農(nóng)業(yè)生物環(huán)境原理第5章 作物與大氣課件

1、1.大氣成分及其對作物的生態(tài)作用2.作物群體中CO2的變化規(guī)律3.CO2進入作物體內(nèi)的途徑4.設施園藝中CO2的變化狀況第5章 作物與大氣博士論文答辯1.1 大氣層對生命的作用大氣層及其對生命的意義地球表面到高空1100-1400km范圍的空氣層環(huán)繞地球的保護層,可防止晝夜的巨大溫差大氣，是確保活的有機體之間的氣體交換的場所大氣層對作物的影響直接影響：CO2、O2間接影響：光、熱大氣成分非常復雜（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的相對含量影響因素：植被、有無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)過程O2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，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)作用有機物的氧化與分解維持機體對熱的需求植物體光合產(chǎn)物大氣中O2與CO2的動態(tài)平衡動物與植物對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，濃度曲線呈彎曲現(xiàn)象，最低點在光合作用最強點處，然后上下遞增。3 CO2進入作物體內(nèi)的途徑 三段阻力理論擴散阻力與路徑長短無關(guān)對于植物而言， CO2進入體內(nèi)的多少，取決于葉片氣孔開放程度的大小。氣孔開放程度的大小，決定著CO2進入的速度？氣體擴散過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)氣孔阻力隨氣孔開張度而變?nèi)~片氣

4、孔周圍細胞間隙CO2分壓降低，會促進氣孔開張CO2擴散過程中的阻力有哪些？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的光合補償點(光合閾值)CO2光合飽和點一般作物的光合飽和點為10003000ppm不同作物的補償點和飽和點亦不同CO2利用率與光照強度有關(guān)弱光時，作物只能利用較低的CO2濃度強光時，作物能利用較高的CO2濃度。適宜的濃度施用時

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膨大期開始，施用過早可能會出現(xiàn)徒長。 適宜施用CO2的植物生長期葉菜和根菜類在前期施用；果菜類蔬菜，為避免莖葉過于繁茂，應在開花結(jié)果期，CO2吸收量較快增長時開始施用。一天之內(nèi)的施用時間光合產(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、根中的分配比率較高；下午施用時、在葉內(nèi)積累較多，將促使枝葉過于繁茂，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進入作物體的途徑。氣孔是如何對進入作物體內(nèi)的CO2濃度進行調(diào)節(jié)的？CO2進入作物體內(nèi)需要克服哪些阻力？為什么氣孔開張度是決定CO2擴散速度的最重要條件？ 大氣成分對作物生產(chǎn)的作用。冠層結(jié)構(gòu)對作物群體中二氧化碳分布有什么影響？如何在設施園藝中進行CO2施肥？如何利用二氧化碳實現(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)過程空氣中的CO2+H2O綠色植物光合作用有機物O2動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、進入作物體的途徑路 徑路徑長度擴散介質(zhì)阻 力大氣中的CO2輸送至葉片附近較長，以m或cm計氣相（湍流和對流）空氣阻力葉片附近通過氣孔進入葉肉細胞表面較短，小于1cm氣相（擴散）氣孔阻力1）全開：320s/cm2）關(guān)閉：3580s/cm表皮阻力1）一般20 80s/cm2）最高200s/cm葉肉細胞表面到達光合作用點更短，小于1mm液相（擴散）1 葉肉產(chǎn)生的阻力2 原生質(zhì)液產(chǎn)生的阻力3 葉綠體到反應點路徑中的阻力氣相擴散阻力為液相的1萬倍以上設施內(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、點不同5.O2的生物學效應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 呼吸代謝的類型有氧呼吸 C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2872J無氧呼吸 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,從而來合成各種有機物氧濃度下降時，無氧呼吸增高，而有氧呼吸降低無氧呼吸5.2 氧濃度與呼吸代謝的關(guān)系有氧呼吸對氧的要求有氧呼吸消失點氧濃度高低引起呼吸性質(zhì)的改變?nèi)毖醵唐谌毖鯇χ参餆o害缺氧（限值為正常氧濃度的10%）對種子發(fā)芽、根系、土壤微生物有影響長期缺氧的后果酸

9、、酒精中毒能量釋放不足丙酮酸合成不能正常進行氧與果蔬成熟貯藏5.3 呼吸漂移和呼吸高峰呼吸強度：單位時間內(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度變化的趨勢。呼吸高峰：呼吸漂移曲線的峰值。高峰型：蘋果、香蕉等無高峰型：葡萄、柑橘等成熟激素與呼吸高峰乙烯（C2H4）高峰型果蔬的特點呼吸高峰與其自身產(chǎn)生的乙烯平起平落外加乙烯促進呼吸高峰出現(xiàn)及催熟反應無高峰型果蔬生產(chǎn)的乙烯很少，外加乙烯不會明顯刺激內(nèi)源乙烯的生產(chǎn)，但能夠產(chǎn)生類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)氣體成分對呼吸代謝的影響 通過降低貯藏環(huán)境中氧濃度和提高二氧化碳濃度，

10、既可降低呼吸強度、延緩衰老過程，又可抑制病原微生物生長發(fā)育，從而達到延長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成熟激素的形成O2的臨界濃度：呼吸釋放CO2最少時的O2濃度不同果蔬對O2濃度的敏感性不同低氧可抑制需氧微生物的生長，防止腐敗6.2 CO2在果蔬保鮮貯藏中的生理意義與O2的作用相反呼吸過程抑制成熟激素的形成抑制外源乙烯的作用不同果蔬對CO2濃度的敏感性不同高濃度CO2較低O2更有害CO2的生理效應細胞內(nèi)高濃度二氧化碳可減弱成熟衰老的速度適當提高CO2濃度，有利于延遲后熟衰老6.3 果蔬貯藏中環(huán)境因素的綜合效應最適貯藏條件： 對大多數(shù)果蔬來說，最適宜的貯藏條件是

11、：溫度04.4、氧3、二氧化碳05。限制因子效應過高氧濃度易造成梨的虎皮病,1-3%時則可抑制.互相補償作用香蕉13.8冷害;但當CO2為5%、O25%時，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型果蔬貯藏的目的延長鮮果供應時間滿足加工要求防止變質(zhì)和腐爛果蔬貯藏的類型簡易貯藏通風貯藏機械冷藏調(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?shù)慕档涂諝庵醒?、二氧化碳濃度，抑止作物體的新陳代謝和微生物活動 實現(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CO2 和O2濃度達到一定比例時，構(gòu)成適宜的氣調(diào)貯藏環(huán)境。人工氣調(diào)貯