農(nóng)業(yè)生物環(huán)境原理第5章 作物與大氣課件

1、1.大氣成分及其對(duì)作物的生態(tài)作用2.作物群體中CO2的變化規(guī)律3.CO2進(jìn)入作物體內(nèi)的途徑4.設(shè)施園藝中CO2的變化狀況第5章 作物與大氣博士論文答辯1.1 大氣層對(duì)生命的作用大氣層及其對(duì)生命的意義地球表面到高空1100-1400km范圍的空氣層環(huán)繞地球的保護(hù)層,可防止晝夜的巨大溫差大氣，是確?；畹挠袡C(jī)體之間的氣體交換的場(chǎng)所大氣層對(duì)作物的影響直接影響：CO2、O2間接影響：光、熱大氣成分非常復(fù)雜（N78，O21，CO20.032%,惰性氣體，H,CH4,NO,H2O, 1.2 CO2、O2的變化規(guī)律CO2的變化規(guī)律大氣中CO2的相對(duì)含量影響因素：植被、有無(wú)CO2釋放源CO2的日變化CO2的年變

2、化：變化幅值20- 40ppm自然界中CO2的循環(huán)過(guò)程O(píng)2的變化規(guī)律大氣中O2的含量，穩(wěn)定垂直分布變化較大海拔每升高100m，大氣壓降1kPa，O2分壓降226Pa海拔3000m時(shí)，大氣壓由0m海拔的101.33KPa，降為70.13KPa， O2分壓降由21.2KPa降至14.67KPa局部區(qū)域?qū)2的影響1.3 CO2、O2的生態(tài)作用CO2的生態(tài)作用光合原料O2的生態(tài)作用有機(jī)物的氧化與分解維持機(jī)體對(duì)熱的需求植物體光合產(chǎn)物大氣中O2與CO2的動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)物與植物對(duì)O2的消耗植物光合作用產(chǎn)生的O2是呼吸作用消耗O2的20倍O2、CO2平衡的調(diào)節(jié)器（綠色植物）2 作物群體中CO2的變化規(guī)律CO2的

3、日變化（什么原因？）白天夜間CO2的位相落后現(xiàn)象夜間作物群體內(nèi)不同高度的大氣中CO2濃度最高值的出現(xiàn)時(shí)間隨高度而產(chǎn)生的位移推移現(xiàn)象。2 作物群體中CO2的變化規(guī)律作物群體內(nèi)CO2濃度的垂直分布特征夜間，隨高度而遞減白天，濃度曲線(xiàn)呈彎曲現(xiàn)象，最低點(diǎn)在光合作用最強(qiáng)點(diǎn)處，然后上下遞增。3 CO2進(jìn)入作物體內(nèi)的途徑 三段阻力理論擴(kuò)散阻力與路徑長(zhǎng)短無(wú)關(guān)對(duì)于植物而言， CO2進(jìn)入體內(nèi)的多少，取決于葉片氣孔開(kāi)放程度的大小。氣孔開(kāi)放程度的大小，決定著CO2進(jìn)入的速度？氣體擴(kuò)散過(guò)程中的阻力除氣孔阻力可變外，基本是穩(wěn)定的影響氣孔開(kāi)放度的因素光、溫、濕、CO2濃度氣孔CO2互為調(diào)節(jié)系統(tǒng)氣孔阻力隨氣孔開(kāi)張度而變?nèi)~片氣

4、孔周?chē)?xì)胞間隙CO2分壓降低，會(huì)促進(jìn)氣孔開(kāi)張CO2擴(kuò)散過(guò)程中的阻力有哪些？為什么氣孔阻力是最主要的阻力？4.1 設(shè)施園藝中CO2的變化特征1、溫室中CO2的收支情況 CO2施用 溫室內(nèi)空氣CO2 光合成（晝）CO2氣源室外CO2（晝夜）呼吸土壤中CO2 微生物 呼吸 呼吸 換氣進(jìn)入CO2室外濃度室內(nèi) 換氣逸出CO2室外濃度室內(nèi) 土壤呼吸4.2 CO2濃度與光合速率CO2的光合補(bǔ)償點(diǎn)(光合閾值)CO2光合飽和點(diǎn)一般作物的光合飽和點(diǎn)為10003000ppm不同作物的補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)亦不同CO2利用率與光照強(qiáng)度有關(guān)弱光時(shí)，作物只能利用較低的CO2濃度強(qiáng)光時(shí)，作物能利用較高的CO2濃度。適宜的濃度施用時(shí)

5、期二氧化碳的使用適期 幼苗期施用二氧化碳多是在幼苗出土后至2030天；生產(chǎn)田施用二氧化碳多從果實(shí)膨大期開(kāi)始，施用過(guò)早可能會(huì)出現(xiàn)徒長(zhǎng)。 適宜施用CO2的植物生長(zhǎng)期葉菜和根菜類(lèi)在前期施用；果菜類(lèi)蔬菜，為避免莖葉過(guò)于繁茂，應(yīng)在開(kāi)花結(jié)果期，CO2吸收量較快增長(zhǎng)時(shí)開(kāi)始施用。一天之內(nèi)的施用時(shí)間光合產(chǎn)物量，一般作物上午占全天的3/4，下午僅占1/4光合產(chǎn)物分配，上午施用的CO2在果實(shí)、根中的分配比率較高；下午施用時(shí)、在葉內(nèi)積累較多，將促使枝葉過(guò)于繁茂，還可能造成葉片內(nèi)淀粉積累而早衰植物產(chǎn)品產(chǎn)量，果菜類(lèi)蔬菜上午施用CO2的產(chǎn)量較高。 燃燒甲烷、白煤油釋放CO2釋放純二氧化碳 定量施放鋼瓶中的壓縮氣體。思考題：

6、分析自然界、作物群體中CO2的變化規(guī)律，室內(nèi)外環(huán)境中氣體成分差異的原因及其變化特征。O2、CO2的生態(tài)作用。CO2進(jìn)入作物體的途徑。氣孔是如何對(duì)進(jìn)入作物體內(nèi)的CO2濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)的？CO2進(jìn)入作物體內(nèi)需要克服哪些阻力？為什么氣孔開(kāi)張度是決定CO2擴(kuò)散速度的最重要條件？ 大氣成分對(duì)作物生產(chǎn)的作用。冠層結(jié)構(gòu)對(duì)作物群體中二氧化碳分布有什么影響？如何在設(shè)施園藝中進(jìn)行CO2施肥？如何利用二氧化碳實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)？是否施用二氧化碳一定有效？自然界中CO2的循環(huán)過(guò)程空氣中的CO2+H2O綠色植物光合作用有機(jī)物O2動(dòng)物體呼吸廢棄物微生物分解CO2呼吸作物群體中CO2濃度的位相落后作物群體中CO2濃度的垂直分布CO2

7、進(jìn)入作物體的途徑路 徑路徑長(zhǎng)度擴(kuò)散介質(zhì)阻 力大氣中的CO2輸送至葉片附近較長(zhǎng)，以m或cm計(jì)氣相（湍流和對(duì)流）空氣阻力葉片附近通過(guò)氣孔進(jìn)入葉肉細(xì)胞表面較短，小于1cm氣相（擴(kuò)散）氣孔阻力1）全開(kāi)：320s/cm2）關(guān)閉：3580s/cm表皮阻力1）一般20 80s/cm2）最高200s/cm葉肉細(xì)胞表面到達(dá)光合作用點(diǎn)更短，小于1mm液相（擴(kuò)散）1 葉肉產(chǎn)生的阻力2 原生質(zhì)液產(chǎn)生的阻力3 葉綠體到反應(yīng)點(diǎn)路徑中的阻力氣相擴(kuò)散阻力為液相的1萬(wàn)倍以上設(shè)施內(nèi)各部分CO2的分布情況CO2濃度增高： 1）作物的鮮重、干物質(zhì)重增大 2）幼苗單位株高的重量增大 3）地上部分增重效果優(yōu)于地下部分 4）不同作物的飽和

8、點(diǎn)不同5.O2的生物學(xué)效應(yīng)6.氣體成分與果蔬保鮮貯藏第5章 作物與大氣博士論文答辯5.1 呼吸代謝的類(lèi)型有氧呼吸 C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2872J無(wú)氧呼吸 C6H12O62C2H5OH+2CO2+100.5J C6H12O6 2CH3CHOHCOOH+75J呼吸代謝的意義能量貯存、能量釋放、熱平衡維持各種中間產(chǎn)物,從而來(lái)合成各種有機(jī)物氧濃度下降時(shí)，無(wú)氧呼吸增高，而有氧呼吸降低無(wú)氧呼吸5.2 氧濃度與呼吸代謝的關(guān)系有氧呼吸對(duì)氧的要求有氧呼吸消失點(diǎn)氧濃度高低引起呼吸性質(zhì)的改變?nèi)毖醵唐谌毖鯇?duì)植物無(wú)害缺氧（限值為正常氧濃度的10%）對(duì)種子發(fā)芽、根系、土壤微生物有影響長(zhǎng)期缺氧的后果酸

9、、酒精中毒能量釋放不足丙酮酸合成不能正常進(jìn)行氧與果蔬成熟貯藏5.3 呼吸漂移和呼吸高峰呼吸強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量樣品CO2的釋放量或O2的吸入量。呼吸漂移：生物體在某一生命階段呼吸強(qiáng)度變化的趨勢(shì)。呼吸高峰：呼吸漂移曲線(xiàn)的峰值。高峰型：蘋(píng)果、香蕉等無(wú)高峰型：葡萄、柑橘等成熟激素與呼吸高峰乙烯（C2H4）高峰型果蔬的特點(diǎn)呼吸高峰與其自身產(chǎn)生的乙烯平起平落外加乙烯促進(jìn)呼吸高峰出現(xiàn)及催熟反應(yīng)無(wú)高峰型果蔬生產(chǎn)的乙烯很少，外加乙烯不會(huì)明顯刺激內(nèi)源乙烯的生產(chǎn)，但能夠產(chǎn)生類(lèi)似呼吸高峰模式的呼吸變化6.1 O2在果蔬保鮮貯藏中的生理意義調(diào)節(jié)氣體成分對(duì)呼吸代謝的影響 通過(guò)降低貯藏環(huán)境中氧濃度和提高二氧化碳濃度，

10、既可降低呼吸強(qiáng)度、延緩衰老過(guò)程，又可抑制病原微生物生長(zhǎng)發(fā)育，從而達(dá)到延長(zhǎng)果蔬保鮮貯藏的目的。6.1 O2在果蔬保鮮貯藏中的生理意義促進(jìn)成熟激素的形成O2的臨界濃度：呼吸釋放CO2最少時(shí)的O2濃度不同果蔬對(duì)O2濃度的敏感性不同低氧可抑制需氧微生物的生長(zhǎng)，防止腐敗6.2 CO2在果蔬保鮮貯藏中的生理意義與O2的作用相反呼吸過(guò)程抑制成熟激素的形成抑制外源乙烯的作用不同果蔬對(duì)CO2濃度的敏感性不同高濃度CO2較低O2更有害CO2的生理效應(yīng)細(xì)胞內(nèi)高濃度二氧化碳可減弱成熟衰老的速度適當(dāng)提高CO2濃度，有利于延遲后熟衰老6.3 果蔬貯藏中環(huán)境因素的綜合效應(yīng)最適貯藏條件： 對(duì)大多數(shù)果蔬來(lái)說(shuō)，最適宜的貯藏條件是

11、：溫度04.4、氧3、二氧化碳05。限制因子效應(yīng)過(guò)高氧濃度易造成梨的虎皮病,1-3%時(shí)則可抑制.互相補(bǔ)償作用香蕉13.8冷害;但當(dāng)CO2為5%、O25%時(shí)，可耐11.6 拮抗作用果蔬貯藏與濕度果蔬貯藏與乙烯6.4 果蔬貯藏的目的和類(lèi)型果蔬貯藏的目的延長(zhǎng)鮮果供應(yīng)時(shí)間滿(mǎn)足加工要求防止變質(zhì)和腐爛果蔬貯藏的類(lèi)型簡(jiǎn)易貯藏通風(fēng)貯藏機(jī)械冷藏調(diào)節(jié)氣體貯藏6.5 氣體調(diào)節(jié)貯藏的依據(jù)和方法氣體調(diào)節(jié)貯藏是現(xiàn)代果蔬貯藏中廣為應(yīng)用的一種方法氣體調(diào)節(jié)貯藏的理論依據(jù)保持適宜的低溫適當(dāng)?shù)慕档涂諝庵醒酢⒍趸紳舛?，抑止作物體的新陳代謝和微生物活動(dòng) 實(shí)現(xiàn)維持正常代謝作用下的保鮮與貯藏氣體調(diào)節(jié)貯藏除了需要考慮調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境中的溫度、氧濃度、二氧化碳濃度外，還須注意乙烯和水蒸氣的含量 6.5 氣體調(diào)節(jié)貯藏的依據(jù)和方法氣調(diào)貯藏的方法自發(fā)氣調(diào)貯藏：由于果蔬在密閉容器中的呼吸作用，不斷消耗O2，釋放CO2，使容器中O2濃度降低，CO2濃度升高。當(dāng)CO2 和O2濃度達(dá)到一定比例時(shí)，構(gòu)成適宜的氣調(diào)貯藏環(huán)境。人工氣調(diào)貯