温度对作物生长的影响及调控措施

温度对作物生长的影响及调控措施
——张明伟农研1201
提纲
1.温度的相关概念
1.1温周期 1.2三基点 1.3积温
2.温度对作物生长的影响
2.1土壤温度对作物发芽、出苗的影响
2.2温度对生殖发育的影响
2.3温度对作物酶的活性的影响
2.4昼夜温差对农作物的影响
3.极端温度对作物的危害（重点分析高温逆境对作物的危害）
4.农艺措施对温度的调控
5.参考文献
温度是作物生长的关键因素，一方面温度直接影响作物生长、分布界限和产量；另一方面，温度也影响着作物的发育速度，从而影响作物生育期的长短与各发育期的长短与各发育期出现的早晚。

此外，温度还影响着作物病虫害的发生、发展。

因此，适宜的温度是作物生存及生长发育的重要条件之一。

1. 温度的相关概念
1.1温周期
温周期：作物生长发育与温度变化的同步现象称之为温周期。

年范围的温周期对植物开花的影响比较明显。

温带许多植物早在种子萌发期间就必须经受一定的温度条件作用，将来才能萌发或开花。

如牡丹的种子春季播种当年只生根不萌出地上芽，秋季播种则第二年春天发芽；冬小麦必须在0-2℃环境中经历5-8天以上才能开花（称春化作用）。

因此，昼夜变温对作物生长有很大影响。

一般来说：水稻以白天24-26℃，夜温14-16℃，最有利于籽粒灌浆；小麦以白天20℃，夜温17℃，最有利于麦穗中的小穗的形成；同时，小麦籽粒中蛋白质含量与日夜温差呈正相关R＝0.85。

1.2三基点温度
农作物生长的三基点温度指农作物生长的最适温度、最低温度和最高温度。

在最高温度和最低温度时，农作物生长发育停止，在最适温度时，农作物生长速度最快。

1.3积温
积温：是指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温积累之和。

它是热量资源的表示方法，也是作物对热量指标的要求；也表示了作物某一生育时期或全生育时期所需要的温度总和。

高于生物学下限温度的温度值为活动温度。

活动温度与生物学下限温度之差称为有效温度。

作物全生育期（或某一生育期）中活动温度的总和，称活动积温。

作物全生育期（或某一生育期）中有效温度的总和，称有效积温。

活动积温计算公式：
Y=∑ti＞B
Y为活动积温，B为生物学下限温度，ti＞B为高于下限温度的日平均温度，即活动温度。

∑为该生育期始日至终日（1—n）日之和。

有效积温计算公式：
A=∑（ti＞B-B）
A为有效积温，（ti＞B-B）为有效温度，B为生物学下限温度
2.温度对作物生长的影响
温度不但影响植物发芽、生长发育、开花结实还会影响到作物的产量和品质。

2.1土壤温度对作物发芽、出苗的影响
土温对种子、出苗的影响比对气温的影响要直接得多，故一般用土温指标较为确切。

因为春播以5厘米土温要比气温高2度；而土温受具体地块的地形、坡度、土壤水分、耕作条件、天气与作物覆盖等的影响而千差万别；同时土壤不同深度的温度也差异较大，特别是白天的温度，例如春播时3厘米、5厘米与10厘米白天特别是中午的土温有较大差别，所以播种深度对发芽与出苗的快慢影响很大。

2.2温度对生殖发育的影响
许多二年生和多年生植物需通过低温春化作用才能进入花芽发育。

喜温作物（如水稻、棉花）成花不存在低温诱导或促进作用，但高温可引发少数作物开花或促进开花（如菠菜、水稻、棉花等）。

籼稻幼穗发育要求日均温21℃以上，粳稻19℃以上，最适温度26-30℃。

在适温条件下，幼穗发育期所需日数最少，而温度愈低所需日数愈多。

2.3温度对作物酶的活性的影响
作物的一切生命活动都需要酶的参加，各种酶的活动都要求一定的温度，作物的光合作用、呼吸作用、吸收作用、蒸腾作用的强弱都受温度直接影响，从而影响作物的生长和发育。

2.4昼夜温差对农作物的影响
农作物白天光合作用与呼吸作用同时进行，夜间只进行呼吸作用。

光合作用积累有机物质，呼吸作用消耗有机物质，有机物积累越多，产量就越高，品质也提高，反之，产量则少，品质也低。

在适宜农作物生长的温度范围内，温度越高，生长越旺盛，光合作用和呼吸作用也就越旺盛。

白天光合作用与呼吸作用同时进行，温度越高积累的有机物就越多，因此，在一定温度范围内，白天温度越高越好，而晚上只进行呼吸作用，温度越高，呼吸作用越强，消耗的有机物就越多，而温度越低，呼吸作用越弱，消耗的有机物就越少，因此在一定温度范围内，晚上温度越低越好。

例如：新疆瓜果、葡萄香甜可口，东北大米，产量品质，马铃薯产量品质较好，西藏萝卜40斤/个，大头菜70斤/个。

青海柴达木盆地香德农场春小麦1978年小麦亩产1013.05kg，千粒重40-50g。

就是由于这些地区白天的高温配合较强的太阳辐射，积累的有机物多，晚上的低温消耗的有机物少的原因。

因此，在气温综合影响下，在一定温度范围内气温日较差大则产量高品质好昼夜温差愈大（白天高、晚上低），农作物产量增高，品质提高的原理。

3.极端温度对作物的危害
对作物不利的温度(低温或高温)叫做温度逆境。

温度逆境对作物生长均有明显的不利影响，且其适应性随作物类型而异。

（一）对低温逆境的反应
见本组杨景同学的分析
（二）对高温逆境的反应
近百年来，全球气候呈现出以变暖为主要特征的显著变化，全球变暖已经是不争的科学事实。

预计在未来全球气候变暖背景下，我国多数大陆地区在21 世纪极端高温、热浪等事件的发生频率很可能继续增加，因此高温逆境对作物的影响也越来越引起人们的重视。

高温对作物的伤害，可以分为间接伤害和直接伤害。

1.间接伤害高温易导致蛋白质合成受阻.同时，高温促使有毒物质的生成。

高温下作物呼吸作用强度大于光合作用强度，不仅不能贮备物质，而且还要消耗原有的物质，时间愈久，作物将因饥饿而死亡。

此外，高温引起蒸腾速率增加，即使土壤不缺水，作物也有遭受干旱的危险。

2.直接伤害高温引起的直接伤害表现为蛋白质变性和脂溶两个方面。

高温使蛋白质分子的空间结构破坏，失去其原有的生物学特性。

主要是由脂类和蛋白质组成，脂类和蛋白质之间是靠联系，高温裂解了生物膜中的静电或疏水键，因而致使膜中的类脂物质游离出来。

高温还使线粒体和叶绿体正常结构发生显著破坏。

高温对作物的伤害具体表现在以下六个方面：1、光合作用与呼吸作用失去平衡；2、高温增加作物的热负荷，水分大量消耗于蒸腾散热，引起体内水分平衡的破坏，使植株萎蔫干枯；3、高温加速作物的生长发育，缩短全生育期，加速衰老，使产量显著下降；4、高温引起代谢的紊乱，导致有害代谢产物的积累；
5、高温影响花药开裂、花粉活力及受精过程，造成结实率大幅降低。

6、高温抑制物质运输，在高温下韧皮部筛管的筛板中形成胼胝质，堵塞筛孔，物流运输不能畅通。

因此，高温可通过影响物质运输，而影响果实或种子的充实度。

案例分析
案例一：对于水稻而言生育前期受高温热害，叶片叶尖干枯、卷曲，开花灌浆时期受到高温热害的影响，会使灌浆期缩短，千粒重下降，或开花后不灌浆，空壳
粒多，严重影响水稻产量，受灾较严重的田块，平均结实率为60%～70%，较正常年份下降20%，减产20%以上；受灾严重的田块，平均结实率为20%～30%，减产60%以上。

我国长江流域每年都会出现持续高温天气，给杂交稻生产造成严重危害。

2003年安徽省受高温热害成灾的面积达500多万亩，减产10亿公斤；2006年江淮地区和南京地区受灾面积达百万亩。

水稻盛花期,当温度超过28℃时,结实率为80.9%,而温度超过38℃时,结实率几乎为0。

早稻灌浆-成熟期,出现32℃高温是千粒重的伤害温度; 35℃高温可以引起籽粒早衰,缩短籽粒的灌浆持续期,是实粒率的伤害温度。

因此, 35℃高温被认为是千粒重和实粒率下降引起减产的主要原因,也称水稻开花期的高温伤害指标。

其影响机理主要是高温影响花粉受精和造成高温逼熟,从而造成空秕率的增加。

无论早稻还是中稻产量都有明显减少，产量损失最高均达 30% 以上。

在相同高温年份，中稻的最大减产率值一般要大于早稻。

因此总的来说，高温热害对中稻产量的不利影响略大于早稻。

案例二：案例：1993年小麦开花期间河南省局部地区出现了持续多日的38℃(4月19-23日)高温天气。

后期高温加上在干燥条件下,高温低湿伴随着大风,形成典型的干热风,导致小麦高温逼熟,减产幅度达10%-30%,成为北方广大麦区小麦生产的主要胁迫因子之一。

李永庚等研究灌浆期不同阶段高温胁迫对小麦产量和品质的影响发现:1)子粒蛋白质积累速率在高温处理期间显著提高(p<0.05),但高值持续期缩短,并最终造成植株氮素积累量减少,氮素收获指数降低(p<0.05)。

2)小麦蛋白质的组成和品质对不同灌浆阶段的响应存在显著差异,前期高温胁迫导致麦谷蛋白/醇溶蛋白的比值以及麦谷蛋白大聚合体(GMP)含量增加,标志蛋白质和淀粉品质的湿面筋含量升高、沉降值增加、膨胀势和高峰粘度等指标也显著提高;灌浆中期高温却导致上述指标降低;灌浆后期高温在造成粒重减小、产量降低和淀粉品质下降的同时,却有利于蛋白质含量的提高。

3)小麦淀粉积累的形成与蛋白质品质的形成是两个既相互联系又相互独立的过程,高温条件下子粒蛋白质含量的升高是淀粉积累量减少造成的。

4、农艺措施对温度的调控
在农业生产中常采用栽培措施调节土温与气温，以保证作物生长的适宜温度条件。

常用的措施有灌溉、松土或镇压、垄作或沟种等，它们通过改变热量平衡与土壤热特性<如热容量与导热率等)来调节土温和气温。

4.1灌溉对土温的影响
在温暖季节，灌溉主要引起降温。

寒冷季节则可以保温。

一般对土温( l0cm)来说，冬水保温效应可有1℃左右，夏季灌溉的降温效应可达1 -3℃。

浇水除直接影响温度的高低外，还可缓和温度变化。

如冬灌可以稳定地温，防止越冬作物受害。

4.2松土与镇压对土温的影响
(1)锄地(松土)对土温的影响。

锄地的作用是综合的，可有增温、保墒、通气及一系列生理生态效应，仅就温度效应来说，锄地可使暖季晴天土壤表层(3cm〕日平均温度增高约1℃最高温度增高2-3℃或更多。

(2)镇压对土温的影响。

镇压的作用与锄地相反，它能增加土壤容重，减少
土壤孔隙，增加表层土壤水分，从而使土壤热容、热导率都有增加。

土壤经镇压后，白天热量下传较快，使土壤表层在一天的高温期间有降温趋势;夜间下层热量上传较多、故在一天的低温期间可提高温度，即缓和了土壤表层温度日变化。

4.3.垄作对土温的影响
垄作对土温的影响在一年的温暖季节，垄作可以提高士壤表层温度，有利于种子发芽与幼苗生长，一般可提高垄背土壤( 5cm)日平均温度1-2 ℃ ,并加大温度日较差。

4.4覆盖与土壤温度
(1).地膜覆盖栽培用很薄（0.004-0.02mm)的塑料薄膜紧贴地面进行的覆盖栽培。

它是现代农业生产中最简单有效的增产措施之一。

地膜覆盖具有协调土壤温度，保持土壤水分、改善土壤物理性状、增加土壤养分、减轻土壤盐渍化等多种作用，因此有缩短作物苗期、促进生长发育、提高开花结果、增加产量等效果。

(2).桔杆覆盖玉米秸秆覆盖麦田，冬季的保温作用有利于冬小麦安全越冬，春季降温作用，则推迟冬小麦返青生长，延长小麦生育期。

玉米田中秸秆覆盖可以有效平抑地温的变化，降低地温的日振幅，缓和昼夜温差，避免了地温的剧烈变化，能有效缓解地温激变对作物根部产生的伤害。

5.参考文献
1.作物生态学，曹卫星
2.房世波,沈斌,谭凯炎,等.大气[CO2]和温度升高对农作物生理及生产的影响[J].中国生态农业学报,2010年9月,第18卷,第5期.
3.姚凤梅,张佳华.1981-2000年水稻生长季相对极端高温事件及其气候风险的变化[J].自然灾害学报,2009年8月,18卷4期.
4.张,赵艳霞,王春乙.长江中下游地区高温热害对水稻的影响[J].灾害学,2011年10月,第26卷,第4期.
5.王才林,仲维功.高温对水稻结实率的影响及其防御对策[J].江苏农业科学2004年,第1期.
6.张平平,何中虎,夏先春,等.高温胁迫对小麦蛋白质和淀粉品质影响的研究进展[J].麦类作物学报,2005,25(5):129～132.
7.刘萍,郭文善,浦汉春,等.灌浆期短暂高温对小麦淀粉形成的影响[J].作物学报,2006年2月,第32卷,第2期.
8.王晨阳,郭天财,阎耀礼,等.花后短期高温胁迫对小麦叶片光合性能的影响[J].作物学报,2004年1月,第30卷,第1期.
9.王锋尖,黄英金.水稻高温胁迫及耐热性育种[J].中国农学通报,2006年4月,第20卷,第3期.。