第五章 作物與生態(tài)環(huán)境1 作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)課件

第五章

作物與生態(tài)環(huán)境

第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)作物1光照3水分2溫度5肥料4空氣6土壤2025/5/262第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)基本要求：掌握作物生態(tài)因子的分類及生態(tài)因子的作用機(jī)制和限制方式；了解作物與各種環(huán)境因素的關(guān)系

重點(diǎn)：掌握光照強(qiáng)度和日照長度對作物的影響，積溫在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用，水對作物的生理生態(tài)作用，作物對CO2和O2濃度變化的反應(yīng)；作物必需的營養(yǎng)元素及不同作物的需肥規(guī)律難點(diǎn)：光照和CO2對作物的影響2025/5/263第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)第一節(jié)

作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)一、作物的生態(tài)因子二、作物的生態(tài)適應(yīng)性三、作物生長的環(huán)境調(diào)節(jié)2025/5/264第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)一、作物的生態(tài)因子（一）概念

作物的生態(tài)環(huán)境：與作物生長發(fā)育相關(guān)的所有環(huán)境因子的總稱。

作物的生態(tài)因子：構(gòu)成作物生態(tài)環(huán)境的成分。2025/5/265第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)生態(tài)因子氣候因子：光、溫、水、氣、熱、風(fēng)）等。受地理位置和海拔影響土壤因子：土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、肥力狀況、生物等生物因子：農(nóng)田中的哺乳動(dòng)物、昆蟲、微生物、雜草地形因子：緯度、海拔、坡度、坡向人為因子：各種農(nóng)業(yè)技術(shù)措施（二）、生態(tài)因子分類2025/5/266第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（三）、生態(tài)因子的作用機(jī)制與限制方式作用機(jī)制（1）主次效應(yīng)：早稻爛秧，低溫為主。（2）交互作用效應(yīng):水、肥累加效應(yīng)。（3）a直接作用：光、溫、水、肥等。

b間接作用：緯度、海拔、地形等。（4）作用的階段性。2025/5/267第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)2.限制方式（1）李比希最小因子定律（2）謝爾福耐性定律（3）報(bào)酬遞減律（三）、生態(tài)因子的作用機(jī)制與限制方式2025/5/268第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（1）李比希最小因子定律（1940，德國）

某一數(shù)量不足的營養(yǎng)物質(zhì)，由于不能滿足作物生長的需要，不但會限制作物的生長，同時(shí)也將限制其他處于良好狀態(tài)下的因子發(fā)揮作用。（a.相對穩(wěn)定條件下；

b.必須考慮因子間相互作用）圖5-1木桶理論2025/5/269第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（2）謝爾福耐性定律低高種群沒有生物生物不多分布中心最多度沒有生物生物不多不能耐受帶耐受下限生理緊張帶最適范圍耐受上限不能耐受帶圖5-2耐性定律與生物分布和種群水平的關(guān)系2025/5/2610第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)一種生物對各種生態(tài)因子的耐性范圍不同；不同生物對同一生態(tài)因子的耐性范圍也不同。同一生物在不同發(fā)育階段對生態(tài)因子的耐性范圍不同。（生殖生長階段要求最嚴(yán)格；對光周期嚴(yán)格的作物或品種，只在光周期感應(yīng)期內(nèi)有嚴(yán)格要求，在其它發(fā)育階段沒有嚴(yán)格要求。）（2）謝爾福耐性定律2025/5/2611第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（2）謝爾福耐性定律3.由于生態(tài)因子的互作，當(dāng)某個(gè)生態(tài)因子不是處于最適狀態(tài)時(shí)，則生物對其他一些生態(tài)因子的耐性范圍縮小。4.對主要生態(tài)因子耐性范圍寬的品種，其分布范圍廣。5.同一生物種內(nèi)的不同品種，長期生活在不同生態(tài)環(huán)境下，會形成對多種生態(tài)因子的不同耐性范圍，從而形成生態(tài)型的分化。2025/5/2612第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（3）報(bào)酬遞減律（lawofdiminishingreturns)10987654321輸出水平abcdegfa>b>c>d>e>f=0>g

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輸入水平圖5-3收益遞減規(guī)律示意圖農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)，駱世明主編.中國農(nóng)業(yè)出版社.P258-2592025/5/2613第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)

從一定土地上所得到的報(bào)酬隨著向該土地投入的勞動(dòng)和資本量的增大而有所增加，但隨著投入的單位勞動(dòng)和資本量的增加，報(bào)酬增加的幅度卻在減少。

報(bào)酬遞減率在土壤肥力中有明顯表現(xiàn)，E.A.Mitscherlich根據(jù)肥料試驗(yàn)結(jié)果為這一規(guī)律描述的方程：

Y=A[1-EXP(-KX)]

A可能達(dá)到的高產(chǎn)極限，X是土壤養(yǎng)分的水平，K為試驗(yàn)常數(shù)，Y是作物產(chǎn)量。（3）報(bào)酬遞減律（lawofdiminishingreturns)2025/5/2614第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)二、作物的生態(tài)適應(yīng)性（一）作物的生態(tài)適應(yīng)性：

（ecologicaladaption)

作物對環(huán)境的要求與實(shí)際環(huán)境的吻合程度。作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的節(jié)律與環(huán)境節(jié)律的吻合程度。2025/5/2615第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（二）生態(tài)型（ecotype)：

作物的不同個(gè)體群，長期生活在不同的生態(tài)環(huán)境或人工培育條件下，發(fā)生趨異適應(yīng)，經(jīng)自然和人工選擇分化形成了生態(tài)、形態(tài)和生理特性不同的基因型類群。

A氣候生態(tài)型：光周期、氣溫、降雨B土壤生態(tài)型：土壤水分、肥力等。C生物生態(tài)型：生物條件種以下的分類：如小麥早、中、晚品種-氣候生態(tài)型。2025/5/2616第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（三）生活型(lifeform)

不同種的生物（作物）在期生活在相同的自然和人工培育環(huán)境條件下，會發(fā)生趨同適應(yīng)，在自然和人工選擇條件下，形成具有類似形態(tài)、生理和生態(tài)特性的生物（作物）類群。

種以上的分類：如喜溫作物、抗旱作物。2025/5/2617第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)三作物生長的環(huán)境調(diào)節(jié)圖5-4作物-環(huán)境-措施系統(tǒng)示意圖環(huán)境措施作物生理生化過程產(chǎn)品數(shù)量質(zhì)量直接作用于作物間接：改善環(huán)境2025/5/2618第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)影響作物生育的光照因素有以下方面：一、光照強(qiáng)度二、日照長度三、光譜成分第二節(jié)作物與光照2025/5/2619第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)一、光照強(qiáng)度對作物的影響（一）光的重要性：1、熱效應(yīng)2、光合作用3、光形態(tài)建成4、誘發(fā)性突變2025/5/2620第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（二）光照度與作物的光合作用1、作物對光照強(qiáng)度的定量指標(biāo)有光合作用的“光補(bǔ)償點(diǎn)”和“光飽和點(diǎn)”。2、C3作物、C4作物和CAM作物3、光強(qiáng)對作物生長的影響4、光強(qiáng)對作物發(fā)育的影響2025/5/2621第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)OD光強(qiáng)/μmol.m-2.s-1圖5-5光照—光合曲線模式圖光合速率μmol.m-2.s-1ABC2025/5/2622第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn)（compensationpoint)：

隨著光強(qiáng)的增高，光合速率相應(yīng)提高，當(dāng)達(dá)到某一速率時(shí)，葉片光合速率與呼吸速率相等，凈光合速率為零，這時(shí)的光強(qiáng)為光補(bǔ)償點(diǎn)。

光飽和點(diǎn)(saturationpoint)：

開始達(dá)到光合速率最大值時(shí)的光強(qiáng)。在一定范圍內(nèi)（低光強(qiáng)區(qū)），光合速率隨光強(qiáng)的增加而成比例增加；超過一定光強(qiáng)后，光合速率增加邊慢；當(dāng)達(dá)到某一光強(qiáng)時(shí)，光合速率不在隨光強(qiáng)增加而增加，呈現(xiàn)光飽和現(xiàn)象。2025/5/2623第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)作物種類凈光合強(qiáng)度/mg·dm-2·h-1生長速度/kg·m-2·d-1C4植物玉米46~6347高粱5543甘蔗42~4950菠菜1613C3植物煙草16~2125水稻12~30--表1C4植物及C3植物的凈光合強(qiáng)度及生長速度2025/5/2624第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)二、日照長度（一）、光周期現(xiàn)象和作物光周期類型（二）、光周期誘導(dǎo)機(jī)理（三）、光周期理論在生產(chǎn)中的應(yīng)用2025/5/2625第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（一）光周期現(xiàn)象和作物光周期類型光周期（photoperiod）反應(yīng):作物生育受晝夜長度控制的現(xiàn)象。前已述及（第一章），按對光周期的反應(yīng)，大田作物可以分為長日照作物、短日照作物、中間型作物和定日照作物。2025/5/2626第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（二）光周期誘導(dǎo)機(jī)理開花營養(yǎng)態(tài)開花開花開花營養(yǎng)態(tài)營養(yǎng)態(tài)營養(yǎng)態(tài)圖5-6暗期光間斷和光期短暫黑暗對花形成的影響光間斷暗間斷短日植物長日植物臨界暗期04812162024

時(shí)間/h2025/5/2627第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)證明，誘導(dǎo)花原基發(fā)育的實(shí)際是暗期長度，而不是日照長度；短日作物對暗期中的光非常敏感。光周期誘導(dǎo)是一種光信號反應(yīng)。并且，在不同波長光的研究中發(fā)現(xiàn)，紅光最為有效，而遠(yuǎn)紅光的作用相反。（二）光周期誘導(dǎo)機(jī)理2025/5/2628第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)（三）光周期理論在生產(chǎn)中的應(yīng)用

引種：南（北）種北（南）引育種：促進(jìn)花期相遇、加代繁種控制花期：花卉（菊花）調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長和生殖生長：

延遲開花（暗期處理甘蔗、南麻北種）。2025/5/2629第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)

在理解作物對日長的反應(yīng)時(shí)應(yīng)注意：一是作物在達(dá)到一定生理年齡時(shí)才能接受光誘導(dǎo)，二是對長日照作物并非越長越好，對短日照作物也不是越短越好

1980’s以來，對水稻、小麥、大豆的光溫生態(tài)生理研究發(fā)現(xiàn)，有些作物品種已不能簡單歸入以上幾類中，不同的光溫組合也能誘導(dǎo)開花（三）光周期理論在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2025/5/2630第五章作物與生態(tài)環(huán)境1作物的生態(tài)因子與生長調(diào)節(jié)三、太陽光譜成分對作物的影響（一）對光合作用的影響光合有效輻射：可見光范圍內(nèi)400-760nm的大部分光能被作物質(zhì)體色素所吸收。紅、橙光為生理有效光。葉綠素藍(lán)、紫光—葉綠素、胡蘿卜素綠光—被葉片射和透射，生理無效光2025/5/2631