渗透势=-1.4Mpa 渗透势=-1.2Mpa 压力势=+0.8Mpa 压力势=+0.4Mpa
水势=-0.6Mpa 水势=-0.8Mpa
二、水分沿导管或管胞上升的动力
• 1.水分沿导管、管胞上升的动力： • （1）根压 • （2）蒸腾拉力：主要动力 • 2.如何保证导管内的水柱不断？ • 内聚力学说（cohesion theory）: • 3.有关内聚力学说的争论的焦点： • （1）水分上升是否需要活细胞参与； • （2）木质部有气泡，水柱不可能连续，为什么水柱还
三、影响蒸腾作用的内外条件
• 气孔蒸腾水蒸气扩散过程
• 蒸腾速率=扩散力/扩散途径阻力=（气孔下腔蒸腾压-叶外蒸腾压）/（气孔阻力+扩散层阻力
（一）外界条件对蒸腾作用的影响
• 1.光照：最主要条件 • 2.大气的相对湿度 • 3.温度 • 4.外界空气流动速率 • 5.昼夜变化
（二）内部因素对蒸腾作用的影响 1.气孔频度 2.气孔大小 3.气孔开度 4.气孔下腔大小 5.气孔的特殊构造 6.叶片内部面积
（四）近年来植物生理学发展的特点 1.研究层次越来越广 2.学科之间相互渗透 3.理论联系实际 4.研究手段现代化
三、植物生理学发展展望
• 研究重点：能量转变 • 研究焦点：膜的结构和功能 • 我国植生研究的主要任务： • 1.深入基础理论研究（有所为，有所不为） • 2.大力开展应用基础研究和应用研究
植物生理学ppt课件
绪
降低的部分（水的自由能降低），一般为负值。
（五）细胞间的水分移动
• 水势差异决定水流方向和速度
渗透势=-1.4Mpa 渗透势=-1.2Mpa 压力势=+0.8Mpa 压力势=+0.4Mpa
水势=-0.6Mpa 水势=-0.8Mpa
二、水分沿导管或管胞上升的动力
• 1.水分沿导管、管胞上升的动力： • （1）根压 • （2）蒸腾拉力：主要动力 • 2.如何保证导管内的水柱不断？ • 内聚力学说（cohesion theory）: • 3.有关内聚力学说的争论的焦点： • （1）水分上升是否需要活细胞参与； • （2）木质部有气泡，水柱不可能连续，为什么水柱还
三、影响蒸腾作用的内外条件
• 气孔蒸腾水蒸气扩散过程
• 蒸腾速率=扩散力/扩散途径阻力=（气孔下腔蒸腾压-叶外蒸腾压）/（气孔阻力+扩散层阻力
（一）外界条件对蒸腾作用的影响
• 1.光照：最主要条件 • 2.大气的相对湿度 • 3.温度 • 4.外界空气流动速率 • 5.昼夜变化
（二）内部因素对蒸腾作用的影响 1.气孔频度 2.气孔大小 3.气孔开度 4.气孔下腔大小 5.气孔的特殊构造 6.叶片内部面积
（四）近年来植物生理学发展的特点 1.研究层次越来越广 2.学科之间相互渗透 3.理论联系实际 4.研究手段现代化
三、植物生理学发展展望
• 研究重点：能量转变 • 研究焦点：膜的结构和功能 • 我国植生研究的主要任务： • 1.深入基础理论研究（有所为，有所不为） • 2.大力开展应用基础研究和应用研究
植物生理学ppt课件
绪
5-3课件 植物与植物生理
Ⅳ. 水分
直接 水为光合作用的原料（光合作用的水不到蒸腾失水 影响 的1%）
水 间接 (1)气孔导度下降，进入叶片的CO2减少 分 影响 (2)光合产物输出慢 糖类积累，光合速率下降 亏 (3)光合机构受损 叶绿体结构破坏 缺 轻度亏缺，供水光合能力恢复； 严重亏缺，供水后叶片水势虽可恢复至原来水平，但光合 速率却难以恢复至原有程度。 水 土壤水分太多，通气不良妨碍根系活动，间接影响光合； 过 叶片上雨水多，遮挡气孔，影响气体交换，此外，叶肉细 多 胞处于低渗状态，这些都会使光合速率降低。
（三）光合色素的种类及性质
光合色素有三类： 类胡萝卜素
类胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c 叶绿素d
高等植物
叶绿素
藻类
藻胆素
叶绿素分子含有一个卟啉 环的“头部”和一个叶绿 醇”尾巴“。 卟啉环的中央含有一个镁 原子，镁偏向带正电荷， 与其相联的氮原子带负电 荷，因而“头部”有极性 -亲水性。 叶绿素是二羧酸的脂。一 个羧基与甲醇脂化，另一 个丙酸侧链与叶绿醇脂化， 具有亲脂性。
五、水稻、大豆叶绿素的提取
叶绿素的提取 方法
研磨法 浸提法
叶绿素通常用含有少 量水的有机溶剂如80％的 丙酮，或者95%乙醇，或 丙酮∶乙醇∶水 (4.5∶4.5∶1)的混合液 来提取叶片中的叶绿素， 用于测定叶绿素含量。 0.1g叶+10ml混合液浸提
(三)提高光能利用率的途径
1. 提高净同化率
主要措施： （1）选育高光效品种 （2）采用设施栽培 （3）加强肥水管理 （4）及时防治病虫害
2. 增加光合面积
（1）改变株型 （2）合理密植
3.延长光合时间
（1）提高复种指数 （2）合理间套种 （3）延长生育期 （4）补充人工光照
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图 叶片对可见光区域的分光特性（Kleshnin等，1959） A：吸收率；R：反射率；T：透光率；E：吸光度（透光 率倒数的对数）
三、作物光能利用率与光合类型
1、光能利用率 单位土地面积上作物光合作用积累的有机物中所 含的化学能，占同一时期入射光能量的百分率称 为光能利用率（Eu）。 以年产15t/hm2的吨粮田为例，已知生育期间太 阳辐射能为5.0×1010KJ/hm2，若经济系数为0.5, 每克有机物含化学能为17.2KJ/g, 则：
I =பைடு நூலகம்I0e–KF 式中：I，群体某一高度水平光强；I0，群体顶部光强； e，自然对数的底；F，群体某一深度的层次以上累 计的叶面积指数；K，群体消光系数（与叶层排列、 叶片大小和着生角度、入射光角度、叶层透光率等 有关）。
二、作物的光环境
二、作物的光环境
3、作物群体内的光强与光谱成分分布 （2）群体内光谱成分的分布
第五章 作物的光环境与光合物质生产
5 学时
第五章 作物的光环境与光合物质生产
作物干重的90%是来自于绿色器官（主要是叶）利 用光能进行光合作用、同化CO2生成的有机物。因此， 作物高产的实质是最大限度地利用作物光合作用。
光不仅提供作物光合作用的所需能量，而且还可从 光强、光质、照射方向及日长等方面，深刻影响作物 的生活。
• 长江中下游约2000-2300 h，其中黔、川南和桂西的云量在 八成以上，日照百分率为30-40%，年日照仅1000 h。
• 日平均气温稳定通过某个界限温度期间的日照时数随海拔、
二、作物的光环境
1、辐射能量交换与平衡 到达作物群体的净辐射Rn，可以三种形式在农作系 统中进行能量交换、平衡：
•显热：空气温度（H）及土壤、植物或水的温度（G） 的升降，这种热能可用温度计“测定”，故称显热。 •潜热：与等温下水的状态变化有关，其能量不能用 温度计“测定”。 •化学键能：光合作用（P）中转化的化学键能，它可 通过呼吸作用（R）以显热或热辐射而释放。
一、太阳辐射
4、日照时数 日照时数：太阳辐射直射光实际照射时间，以小时为 单位。
• 各地年光照时数在4400-4700 h之间，年日照百分率3070%，年日照时数在1200-3400 h之间，呈西多东少。
• 西部地区云量少，日照多达3000 h以上，日照百分率大于 70%。
• 华北平原和东北地区为2400-2800 h，日照百分率为5560%。
进入群体内的光因经反复的吸收、反射和透过，不 仅光照强度自上而下锐减，而且在光质成分上也存 在明显差异。叶片可吸收约90%的光合有效辐射的 蓝、紫、红光，其透过率不到1/10，至群体下层所 占比例极少。 因此，在讨论群体中、下层叶片的光合生产力时， 不仅要考虑光强的衰减，还应注意在光质上的变化。
二、作物的光环境
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
表
•坡向：向阳坡所接受的太阳光多，而背阴坡接受 的太阳光少。
一、太阳辐射
2、我国太阳辐射资源量 我国年太阳辐射总量在3300-8300 MJ/m2，并呈 东低西高分布。
•西半部，年值6000-8300 MJ/m2 ，青藏高原是全 国的最高地区； •东半部，年值3300-6300 MJ/m2 ，川黔等是低值 区。
•年总辐射量的40-50%分布在5-8月多数作物的生长 旺季，这有利于作物的生产；
•南方太阳辐射量年内分布较均衡，有利于作物的周 年生产；北方太阳辐射量集中于夏季，可使温带一 季作物得到较充足的光能。
一、太阳辐射
3 光合有效辐射
光合有效辐射（Photosynthetic active radiation， PAR）：绿色植物进行光合作用时的有效光谱成分的辐射量。 我国大部分地区的年光合有效辐射在2100MJ/m2以上，与 年总辐射量的分布规律一致。 ≥0℃期间：多数地区为1600-2400 MJ/m2，高值在云南南 部和海南岛南部等地；低值在青藏高原和东北的北部。 ≥10℃期间：大部分地区在1300-2500 MJ/m2之间，青藏高 原不足800 MJ/m2，阴雨多的贵州和四川盆地在13001500 MJ/m2。 ≥15℃期间：大部分地区在800-2100 MJ/m2，华南和云南 南部高达1500-2100 MJ/m2，东北地区不足800 MJ/m2，
水稻群体为例：
反射5%
可见光 透过2.5% 蒸腾损失约40%
（50%） 吸收42.5% 散热损失1.5-2%
太阳辐射能
光合利用0.5-1%
（100%）
反射22.5%
红外线 透过15%
（50%） 吸收12.5%：均由蒸腾和散热损失
二、作物的光环境
3、作物群体内的光强与光谱成分分布
（1）光强分布
群体内光强随叶面积指数的增大呈负指数下降（即 符合Bouguer-Lambert定律）：
二、作物的光环境
1、辐射能量交换与平衡 作物表面Rn交换的能量平衡方程： Rn－H－G－LE－P－R = 0
LE：潜热通量（L：汽化潜热；E：蒸发或凝结的水 量），是作物与水分关系中的核心问题； H和G：作物环境温度的重要决定因子； P和R：决定作物生产力和碳循环。
二、作物的光环境
2、作物群体对光能的反射、吸收和透过
可见光是作物的生存因子。
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
图 太阳辐射光谱
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
图
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射 •光质：由于大气层各种气体对不同波段辐射的选 择性吸收，至地面的辐射主要是波长为0.30.7µm的可见光及>0.7µm的带状红外线，紫外 线极少。
•光强：太阳辐射强度在地球大气层上方基本是恒 定的，大约在1395.9W/m2，这一数值称为太阳 常数（solar constant）。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，强度大大减弱。
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射 •入射角：到达地表的太阳辐射强度（I）与受光面 的垂线和太阳辐射的夹角（θ，太阳高度角的余 角）有关，即符合余弦定理：
I = I0 COSθ •纬度：纬度对太阳光强的影响，实际上也是因为 太阳高度角的关系，高纬度地区太阳高度角低， 全年接受的太阳辐射总量少。 •大气量(m=1/cosθ) ：海拔越高，空气越稀薄， 阳光在大气中的路径越短，因此辐射比较强烈。
三、作物光能利用率与光合类型
1、光能利用率 单位土地面积上作物光合作用积累的有机物中所 含的化学能，占同一时期入射光能量的百分率称 为光能利用率（Eu）。 以年产15t/hm2的吨粮田为例，已知生育期间太 阳辐射能为5.0×1010KJ/hm2，若经济系数为0.5, 每克有机物含化学能为17.2KJ/g, 则：
I =பைடு நூலகம்I0e–KF 式中：I，群体某一高度水平光强；I0，群体顶部光强； e，自然对数的底；F，群体某一深度的层次以上累 计的叶面积指数；K，群体消光系数（与叶层排列、 叶片大小和着生角度、入射光角度、叶层透光率等 有关）。
二、作物的光环境
二、作物的光环境
3、作物群体内的光强与光谱成分分布 （2）群体内光谱成分的分布
第五章 作物的光环境与光合物质生产
5 学时
第五章 作物的光环境与光合物质生产
作物干重的90%是来自于绿色器官（主要是叶）利 用光能进行光合作用、同化CO2生成的有机物。因此， 作物高产的实质是最大限度地利用作物光合作用。
光不仅提供作物光合作用的所需能量，而且还可从 光强、光质、照射方向及日长等方面，深刻影响作物 的生活。
• 长江中下游约2000-2300 h，其中黔、川南和桂西的云量在 八成以上，日照百分率为30-40%，年日照仅1000 h。
• 日平均气温稳定通过某个界限温度期间的日照时数随海拔、
二、作物的光环境
1、辐射能量交换与平衡 到达作物群体的净辐射Rn，可以三种形式在农作系 统中进行能量交换、平衡：
•显热：空气温度（H）及土壤、植物或水的温度（G） 的升降，这种热能可用温度计“测定”，故称显热。 •潜热：与等温下水的状态变化有关，其能量不能用 温度计“测定”。 •化学键能：光合作用（P）中转化的化学键能，它可 通过呼吸作用（R）以显热或热辐射而释放。
一、太阳辐射
4、日照时数 日照时数：太阳辐射直射光实际照射时间，以小时为 单位。
• 各地年光照时数在4400-4700 h之间，年日照百分率3070%，年日照时数在1200-3400 h之间，呈西多东少。
• 西部地区云量少，日照多达3000 h以上，日照百分率大于 70%。
• 华北平原和东北地区为2400-2800 h，日照百分率为5560%。
进入群体内的光因经反复的吸收、反射和透过，不 仅光照强度自上而下锐减，而且在光质成分上也存 在明显差异。叶片可吸收约90%的光合有效辐射的 蓝、紫、红光，其透过率不到1/10，至群体下层所 占比例极少。 因此，在讨论群体中、下层叶片的光合生产力时， 不仅要考虑光强的衰减，还应注意在光质上的变化。
二、作物的光环境
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
表
•坡向：向阳坡所接受的太阳光多，而背阴坡接受 的太阳光少。
一、太阳辐射
2、我国太阳辐射资源量 我国年太阳辐射总量在3300-8300 MJ/m2，并呈 东低西高分布。
•西半部，年值6000-8300 MJ/m2 ，青藏高原是全 国的最高地区； •东半部，年值3300-6300 MJ/m2 ，川黔等是低值 区。
•年总辐射量的40-50%分布在5-8月多数作物的生长 旺季，这有利于作物的生产；
•南方太阳辐射量年内分布较均衡，有利于作物的周 年生产；北方太阳辐射量集中于夏季，可使温带一 季作物得到较充足的光能。
一、太阳辐射
3 光合有效辐射
光合有效辐射（Photosynthetic active radiation， PAR）：绿色植物进行光合作用时的有效光谱成分的辐射量。 我国大部分地区的年光合有效辐射在2100MJ/m2以上，与 年总辐射量的分布规律一致。 ≥0℃期间：多数地区为1600-2400 MJ/m2，高值在云南南 部和海南岛南部等地；低值在青藏高原和东北的北部。 ≥10℃期间：大部分地区在1300-2500 MJ/m2之间，青藏高 原不足800 MJ/m2，阴雨多的贵州和四川盆地在13001500 MJ/m2。 ≥15℃期间：大部分地区在800-2100 MJ/m2，华南和云南 南部高达1500-2100 MJ/m2，东北地区不足800 MJ/m2，
水稻群体为例：
反射5%
可见光 透过2.5% 蒸腾损失约40%
（50%） 吸收42.5% 散热损失1.5-2%
太阳辐射能
光合利用0.5-1%
（100%）
反射22.5%
红外线 透过15%
（50%） 吸收12.5%：均由蒸腾和散热损失
二、作物的光环境
3、作物群体内的光强与光谱成分分布
（1）光强分布
群体内光强随叶面积指数的增大呈负指数下降（即 符合Bouguer-Lambert定律）：
二、作物的光环境
1、辐射能量交换与平衡 作物表面Rn交换的能量平衡方程： Rn－H－G－LE－P－R = 0
LE：潜热通量（L：汽化潜热；E：蒸发或凝结的水 量），是作物与水分关系中的核心问题； H和G：作物环境温度的重要决定因子； P和R：决定作物生产力和碳循环。
二、作物的光环境
2、作物群体对光能的反射、吸收和透过
可见光是作物的生存因子。
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
图 太阳辐射光谱
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射
图
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射 •光质：由于大气层各种气体对不同波段辐射的选 择性吸收，至地面的辐射主要是波长为0.30.7µm的可见光及>0.7µm的带状红外线，紫外 线极少。
•光强：太阳辐射强度在地球大气层上方基本是恒 定的，大约在1395.9W/m2，这一数值称为太阳 常数（solar constant）。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，强度大大减弱。
一、太阳辐射
1、到达地面的太阳辐射 •入射角：到达地表的太阳辐射强度（I）与受光面 的垂线和太阳辐射的夹角（θ，太阳高度角的余 角）有关，即符合余弦定理：
I = I0 COSθ •纬度：纬度对太阳光强的影响，实际上也是因为 太阳高度角的关系，高纬度地区太阳高度角低， 全年接受的太阳辐射总量少。 •大气量(m=1/cosθ) ：海拔越高，空气越稀薄， 阳光在大气中的路径越短，因此辐射比较强烈。