作物的环境

– 一般光合面积适当大、光合能力较强、光合时间较 长、光合产物的消耗较少、光合产物分配较合理的 群体产量较高。
– 一切增产措施都是通过改善光合性能而其作用的。
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2、光合性能的基本规律及其调节
• 光合面积
– 与产量关系最密切、变化最大、最易于控制(肥、水、光) – 组成：光合面积包括叶片和植株其他绿色部分 – 大小：叶面积过大或过小都不能获得高产 – 分布：理想的叶片形态是上部直立，下部平展 – 动态：前期扩展较快，后期下降较慢
分析目前光能利用率低的原因。 5、光合性能包括哪些方面？如何调节光合性能获
得作物高产高效？
THE END
– 各因素的作用不是等同的，总有一二个起主要作用， 能够左右作物的生长发育状况，这种起主导作用的因 素就是主导因素。
– 如：油菜春化过程中的低温因素，造成小麦早衰死亡 的干热风。 • 干热风：气温30℃以上，大气相对湿度30%以下， 风速3 m/s
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• 环境因素的不可替代性和可调性
– 各因素作用大小不同，但都不可或缺，缺少任何一种都 会引起作物生长发育受阻，甚至死亡；并且任何一个因 素都是不能由另一个因素替代的，这就是不可替代性。
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㈡ 日照长度的作用
– 光周期反应
• 作物开花受昼夜长短所控制的现象叫光周期反应 • 根据作物对光周期的要求可划分为长日照作物和短
日照作物
– 光周期反应在作物栽培上的应用
• 引种 • 确定播期 • 改善作物品质
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– 引种 • 短日照作物，由南往北引种，生育期延长， 由北往南引种，生育期缩短。 • 黑龙江110天生育期的大豆引种到辽宁，生 育期缩短至80天。
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• 人工环境——
– 广义：指所有的为作物正常生长发育所创造的环境， 包括有利的和不利的(环境污染)、有意识的和无意 识的。
– 狭义：指在人工控制下的作物生长环境。如：温室、 地膜覆盖、施肥、灌溉、中耕除草等。
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二、环境因素分类
• 气候因素：光、温、空气、水分、风等 • 土壤因素：化学性质(有机质含量、无机养分含量)、物理
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• 光合能力
– 影响光合能力的因素
• 叶面积：叶面积大、净同化率高时，产量高 • 光强：高光饱和点，低光补偿点 • 温度：10~35℃均可进行光合作用，最适温度为25℃左
右 • 肥水：肥水充足可延长光合时间，减轻光合“午休”，
利于物质积累
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• CO2浓度：高CO2饱和点，低CO2补偿点
– CO2补偿点：叶片光合吸收的CO2与呼吸放出的 CO2相等时的外界CO2浓度
– 植株的呼吸消耗约占光合贮能总量的1/3； – 因此，理论上的光能利用率是12%左右(占有效辐
射)。
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2、目前光能利用率低的原因 – 漏光损失
• 作物生长初期叶面积很小，日光漏射不可避免； • 生产水平较低的大田，一生不封行，漏射始终
存在。
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– 光饱和浪费 • 稻麦光饱和点约为全日照的1/3~1/2。 • 往往存在上部叶片光强超过光饱和点、而下 部叶片又光照不足的现象。
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二、作物对光的吸收转化与产量
㈠ 作物对光能的利用 1、光能利用率的理论值
– 光能利用率（%）＝单位面积上作物总干重折 算含热能（kJ）/同面积入射太阳总辐射 ×100%
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– 光能损失：反射，约占有效辐射的8%；群体漏光， 生长茂密的群体为2%；10%被植株非绿色部分吸 收
– 叶绿体对光能的转化率仅24.4%，因此，仅有 80%× 24.4%＝18%的光能转化为了化学能；
• 栽培实践中，低产田的增产途径是适当扩大叶面 积，再防止早衰以延长光合时间；而高产田的重 点应该是提高光合能力、改善光合产物的分配。
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思考题
1、叙述作物、环境、措施三者之间的关系。 2、环境因素的分类和环境因素的特点。 3、分别叙述光照强度、日照长度和光谱成分对作
物的生态作用。 4、计算光能利用率的理论值和作物产量的高限。
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– 环境条件限制 • 环境条件不适宜(温度、水分、矿质养分、 CO2、病虫害等)。
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• 目前来看，将光能利用率提高到5%是可能 的。
– 栽培途径：合理密植、间作套作、合理施肥、 调节温度、增加CO2、防治病虫害
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㈡ 改善光合性能是作物增产的根本途径 1、光合性能的内涵及其与产量的关系
– 内涵：光合面积、光合能力、光合时间、光合产物 的消耗、光合产物的分配。
1、光照强度与作物生长 • 光是光合作物的物质来源 • 促进或制约器官的发育速度 • 使植物体各器官或组织保持发育上的正常比例
2、光照强度与作物发育 • 光照减弱引起结实不良或果实停止发育，甚至落果
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3、光照强度与光合作用
– 光合作用对光强的要求是有限度的，太高反而 会造成光抑制，太低当然没办法进行光合作用。 光强只有在“光补偿点”和“光饱和点”之间， 作物才会有物质积累。
– 但是，某因素量上的不足可因其他因素的增加或加强而 得到调剂（补偿），这就是可调性。如：光照减弱引起 光合速率下降，可因CO2浓度增加得到补偿；土壤水分 不足时，可因增施有机肥提高水分利用效率而得到补偿。
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• 环境因素作用的阶段性
– 各因素在不同生育阶段所起的作用不同，且作 物对环境因素的要求也随生育时期推进而变化。 如：小麦春化阶段，低温是必需条件，而小花 分化期低温则会引起小花不孕。
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– 确定播期 • 必须根据作物的光周期反应来确定播期。播 种期不同，生育期长短不同。 • 短日照作物，从春到夏分期播种，生育期呈 缩短趋势（主要时营养生长期缩短）；因此， 要推迟播种的话，必须考虑到其植株营养体 变矮小的现实，为获得高产，必须加大种植 密度。
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– 改善作物品质 • 作物品质受光照长度的影响。 • 如大豆的蛋白质、脂肪及脂肪酸组分都受到 光周期的影响。
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– 影响光谱成分的因素 • 不同地区间光谱成分不同
– 高海拔地区的光谱中，青、蓝、紫光比例高于 平原地带，因此导致高海拔地区的作物植株矮、 色泽深；研究表明，丰富的蓝紫光是高原春小 麦高产的原因之一。
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• 同一群体不同层次间光谱成分有差异
– 高、矮秆作物间作时，高秆作物和矮秆作物的 光谱成分不同；
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• 环境因素的直接作用和间接作用
– 有些因素直接影响作物生长发育，而有些因素 起间接作用，前者包括气候因素、土壤因素、 生物因素和部分人为因素，后者包括地形因素 和部分人为因素。
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第二节 作物与光的关系
一、光对作物的生态作用 二、作物对光的吸收转化与产量
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一、光对作物的生态作用
㈠ 光照强度的作用
第一节 作物的环境
一、作物的环境 二、环境因素分类 三、环境因素的生态分析
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Baidu Nhomakorabea
农田生 态系统
作物 自然环境
环境 人工环境
生物因素 非生物因素 人为因素
动物
植物
微生物
气候
土壤
地形 温室栽培 施肥 灌溉 中耕除草 覆盖 整枝 ……
农田生态系统环境解析图 38
一、作物的环境
• 自然环境——
– 是指作物生活空间的外界自然条件的总和，包括生物 因素和非生物因素所营造的环境。 • 生物因素主要包括动物、植物和微生物，非生物因 素主要指气候、土壤和地形等； • 最大的自然环境即由太阳和地球所营造的环境，或 者说太阳和地球是作物最根本的环境基础。
– 同一作物的群体内，上层叶片与下层叶片的光 谱成分不同；
– 原因：上层叶片对光的吸收具有选择作用。
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• 不同波长的光对植物的作用不同，其 栽培应用——
– 通过有色薄膜改变光质，以提高产量、 改善品质。
– 如：浅蓝色薄膜育秧，可使秧苗、根 系更粗壮。
– 原因：太阳光透过浅蓝色薄膜后， 380~760 nm的光大量增加，促进作物 光合作用与物质代谢。
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三、环境因素的生态分析
（研究作物与环境关系过程中需注意的几个问题）
• 环境因素间的关系
– 各环境因素是相互联系、相互制约的，它们作为一个 整体对作物起综合作用；
– 环境中一个因素的变化，会引起其他因素不同程度的 变化。如：土壤水分含量的变化，会引起土壤温度、 通气性、土壤微生物的变化。
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• 主导因素
• 不同作物之间差别很大，如：阳生植物的光补偿 点和光饱和点均高于阴生植物；C4作物光饱和点 高于C3作物。
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• 由于群体内叶片相互遮光，往往造成中下部叶片 获得的光强很弱，甚至在光补偿点以下，不利于 高产。
• 因此，生产上必须注意调节群体结构，要使群体 上下都有充足的阳光，即要使下部叶片接受的光 强也在光补偿点之上。
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㈢ 光谱成分对作物的作用
• 作物冠层接受的太阳光是完全光谱(250~4000 nm) • 植物光合作用只能利用可见光(390~760 nm)，红外光
和紫外光是无法利用的 • 可见光辐射占太阳总辐射量的40%~50%
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• 不同波长的光对作物生长发育和生理功能的影响不同 – 红光有利于碳水化合物的合成； – 蓝光对蛋白质合成有利； – 紫外光促进果实成熟，并增加含糖量。
– 对于多数作物(马铃薯、水稻、小麦)而言，产量主 要来自生育后期，因此，生育后期光合时间的保证 是高产的基础，应防止早衰。
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• 光合产物的消耗 – 呼吸消耗是不可避免的，也是必要的，呼吸作 用的中间产物（有机酸）是蛋白质、核酸合成 的原料。 – 呼吸过强，消耗过多，对生产不利。
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• 光合性能的几个方面，既相对独立，又密切相关。 比如，光合面积必须与光合能力、光合时间结合 起来考虑，才能正确判断它对增产是否有利。
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– 光补偿点——即表观光合速率为零时的光照强 度。此时，光合速率与呼吸速率达到平衡。
– 光饱和点——在光强较弱时，光合速率随光强 增强而增大，但当达到一定值时，光合速率不 再受光强的影响而趋于稳定，此时的光强叫光 饱和点。
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• 光补偿点和光饱和点分别代表作物对弱光和强光 的利用能力，是作物需光特性的两个重要指标。
– CO2饱和点： CO2浓度达到某一限度时，光合不 再随CO2浓度增加而增强甚至减弱
– 光合旺盛期，叶片附近CO2浓度低于CO2补偿点， 影响光合作用。措施：人工补充CO2
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• 光合时间
– 光合时间长短取决于一天中光照的长短、昼夜比例 和生育期的长短。
– 延长光合时间的有效途径：人工延长光照时间、选 用晚熟品种、早播、早栽、套作、育苗移栽。
性质(质地、容重、孔隙度)、土壤生物和微生物 • 地形因素：地形地貌(山地、平原、洼地；坡向、坡度) • 生物因素：动物、植物、微生物 • 人为因素：栽培措施(直接作用于作物的，如整枝、打杈、
抹芽等；间接作用于作物的，如耕作、施肥、灌水等)
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• 人为因素是有意识的、有目的的，对作物 影响较大；
• 前4类都是自然因素，其中有些是可以通过 人为因素进行调控的，如施肥改善土壤肥 力；有些是没办法改变的，如低温、阴雨、 干热风等。