农业概论第十一章作物与环境.ppt

第十一章第十一章 作物与环境作物与环境 环境 在农田作物栽培的生态系统中，环境是指作物在农田作物栽培的生态系统中，环境是指作物生活空间的外界自然条件的总和，不仅包括对其生活空间的外界自然条件的总和，不仅包括对其有影响的种种自然环境条件，还包括生物有机体有影响的种种自然环境条件，还包括生物有机体的影响和作用。的影响和作用。自然环境自然环境环境环境 人工环境：所有为作物正常生长发育所创造的环境。人工环境：所有为作物正常生长发育所创造的环境。措施措施 所采取的措施中，所采取的措施中，一部分直接作用于一部分直接作用于 作物作物 环境环境 作物体，但更多的作物体，但更多的 是用于改善作物的是用于改善作物的 生理生化过程生理生化过程 生物因子。生物因子。产品产量、品质产品产量、品质 环境与作物的关系环境与作物的关系非生物因子非生物因子气候因子气候因子光能、温度、空气、水分等。如光照强度、光能、温度、空气、水分等。如光照强度、日照长度、光谱成分、温度、降水量、降水日照长度、光谱成分、温度、降水量、降水分布、蒸发量、空气、风速等分布、蒸发量、空气、风速等土壤土壤-地形因子地形因子土壤结构、土壤营养土壤结构、土壤营养地势、地貌、坡向、坡度地势、地貌、坡向、坡度生物因子生物因子植物植物动物动物微生物微生物环境因子分类环境因子分类人为因素：人为因素：主要指栽培措施，直接作用主要指栽培措施，直接作用于作物如整枝、打杈等，改善作物的环于作物如整枝、打杈等，改善作物的环境条件，如耕作、施肥、灌水等，还包境条件，如耕作、施肥、灌水等，还包括环境污染的危害作用。括环境污染的危害作用。主要内容主要内容光照与作物生长发育光照与作物生长发育温度与作物生长发育温度与作物生长发育水分与作物生长发育水分与作物生长发育空气与作物生长发育空气与作物生长发育土壤与作物生长发育土壤与作物生长发育光照与作物生长发育光照与作物生长发育 太阳能是自然界中植物生产有机物质的唯一能源。绿太阳能是自然界中植物生产有机物质的唯一能源。绿色植物吸收太阳光能并通过光合作用将色植物吸收太阳光能并通过光合作用将CO2和水合成有机和水合成有机物质，把光能转变为贮存于有机之中的化学能，实现能量物质，把光能转变为贮存于有机之中的化学能，实现能量的吸收、转换和贮藏。的吸收、转换和贮藏。栽培作物的目的在于获取收获物，作物产量的栽培作物的目的在于获取收获物，作物产量的95%以上以上来自光合作用，而来自土壤中的无机盐部分则不足来自光合作用，而来自土壤中的无机盐部分则不足5%。所。所以光照强度与作物生长发育和产量形成有密切的关系。以光照强度与作物生长发育和产量形成有密切的关系。日本特殊光照技术培育农作物日本特殊光照技术培育农作物 （一）作物的光周期现象（一）作物的光周期现象光周期现象光周期现象-作物对于白天和黑夜的相对长度的作物对于白天和黑夜的相对长度的反映。反映。根据大多数作物对光周期的不同反应，分为：分根据大多数作物对光周期的不同反应，分为：分为长日照、短日照、中性作物和定日照作物。为长日照、短日照、中性作物和定日照作物。光周期现象在引种上的重要意义：纬度相近的地光周期现象在引种上的重要意义：纬度相近的地区，日照条件基本相同，引种成功的可能性大。区，日照条件基本相同，引种成功的可能性大。短日照作物短日照作物 南种（短日照、高温）北引（长日南种（短日照、高温）北引（长日照、低温），生育期照、低温），生育期延长，甚至不能正常开延长，甚至不能正常开花结实，北种南引则相反。花结实，北种南引则相反。长日照作物长日照作物 南种北引，生育期南种北引，生育期缩短，应选择迟缩短，应选择迟熟种，北种南引选择早熟种。熟种，北种南引选择早熟种。例如：小麦南种北引，其生育期缩短。例如：小麦南种北引，其生育期缩短。（二）光照强度与作物的生长发育（二）光照强度与作物的生长发育 光照强度：光照强度：指物体被可见光照明的程度，简称光指物体被可见光照明的程度，简称光强、照度，光照强度大小取决于可见光的强弱，强、照度，光照强度大小取决于可见光的强弱，单位勒克斯（单位勒克斯（LuxLux或或LxLx）。）。作物正常发育适宜的作物正常发育适宜的光照强度光照强度8000-12000lx.8000-12000lx.1光照强度与作物生长光照强度与作物生长 光照强度对作物生长及形光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用。如作物种植过密，株内行态建成有重要的作用。如作物种植过密，株内行间光照就不足，由于植株顶端的趋光性，茎秆的间光照就不足，由于植株顶端的趋光性，茎秆的节间会过分拉长，这样一来，不但影响分蘖或分节间会过分拉长，这样一来，不但影响分蘖或分枝，而且影响群体内绿色器官的光合作用，导致枝，而且影响群体内绿色器官的光合作用，导致茎秆细弱而倒伏，造成减产。茎秆细弱而倒伏，造成减产。2.光照强度与作物发育光照强度与作物发育光照强度也影响作物的发育。如棉花在开花、结铃期遇光照强度也影响作物的发育。如棉花在开花、结铃期遇长期阴雨天气，光照不足，影响碳水化合物的制造与长期阴雨天气，光照不足，影响碳水化合物的制造与积累，就会造成较多的落花落铃。积累，就会造成较多的落花落铃。3.光照强度与光合作用光照强度与光合作用作物对光照强度的要求通常用作物对光照强度的要求通常用“光补偿点光补偿点”和和“光饱和光饱和点点”表示。表示。光补偿点光补偿点-光合作用过程中吸收光合作用过程中吸收CO2和呼吸作用过程和呼吸作用过程中放出的中放出的CO2等量时的光照强度。等量时的光照强度。光饱和点光饱和点-随着光照强度的进一步增强，光合速率也随着光照强度的进一步增强，光合速率也逐渐上升，当达到一定值之后，光合速率便再不受光逐渐上升，当达到一定值之后，光合速率便再不受光照强度的影响而趋于稳定，此时的光照强度叫做光饱照强度的影响而趋于稳定，此时的光照强度叫做光饱和点。和点。光补偿点和光饱和点分别代表光合对光强度要求的光补偿点和光饱和点分别代表光合对光强度要求的低限与高限，也分别代表光合对于弱光和强光的利用低限与高限，也分别代表光合对于弱光和强光的利用能力，可作为作物需光特性的两个重要指标。能力，可作为作物需光特性的两个重要指标。几种作物的需光特性几种作物的需光特性 在作物生产上，常在作物生产上，常根据作物对光照强度要求根据作物对光照强度要求的特点，采取适当措施，来提高产量和品质。的特点，采取适当措施，来提高产量和品质。有些光饱和点较低的作物，在较低的光照强有些光饱和点较低的作物，在较低的光照强度下，仍能正常进行光合作用，形成较多光合产度下，仍能正常进行光合作用，形成较多光合产物，如大豆、马铃薯，便可在一些高秆作物物，如大豆、马铃薯，便可在一些高秆作物(玉米、玉米、高粱等高粱等)行间间作。行间间作。种植麻类作物时，一般要求种得密一些，使种植麻类作物时，一般要求种得密一些，使行、株间的枝叶相互遮荫，促进植株往高生长，行、株间的枝叶相互遮荫，促进植株往高生长，抑制分枝，这样有利于多收麻皮，提高品质。抑制分枝，这样有利于多收麻皮，提高品质。（三）光谱成分与作物的生长发育（三）光谱成分与作物的生长发育 1.光合有效辐射：在光合作用中，作物只对可见光区光合有效辐射：在光合作用中，作物只对可见光区(390760nm)的大部分光波吸收，用于进行光合生产，这部分的大部分光波吸收，用于进行光合生产，这部分辐射称为光合有效辐射。约占太阳总辐射量的辐射称为光合有效辐射。约占太阳总辐射量的4050左右。左右。2.光谱带：把太阳辐射对植物的效应，按波长划分为光谱带：把太阳辐射对植物的效应，按波长划分为8个光个光谱带，各个光谱带对植物的影响大不相同。谱带，各个光谱带对植物的影响大不相同。0.72m的大的大致相当于远红光，致相当于远红光，0.710.61m为红、橙光，为红、橙光，0.6l0.5lm为绿光，为绿光，0.5l0.40m为蓝、紫光。为蓝、紫光。3.光谱作用：红光有利于碳水化合物的合成，蓝光则对蛋白质光谱作用：红光有利于碳水化合物的合成，蓝光则对蛋白质合成有利。紫外线照射对果实成熟起良好作用，并能增加果合成有利。紫外线照射对果实成熟起良好作用，并能增加果实的含糖量。实的含糖量。高山、高原上栽培的作物，由高山、高原上栽培的作物，由于接受青、蓝、紫等短波光和于接受青、蓝、紫等短波光和紫外线较多，一般植株矮，茎紫外线较多，一般植株矮，茎叶富含花青素，色泽较深。丰叶富含花青素，色泽较深。丰富的蓝紫光是高原春小麦屡出富的蓝紫光是高原春小麦屡出高产纪录的重要生态因素之一。高产纪录的重要生态因素之一。不同的光谱成分对作物生育有不同的影响不同的光谱成分对作物生育有不同的影响用浅蓝色薄膜育秧与用无色薄膜相比，前者用浅蓝色薄膜育秧与用无色薄膜相比，前者秧苗及根系都较粗壮，插后成活快，分蘖早而秧苗及根系都较粗壮，插后成活快，分蘖早而多，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和干重都有增多，生长茁壮，叶色浓绿，鲜重和干重都有增加，这是因为浅蓝色的薄膜可以大量透过光合加，这是因为浅蓝色的薄膜可以大量透过光合作用所需要的作用所需要的380760nm波长的光，因而有利波长的光，因而有利于作物的光合过程和代谢过程。于作物的光合过程和代谢过程。提高作物光能效率的途径？提高作物光能效率的途径？提高作物光能效率的途径提高作物光能效率的途径1.选用高光效良种：应选用株型、叶型合理且高光效的高产选用高光效良种：应选用株型、叶型合理且高光效的高产稳产品种。株型紧凑、叶片挺直的品种。稳产品种。株型紧凑、叶片挺直的品种。2.间作套种间作套种:通过不同作物群体的合理配置，从时间和空间上通过不同作物群体的合理配置，从时间和空间上更好的利用光能和地力。间作套种田可以利用高矮杆、宽更好的利用光能和地力。间作套种田可以利用高矮杆、宽窄叶作物进行间套。窄叶作物进行间套。3.合理密植：合理密植的增产机理主要是使叶面积指数处于合理密植：合理密植的增产机理主要是使叶面积指数处于最适宜的范围内、，使太阳光的截获量增加，从而增加作最适宜的范围内、，使太阳光的截获量增加，从而增加作物干物质积累，提高产量和品质。物干物质积累，提高产量和品质。温度与作物生长发育温度与作物生长发育 温度是一个状温度是一个状态函数，标志着物态函数，标志着物质分子平均动能水质分子平均动能水平。平。环境温度包括环境温度包括大气温度和土壤温大气温度和土壤温度。度。一、温度的节奏性变化与作物生产一、温度的节奏性变化与作物生产二、温度对作物的影响及作物生育的温度范围二、温度对作物的影响及作物生育的温度范围三、积温及无霜期三、积温及无霜期四、温度逆境对作物的危害及防御措四、温度逆境对作物的危害及防御措(一）一）气温变化气温变化1.周期性变化周期性变化非周期性变化非周期性变化温周期：作物生育与温度变化的同步现象。温周期：作物生育与温度变化的同步现象。2.日变化及年变化日变化及年变化一、温度的节奏性变化与作物生产一、温度的节奏性变化与作物生产(二）二）土壤温度变化土壤温度变化1.土壤热量特征土壤热量特征热容量热容量导热率导热率重量热容量（重量热容量（1g/度）度）容积热容量容积热容量（1cm3/度度)土壤的增热程度也受土壤导热性的影响。本身导土壤的增热程度也受土壤导热性的影响。本身导热性不大，主要由土壤颗粒间隙中的空气与水分状态热性不大，主要由土壤颗粒间隙中的空气与水分状态决定。决定。二、温度对作物的影响及作物生育的温度范围二、温度对作物的影响及作物生育的温度范围（一）温度对作物的影响（一）温度对作物的影响1.温度对作物生长的影响温度对作物生长的影响2.温度对发育的影响温度对发育的影响A.温度对成花的诱导效应温度对成花的诱导效应春化作用：经过低温诱导植物开花的作用。春化作用：经过低温诱导植物开花的作用。B.作物的感温性作物的感温性（二）作物生育的温度范围（二）作物生育的温度范围1.三基点温度：最低、最适、最高三基点温度：最低、最适、最高2.温度临界期：对外界温度最敏感的时期。温度临界期：对外界温度最敏感的时期。作物维持生命的温度范围较宽，生育的温度范围作物维持生命的温度范围较宽，生育的温度范围窄些，最适发育的温度范围则更窄。窄些，最适发育的温度范围则更窄。作物对温度的适应范围（作物对温度的适应范围（.，1976）三基点温度的特征：三基点温度的特征：不不同同作作物物三三基基点点温温度度不不同同，根根据据对对温温度度的的不不同同要要求求，分分为为喜喜温温作作物物（生生长长起起点点10)和和耐耐寒寒作作物物(3)。种种子子萌萌发发的的三三基基点点低低于于营营养养生生长长期期的的，营营养养生生长长期期又又低低于于生生殖殖器器官官发发育育期期的的。开开花花期期对对温温度度最最为为敏感。敏感。一般最适应温度接近于最高温度。一般最适应温度接近于最高温度。最最高高温温度度多多在在30-40之之间间,生生产产中中也也不不常常见见.所所以以低温造成的危害较多。低温造成的危害较多。农业界限温度农业界限温度标志着某些重要物候现象或农事活动的开始，终止或标志着某些重要物候现象或农事活动的开始，终止或转折，对农业生产有指示或临界意义的日平均温度，称为转折，对农业生产有指示或临界意义的日平均温度，称为农业界限温度。农业界限温度。0：土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始。常用日平均气：土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始。常用日平均气温温0以上持续时期表示农耕期。以上持续时期表示农耕期。5：早春作物播种，小麦积极生长的界限温度，：早春作物播种，小麦积极生长的界限温度，5以上持以上持续日数表示作物的生长期或生长季。续日数表示作物的生长期或生长季。10：喜温作物（玉米、棉花）开始播种生长，：喜温作物（玉米、棉花）开始播种生长，10以上持续日数表示作物的生长活跃期。以上持续日数表示作物的生长活跃期。15：喜温作物开始快速生长。喜温作物开始快速生长。15以上持续日数以上持续日数表示喜温作物的积极生长期。表示喜温作物的积极生长期。20：热带作物开始积极生长期。：热带作物开始积极生长期。作物的温周期现象作物的温周期现象1.温周期概念：作物生长发育与温度变化的同步现象称为温周期。温周期概念：作物生长发育与温度变化的同步现象称为温周期。作物的温周期包括年温周期和日温周期两种。作物的温周期包括年温周期和日温周期两种。2.为什么日夜变温对作物生长有很大的影响？为什么日夜变温对作物生长有很大的影响？这是因为白天温度较高，有利于光合作用，夜间温度较低，可这是因为白天温度较高，有利于光合作用，夜间温度较低，可减少呼吸消耗。昼夜温差越大，有利于有机物质的积累，作物减少呼吸消耗。昼夜温差越大，有利于有机物质的积累，作物产量越高，品质越好。日夜温差越大，籽粒蛋白质含量越高。产量越高，品质越好。日夜温差越大，籽粒蛋白质含量越高。（一）积温（一）积温1.概念：概念：指某一生育时期或某一时段内，逐日平均指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。气温累积之和。三、三、积温及无霜期积温及无霜期2.积温两种表达方式积温两种表达方式A活动积温活动积温B有效积温有效积温大于或等与生物学零度的日平均温度逐大于或等与生物学零度的日平均温度逐日累加起来。日累加起来。将日平均温度与生物学零度的差值累加。将日平均温度与生物学零度的差值累加。3.积温在农业生产中的应用积温在农业生产中的应用可以估计作物的生育速度和各生育期到来的时间，并可可以估计作物的生育速度和各生育期到来的时间，并可确定作物安全播种期。确定作物安全播种期。可以对某一个地区某年产量进行预测，确定丰收年还是可以对某一个地区某年产量进行预测，确定丰收年还是歉收年。歉收年。一个地区的积温代表了此地区的热量资源，为正确制定一个地区的积温代表了此地区的热量资源，为正确制定农业计划、安排作物布局、确定种植制度提供了依据。农业计划、安排作物布局、确定种植制度提供了依据。以棉花为例，早熟品种要求以棉花为例，早熟品种要求10的积温的积温30003300，中熟品种，中熟品种34003600，晚熟品种，晚熟品种37004000。2024/5/11 周六35无霜期长短是衡量一个地区热量资源的又一无霜期长短是衡量一个地区热量资源的又一个指标。个指标。春季最后一次霜冻春季最后一次霜冻秋季最早一次霜冻。秋季最早一次霜冻。作物布局和确定种植制度的依据。作物布局和确定种植制度的依据。（二）（二）无霜期无霜期2024/5/11 周六36四、温度逆境对作物的危害及防御措施四、温度逆境对作物的危害及防御措施温度逆境：温度逆境：对作物生长发育不利的温度对作物生长发育不利的温度2024/5/11 周六37（一）（一）低温对作物的危害低温对作物的危害低温低温:对作物的危害有冷害和霜冻对作物的危害有冷害和霜冻1.寒害寒害:0以上的低温对作物的伤害。以上的低温对作物的伤害。水分合成失调、蛋白质合成受阻、碳水化合物减少、代谢水分合成失调、蛋白质合成受阻、碳水化合物减少、代谢紊乱。紊乱。2.霜冻霜冻:指春秋季节气温下降到指春秋季节气温下降到0以下，组织内部发生冰以下，组织内部发生冰冻而引起的伤害。冻而引起的伤害。原生质失水、冰融速度、蛋白质沉淀、原生质的机械损伤。原生质失水、冰融速度、蛋白质沉淀、原生质的机械损伤。2024/5/11 周六38间接伤害：高温使呼吸加强，蒸腾加速，水分平间接伤害：高温使呼吸加强，蒸腾加速，水分平衡和物质供需平衡被破坏，植株萎蔫。衡和物质供需平衡被破坏，植株萎蔫。（二）（二）高温对作物的危害高温对作物的危害直接伤害直接伤害间接伤害间接伤害蛋白质合成受阻、有毒物质生成、蛋白质合成受阻、有毒物质生成、饥饿、旱害饥饿、旱害蛋白质变性、脂溶蛋白质变性、脂溶2024/5/11 周六39（三）（三）对逆境温度的防御对逆境温度的防御1.培育和选育抗寒或耐热的品种。培育和选育抗寒或耐热的品种。2.低温锻炼。甘薯育苗低温锻炼。甘薯育苗3.化学诱导。玉米、棉花种子福美双处理化学诱导。玉米、棉花种子福美双处理4.合理肥料配比。磷肥、钾肥提高抗寒力合理肥料配比。磷肥、钾肥提高抗寒力2024/5/11 周六40水分与作物生长发育水分与作物生长发育第四节第四节 作物与水分作物与水分 水分对生命的存在起起决定性的作用，水分对生命的存在起起决定性的作用，他的多少在很大程度上决定了作物的种植制他的多少在很大程度上决定了作物的种植制度。度。一、作物对水分的需求特点一、作物对水分的需求特点二、水分逆境对作物的影响二、水分逆境对作物的影响2024/5/11 周六42一、作物对水分的需求特点一、作物对水分的需求特点（一）（一）水对作物的生理生态作用水对作物的生理生态作用 1.生理作用：生理作用：（1）原生质的主要成分；）原生质的主要成分；（2）光合作用的基本原料；）光合作用的基本原料；（3）代谢过程的反应物质；）代谢过程的反应物质；（4）作物生化反应和物质吸收、运输的溶剂；）作物生化反应和物质吸收、运输的溶剂；（5）维持细胞的膨胀状态；）维持细胞的膨胀状态；（6）细胞分裂与伸长的必需因子。）细胞分裂与伸长的必需因子。2024/5/11 周六43生态作用：改善田间小气候，如大气湿度，生态作用：改善田间小气候，如大气湿度，土壤及其表面的空气温度，土壤空气含量、微土壤及其表面的空气温度，土壤空气含量、微生物状况、土壤养分利用率等。生物状况、土壤养分利用率等。2024/5/11 周六44（二）（二）水与作物生长及产量的关系水与作物生长及产量的关系 缺水对作物形态、生理产生不良影响，最缺水对作物形态、生理产生不良影响，最终导致产量降低。终导致产量降低。作物光合作用和蒸腾作用与作物生产关系作物光合作用和蒸腾作用与作物生产关系极大，水分缺乏对光合作用的影响是对叶绿素极大，水分缺乏对光合作用的影响是对叶绿素合成及气孔影响的综合结果。合成及气孔影响的综合结果。大田作物中比较抗旱的是糜子、粟、高粱、大田作物中比较抗旱的是糜子、粟、高粱、甘薯、绿豆等，但在水分充足时同样生育更甘薯、绿豆等，但在水分充足时同样生育更好并增产。好并增产。作物的水分平衡作物的水分平衡在正常的情况下，作物一方面蒸腾失水，同时又不断地在正常的情况下，作物一方面蒸腾失水，同时又不断地从土壤中吸收水分；这样就在作物生命活动中形成了吸水与从土壤中吸收水分；这样就在作物生命活动中形成了吸水与失水的连续运动过程。一般把作物吸水、用水、失水三者的失水的连续运动过程。一般把作物吸水、用水、失水三者的动态关系叫做水分平衡。只有当吸水、输导和蒸腾三方面的动态关系叫做水分平衡。只有当吸水、输导和蒸腾三方面的比例适当时，才能维持良好的水分平衡。比例适当时，才能维持良好的水分平衡。1.供应不足供应不足失衡失衡气孔关闭气孔关闭蒸腾减小蒸腾减小平衡平衡2.失水失水 吸水吸水吐水吐水陡长，倒伏陡长，倒伏3.蒸腾蒸腾 吸水吸水萎焉萎焉（三）作物的需水量和需水临界期（三）作物的需水量和需水临界期1.作物的需水量作物的需水量作物的需水量通常用蒸腾系数来表示。作物的需水量通常用蒸腾系数来表示。蒸腾系数是指作物每形成蒸腾系数是指作物每形成l克干物质所消耗水分的克数。克干物质所消耗水分的克数。它表示作物利用水生产干物质的效率。它表示作物利用水生产干物质的效率。作物作物蒸腾系数蒸腾系数水稻水稻500-800小麦小麦450-600玉米玉米250-300棉花棉花300-600各种作物的蒸腾系数各种作物的蒸腾系数502需水临界期需水临界期 作物一生中对水分的需要量，一般前期和后期较少，中作物一生中对水分的需要量，一般前期和后期较少，中期较多。苗期耗水量占全生育期的期较多。苗期耗水量占全生育期的1/4以下，生育中期以下，生育中期50-60%，作物一生中对水分最为敏感的时期，称为需水临界期。所谓，作物一生中对水分最为敏感的时期，称为需水临界期。所谓对水的敏感期，就是说在这一时期若水分过多或不足，对作物对水的敏感期，就是说在这一时期若水分过多或不足，对作物的生长发育和最终的产量和品质有很不利的影响，以后即使水的生长发育和最终的产量和品质有很不利的影响，以后即使水分供应适宜了，损失也难以弥补。分供应适宜了，损失也难以弥补。麦类作物在孕穗到抽穗，黍类作物在抽穗（或开花）至麦类作物在孕穗到抽穗，黍类作物在抽穗（或开花）至灌浆，其他作物也多在开花到产量形成的盛期。灌浆，其他作物也多在开花到产量形成的盛期。几种作物的水分临界期几种作物的水分临界期作作物物水分临界期水分临界期水水稻稻孕穗孕穗抽穗抽穗小小麦麦孕穗孕穗抽穗抽穗玉玉米米开花开花乳熟乳熟大大豆豆开花开花棉棉花花开花开花成铃成铃花花生生开花开花提高水分利用率的途径？提高水分利用率的途径？提高水分利用率的途径提高水分利用率的途径 1.选好品种：选好品种：C4作物比作物比C3作物具有较高的水分利作物具有较高的水分利用效率，在水源紧缺的地区宜种植用效率，在水源紧缺的地区宜种植C4作物，作物，2.地面覆盖：利用地膜、秸秆、沙子等覆盖农田，地面覆盖：利用地膜、秸秆、沙子等覆盖农田，可减少水分消耗而增加产量。可减少水分消耗而增加产量。3.节水灌溉：采用喷灌、滴灌、渠道防渗等措施，节水灌溉：采用喷灌、滴灌、渠道防渗等措施，合理用水，提高水分利用率。合理用水，提高水分利用率。4.栽培措施：精耕细作、增施肥料、合理灌溉等。栽培措施：精耕细作、增施肥料、合理灌溉等。二、水分逆境对作物的影响（二、水分逆境对作物的影响（water stress)（一）旱灾（一）旱灾1.干旱分大气干旱、土壤干旱和生理干旱干旱分大气干旱、土壤干旱和生理干旱土壤干旱土壤干旱：在长期无雨或少雨的情况下，土壤含水：在长期无雨或少雨的情况下，土壤含水量少，土壤颗粒对水分的吸收力加大，植物根系难以从量少，土壤颗粒对水分的吸收力加大，植物根系难以从土壤中吸收到足够的水分来补偿蒸腾的消耗造成植株土壤中吸收到足够的水分来补偿蒸腾的消耗造成植株体内水分收支失去平衡，从而影响生理活动的正常进行，体内水分收支失去平衡，从而影响生理活动的正常进行，植物生长受抑制，甚至枯死。植物生长受抑制，甚至枯死。二、水分逆境对作物的影响二、水分逆境对作物的影响2024/5/11 周六55大气干旱大气干旱：空气干燥、大气蒸发力强促使植物蒸腾：空气干燥、大气蒸发力强促使植物蒸腾过快，根系从土壤吸收的水分难以补偿，水分收支过快，根系从土壤吸收的水分难以补偿，水分收支失衡而造成的危害。失衡而造成的危害。生理干旱：生理干旱：是由于土壤环境条件不良，使根系的生是由于土壤环境条件不良，使根系的生理活动遇到障碍，导致植物体内水分失去平衡而发理活动遇到障碍，导致植物体内水分失去平衡而发生的危害。生的危害。例如作物被淹根系缺氧不能正常吸收水分而发生萎例如作物被淹根系缺氧不能正常吸收水分而发生萎蔫；盐碱地常因幼苗根系渗透压低于土境溶液而不蔫；盐碱地常因幼苗根系渗透压低于土境溶液而不能吸收水分。能吸收水分。大气干旱是空气过度干燥，相对湿度低到大气干旱是空气过度干燥，相对湿度低到20以下；或以下；或因大气干旱伴随高温，土壤中虽有一定水分，但因蒸腾因大气干旱伴随高温，土壤中虽有一定水分，但因蒸腾强烈，造成体内水分平衡失调，使作物生长近乎停止，强烈，造成体内水分平衡失调，使作物生长近乎停止，产量降低。产量降低。土壤干旱是指土壤中缺乏作物可利用的有效水分，对作土壤干旱是指土壤中缺乏作物可利用的有效水分，对作物危害极大。我国北方春旱物危害极大。我国北方春旱(35月月)影响冬小麦拔节、影响冬小麦拔节、抽穗、开花及棉花等春播作物的播种或育苗；伏旱易引抽穗、开花及棉花等春播作物的播种或育苗；伏旱易引起棉花蕾铃脱落，造成玉米起棉花蕾铃脱落，造成玉米“晒花晒花”；小麦生长后期如；小麦生长后期如遇干热风为害，常常遇干热风为害，常常“青干青干”。这些干旱常造成生长停。这些干旱常造成生长停滞，产量降低。滞，产量降低。2、危害、危害(1)各部位间水分重新分配。各部位间水分重新分配。(2)改变各种生理过程。改变各种生理过程。(3)蛋白质含量减少。蛋白质含量减少。干旱对作物的伤害，一般不会导致植株死亡，干旱对作物的伤害，一般不会导致植株死亡，但是在高温和迅速干旱时，可能对作物产生直接伤但是在高温和迅速干旱时，可能对作物产生直接伤害导致作物死亡。害导致作物死亡。干旱引起作物死亡的原因？干旱引起作物死亡的原因？干旱引起作物死亡的原因干旱引起作物死亡的原因第一，代谢作用紊乱。第一，代谢作用紊乱。第二，干旱时细胞脱水变形，原生质受到机械第二，干旱时细胞脱水变形，原生质受到机械伤害而死亡。伤害而死亡。第三，干旱缺水，蒸腾减弱，植株不能降温第三，干旱缺水，蒸腾减弱，植株不能降温如何进行抗旱锻炼如何进行抗旱锻炼通过通过“蹲苗蹲苗”进行抗旱锻炼。所谓蹲苗，就是在进行抗旱锻炼。所谓蹲苗，就是在作物苗期减少水分供应，使之经受适度缺水的锻作物苗期减少水分供应，使之经受适度缺水的锻炼，促使根系发达下扎，根冠比增大，叶绿素含炼，促使根系发达下扎，根冠比增大，叶绿素含量增多，光合作用旺盛，干物质积累加快。经过量增多，光合作用旺盛，干物质积累加快。经过锻炼的作物如再次碰上干旱，植株体保水能力增锻炼的作物如再次碰上干旱，植株体保水能力增强，抗旱能力显著增加。强，抗旱能力显著增加。通过种子处理进行抗旱锻炼。通过种子处理进行抗旱锻炼。增加作物抗旱性的其他措施。如增施磷、钾肥，增加作物抗旱性的其他措施。如增施磷、钾肥，以提高植株的抗旱性；多施厩肥能增加土壤中腐以提高植株的抗旱性；多施厩肥能增加土壤中腐殖质含量，有利于增强土壤持水能力。殖质含量，有利于增强土壤持水能力。涝害：水分过多对作物的不利影响称为涝害。涝害：水分过多对作物的不利影响称为涝害。水分过多一般有两层含义：水分过多一般有两层含义：一是指土壤含水量超过了田间最大持水量，一是指土壤含水量超过了田间最大持水量，土壤水分处于饱和状态（淹土），根系完全生长土壤水分处于饱和状态（淹土），根系完全生长在沼泽化的泥浆中，这种涝害也叫在沼泽化的泥浆中，这种涝害也叫湿害湿害。另一种含义是指水分不仅充满土壤，而且田另一种含义是指水分不仅充满土壤，而且田间地面积水，作物的局部或整株被淹没（淹作物）间地面积水，作物的局部或整株被淹没（淹作物），这才是涝害。，这才是涝害。（二）涝害（二）涝害水涝对作物的影响水涝对作物的影响1.根系涝害根系涝害土壤孔隙被水充满土壤孔隙被水充满通气受阻通气受阻抑制有氧呼吸抑制有氧呼吸阻止水分阻止水分和矿物元素吸收和矿物元素吸收高温季节，积累高温季节，积累H2S、Fe2+、M2+、及有机酸，直接毒害根系。、及有机酸，直接毒害根系。2 2.地上部分涝害地上部分涝害 光合停止；植株内部含氧量降低光合停止；植株内部含氧量降低无氧呼吸增加无氧呼吸增加呼吸停止呼吸停止1.无氧呼吸产物酒精积累毒害细胞。无氧呼吸产物酒精积累毒害细胞。2024/5/11 周六632、危害、危害水分过多，土壤缺氧，使植物根系的有氧代谢受阻，形水分过多，土壤缺氧，使植物根系的有氧代谢受阻，形成还原性有毒物质，最终引起植物受害；成还原性有毒物质，最终引起植物受害；CO2积累，抑制好氧性细菌的活性，促进嫌气性细菌的积累，抑制好氧性细菌的活性，促进嫌气性细菌的存活，造成有机质不能彻底分解，产生甲酸、乙酸、硫存活，造成有机质不能彻底分解，产生甲酸、乙酸、硫化氢等有毒物质，抑制根系呼吸代谢，最后导致死亡。化氢等有毒物质，抑制根系呼吸代谢，最后导致死亡。养分失效或流失。养分失效或流失。3.作物对水涝的适应作物对水涝的适应根系逐渐木质化根系逐渐木质化耐涝作物：水稻、高粱、黑豆耐涝作物：水稻、高粱、黑豆一般作物：小麦苗期耐涝，玉米后期耐涝。一般作物：小麦苗期耐涝，玉米后期耐涝。怕涝作物：棉花、甘薯、粟（孕穗期除外）、怕涝作物：棉花、甘薯、粟（孕穗期除外）、花生、芝麻。花生、芝麻。2024/5/11 周六65不同作物对水分的反应大不相同。但总的看不同作物对水分的反应大不相同。但总的看来，在大田作物中，除了水稻属于湿生性作物外，来，在大田作物中，除了水稻属于湿生性作物外，多数都为中生性的。多数都为中生性的。中生性作物根系和输导系统比湿生性作物发中生性作物根系和输导系统比湿生性作物发达，以满足植株对水分的需要。中生性作物没有达，以满足植株对水分的需要。中生性作物没有完整的通气组织，不能在积水条件下发育。完整的通气组织，不能在积水条件下发育。作物的抗涝性作物的抗涝性作物抗涝性的强弱决定于对氧的适应能力。如果具作物抗涝性的强弱决定于对氧的适应能力。如果具有发达的通气系统，地上部吸收的有发达的通气系统，地上部吸收的O2通过胞间空隙通过胞间空隙系统可输送到根或者缺系统可输送到根或者缺O2部位。部位。防涝措施：搞好农田排灌设防涝措施：搞好农田排灌设施，加速排除地面水，降低施，加速排除地面水，降低地下水和耕层滞水，保证土地下水和耕层滞水，保证土壤水气协调壤水气协调。采取开沟、增。采取开沟、增施有机肥料以及田间松土通施有机肥料以及田间松土通气等综合措施，气等综合措施，一、作物与二氧化碳的关系一、作物与二氧化碳的关系二、作物与氧气的关系二、作物与氧气的关系三、空气中其他气体与作物的关系三、空气中其他气体与作物的关系空气与空气与作物生长发育作物生长发育2024/5/11 周六68作物与空气的关系，实际上主要是作物与作物与空气的关系，实际上主要是作物与二氧化碳的关系，因二氧化碳的关系，因CO2是光合作用的原料；是光合作用的原料；对于豆科作物来说，与空气中的氮气关系也很对于豆科作物来说，与空气中的氮气关系也很密切。密切。（一）（一）CO2浓度的变化规律浓度的变化规律（1）周年变化规律。一年之内，在田间有作物生长）周年变化规律。一年之内，在田间有作物生长的季节，由于光合作用固定的季节，由于光合作用固定CO2数量增加，空气中数量增加，空气中的的CO2浓度较低。浓度较低。群体下部供应的群体下部供应的CO2约占供应总量的约占供应总量的20%。作物群体上层光照充足，但作物群体上层光照充足，但CO2浓度相对较低；下层恰相浓度相对较低；下层恰相反。因此，生产上十分重视田间的通风透光。反。因此，生产上十分重视田间的通风透光。一、作物与二氧化碳的关系一、作物与二氧化碳的关系一年中，非作物生长季节一年中，非作物生长季节，CO2浓度较高。浓度较高。（冬高夏低）（冬高夏低）一天中以中午一天中以中午CO2浓度最低。浓度最低。（2）周日变化规律。在一天之内，作物群体内）周日变化规律。在一天之内，作物群体内CO2浓度有明显的规律性变化。午夜和凌晨，群体内浓度有明显的规律性变化。午夜和凌晨，群体内CO2浓度很高，这是由于在此期间浓度很高，这是由于在此期间CO2有补充而无有补充而无消耗的缘故。清晨日出之后，光合作用逐渐加强，消耗的缘故。清晨日出之后，光合作用逐渐加强，浓度逐渐下降；接近中午，光合作用旺盛，浓度逐渐下降；接近中午，光合作用旺盛，CO2浓浓度降至最低值；傍晚日落后，光合作用停止，度降至最低值；傍晚日落后，光合作用停止，CO2浓度又复上升。浓度又复上升。（3）田间群体内的）田间群体内的CO2浓度变化及运动方向。浓度变化及运动方向。作物进行光合作用所需要的作物进行光合作用所需要的CO2不但来自群体不但来自群体以上空间，而且也来自群体下部，其中包括以上空间，而且也来自群体下部，其中包括土壤表面枯枝落叶分解、土壤中活着的根和土壤表面枯枝落叶分解、土壤中活着的根和微生物呼吸、已死的根系和有机质腐烂等释微生物呼吸、已死的根系和有机质腐烂等释放出来的放出来的CO2。（4）CO2浓度的垂直分布浓度的垂直分布在作物群体内部，接近地面的在作物群体内部，接近地面的CO2浓度经常是浓度经常是比较高的。在一天之中，午夜和凌晨，越接近地表比较高的。在一天之中，午夜和凌晨，越接近地表面，面，CO2浓度越高。白天，由于光合作用消耗，群浓度越高。白天，由于光合作用消耗，群体上部和中部的体上部和中部的CO2浓度较小，下部稍大一些。作浓度较小，下部稍大一些。作物群体上层光照充足，但物群体上层光照充足，但CO2浓度相对较低，下层浓度相对较低，下层的的CO2浓度较大，光照却又较弱，各自都成了增加浓度较大，光照却又较弱，各自都成了增加光合成的限制因子。这便是在作物生产上要十分重光合成的限制因子。这便是在作物生产上要十分重视通风透光的原因所在。视通风透光的原因所在。由于提高由于提高CO2浓度可以促使某些作物增加产浓度可以促使某些作物增加产量，于是也就出现了量，于是也就出现了CO2施肥的问题。迄今为止，施肥的问题。迄今为止，CO2施肥多半还是在温室中或在塑料薄膜保护下施肥多半还是在温室中或在塑料薄膜保护下进行的现实的提高进行的现实的提高CO2浓度的措施是增施有机肥。浓度的措施是增施有机肥。有机肥施入土壤后，能增加土壤中好气性细菌的有机肥施入土壤后，能增加土壤中好气性细菌的数量，增强其活力，释放出更多的数量，增强其活力，释放出更多的CO2。空气中空气中CO2的富集虽然能促进作物增产，的富集虽然能促进作物增产，但其温室效应等带来的气候变化对作物生产但其温室效应等带来的气候变化对作物生产的不良影响也是严重的。的不良影响也是严重的。（二）、（二）、COCO2 2体积分数与作物产量体积分数与作物产量 图为近图为近10001000年和近年和近1 1万万年的大气年的大气COCO2 2含量变化。含量变化。CO2补偿点：光合速率与呼吸速率相等时环境补偿点：光合速率与呼吸速率相等时环境中的中的CO2体积分数。体积分数。CO2饱和点：开始达到最大光合速率时饱和点：开始达到最大光合速率时CO2体体积分数。积分数。在在CO2光合曲线的比例阶段，光合曲线的比例阶段，CO2体积分数是体积分数是光合作用的限制因子。光合作用的限制因子。C4植物植物CO2的补偿点和饱和点均低于的补偿点和饱和点均低于C3植物，植物，说明其可利用较低浓度的说明其可利用较低浓度的CO2，但对于高浓度，但对于高浓度CO2利用效率较差。利用效率较差。CO2浓度的增加，作物的呼吸速率减弱，光浓度的增加，作物的呼吸速率减弱，光补偿点降低，蒸腾系数减小，水分利用率提补偿点降低，蒸腾系数减小，水分利用率提高。高