第四章 作物与环境的关系 第一节 作物的环境 第二节 作物与光的关系 第三节 作物与温度的关系 第四节 作物与水的关系 第五节 作物与空气的关系 第六节 作物与土壤的关系
第四章 作物与环境的关系 第一节 作物的环境 第二节 作物与光的关系 第三节 作物与温度的关系 第四节 作物与水的关系 第五节 作物与空气的关系 第六节 作物与土壤的关系
第一节 作物的环境 一、环境因素的分类 1、气候因素 光能、温度、空气、水分等。 2、土壤因素 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。 3、地形因素 地球表面的起伏、山岳、高原、平原、洼地、坡向、坡 度等，这些都是影响作物生长和分布的因素。 4、生物因素 动物的、植物的、微生物的影响等。 5、人为因素 主要指栽培措施，还包括环境污染的危害作用。 (1) 人为因素通常是有意识、有目的的，对作物的影响较大。 (2) 自然因素可通过人为因素进行调控，如测土配方施肥； (3) 有的自然因素有其强大的作用，非人为因素所能代替或改变，如低温、 干热风等
第一节 作物的环境 一、环境因素的分类 1、气候因素 光能、温度、空气、水分等。 2、土壤因素 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。 3、地形因素 地球表面的起伏、山岳、高原、平原、洼地、坡向、坡 度等，这些都是影响作物生长和分布的因素。 4、生物因素 动物的、植物的、微生物的影响等。 5、人为因素 主要指栽培措施，还包括环境污染的危害作用。 (1) 人为因素通常是有意识、有目的的，对作物的影响较大。 (2) 自然因素可通过人为因素进行调控，如测土配方施肥； (3) 有的自然因素有其强大的作用，非人为因素所能代替或改变，如低温、 干热风等
二、环境因素的生态学分析 1、环境因素相互联系的综合作用 例如:土壤水分含量 ―土壤温度和通气性 ―土壤微生物群落。 2、主导因素 例如：作物春化阶段的低温因素，光周期现象中的日照长度等。 3、环境因素的不可代替性和可调性 （1）作物在生长发育过程中所需要的环境条件是同等重要不可缺少的，且 任一因素都不能由另一因素来代替。 （2）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 环境因素对同一作物的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
二、环境因素的生态学分析 1、环境因素相互联系的综合作用 例如:土壤水分含量 ―土壤温度和通气性 ―土壤微生物群落。 2、主导因素 例如：作物春化阶段的低温因素，光周期现象中的日照长度等。 3、环境因素的不可代替性和可调性 （1）作物在生长发育过程中所需要的环境条件是同等重要不可缺少的，且 任一因素都不能由另一因素来代替。 （2）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 环境因素对同一作物的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
第二节 作物与光的关系 一、光对作物的生态作用及作物的生态适应 (一) 光照强度的作用 1、光照强度与作物生长 （1）细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光强有密切关系。 （2）光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度。 2、光照强度与作物发育 （1）群体过大，有机营养的同化量少，花芽形成也减少，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。 （2）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。 3、光照强度与光合作用 (1) 在丰产栽培条件下，群体偏大，中下部叶片光照不足是最主要的限制因子； (2) 太强也不一定有利。如光抑制。 作物对光照强度的要求通常用 “光补偿点 ” 和 “光饱和点 ”表示
第二节 作物与光的关系 一、光对作物的生态作用及作物的生态适应 (一) 光照强度的作用 1、光照强度与作物生长 （1）细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光强有密切关系。 （2）光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度。 2、光照强度与作物发育 （1）群体过大，有机营养的同化量少，花芽形成也减少，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。 （2）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。 3、光照强度与光合作用 (1) 在丰产栽培条件下，群体偏大，中下部叶片光照不足是最主要的限制因子； (2) 太强也不一定有利。如光抑制。 作物对光照强度的要求通常用 “光补偿点 ” 和 “光饱和点 ”表示
(二) 日照长度的作用 1、光周期反应 Garner和Allard于1920年发现光周期现象。值得注意两点： 第一，作物在达到一定的生理年龄时才能接受光引变。 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。 2、光周期反应在作物栽培上的应用 (1)纬度调节 在作物引种时应特别注意作物开花对光周期的要求。 (2)播期调节 a 短日照作物水稻，从春到夏分期播种，结果播期越晚，抽穗越快。 b 适于在春季播的玉米、高粱、谷子、大豆等短日照作物，若推迟播种，应 适当增大种植密度，亦可获得丰收。 (3)光周期反应与作物品质 a 开花后延长光照，可使蛋白质含量下降，脂肪含量上升。 b 纬度较高、日照较长、光照充足、温度适中的北方地区是大豆的高脂肪 区；纬度较低、日照较短的南方地区大豆蛋白质含量较高
(二) 日照长度的作用 1、光周期反应 Garner和Allard于1920年发现光周期现象。值得注意两点： 第一，作物在达到一定的生理年龄时才能接受光引变。 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。 2、光周期反应在作物栽培上的应用 (1)纬度调节 在作物引种时应特别注意作物开花对光周期的要求。 (2)播期调节 a 短日照作物水稻，从春到夏分期播种，结果播期越晚，抽穗越快。 b 适于在春季播的玉米、高粱、谷子、大豆等短日照作物，若推迟播种，应 适当增大种植密度，亦可获得丰收。 (3)光周期反应与作物品质 a 开花后延长光照，可使蛋白质含量下降，脂肪含量上升。 b 纬度较高、日照较长、光照充足、温度适中的北方地区是大豆的高脂肪 区；纬度较低、日照较短的南方地区大豆蛋白质含量较高
（三）光谱成分对作物的作用 光合有效辐射 在光合作用中，作物并不能利用光谱中所有波长的光能， 只是可见光区（380-760mm）的大部分光波能被绿色植物所吸 收，用于进行光合生产，所以通常把这部分辐射称为光合有效 辐射。 业已证明，红光有利于碳水化合物的合成，蓝光则对蛋白 质合成有利。紫外线照射促进果实的成熟，并能增加果实的含 糖量
（三）光谱成分对作物的作用 光合有效辐射 在光合作用中，作物并不能利用光谱中所有波长的光能， 只是可见光区（380-760mm）的大部分光波能被绿色植物所吸 收，用于进行光合生产，所以通常把这部分辐射称为光合有效 辐射。 业已证明，红光有利于碳水化合物的合成，蓝光则对蛋白 质合成有利。紫外线照射促进果实的成熟，并能增加果实的含 糖量
二、作物对光的吸收转化与产量 ( 一) 作物对光能的利用 1.光能利用率的理论值 单位面积上作物总干重折算含热能(KJ) 光能利用率(%)=——————————————————————×100% 同面积入射太阳辐射能总收入 表 作物光能利用率理论值的估算 1．总的太阳辐射（250～4000nm） 100％ 2．光合有效辐射（380～760nm 可见光波段） 约占总辐射的 40%-50% a 叶片反射损失为光合有效辐射的 8％ b 漏光损失占光合有效辐射的 2％ c 非绿色部分吸收占光合有效辐射 10％ 3．叶绿体实际吸收光能（光合有效的 80％） 约占总辐射 32％－40％ 叶绿体光能转化效率 22.4％ 4．可见光被光合利用部分（40％×22.4％） 约占总辐射 9％ 呼吸消耗损失 1/3 5．作物体内化学能（有机物） 只占总辐射的 6%左右 （光能利用率）
二、作物对光的吸收转化与产量 ( 一) 作物对光能的利用 1.光能利用率的理论值 单位面积上作物总干重折算含热能(KJ) 光能利用率(%)=——————————————————————×100% 同面积入射太阳辐射能总收入 表 作物光能利用率理论值的估算 1．总的太阳辐射（250～4000nm） 100％ 2．光合有效辐射（380～760nm 可见光波段） 约占总辐射的 40%-50% a 叶片反射损失为光合有效辐射的 8％ b 漏光损失占光合有效辐射的 2％ c 非绿色部分吸收占光合有效辐射 10％ 3．叶绿体实际吸收光能（光合有效的 80％） 约占总辐射 32％－40％ 叶绿体光能转化效率 22.4％ 4．可见光被光合利用部分（40％×22.4％） 约占总辐射 9％ 呼吸消耗损失 1/3 5．作物体内化学能（有机物） 只占总辐射的 6%左右 （光能利用率）
(一) 作物对光能的利用 2.目前光能利用率低的原因 (1)漏光损失 作物生长初期叶面积很小，日光大部分漏射在地面上而损失。 (2)光饱和浪费 稻麦光饱和点约为全日照的1/3～1/2，更强的光不能提高光 合速率，而形成浪费。 (3)条件限制 逆境条件下（温度、水分、矿质元素、CO2及病虫害等），一 方面会使光合能力不能充分发挥，限制光能利用；另一方面会 使呼吸消耗相对增多，最终使产量降低
(一) 作物对光能的利用 2.目前光能利用率低的原因 (1)漏光损失 作物生长初期叶面积很小，日光大部分漏射在地面上而损失。 (2)光饱和浪费 稻麦光饱和点约为全日照的1/3～1/2，更强的光不能提高光 合速率，而形成浪费。 (3)条件限制 逆境条件下（温度、水分、矿质元素、CO2及病虫害等），一 方面会使光合能力不能充分发挥，限制光能利用；另一方面会 使呼吸消耗相对增多，最终使产量降低
(二) 改善光合性能是作物增产的根本途径 光合性能＝（光合面积×光合强度×光合时间－呼吸消耗）×经济系数 ¾ 光合性能是决定作物产量高低和光能利用率高低的关键。一切增产措 施，归根到底，主要是通过改善光合性能而起作用的。 ¾ 光合性能的各个方面都有增产潜力可挖，所以都应予以重视。但是各个 方面既相对独立，又密切相关。 ¾ 在当前的生产实践中，一般大田生产应以适当扩大光合面积为主，防止 后期早衰，以适当延长光合时间；而丰产栽培田则应注重提高光合能力和 改善光合产物的分配利用
(二) 改善光合性能是作物增产的根本途径 光合性能＝（光合面积×光合强度×光合时间－呼吸消耗）×经济系数 ¾ 光合性能是决定作物产量高低和光能利用率高低的关键。一切增产措 施，归根到底，主要是通过改善光合性能而起作用的。 ¾ 光合性能的各个方面都有增产潜力可挖，所以都应予以重视。但是各个 方面既相对独立，又密切相关。 ¾ 在当前的生产实践中，一般大田生产应以适当扩大光合面积为主，防止 后期早衰，以适当延长光合时间；而丰产栽培田则应注重提高光合能力和 改善光合产物的分配利用
第三节 作物与温度的关系 一、温度对作物的生态作用 （一）作物的基本温度 温度三基点:作物在生长过程中，对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分。 表 4-1 一些重要作物生理活动的基本温度范围 基 本 温 度 （℃） 作物名称 最 低 最 适 最 高 小 麦 黑 麦 大 麦 燕 麦 玉 米 水 稻 牧 草 烟 草 甜 菜 紫花苜蓿 豌 豆 扁 豆 3-4.5 1-2 3-4.5 4-5 8-10 10-12 3-4 13-14 4-5 1 1-2 4-5 25 25 20 25 32-25 30-32 26 28 28 30 30 30 30-32 30 28-30 30 40-44 36-38 30 35 28-30 37 35 36 温度也不相同 作物不同生育时期所要求的三基点
第三节 作物与温度的关系 一、温度对作物的生态作用 （一）作物的基本温度 温度三基点:作物在生长过程中，对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分。 表 4-1 一些重要作物生理活动的基本温度范围 基 本 温 度 （℃） 作物名称 最 低 最 适 最 高 小 麦 黑 麦 大 麦 燕 麦 玉 米 水 稻 牧 草 烟 草 甜 菜 紫花苜蓿 豌 豆 扁 豆 3-4.5 1-2 3-4.5 4-5 8-10 10-12 3-4 13-14 4-5 1 1-2 4-5 25 25 20 25 32-25 30-32 26 28 28 30 30 30 30-32 30 28-30 30 40-44 36-38 30 35 28-30 37 35 36 温度也不相同 作物不同生育时期所要求的三基点