第三章農(nóng)作物生產(chǎn)與環(huán)境條件

第三章農(nóng)作物生產(chǎn)與環(huán)境條件第一節(jié)光一、光能的重要性地球上一切生命活動需要的能量，主要來自太陽光能。太陽光能只有通過綠色植物的光合作用才能轉(zhuǎn)化為地球上生命活動所能利用的化學(xué)能。太陽光能深刻地影響著作物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長、發(fā)育、生理、生化和地理分布，它是作物的一個(gè)非常重要的生態(tài)因子。

（二）光照強(qiáng)度光照強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所接受的熱量，國際計(jì)量系統(tǒng)用Lx表示。光照強(qiáng)度直接影響著作物的光合強(qiáng)度。一般來說，當(dāng)其他條件適宜時(shí)，光照強(qiáng)度愈大，光合強(qiáng)度愈高。光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)作物對光照強(qiáng)度的要求通常用“光補(bǔ)償點(diǎn)”和“光飽和點(diǎn)”表示。夜晚，沒有光照，作物只有呼吸消耗，沒有光合積累，光合強(qiáng)度為負(fù)值。清晨當(dāng)太陽出來后，隨著光照強(qiáng)度的增加，作物光合速率相應(yīng)增加。當(dāng)光合產(chǎn)物的積累等于呼吸作用的消耗時(shí)，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱之為光補(bǔ)償點(diǎn)。以后，隨著光照強(qiáng)度的進(jìn)一步增強(qiáng)，光合強(qiáng)度也進(jìn)一步上升，當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定程度，由于CO2、H2O和葉綠素含量以及溫度等環(huán)境條件的限制，光合速率不再增加，這時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。不同光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)

及光合能力比較A光補(bǔ)償點(diǎn)B光飽和點(diǎn)（三）光照時(shí)間在外界條件中，光合時(shí)間主要決定于一天中光照時(shí)間的長短、晝夜的比例和生長期的長短。從作物本身考慮，光合時(shí)間與葉片壽命及一天中有效光合時(shí)數(shù)有關(guān)。后期葉片早衰，光合時(shí)間減少，對產(chǎn)量影響很大。早衰對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響比對生物產(chǎn)量的影響顯著，因?yàn)橘A藏養(yǎng)料的積累，主要在生長的后期。第二節(jié)溫度溫度是作物生活的重要條件之一，它一方面直接影響作物的生長、分布界限和產(chǎn)量；另一方面影響作物的生長發(fā)育速度，從而影響作物全生育期的長短與各生育期出現(xiàn)的早晚；溫度還影響作物病蟲害的發(fā)生、發(fā)展。所以，熱帶、溫帶、寒帶所分布的作物種類和生育形態(tài)都各不相同，即使在同一地方也有冬季作物和夏季作物之分。

一、三基點(diǎn)溫度作物的每一個(gè)生命過程均有三個(gè)基點(diǎn)溫度，即最適溫度、最低溫度和最高溫度。在最適溫度下，作物生長發(fā)育迅速而良好，在最低和最高溫度下停止生長發(fā)育，如果溫度繼續(xù)降低或升高，就發(fā)生不同程度的危害直到致死。

二、受害與致死溫度溫度高到或低到一定程度，將引起作物的受害甚至死亡。作物因低溫受害或致死，又常分為冷害與凍害兩種情況，作物遇到0℃以上的低溫而受害叫冷害，而凍結(jié)溫度以下的低溫危害則稱為凍害。熱害，即過高溫度之危害，一般比冷害、凍害較少遇到。三、積溫及其應(yīng)用積溫有活動積溫與有效積溫兩種?；顒臃e溫是作物在某時(shí)期內(nèi)大于生長下限溫度的日平均溫度的總和。而有效積溫是作物在某時(shí)期內(nèi)日平均溫度與下限溫度之差的總和。根據(jù)積溫多少可確定某作物在某地能否正常成熟，為引種和品種推廣提供了依據(jù)。此外，還可以為確定各地種植制度提供依據(jù)，并可用積溫做為指標(biāo)之一，劃出區(qū)界，做出區(qū)劃。此外，在雜交育種、制種工作中，利用積溫來推算適宜播種期，以達(dá)到父母本花期相遇?；顒臃e溫有效積溫第三節(jié)水分一、水的生理生態(tài)作用首先，水是原生質(zhì)的重要成分。原生質(zhì)的含水量一般在80％以上；如果含水量減少，原生質(zhì)便由溶膠變?yōu)槟z，生命活動大為減緩。其次，水是一些代謝過程的原料，如水是光合作用的原料，呼吸作用中的許多反應(yīng)也需要水分的參加。第三，水是各種生理生化反應(yīng)和運(yùn)輸物質(zhì)的介質(zhì)。第四，水分能使植株保持固有的姿態(tài)。當(dāng)植株細(xì)胞中含有足夠的水分時(shí)，才能使植株枝葉挺立、花朵開放。第五，水具有特殊的理化性質(zhì)。例如，水有很高的汽化熱和比熱，又有較高的導(dǎo)熱性，有利于植株散發(fā)熱量和保持體溫；水又有很大的表面張力，對于吸附和物質(zhì)的運(yùn)輸有很重要的意義。二、作物的需水規(guī)律（一）作物的需水量作物的需水量即作物從播種到收獲田間實(shí)際消耗水分的總量，是作物蒸騰量和棵間地面蒸發(fā)量的總和。作物的需水量因其種類和環(huán)境條件而不同。蒸騰系數(shù)是指作物每形成1克干物質(zhì)所消耗的水分克數(shù)，是作物需水量的指標(biāo)。

（二）作物的需水規(guī)律與水分臨界期生育前期和后期需水較少，中期因生長旺盛，需水較多。作物一生中對水分最敏感的時(shí)期，稱為水分臨界期。在水分臨界期內(nèi)，若遇干旱或水分不足，對作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量影響最大。例如，小麥的需水臨界期是孕穗至抽穗期，如果缺水則幼穗分化、抽穗、授粉受精和胚胎發(fā)育受阻，最后造成減產(chǎn)。各作物的需水臨界期水稻孕穗~開花小麥孕穗~抽穗玉米開花~乳熟油菜薹花期甘薯發(fā)根分枝結(jié)薯期

棉花開花結(jié)鈴期豆類、花生開花期黍稷類（高粱）抽花穗~灌漿第四節(jié)二氧化碳CO2是光合作用的直接原料，當(dāng)光強(qiáng)、溫度等適宜時(shí)，CO2濃度就是光合強(qiáng)度的決定因素之一。如果光合作用吸收的CO2與呼吸作用放出的CO2相等，即凈光合強(qiáng)度等于零，這時(shí)的CO2濃度稱為CO2補(bǔ)償點(diǎn)。當(dāng)CO2濃度增加至某一值時(shí)，光合速率達(dá)到最大值，此時(shí)環(huán)境中的CO2濃度稱為CO2飽和點(diǎn)。大氣中CO2濃度常量為0.03%左右，由于生物呼吸及各種燃料燃燒釋放CO2，所以雖被作物吸收而仍較穩(wěn)定。但據(jù)測算，作物每天每平方米葉面積吸收CO2

20～30克，相當(dāng)于一畝地上空120～200米高的大氣層中全部CO2。如果完全依靠CO2自身的擴(kuò)散作用是不夠的，而必須使空氣流動，以便將大量的CO2經(jīng)過葉面，提高光合強(qiáng)度。因此，生產(chǎn)上要實(shí)行合理密植和相應(yīng)的株行距，以便田間通風(fēng)良好。

第五節(jié)土壤條件土壤是作物扎根生長的主要環(huán)境，人們從事種植業(yè)生產(chǎn)，各種農(nóng)業(yè)措施（耕、耙、鋤、施肥、灌水）都作用于土壤，通過土壤對作物產(chǎn)生影響。土壤最本質(zhì)的特征就是具有肥力。土壤肥力可分為兩種：一種是土壤形成過程中各種自然因素作用下產(chǎn)生的肥力，稱為自然肥力；一種是在自然肥力基礎(chǔ)上，在農(nóng)業(yè)措施影響下產(chǎn)生的肥力，稱為人工肥力。這些肥力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上反應(yīng)出來的部分，稱為有效肥力。有效肥力的高低體現(xiàn)了社會經(jīng)濟(jì)制度和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。一、土壤種類土壤由各種大小不同的土粒構(gòu)成，根據(jù)土粒的直徑大小可分為：礫石：土粒直徑大于2mm，顆粒粗大。粗砂：直徑0.2～2mm，很粗糙，無粘性。細(xì)砂：直徑0.02～0.2mm，有砂的感覺，無粘性。粉砂：直徑0.002～0.02mm，粘性小，很光滑。粘粒：土粒直徑小于0.002mm，粘性強(qiáng)，有可塑性。土壤中粗細(xì)土粒數(shù)的組合狀況不同，就形成了不同的土壤質(zhì)地。生產(chǎn)上土壤可分為以下3種類型：砂土：含砂85％以上，粘粒15％以下的土壤稱為砂土，砂土大孔隙多，土壤疏松、容易耕作、肥料分解快、保水保肥力差，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷較少。粘土：含粘土粒45％以上。土質(zhì)粘重，不便于耕作，空氣不易流通，不利于作物根系發(fā)育，水分缺乏時(shí)地面易龜裂。但蓄水保肥力強(qiáng)，肥力較高。壤土：是土壤結(jié)構(gòu)中最好的土壤。一般壤土有機(jī)質(zhì)含量約l％～3％左右，保水保肥能力較強(qiáng)，耐旱耐澇，土壤孔隙適中，具有良好的通氣透水性能，易耕易種。適種作物范圍廣，產(chǎn)量高而穩(wěn)。二、土壤水分狀況根據(jù)土壤水分在土壤中所受力的狀況分為：1．吸著水又稱束縛水，它通過分子引力牢牢地吸附在土粒的表面，不能移動，也不能溶解鹽類，在干旱條件下仍能存在。吸著水不能為作物所吸收，是無效水。2．毛管水存在于土粒間的孔隙中，受毛管引力和表面張力而保持在毛管孔隙中的水。毛細(xì)管水可以移動，容易蒸發(fā)，可供植株利用，為有效水。3．重力水在重力的作用下，可以向下滲漏的水。重力水容易被作物利用，但很快流失。重力水存在使土溫降低，土壤通氣不良，并影響微生物活動。三、土壤養(yǎng)分狀況土壤養(yǎng)分按其存在狀態(tài)可分為：①溶解狀態(tài)，即溶解于土壤溶液中的呈離子態(tài)存在的土壤養(yǎng)分，如NH4+、NO3-、PO43-、K+等。②吸附態(tài)，即吸附在土壤膠體表面的離子態(tài)養(yǎng)分，主要是吸附在帶負(fù)電荷膠體表面的陽離子，如吸附性N+、K+、Ca2+等。③難溶解狀態(tài)，即存在于土壤礦物和有機(jī)質(zhì)及難溶性鹽類中的養(yǎng)分，其組成和結(jié)構(gòu)都較復(fù)雜。對作物的有效性而言，溶解態(tài)養(yǎng)分是最易為作物吸收的有效養(yǎng)分；吸附態(tài)養(yǎng)分在轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗳芙鈶B(tài)養(yǎng)分后也能為作物吸收，也屬有效養(yǎng)分；難溶態(tài)養(yǎng)分必須經(jīng)歷一系列生物化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)逐步轉(zhuǎn)化為吸附態(tài)和溶解態(tài)養(yǎng)分時(shí)，才能為作物吸收，屬潛在養(yǎng)分。這三種狀態(tài)的養(yǎng)分在土壤中處于相互轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡之中。四、土壤有機(jī)質(zhì)1、土壤有機(jī)質(zhì)的來源和轉(zhuǎn)化動植物、微生物的殘?bào)w和有機(jī)肥料是土壤有機(jī)質(zhì)的基本來源。有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化主要有兩個(gè)方向，一是分解，又稱礦化過程，即有機(jī)質(zhì)在微生物或動物的作用下轉(zhuǎn)化為簡單的礦質(zhì)化合物，如H2、CO2、NH4＋等，這是釋放養(yǎng)分的過程，放出能為植物吸收的養(yǎng)分。二是分解—合成，又稱腐殖化過程，有機(jī)質(zhì)礦化過程中微生物將中間產(chǎn)物合成腐殖質(zhì)，將養(yǎng)分暫時(shí)貯藏，以后陸續(xù)分解供植物利用。2、有機(jī)質(zhì)的作用⑴作物營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源

⑵作物碳素營養(yǎng)的來源之一

⑶提高土壤保水保肥能力⑷促進(jìn)和改善土壤的結(jié)構(gòu)⑸提高土壤溫度五、土壤酸堿性土壤溶液中H+離子濃度大于OH-離子濃度時(shí)土壤就呈酸性；土壤呈酸性主要是由土壤膠體上所吸附的H+、Al3－和各種羥基鋁離子所引起。土壤溶液中H+離子濃度小于OH-離子濃度時(shí)土壤呈堿性；土壤中含有碳酸鈣或重碳酸鈣時(shí)土壤就呈堿性。土壤酸堿性對土壤肥力及植物生長影響很大。各種作物對土壤酸堿的適應(yīng)能力不同。植物養(yǎng)分有效性與pH各種作物生長適宜的酸堿度土壤酸堿性指示植物映山紅、茶為酸性土指示植物；柏樹、堿蓬、鹽蒿植物為堿性土指示植物。六、土壤孔隙度

單位體積內(nèi)土壤孔隙所占的百分?jǐn)?shù)稱為土壤孔隙度。土壤孔隙度密切影響著土壤中水、肥、氣、熱等肥力因素的變化與供應(yīng)狀況。根據(jù)土壤孔隙的粗細(xì)可分為三種，即無效孔隙、毛管孔隙與空氣孔隙。適宜作物生長的土壤孔隙度為50%左右，無效孔隙少、毛管孔隙度高于空氣孔隙度。根據(jù)土壤的比重和容重，可求出土壤孔隙度：

比重-容重容重孔隙度%=——————×100=（1-———）×100比重比重土壤比重

單位體積內(nèi)土粒的干重（不包括土壤孔隙）與同體積水重之比，稱為土壤比重。土壤比重取決于土壤礦物質(zhì)顆粒組成和腐殖質(zhì)含量的多少，一般在2.60～2.70范圍內(nèi)，通常取其平均值2.65。土壤容重

單位體積內(nèi)土壤（包括土壤孔隙）的干重，稱為容重。土壤容重隨孔隙而變化，大體在1.00～1.80，它與土壤結(jié)構(gòu)、腐殖質(zhì)含量及土壤松緊狀況等有關(guān)，也受降雨、灌水、耕作等活動的影響。

七、土壤結(jié)構(gòu)

土粒在內(nèi)外因素的綜合作用下，形成大小不一，形狀不同的團(tuán)聚體，稱為土壤結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀、大小及其與肥力的關(guān)系，將土壤結(jié)構(gòu)分為塊狀、棱狀、片狀和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等。其中團(tuán)粒結(jié)構(gòu)對土壤肥力有良好的調(diào)節(jié)作用，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最理想的土壤結(jié)構(gòu)，多出現(xiàn)在有機(jī)質(zhì)含量高，肥沃的耕層土壤中。

八、土壤耕性

土壤耕性是土壤在耕作時(shí)反映出來的特性，它是土壤的物理性與物理機(jī)械性的綜合表現(xiàn)，凡是易耕作、耕作質(zhì)量好、適耕期長的土壤，其耕性好。粘結(jié)性：土粒間由于分子引力互相粘結(jié)在一起的性質(zhì)。它使土壤具有抵抗機(jī)械破碎的能力，增加耕作阻力，影響耕作質(zhì)量。粘著性：土壤在一定含水量時(shí)粘著于其他物體的性能。它使土壤在耕作時(shí)粘著農(nóng)具，增加磨擦阻力，造成耕作困難。土壤可塑性：土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力改變成各種形狀，當(dāng)外力解除和土壤干燥后，仍能保持其形狀的性能。土壤可塑性與耕作有密切關(guān)系，在可塑范圍內(nèi)不宜耕作。

土壤可塑性與土壤質(zhì)地、水分含量的關(guān)系土壤質(zhì)地：粘粒愈多，可塑性愈大，反之愈小。水分含量：干土沒有可塑性。當(dāng)水分含量逐漸增加，土壤才表現(xiàn)出可塑性。土壤開始表現(xiàn)出可塑狀態(tài)時(shí)的水分含量，稱為下塑限。當(dāng)水分增多，使可塑狀態(tài)開始消失時(shí)的含水量，稱為上塑限。上塑限和下塑限含水量之差稱為塑性值。含水量稍低于下塑限時(shí)，稱為旱地的宜耕期；水分過多時(shí)，土壤呈濃漿或稀漿狀態(tài)，粘結(jié)性、粘著性和可塑性減小或消失，是水田的宜耕期。堅(jiān)硬狀態(tài)

可塑狀態(tài)

流動狀態(tài)下塑限上塑限塑性值粘結(jié)性強(qiáng)粘結(jié)性低、粘著性和可塑性出現(xiàn)粘結(jié)性、粘著性和可塑性消失第六節(jié)礦質(zhì)營養(yǎng)

一、作物必需的營養(yǎng)元素及其生理功能（一）必需的營養(yǎng)元素作物所必需的營養(yǎng)元素有16種，它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯等。前9種作物需要量相對較大，稱大量元素，后7種作物需要量極微，稱微量元素。MnBFeCuClZnMoNiSNCOHCaKPMg（二）主要營養(yǎng)元素的生理功能氮氮是作物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸的組成成分。氮還是葉綠素的組成成分，氮素的豐缺與葉片中葉綠素的含量有密切的關(guān)系，如果綠色作物缺少氮素，會影響葉綠素的形成，光合作用就不可能順利進(jìn)行。氮也是作物體內(nèi)許多酶的組成成分。酶本身就是一種蛋白質(zhì)，它在作物體內(nèi)對各種代謝過程起催化作用。蘿卜缺N的植株老葉發(fā)黃缺N老葉發(fā)黃枯死，新葉色淡,生長矮小，根系細(xì)長，分蘗減少。植物缺氮癥狀老葉失綠、植株矮小、葉小而落、落花落果等。苗期分蘗（枝）少，莖稈細(xì)長，后期穗短小、粒少粒小，早衰磷磷是核酸、磷脂、腺三磷（ATP）的重要組分。磷參與碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪的代謝。磷的充足供應(yīng)是保證形成腺三磷和多種酶的重要條件。磷在作物能量轉(zhuǎn)化過程中起著重要作用。磷的正常供應(yīng)有利于細(xì)胞分裂、增殖和生長發(fā)育。同時(shí)，磷可以提高作物抗旱、抗寒、抗病和抗倒伏的能力。缺磷癥狀缺磷癥狀首先表現(xiàn)在基部老葉。老葉暗綠紫紅，植株生長緩慢，纖細(xì)矮小，簇生狀，根系不發(fā)達(dá)，老果脫落。鉀鉀能促進(jìn)光合作用，提高二氧化碳的同化能力。鉀能促進(jìn)光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，影響細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)作用，影響作物氣孔運(yùn)動。很多酶需要有鉀的參與才能充分活化。鉀還能增強(qiáng)作物的抗逆性和抗倒伏的能力。缺鉀癥狀老葉首先表現(xiàn)癥狀，葉尖葉緣枯，缺綠斑點(diǎn)，葉色黃、莖稈柔弱易倒伏等。鈣

鈣是構(gòu)成細(xì)胞壁的重要元素。鈣是質(zhì)膜的重要