第三章 作物与温度

1.温度对作物的意义2.自然条件下温度的变化规律3.温度的生物学效应第三章作物与温度(一)2007-11-11温度对作物的意义•意义：–植物为变温生物，维持体温与环境温度之间的关系–体内各种反应对温度的要求–对生物生长、发育、产量的影响–引起其他环境因子（湿度、气流等）的变化•作物对温度的反应–体温变化–适宜温度范围–极端温度2自然界温度的变化规律•自然界温度的变化规律–日变化–年变化–非周期性温度变化•地球表面的热量平衡–裸露地热量平衡–农田中的热量平衡•作物群体内温度变化规律土壤温度大气温度2.1裸露地热量平衡的实现•热量收入：太阳辐射•地面吸热与地面辐射–太阳辐射→地面吸热升温→地面辐射（Ee）→大气升温–大气逆辐射（Ea，大气升温后，其中一部分又向地面热辐射）–地面有效辐射（r）=Ee-Ea•热量支出–地面与空气间的热量交换（H）–地面与下层土壤热量交换（B）–地面水分蒸发或凝结中的热量变化（LE）•热量平衡2.1裸露地热量平衡的实现•热量平衡：R=H+B+LE–当地面得到的辐射热r时,R为正;反之为负–空气向地面传热,H为正;反之为负–向上传热B为正;反之为负–蒸发LE为负,凝结为正•环境因子与热量平衡–LE:地表潮湿与地面增温–H:风速与水分蒸发–B:土壤温度梯度及土壤导热率的大小2.2农田中的热量平衡•农田中的热量平衡与作物体的蒸腾作用•作物层的热量平衡–作物与大气间的湍流热交换–作物体蒸腾–作物体自身体温、物质合成、体内热交换–作物与土壤热交换2.3作物群体内温度变化规律•作物体温度–植株温度与气温–根温与土温–叶片对温度的反应–叶温与气温的关系•风速•水汽压2.3作物群体内温度变化规律•作物群体内温度状况–群体内部幅度较小•主要影响因素：冠层结构，植株密度，风–群体内部温度变化规律•生长初期与裸露地基本一致•生长旺期：白天最高值出现在冠层稍下的部位夜间最低值出现在冠层部位–群体下部土壤温度变化特征•主要影响因素：植株高度，冠层密度•白天：较裸露地低•夜间：较裸露地高作物幼芽、幼苗期作物生长旺期3温度的生物学效应•作物对温度的要求（温度范围、积温、热量强度）•节律性变温对作物的影响•设施园艺夜间变温管理的意义•极端温度对作物的影响3.1作物对温度的要求1.温度三基点(℃)–不同作物–同一作物的不同生理活动•小麦光合作用:0-5,20-25,40-50呼吸作用:-10,36-40,50–同一作物的不同器官•越冬作物冬季茎叶,根–基点温度的可变性•菊科植物光合作用的最适温度冬季15,夏季253.1作物对温度的要求2.积温:作物完成某一阶段所需的温度积累–有效积温–活动积温–了解植物积温的意义3.热量强度–具有同样活动积温的云南与郑州,与棉花种植–郑州7、8月份的平均气温27℃,棉花开花结铃良好–云南7、8月份的平均气温20℃,棉花不能开花结铃3.2作物对温度适应的生态类型类型特点最适温度最低温度举例耐寒多年生地上部分能耐高温，地下部分可安全越冬能长期忍耐0℃以下低温树木，茭白，藕耐寒一、二年生寒冷地区一般能露地越冬，可短期忍耐-5—-10℃低温15—20℃-1—-2℃小麦，菠菜，大葱，大蒜，半耐寒适于冬季生长的作物，长江以南能露地越冬，可短期忍耐-1、-2℃低温17—20℃2—5℃萝卜，白菜，蚕豆，油菜，莴苣喜温长江以南可春播或秋播，北方地区可春播20-30℃10-15℃黄瓜，茄子，番茄，辣椒，菜豆耐热适于一年中最热季节生长，春播夏收30-40℃瓜类3.3春化作用•概念：某些植物需要通过低温刺激促进其开花。这种现象称为春化作用。•主要植物：一般二年生作物如芹菜、白菜、菠菜、洋葱、莴苣、大蒜、小麦等。•低温作用：诱导开花3.4节律性变温对作物的影响•自然界温度的变化规律–节律性变温–温周期现象–影响因素:季节,海拔,纬度•温周期对作物的影响–种子萌发–作物生长发育–开花结果–品质出苗生长现蕾开花吐絮变温有利于种子发芽,其原因:1.增加氧在细胞中的溶解度,促进营养物质的分解2.提高细胞膜的通透性•作物生长对温差的要求–热带作物:3-6℃–温带作物:5-7℃–沙漠植物:10℃以上•光合作用与呼吸作用对温度的不同要求•营养物质的积累与输送•花芽分化对温差的要求5-10℃对品质的影响:草莓:高温，可促进颜色、甜味形成低温，可促进香味形成瓜果类：新疆瓜果甜作物的千粒重与温差3.5极端温度对作物的影响•极端温度的概念–突然出现的非节律性变温•动植物对温度的敏感性3.5极端温度对作物的影响•极端高温–后果:灼伤–原因:养分消耗过度,水分蒸发过度导致失水•极端低温–冻害:气温低于植物体冰点后造成的伤害–寒害:喜温或耐热作物受到突然的低温刺激后造成的伤害•如何防止极端温度的影响?–品种选择–播种时期–田间管理：灌溉、施肥、遮阳、保温等思考题：1.温度对作物生长发育的意义。2.地球表面的热量平衡是如何实现的？如何进行地表热量平衡的调节？3.作物群体内温度变化的特征。4.作物对温度有什么要求？5.什么是温周期现象？节律性变温对作物生产有何作用？6.如何防止极端温度的影响?4.设施园艺内的热量平衡5.设施园艺的热特性及影响因子6.设施园艺夜间变温管理与作物生产7.设施园艺温度调节与控制第3章作物与温度(二)2007.11.64.设施园艺内的热量平衡•半封闭系统•实现热量平衡的途径–辐射–传导–对流•分别讨论–白天设施内的热量平衡–夜间设施内的热量平衡•加热•不加热4.1白天设施内的热量平衡•热源–太阳辐射–人工加热（有，无）•热量支出–显热部分•辐射失热：向空气、土壤、物体表面辐射→土温、气温等•对流失热：土壤—空气，空气—空气，空气—覆盖物•传导失热：土壤—土壤（横向，纵向）•缝隙失热：内外压差引起，通过门、窗、缝隙等失热–潜热部分•蒸发失热：土壤及覆盖物表面蒸发、作物蒸腾4.2夜间设施内的热量平衡—不加热•热源–土壤蓄热•热量支出–贯流失热：地面向空气传热→覆盖物内表面→覆盖物外表面→室外空气–传导失热：土壤—土壤（横向）–缝隙失热：内外压差引起，通过门、窗、缝隙等失热4.3夜间设施内的热量平衡—加热•热源–人工加热，土壤蓄热•热量支出–与不加温温室相比，因室内外温差更大，热量损失更多•贯流失热：地面向空气传热→覆盖物内表面→覆盖物外表面→室外空气•传导失热：土壤—土壤（横向）•缝隙失热：内外压差引起，通过门、窗、缝隙等失热5.设施园艺的热特性及影响因子5.1设施园艺的热特性•设施园艺的热特性–温室效应•允许太阳辐射进入设施内部，使土壤温度升高•阻止长波辐射热通过透明覆盖材料•半封闭空间，内外空气交换弱–日温差大–温度分布不均•水平方向•垂直方向–温度逆转现象与早春防寒5.2影响设施园艺热特性的因素•设施封闭程度与温室效应–半封闭结构–空气交换弱•太阳辐射–辐射强度–入射量：屋面倾斜角，建筑方位等–长波辐射的穿透能力•保温比：设施内土壤面积与设施围护结构之比–单栋温室（0.5-0.6）与连栋温室（0.7-0.8）–保温比与日温差：室外温差10℃，大棚30℃，小棚40℃•覆盖材料–透光率–导热率a阴天b晴天－－－温室内，——温室外温室内外辐射强度与温度变化•聚氯乙烯升温慢，保温好•聚乙烯升温快，保温差5.3影响设施园艺温度分布的因素•对温度分布的影响–所有5.2中的因素–室内空气环流•冷热空气•室外风压–配套技术•设施结构•加温设备：设备种类，安置地点，日常管理•通风技术–自然通风（窗户开关顺序）–机械通风（进排风口）单坡，加温单坡，不加温双坡，加温（中午）双坡，不加温（夜间）6.设施园艺夜间变温管理与作物生产•进行变温管理的意义–有机物的输送–节能–增产•设施园艺夜间变温管理模式–四段制•执行变温管理时应注意的问题–气温与地温–光照与温度7.设施园艺温度调节与控制•进行设施园艺温度调控的目的–温度是相对容易调控的因子–满足作物对温度的不同要求–设施中温度不是恒定的•进行温度调控的要求–动态适温–温度分布均匀–温度变化平缓–节能、经济7.1设施园艺温度调控—保温•温室散热途径–透射传热70-80%–缝隙传热10-20%–土壤传热10%7.1设施园艺温度调控—保温•保温措施–增大蓄热量•设施方位，设施结构，设施透光性能•减少潜热损失–增大保温比–减少散热损失•设施保温性能设计•加盖保温层•通风量、通风时间•缝隙处理•防寒沟充气泵及其配件保温被7.2设施园艺温度调控—加温•加热方式–热空气，热水，蒸汽，电热等•热源–油，煤，气，电，地热•地下（地中）热交换–将白天太阳辐射能蓄积在地下（地中）贮热交换器中，到夜间再向室内释放加热系统散热器的类型及布置7.3设施园艺温度调控—降温•适用场合：夏季•降温方式–蒸发降温–遮阳降温–通风降温开窗机构湿帘通风降温系统屋面开窗遮阳幕（内、外）及其拉幕系统外遮阳系统内遮阳系统三折式拉幕系统侧墙外开窗顶部连续开窗推杆式开窗思考题：1.设施园艺的热特性及其影响因素。2.如何使设施内温度分布尽可能做到均匀？3.进行设施温度调控的目的和要求。如何进行温度调控？4.设施园艺夜间变温管理对作物生产的意义。