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作物与环境的关系沈阳农业大学科学技术学院农学专业作物的自然环境一作物的人工环境二环境因素的生态学分析三一、作物的自然环境环境因子（生态因子）是指作物生活空间的外界自然条件的总和，不仅包括对其有影响的种种自然环境条件，还包括生物有机体的影响和作用。生活因子：光照、温度、水分、热量、养分和空气这五个因素是作物生命活动中所不能缺少的，缺少其中之一作物就无法生存，这些因子叫做生活因子作物、环境、措施三者的关系措施环境生理生化过程产品产量和品质作物栽培作物的实践活动，包括作物、环境、措施3个方面，作物产品的形成，正是作物一环境一措施3方面共同作用的结果。从现代系统论的观点看，环境一作物一措施三者互相联系，共同构成了农田作物栽培的生态系统（一）广义的人工环境是指所有的为作物正常生长发育所创造的环境；而人为的环境污染、干扰和破坏植物资源的现象，是人工环境的负面表现。（二）狭义的人工环境是指在人工控制下的作物环境，例如作物的薄膜覆盖、向阳温室，都是行之有效的人工环境。二、作物的人工环境三、环境因素的生态学分析（一）、环境因素的分类光能、温度、空气、水分等土壤的有机和无机物质的物理、化学性质以及土壤生物和微生物等。如地势、地貌、海拔高度、坡度、坡向等动物、植物、微生物的影响气候因素土壤因素地形因素生物因素人为因素主要指栽培措施（二）、环境（生态）因子的对作物作用的特点5、环境因素的直接作用和间接作用1．环境因素相互联系的综合作用2、主要因素3、环境因素的不可代替性和可调性4、环境因素作用的阶段性特点1．环境因素相互联系的综合作用生态环境是许多环境因素综合作用的结果，进而对作物起着综合的生态作用。各个因素之间不是孤立的，而是互相联系、互相制约的，环境中任何一个因素的变化，都将引起其他因素不同程度的变化2．主要因素组成环境的因素，都影响作物的生长发育。但在一定条件下，其中必有一二个因素是起主导作用的，它的存在与否和数量的变化，使作物的生长发育情况发生明显的变化，这种起主要作用的因素就是主导因素。3．环境因素的不可代替性和可调性作物在生长发育过程中所需要的环境条件，诸如光、温度、水分、空气、无机盐类等因素，是同等重要不可缺少的。缺少任何一种，都能引起作物生长发育受阻，甚至死亡；而且任何一个因素都不能由另一个因素来代替。另一方面，在一定情况下，某一因素量上的不足，可以由其他因素的增加或加强而得到调剂，并仍然有可能获得相似的生态效应。4．环境因素作用的阶段性每一个环境因素，或彼此有关联的若干因素的结合，对同一作物的各个不同发育阶段所起的生态作用是不同的；作物的一生中，所需要的环境因素也是随着生长发育的推移而变化的。5．环境因素的直接作用和间接作用在对作物生长发育状况和作物分布进行分析时，应区别环境因子的直接作用和间接作用。譬如干热风、低温等对作物的影响属于直接作用。很多地形因素，如地形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等，是通过改变光照、温度、雨量、风速、土壤性质等进而对作物发生影响，这是环境因素的间接作用。如前所述，我们所采取的栽培措施中，有一些是直接作用于作物的，而更多的则是起间接作用的从作物栽培的角度来说，光照强度、日照长度和光谱成分都与作物的生长发育有密切的关系，并对作物的产量和品质产生影响。一、光对作物的生态作用二、作物对光的吸收转化与产量一、光对作物的生态作用（一）光照强度光照强度（光照度）指单位面积上所接受的光通量，在一定程度上反映了植物所能选择吸收的可见光强弱。光照度的测量单位是勒克斯（Lux），1勒克斯等于1流明/m2，亦等于1米烛光。在作物研究中，采用照度计测量。大致在380-710纳米波长之间，属于可见光的主要波长段。光照强度作物生长光合作用作物发育与1、光照强度与作物生长光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用。因为光是作物进行光合作用的能量来源，光合作用合成的有机物质是作物进行生长的物质基础。细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光照强度有密切的关系。光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度；植物体各器官和组织保持发育上的正常比例，也与一定的光照强度有关。例如，作物种植过密，株内行间光照就不足，由于植株顶端的趋光性，茎秆的节间会过分拉长，这样一来，不但影响分蘖或分枝，而且影响群体内绿色器官的光合作用，导致茎秆细弱而倒伏，造成减产。2、光和强度与作物发育光照强度也影响作物的发育。作物花芽的分化和形成即受光照强度的制约。通常作物群体过大，有机营养的同化量少，花芽的形成也减少，已经形成的花芽也由于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。在开花期，如果光照减弱也会引起结实不良或果实停止发育，甚至落果。例如，棉花在开花、结铃期如遇长期阴雨天气，光照不足，影响碳水化合物的制造与积累，就会造成较多的落花落铃。3、光照强度与光合作用作物的喜光与耐阴特性根据不同作物对光照度的基本要求，可大致分喜光作物和耐阴作物两大类。喜光作物：玉米、甘蔗、甘薯等；耐阴作物：多数豆类、魔芋等。水稻既喜光又耐阴，具有双重特性。生产上耐阴作物往往与喜光作物搭配种植，构成不同的间套作方式，如玉米与大豆间作在生产上分布十分广泛。作物喜光是绝对的，耐阴是相对的，没有光就不可能有光合作用和物质积累。光补偿点和光饱和点作物对光照度的要求通常用“光补偿点”和“光饱和点”表示。光补偿点：弱光下，随着光照度提高，光合作用增强；到一定光照度时，光合与呼吸平衡，表观光合强度为零，此时的光照度即为光补偿点。群体基部光照宜接近光补偿点。光饱和点：随着光照度继续增强，光合强度继续上升，当达到一定值后，光合强度不再上升而趋于稳定，此时的光照度就是光饱和点。喜光作物的光补偿点、饱和点较高，耐阴作物的光补偿点、饱和点较低。光照度的调节根据不同作物的光照适应性，可以通过种植密度和种植方式的调节，满足不同作物、不同生育时期对光照度的要求。对于个别不耐强光的作物如魔芋等，必要时可以采取各种遮阴方法。多数作物结实期间要求充足的光照，生产上应通过合理的播期调节，安排光照充足的时段满足结实过程的需要。(二)日照长度的作用1、光周期与光周期反应光周期指白昼与黑夜时间长度的交替。光周期反应指作物生育过程因光周期变化而引起生育期长短变化的现象。白天黑夜一天的光周期不同植物的开花对日照长短有不同的要求。对开花起重要诱导作用的不是日照长度，而是黑暗长度。理解作物对日照长短的反应，有如下几点需要注意：第一，作物在达到一定的生理年龄时才能接受光周期的变化。（三性：感温性；感光性；基本营养生长性）第二，对长日照作物来说，绝非日照越长越好，对短日照作物亦然。第三，在光周期现象中，光照是主导因素，但其他外界条件也有一定的作用，并且会影响作物对光照的反应，其中温度的影响作为显著。根据作物对光周期的反应将作物分为四类：作物光周期反应长日照作物短日照作物中日照作物定日照作物长日性作物：对日照长度的要求有一最低时限（临界日长），日照短于此时限就不能正常开花，而停留在营养生长阶段。如麦类、油菜、马铃薯、蚕豆、豌豆等。短日性作物：对日照长度的要求有一最高时限（临界日长），日照长于此时限就不能正常开花，而停留在营养生长阶段。如水稻、玉米、高粱、大豆、花生、烟草等。中日性作物：对日照长度要求不严格，只要其他条件适宜，一般四季都能开花。如菜豆、荞麦等。定日照作物：只能在12.75时日照长度才能开花，长于或短于这个日长都不能开花。如甘蔗的某些品种。长日性和短日性作物中如小麦、油菜、水稻、大豆等也有对日照长度要求不严格的品种类型，它们实际上也可归属于中日性作物。引种：从远地引进新的作物或品种时，首先要了解被引种作物的光周期反应特性。短日照作物南种北引，一般表现开花期推迟，生育期延长；北种南引，则生育期缩短，开花期提早。长日照作物正好相反，南种北引，生育期缩短，开花期提早；北种南引，开花期推迟，生育期延长。2、光周期反应在作物生产上的应用栽培：要根据作物品种的光周期反应特性确定播种期。如福建双季稻区，早、中、晚稻品种类型都可作晚季稻（双晚）栽培；但典型晚稻品种不能作早季稻（双早）栽培。育种：作物育种实践中，不同亲本材料的生育期可能不一致，往往需要调节播差期，或者采用人工光周期诱导，促使亲本花期相遇。如在甘薯杂交育种时，应用短光照处理，能够诱导甘薯大量开花，以便进行有性杂交。甘薯开花（三）光谱成分对作物的作用光质指光谱成分。作物群体顶部接受的光谱是完全光谱不同光谱成分中，红、橙光和蓝、紫光是叶绿素的吸收光谱；绿光对作物意义不大；紫外光有矮化作用，也有伤害作用；远红光能引起伸长效应和光周期反应；红光有利于碳水化合物的合成，蓝光有利于蛋白质的合成，紫外线能促进果实成熟和增加果实糖分含量。二、作物对光的吸收转化与产量(一)作物对光能的利用1.有效辐射：在390－760nm范围内的可见光。2.光合有效辐射：可见光能被作物吸收，参加光合作用的有效辐射。其中可见光至少有三个方面的损失：A.叶片反射：占有效辐射的8％。B.漏射：占总有效辐射的2%。C.被非叶绿体以外的非绿色部分吸收：占总有效辐射10％。32可见，能被作物吸收参加光合作用的光只占总有效辐射的80％。但也不能完全将光能转化为化学能。3.光能利用率：单位面积上的作物总干重折算的含热量占同等面积上入射太阳有效辐射总收入的百分率。目前我国一般生产水平光能利用率只有1％－2％，高产田达3％－4％。据测算，亩产籽粒1000公斤，光能利用率为5％。理论生产力与现实生产力有一定差距。334.提高光能利用率（或产量潜力）的途径(1)通过遗传育种提高光合效率1）在生理水平上，遗传改良重在改变光合色素的组成和数量，提高光饱和点，缓解光抑光合，改变CO2固定酶。2）在解剖和形态学水平上，改善叶色、叶形、叶片厚度、叶片伸展角度、株型与穗型等。343536(2)提高作物群体的光能截获量光合效率与光能截获量概念不同，作用一样，一个侧重个体，一个侧重群体作物群体光能截获量主要与叶面积指数（LAI）有关：1）叶面积指数与光能截获率呈S曲线，且存在临界LAI，即光截获达95％时的LAI。2）作物群体的光能截获量与太阳辐射的冠层内的吸收、反射和漏射有关，所以叶型非常重要。37(3)降低呼吸消耗C3作物光呼吸的存在，增加了呼吸消耗，所以喷施光呼吸抑制剂。(4)改善栽培环境和栽培技术1）加强农田基本建设：光合作用除了光外，还需其他外界条件的配合，如水分和土壤肥力等。2）合理密植、施肥与灌溉，使叶面积前、中、后期协调生长。3）采用间、套作和复种技术，增加复种指数。第三节作物与温度的关系作物的生长、发育要求一定的热量，而用于表示热量的是温度。温度的规律性或节奏性变化和极端温度的出现，都对作物有极大的影响。一、温度对作物的生态作用二、极端温度对作物的危害及作物的抗性温度对作物的生态作用温度的节奏性变化与作物生产一作物的“播性”与春化处理二作物的温度三基点三地温与作物根系生长四温度与干物质积累五六积温与作物生产(一)温度的节奏性变化与作物生产温周期：作物生长发育与温度变化的同步现象(二)作物的“播性”与春化处理春化过程：某些作物在某一生长发育阶段中，需要经低温的刺激，才能从生长转到发育阶段。这种需要低温刺激才能开花的过程，称为春化过程，需要低温的这个发育阶段，称为春化发育阶段根据小麦品种对春化反应的特点将小麦品种分为冬性、半冬性、春性3种类型类型温度时间冬性0—3℃30—50天半冬性0—7℃15—35天春性0—12℃5—15天(三)作物的基本温度三基点温度：作物对温度的基本要求通常称为温度三基点，即最低温度、最适温度和最高温度。耐寒作物：生长的最低、最适、最高温度一般为3－5℃、20－25℃、30－35℃；开花的最低、最适、最高温度一般为5－10℃、15－20℃、30－32℃。喜温作物：生长的最低、最适、最高温度一般为8－15℃、28－32℃、35－44℃；开花的最低、最适、最高温度一般为13－20℃、25－30℃、35－45℃。度数最高最低最适范围死亡带生活