第四章第四章 作物与环境的关系作物与环境的关系第一节第一节 光光第二节第二节 温度温度第三节第三节 水分水分第四节第四节 土壤（养分）土壤（养分）第五节第五节 空气空气光照、温度、水分、养分、空气是作物生光照、温度、水分、养分、空气是作物生命活动不可缺少的，是作物生育的基本条命活动不可缺少的，是作物生育的基本条件，即生活因子。件，即生活因子。 第一节第一节 作物与光作物与光一、光照度（光照强度）一、光照度（光照强度）光照度指单位面积上所接受光照度指单位面积上所接受的光通量，在一定程度上反的光通量，在一定程度上反映了植物所能选择吸收的可映了植物所能选择吸收的可见光强弱。见光强弱。光照度的测量单位是勒克斯光照度的测量单位是勒克斯（LuxLux），），1 1勒克斯等于勒克斯等于1 1流流明明/ /m m2 2 ，亦等于亦等于1 1米烛光。米烛光。在作物研究中，采用照度计在作物研究中，采用照度计测量。大致在测量。大致在380-710380-710纳米纳米波长之间，属于可见光的主波长之间，属于可见光的主要波长段。要波长段。 作物的喜光与耐阴特性作物的喜光与耐阴特性 根根据据不不同同作作物物对对光光照照度度的的基基本本要要求求，可可大大致致分分喜喜光光作物和耐阴作物两大类。作物和耐阴作物两大类。喜喜光光作作物物：玉玉米米、甘甘蔗蔗、甘薯等；甘薯等；耐耐阴阴作作物物：多多数数豆豆类类、魔魔芋等。芋等。水水稻稻既既喜喜光光又又耐耐阴阴，具具有有双重特性。双重特性。生生产产上上耐耐阴阴作作物物往往往往与与喜喜光光作作物物搭搭配配种种植植，构构成成不不同同的的间间套套作作方方式式，如如玉玉米米与与大大豆豆间间作作在在生生产产上上分分布布十分广泛。十分广泛。作作物物喜喜光光是是绝绝对对的的，耐耐阴阴是是相相对对的的，没没有有光光就就不不可可能有光合作用和物质积累。能有光合作用和物质积累。光补偿点和光饱和点光补偿点和光饱和点 作作物物对对光光照照度度的的要要求求通通常常用用“光光补补偿偿点点”和和“光光饱饱和和点点”表表示。示。光光补补偿偿点点：弱弱光光下下，随随着着光光照照度度提提高高，光光合合作作用用增增强强；到到一一定定光光照照度度时时，光光合合与与呼呼吸吸平平衡衡，表表观观光光合合强强度度为为零零，此此时时的的光照度即为光补偿点。群体基部光照宜接近光补偿点。光照度即为光补偿点。群体基部光照宜接近光补偿点。 光光饱饱和和点点：随随着着光光照照度度继继续续增增强强，光光合合强强度度继继续续上上升升，当当达达到到一一定定值值后后，光光合合强强度度不不再再上上升升而而趋趋于于稳稳定定，此此时时的的光光照照度度就是光饱和点。就是光饱和点。喜喜光光作作物物的的光光补补偿偿点点、饱饱和和点点较较高高，耐耐阴阴作作物物的的光光补补偿偿点点、饱和点较低。饱和点较低。光照度的调节光照度的调节 根根据据不不同同作作物物的的光光照照适适应应性性，可可以以通通过过种种植植密密度度和和种种植植方方式式的调节，满足不同作物、不同生育时期对光照度的要求。的调节，满足不同作物、不同生育时期对光照度的要求。对对于于个个别别不不耐耐强强光光的的作作物物如如魔魔芋芋等等，必必要要时时可可以以采采取取各各种种遮遮阴方法。阴方法。多多数数作作物物结结实实期期间间要要求求充充足足的的光光照照，生生产产上上应应通通过过合合理理的的播播期调节，安排光照充足的时段满足结实过程的需要。期调节，安排光照充足的时段满足结实过程的需要。二、光周期二、光周期光周期和光周期反应光周期和光周期反应光光周周期期指指白白昼昼与与黑黑夜夜时时间间长度的交替。长度的交替。光光周周期期反反应应指指作作物物生生育育过过程程因因光光周周期期变变化化而而引引起起生生育期长短变化的现象。育期长短变化的现象。不不同同植植物物的的开开花花对对日日照照长长短短有有不不同同的的要要求求。对对开开花花起起重重要要诱诱导导作作用用的的不不是是日日照长度，而是黑暗长度。照长度，而是黑暗长度。光周期反应的类型光周期反应的类型长长日日性性作作物物：对对日日照照长长度度的的要要求求有有一一最最低低时时限限（临临界界日日长长），日日照照短短于于此此时时限限就就不不能能正正常常开开花花，而而停停留留在在营营养养生生长长阶阶段。如麦类、油菜、马铃薯、蚕豆、豌豆等。段。如麦类、油菜、马铃薯、蚕豆、豌豆等。短短日日性性作作物物：对对日日照照长长度度的的要要求求有有一一最最高高时时限限（临临界界日日长长），日日照照长长于于此此时时限限就就不不能能正正常常开开花花，而而停停留留在在营营养养生生长长阶阶段。如水稻、玉米、高粱、大豆、花生、烟草等。段。如水稻、玉米、高粱、大豆、花生、烟草等。中中日日性性作作物物：对对日日照照长长度度要要求求不不严严格格，只只要要其其他他条条件件适适宜宜，一般四季都能开花。如菜豆、荞麦等。一般四季都能开花。如菜豆、荞麦等。长长日日性性和和短短日日性性作作物物中中如如小小麦麦、油油菜菜、水水稻稻、大大豆豆等等也也有有对对日日照照长长度度要要求求不不严严格格的的品品种种类类型型，它它们们实实际际上上也也可可归归属属于中日性作物。于中日性作物。荞麦荞麦光周期反应在作物生产上的应用光周期反应在作物生产上的应用引种：从远地引进新的作物或品种时，首先要了解被引种引种：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。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；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。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；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。北种南引，开花期推迟，生育期延长。栽栽培培：要要根根据据作作物物品品种种的的光光周周期期反反应应特特性性确确定定播播种期。种期。如如福福建建双双季季稻稻区区，早早、中中、晚晚稻稻品品种种类类型型都都可可作作晚晚季季稻稻（双双晚晚）栽栽培培；但但典典型型晚晚稻稻品品种种不不能能作作早早季季稻稻（双早）栽培。（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，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。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。量开花，以便进行有性杂交。 甘薯开花甘薯开花三三、光质、光质光质指光谱成分。光质指光谱成分。作物群体顶部接受的光谱是完全光谱。作物群体顶部接受的光谱是完全光谱。不不同同光光谱谱成成分分中中，红红、橙橙光光和和蓝蓝、紫紫光光是叶绿素的吸收光谱；是叶绿素的吸收光谱；绿光对作物意义不大；绿光对作物意义不大；紫外光有矮化作用，也有伤害作用；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；远红光能引起伸长效应和光周期反应；红红光光有有利利于于碳碳水水化化合合物物的的合合成成，蓝蓝光光有有利利于于蛋蛋白白质质的的合合成成，紫紫外外线线能能促促进进果果实实成熟和增加果实糖分含量。成熟和增加果实糖分含量。第二节第二节 作物与温度作物与温度温度是表示热量的一种指标。温度是表示热量的一种指标。一、温度的周期性变化一、温度的周期性变化一一年年四四季季的的周周期期性性变变化化。春春播播、秋秋收收、冬冬藏藏就就是是这这种种变变化化的的一般生产反映。一般生产反映。日日夜夜的的周周期期性性变变化化，所所谓谓昼昼夜夜温温差差就就是是衡衡量量这这个个变变化化的的一一种种指指标标。一一般般白白天天温温度度较较高高，有有利利于于作作物物光光合合作作用用，夜夜间间温温度度较低，有利于减少呼吸消耗。较低，有利于减少呼吸消耗。例如水稻在白天例如水稻在白天24242626，夜间夜间14141616时，对灌浆最有利。时，对灌浆最有利。二、作物的基本温度二、作物的基本温度1 1、不同作物对温度的适应性、不同作物对温度的适应性根根据据作作物物对对温温度度的的不不同同要要求求，生生产产上上通通常常概概分分为为耐耐寒寒作作物物和喜温作物。和喜温作物。耐耐寒寒作作物物：麦麦类类、蚕蚕豆豆、豌豌豆豆、油油菜菜等等，适适宜宜在在较较低低的的温度条件下生长发育；温度条件下生长发育；喜喜温温作作物物：水水稻稻、玉玉米米、大大豆豆、花花生生、甘甘薯薯、甘甘蔗蔗、烟烟草草等等，适适宜宜在在较较高高温温度度条条件件下生长发育。下生长发育。有的将马铃薯称为喜凉作物。有的将马铃薯称为喜凉作物。2 2、温度三基点、温度三基点作作物物对对温温度度的的基基本本要要求求通通常常称称为为温温度度三三基基点点，即即最低温度、最适温度和最高温度。最低温度、最适温度和最高温度。耐寒作物：耐寒作物：生长生长的最低、最适、最高温度一般为的最低、最适、最高温度一般为 3 355、20202525、30303535；开花开花的最低、最适、最高温度一般为的最低、最适、最高温度一般为 5 51010、15152020、30303232。喜温作物：喜温作物：生长生长的最低、最适、最高温度一般为的最低、最适、最高温度一般为 8 81515、28283232、35354444；开花开花的最低、最适、最高温度一般为的最低、最适、最高温度一般为 13 132020、25253030、35354545。三、温度与作物生育进程三、温度与作物生育进程1 1、作物感温性与积温、作物感温性与积温 作物的感温性指作物因温度变化而引起生育期长短变化的作物的感温性指作物因温度变化而引起生育期长短变化的特性。特性。作物生育期长短可以用生育期间每天平均温度的累加即积作物生育期长短可以用生育期间每天平均温度的累加即积温来表示。温来表示。作物生产上所谓的积温有两种含义：作物生产上所谓的积温有两种含义： 一是表示某一地区的热量资源，如福建多数地区一年中一是表示某一地区的热量资源，如福建多数地区一年中1010的活动积温可达的活动积温可达5000500077007700，能够满足双季稻生，能够满足双季稻生产的要求；产的要求； 二是表示某种作物对热量的要求，如福建早稻品种一般要二是表示某种作物对热量的要求，如福建早稻品种一般要求活动积温求活动积温25002500左右，中稻要求左右，中稻要求3000300034003400。2 2、低温春化作用、低温春化作用 温度对作物生育进程的影响还表现在低温对花芽分化的诱温度对作物生育进程的影响还表现在低温对花芽分化的诱导作用。导作用。一些耐寒作物如麦类、油菜等生育前期需要一定时间的低一些耐寒作物如麦类、油菜等生育前期需要一定时间的低温诱导，才能获得花芽分化能力，否则就会较长时间停留温诱导，才能获得花芽分化能力，否则就会较长时间停留在营养生长阶段，这就是所谓的春化现象。在营养生长阶段，这就是所谓的春化现象。生产上作物春化现象的研究和实践一般不涉及喜温作物。生产上作物春化现象的研究和实践一般不涉及喜温作物。根据作物春化感应差异分三种类型：春性型、半冬性型、根据作物春化感应差异分三种类型：春性型、半冬性型、冬性型。冬性型。 四、温度与干物质积累四、温度与干物质积累作作物物干干物物质质积积累累主主要要是是光光合合作作用用与与呼呼吸吸作作用用两两大大生生理理代代谢谢过程的结果。过程的结果。温度对光合作用与呼吸作用影响的相对程度是不一样的。温度对光合作用与呼吸作用影响的相对程度是不一样的。对对水水稻稻、玉玉米米、大大豆豆等等研研究究结结表表明明，在在作作物物生生育育的的温温度度范范围围内内（约约14143737），作作物物光光合合作作用用几几乎乎不不受受温温度度的的影影响响。但呼吸作用受温度影响很大。但呼吸作用受温度影响很大。高高温温易易导导致致呼呼吸吸大大幅幅增增强强，降降低低作作物物的的干干物物质质积积累累效效果果；适适当当较较低低的的温温度度，能能够够明明显显减减少少物物质质消消耗耗，增增加加作作物物的的干干物质积累，有利于作物的产量形成。物质积累，有利于作物的产量形成。 五、极端温度的危害五、极端温度的危害极极端端温温度度指指作作物物生生育育期期间间出出现现的的过过高高或或过过低低温温度度，往往往往对对作物造成危害。作物造成危害。低温危害可分为冷害和冻害两种类型。低温危害可分为冷害和冻害两种类型。冷冷害害是是指指00以以上上的的低低温温对对作作物物的的危危害害，主主要要在在水水稻稻、玉玉米米、大大豆豆、甘甘薯薯等等喜喜温温作作物物生生产产上上发发生生。小小麦麦、大大麦麦等等耐耐寒寒作作物也有低温冷害问题，主要发生在抽穗开花期。物也有低温冷害问题，主要发生在抽穗开花期。冻冻害害是是指指00以以下下低低温温对对作作物物的的危危害害，一一般般在在越越冬冬作作物物生生产产上发生。上发生。高高温温会会导导致致作作物物呼呼吸吸作作用用剧剧烈烈增增强强，物物质质消消耗耗大大量量增增加加；蒸蒸腾腾作作用用严严重重上上升升，植植株株水水分分失失调调，光光合合作作用用下下降降。作作物物开花结实阶段对高温更为敏感。开花结实阶段对高温更为敏感。第三节第三节 作物与水分作物与水分一、作物的水分适应性一、作物的水分适应性作物多属于中生性类型。（水稻属于湿生性类型）作物多属于中生性类型。（水稻属于湿生性类型）中中生生性性作作物物的的根根系系比比较较发发达达，能能够够在在土土壤壤含含水水量量较较低低的的条条件件下下，满满足足作作物物的的水水分分需需求求。但但不不能能适适应应较较长长时时间间的的土土壤壤积积水水和缺氧环境。和缺氧环境。中中生生性性的的不不同同作作物物对对水水分分的的适适应应性性也也有有很很大大差差异异。如如豆豆类类作作物、马铃薯等生育过程要求相对较高的土壤含水量。物、马铃薯等生育过程要求相对较高的土壤含水量。不不同同作作物物的的耐耐旱旱性性和和耐耐涝涝性性。较较耐耐旱旱的的有有甘甘薯薯、高高粱粱、谷谷子子、花花生生、绿绿豆豆等等；较较耐耐涝涝的的有有水水稻稻、高高粱粱等等。涝涝害害与与作作物物种种类类和水质都有密切关系。和水质都有密切关系。作作物物不不同同生生育育时时期期对对水水分分的的适适应应性性有有很很大大差差异异，一一般般前前期期（苗苗期期）需需水水少少，相相对对比比较较耐耐旱旱；中中期期（旺旺长长期期）需需水水多多，对对水水分分也也较较敏敏感感；后后期期（结结实实期期或或衰衰退退期期）需需水水适适中中，耐耐旱旱能力比旺长期有所增强。能力比旺长期有所增强。二、作物的需水量二、作物的需水量作物的需水量通常用蒸腾系数表示。作物的需水量通常用蒸腾系数表示。蒸腾系数指作物每形成蒸腾系数指作物每形成1 1克干物质所消耗的水分克数。克干物质所消耗的水分克数。不同作物的需水量（蒸腾系数）：不同作物的需水量（蒸腾系数）： 高粱、谷子高粱、谷子 200 200400400； 玉米、大小麦、马铃薯玉米、大小麦、马铃薯 400 400600600； 水稻、大豆、蚕豆、油菜水稻、大豆、蚕豆、油菜 500 500800800。影影响响作作物物需需水水的的环环境境因因素素：一一是是气气象象条条件件，包包括括大大气气湿湿度度、气气温温、风风速速等等；二二是是土土壤壤条条件件，包包括括土土壤壤肥肥力力、土土壤壤结结构构等，土壤条件不利，都会导致作物蒸腾系数上升。等，土壤条件不利，都会导致作物蒸腾系数上升。 三、作物需水临界期三、作物需水临界期需需水水临临界界期期就就是是指指作作物物一一生生中中对对水水分分最最敏敏感感的的时时期期。这这一一时期如果缺水，对作物生育和产量影响最大。时期如果缺水，对作物生育和产量影响最大。作作物物需需水水临临界界期期一一般般都都出出现现在在生生殖殖生生长长期期，特特别别是是减减数数分分裂期至开花期这段时间。裂期至开花期这段时间。一些作物需水临界期大致是：一些作物需水临界期大致是： 禾谷类禾谷类孕穗至抽穗期；孕穗至抽穗期； 豆类、花生豆类、花生开花期；开花期； 甘薯、马铃薯甘薯、马铃薯块根、块茎形成期；块根、块茎形成期；有有人人根根据据水水稻稻的的需需水水规规律律，提提出出三三个个水水分分敏敏感感期期的的概概念念：第第一一敏敏感感期期是是孕孕穗穗期期，第第二二敏敏感感期期是是抽抽穗穗开开花花期期，第第三三敏敏感期是分蘖期。感期是分蘖期。第四节第四节 作物与土壤（养分）作物与土壤（养分） 土壤主要作用：固定根系；提供水分、养分。土壤主要作用：固定根系；提供水分、养分。土壤理化和生物因素：土壤结构、土壤矿物质、土壤有土壤理化和生物因素：土壤结构、土壤矿物质、土壤有机质、土壤酸碱度、土壤温度、土壤空气、土壤微生物、机质、土壤酸碱度、土壤温度、土壤空气、土壤微生物、土壤动物等。土壤动物等。这里主要说明土壤酸碱度和土壤养分与作物的关系。这里主要说明土壤酸碱度和土壤养分与作物的关系。 一、作物与土壤酸碱度一、作物与土壤酸碱度多多数数作作物物适适应应在在中中性性偏偏酸酸的的土土壤壤环环境境中中生生长长，适适应应PHPH值值范围大致范围大致6.06.07.57.5。较较耐耐酸酸的的作作物物有有甘甘薯薯、马马铃铃薯薯、花花生生、烟烟草草等等，适适应应PHPH值值5.05.06.06.0的土壤条件。的土壤条件。土土壤壤酸酸碱碱度度往往往往通通过过改改变变土土壤壤某某些些养养分分的的有有效效性性而而影影响响作物的生长发育。作物的生长发育。土土壤壤酸酸碱碱度度也也会会通通过过改改变变土土壤壤微微生生物物区区系系而而对对作作物物生生育育产产生生影影响响。土土壤壤细细菌菌、真真菌菌等等多多数数微微生生物物比比较较适适应应中中性性的土壤酸碱环境。的土壤酸碱环境。二、作物与土壤养分二、作物与土壤养分从从生生产产角角度度，根根据据不不同同作作物物对对养养分分需需要要的的差差异异性性，可可以以大大致将作物分为喜氮、喜磷、喜钾三大类。致将作物分为喜氮、喜磷、喜钾三大类。喜喜氮氮作作物物 包包括括禾禾谷谷类类，如如水水稻稻、小小麦麦、玉玉米米等等。这这些些作作物对氮素反应敏感，生产上应增施氮肥。物对氮素反应敏感，生产上应增施氮肥。喜喜磷磷作作物物 包包括括豆豆类类、花花生生、油油菜菜等等，其其产产量量形形成成对对磷磷肥肥反应较好，生产上应增施磷肥。反应较好，生产上应增施磷肥。喜喜钾钾作作物物 包包括括淀淀粉粉、糖糖料料、纤纤维维作作物物，如如薯薯类类、甘甘蔗蔗、棉棉花花、麻麻类类，还还包包括括烟烟草草、向向日日葵葵等等。这这类类作作物物增增施施钾钾肥肥对提高产量和品质都有良好效果。对提高产量和品质都有良好效果。 此此外外，水水稻稻对对硅硅有有大大量量吸吸收收；豆豆科科、茄茄科科作作物物需需要要较较多多的的钙；油菜对硼反应敏感。钙；油菜对硼反应敏感。第五节第五节 作物与空气作物与空气一、作物与一、作物与COCO2 2据据测测算算最最近近100100多多年年，地地球球大大气气COCO2 2浓浓度度从从290290ppmppm上上升升到到20082008年的年的394ppm394ppm。 从从光光合合角角度度，COCO2 2浓浓度度上上升升可可以以大大大大提提高高作作物物的的光光合合效效率率，增增加加作作物物产产量量。但但COCO2 2浓浓度度上上升升导导致致的的温温室室效效应应，其其负负面面影影响可能无法估计。响可能无法估计。提提高高COCO2 2浓浓度度可可以以显显著著增增加加作作物物产产量量。但但目目前前作作物物COCO2 2施施肥肥主主要在温室或塑料大棚进行。不符合作物大面积生产实际。要在温室或塑料大棚进行。不符合作物大面积生产实际。现实的现实的COCO2 2施肥方法是增施有机肥。施肥方法是增施有机肥。二、作物与二、作物与O O2 2作物与氧气的关系主要表现在根系对土壤通气的要求。作物与氧气的关系主要表现在根系对土壤通气的要求。根系一般要在有氧呼吸状态下才能有效发挥其功能。根系一般要在有氧呼吸状态下才能有效发挥其功能。作作物物根根系系周周围围土土壤壤的的紧紧实实度度、含含水水量量等等都都会会影影响响根根系系的的氧氧气供应，从而影响根系活力。气供应，从而影响根系活力。水水稻稻、薯薯类类、花花生生、豆豆类类等等作作物物，栽栽培培上上应应注注意意采采取取措措施施，改善土壤通气状况。改善土壤通气状况。三、作物与三、作物与N N2 2豆豆类类作作物物通通过过共共生生的的根根瘤瘤菌菌固固定定和和利利用用空空气气中中的的氮氮气气。每每亩亩大大豆豆的的固固氮氮量量为为6 69.59.5kgkg。根根瘤瘤菌菌的的固固氮氮量量一一般般占占豆豆类类作作物物需氮总量的需氮总量的1/41/41/21/2。生生物物固固氮氮是是一一个个耗耗能能过过程程。大大豆豆生生育育期期间间根根瘤瘤菌菌所所消消耗耗的的能能量量大大约约相相当当于于大大豆豆光光合合产产物物的的12121414。豆豆类类作作物物栽栽培培中中，改改善善土土壤壤通通气气性性，不不仅仅增增加加氧氧气气，有有利利根根系系、根根瘤瘤发发育育和和根根瘤瘤菌菌活活动动，还能增加氮气，有利共生固氮。还能增加氮气，有利共生固氮。