第二章 设施作物的生理生态共84页文档
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作物栽培生理绪论一、作物栽培生理的性质和任务科学基础科学:认识自然如植物生理学应用科学:改造自然如作物栽培学科学科学理论科学方法科学态度科学精神植物学形态学解剖学生理学↗实验科学:依靠实验方法、仪器等研究↘理论科学:解释作物生产出现问题和现象植物生理学:是研究植物生命活动规律的科学。
包括物质代谢、能量转化与形态建成(发生和变化)。
作物栽培生理:应用植物生理学知识分析作物生产的基本问题,然后进行系统研究,提出解决的办法。
它是作物栽培的理论基础,是植物生理学和作物栽培学的连接点。
作物栽培学:是研究作物生长发育规律及其与外界环境条件的关系,以及探讨作物高产、优质、高效率、低成本生产的理论和措施的一门技术科学,即研究作物生物学特性和栽培技术。
作物栽培生理是作物生理学和作物栽培学的连接点,它是从作物栽培的实际出发,用生理的观点分析和解决栽培中存在的实际问题。
是要更合理地安排栽培技术措施,调控作物生长发育,把作物栽培技术建立在可靠的生理学基础。
基于上述认识,作物栽培生理既不同于作物生理学,又有异于作物栽培学,它是两者的连接点、综合体。
目前我们主要是为作物正常生长发育提供良好的生长条件(外界环境条件,如肥、水、土等条件),所采取的不少技术措施是盲目的(如密度问题、肥水运筹问题、品质问题),而不是根据作物实际生长发育需要而进行农业技术措施的实施。
采用的栽培技术措施主要是考虑时间、数量和方法等。
因此要实现栽培技术现代化、科学化、合理化,就需要更多的生理知识,用生理知识去指导作物生产,最终实现生理栽培。
二、作物生理的发展历史及与有关学科的关系二百多年前的1771年,Joseph Priestley发现植物能够在富于CO2的大气中再生氧气。
然而,在八年之后才由Ingenhousz证明光照在这一过程中的重要作用,作为作物生理学的核心过程的光合作用的研究从此开始。
作物栽培生理的研究起始于二十世纪二十年代。
W.L.Balls在尼罗河流域以了解作物产量形成为目的的棉作研究。
幻灯片1第二单元:总论---设施园艺的基本理论与技术第四章作物的生理生态、设施环境及其调控技术幻灯片2主要内容一、作物生理生态二、设施调控技术●光环境性及其调控●二氧化碳环境及其调控●温度环境及其调控●湿度环境及其调控●土壤环境及其调控●根际环境及其调控●综合调控●概述●光合与呼吸生理●蒸腾作用●生长发育生理●群体生理生态幻灯片3一、作物生理生态(一)概述1. 设施内环境特点●遮风挡雨,可以调节土壤水分●调节气温或地温●调节光照环境●创造特定的通气环境●提高二氧化碳浓度●提高设施内湿度幻灯片4(二)光合与呼吸生理●几个重要概念●光合作用:绿叶利用光能将CO2和H2O转变成碳水化合物并释放出氧气的过程。
●●CO2 + H20——→(CH2O) + O2呼吸作用:植物吸收O2将体内的碳水化合物分解成二氧化碳和水,同时释放能量的过程.(有氧呼吸)光照叶绿素C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O +能量无氧呼吸C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 + 能量C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 能量幻灯片5●光强●定义:在单位时间内照射到单位面积上的光●能量或光量子摩尔数单位:w/m2,或mol/m2/s幻灯片6●光补偿点:光合速率与呼吸速率相同时的光强●光饱和点:CO2交换速率变化稳定时的光强●二氧化碳补偿点:在一定条件下,作物对CO2的●同化吸收量与呼吸释放量相等,表观●光合速率为0,此时的CO2浓度即为二●氧化碳补偿点●二氧化碳饱和点:在一定条件下, CO2浓度升●高,光合作用增强,当CO2浓度升高●到一定程度,光合速率不再增加时的CO2浓度即为二氧化碳饱和点幻灯片7(三)生长发育生理●1、概念●生长:细胞数量增加、体积增大(量变)●发育:细胞功能分化(质变)●生长发育过程:●一年生植物●二年生植物多年生植物幻灯片82、生长生理生长规律:“S”形曲线运输:碳水化合物的转移(水分、温度影响)生长(营养与生殖):鲜重高度直径色泽幻灯片9●3、发育生理●光周期型(光周期现象)●低温春化长日类型●春化作用:指一段时间的低温对植物由营养生长转为生殖生长的诱导作用。
一、作物生态学的意义作物生态学:研究栽培植物的生产和分布与环境间相互关系的科学。
作物与环境间的关系主要包括:1、作物生产(个体和群体)对环境的反应和适应性规律。
2、作物系统与环境间能量转化和物质循环规律。
二、作物生态学的研究内容1、研究作物与环境(气候、土壤、其他生物)间物质循环和能量转化的规律。
2、研究作物的生态特性(产量、品质、形态及生理特征等的形成)对环境的反应。
3、研究作物的生态适应性规律及其应用。
4、研究保护作物生产环境和资源的途径。
三、作物生态学的任务针对农业发展的问题,从生态学观点出发,用系统分析方法,研究环境对作物生产的适宜度和作物生产对环境的(反馈)影响;提出作物生产的发展方向和对策;建立不同生态区作物——环境——技术措施的最佳模式,具体包括:1、作物生态学的基础研究,确定不同生态区不同作物种植类型、光合、蒸腾的特点、作物生长速率、作物生产力、品质等参数,为充分利用农业生态环境资源,合理布局作物提供依据。
2、确定不同环境下作物(品种)生产力和品质的形成特点,为因地制宜地采取提高生产力和产品品质的措施提供依据。
3、确定品种的生态适应性,为因地制宜的确定育种方向提供依据。
4、确定不同作物组合(间套复种)的生态适应性,为选择合理的种植制度提供依据。
5、确定作物(品种)适应环境的范围和程度,适宜的种植地区和季节。
为提高土地利用效率、生产结构与作物布局的合理性和作物生产的专业化提供依据。
第二章作物生态学的有关概念与背景知识一、气候——作物——土壤的同步性气候、植物和土壤的相互作用可用下图表示。
图中实线为直接作用,虚线为反馈作用。
土壤是由母岩分化成土壤母质,再经过植物生活和气候的作用而形成。
由于地球表面气候的带状分布,导致土壤和植物的带状分布。
地形固子破坏了气候的带状分布,使同一气候带的形成不同的气候类型,导致同一带内有不同类型的植物和土壤。
二、作物生态特性的形成1、遗传、变异与人工驯化遗传特性决定了作物的起源与分布;变异与人工驯化使作物的分布扩大、作物对环境条件的需求与现实环境更加吻合,是环境保持以塑造植物的基础,其结果是同一作物在不同环境下长期生活,形成了不同的生态型。
作物生理生态名词解释1.作物养分效率:作物利用土壤或生长介质中单位有效养分所生产的干物质量或经济产量。
2.潜在产量:作物在最适宜环境条件下的产量,或者说,在不受技术限制的情况下某一作物可能达到的产量。
3.旱害:缺水干旱对作物造成的伤害。
4.光合有效辐射:绿色植物进行光合作用的有效光谱成分的辐射量。
5.经济系数:作物经济产量与(地上部)生物量的比值。
6.积温效应:作物在其他生态因子得到满足之后,在一定范围内作物的生长发育速度与环境温度呈正相关,只有当温度累计到一定总和时,才能完成生长发育周期。
7.光合高值持续期:叶片光合速率维持在最高值的50%以上的时间。
8.维持呼吸:仅为维持生命现象而提供能量的呼吸。
或为既成器官和组织的生存提供所需物质和能量的呼吸。
9.生存因子:生态因子中对作物生存所不可缺少的因子,如光、温、水、气、热、肥等。
10.种子活力:种子在田间状态(非最适条件)下整齐出苗并形成健壮幼苗的能力。
1.水分利用效率:作物消耗1kg水所生产的干物质产量。
6、作物水分利用效率:作物消耗单位水量所形成的生物学产量或经济产量。
2.最适叶面积指数:群体干物质生产达最大值时的叶面积指数。
3.湿害:土壤含水量超过最大田间持水量时对旱作物所造成的伤害。
6.土壤肥力:通过土壤溶液和从离子交换复合物中供给作物必需养分的能力。
7.生长呼吸:为作物生长发育和形态建成合成新生物物质及提供能量的呼吸。
8.种子吸胀冷害:干燥种子在低于15℃的条件下快速吸水,造成种子发芽率降低的伤害。
2、低温吸胀冷害:干燥种子在低于15℃的条件下快速吸水可发生低温伤害,造成出芽和生长不良。
9.生态因子:环境中对作物的生长发育、生殖行为和分布有直接或间接影响的环境要素。
10.叶源量:叶片一生中的CO2净同化量。
2.种子活力指数:幼苗大小或干重与发芽指数的乘积。
3.叶面积比率:植株叶面积与总干物质重之比。
4.作物生态系统:以农田为样块、以作物为中心,由作物与其他生物及非生物组分所建立的、按人类社会需求进行物质生产的一种人工生态系统。
作物生产的目标:充分利用资源环境,发挥作物本身遗传潜力,实现优质、高产、高效、生态、安全生产。
光合速率通常是指单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量,也可用单位时间单位叶面积上的干物质积累量来表示。
通常测定光合速率时所测结果实际上是表观光合速率或净光合速率,如把表观光合速率加上光、暗呼吸速率,便得到总光合速率或真光合速率。
测定方法:1红外线CO2气体分析仪:CO2吸收量 2改良半叶法:干物质积累量 3氧电极法:O2释放量。
类囊体膜上的蛋白复合体主要有四类:即光系统Ⅰ(PSI)、光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cytb6/f复合体和ATP酶复合体(ATPase)。
光合膜参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以及ATP合成等反应。
三基点温度:最冷温度(冷限)该低温下表观光合速率为零(0度),最热温度(热限)该高温下表观光合速率为零(45度),最适温度,能使光合速率达到最高的温度。
光能利用率:一定时间内在单位面积上作物通过光合作用积累的干物质所含能量与同时间内投射到该面积上的太阳总辐射能量之比(植物光合产物中贮存的光能占太阳总辐射的百分比)重力水:土壤水分含量超过田间持水量,过量水分不能被毛管吸持,而在重力作用下沿大孔隙向下渗漏成为多余的水吸湿水:固相土粒依其表面的分子引力和静电引力从大气和土壤空气中吸附气态水,附着在土粒表面成单分子或多分子层,称土壤吸湿水土壤含水量超过最大分子持水量后,水分可以自由移动,靠毛管力保持在土壤孔隙中的水分称为毛管水。
在农田中当土壤水分下降到某一数值时,农作物因缺水而丧失膨压以致萎蔫,即使在蒸腾最小的夜间膨压亦不能恢复,这时的土壤水分称为萎蔫系数。
田间持水量排除所有重力水,保留所有毛细管水和吸湿水,这时的土壤水分与土壤干重的百分比,称为田间持水量。
一般在20%左右。
最大持水量:又叫饱和持水量。
是指土壤中所有空隙都充满水时的含水量。
一般在40%左右。
根压:由于植物根系生理活动产生的促使水分从根部上升的压力。
作物栽培生理绪论一、作物栽培生理的性质和任务科学基础科学:认识自然如植物生理学应用科学:改造自然如作物栽培学科学科学理论科学方法科学态度科学精神植物学形态学解剖学生理学↗实验科学:依靠实验方法、仪器等研究↘理论科学:解释作物生产出现问题和现象植物生理学:是研究植物生命活动规律的科学。
包括物质代谢、能量转化与形态建成(发生和变化)。
作物栽培生理:应用植物生理学知识分析作物生产的基本问题,然后进行系统研究,提出解决的办法。
它是作物栽培的理论基础,是植物生理学和作物栽培学的连接点。
作物栽培学:是研究作物生长发育规律及其与外界环境条件的关系,以及探讨作物高产、优质、高效率、低成本生产的理论和措施的一门技术科学,即研究作物生物学特性和栽培技术。
作物栽培生理是作物生理学和作物栽培学的连接点,它是从作物栽培的实际出发,用生理的观点分析和解决栽培中存在的实际问题。
是要更合理地安排栽培技术措施,调控作物生长发育,把作物栽培技术建立在可靠的生理学基础。
基于上述认识,作物栽培生理既不同于作物生理学,又有异于作物栽培学,它是两者的连接点、综合体。
目前我们主要是为作物正常生长发育提供良好的生长条件(外界环境条件,如肥、水、土等条件),所采取的不少技术措施是盲目的(如密度问题、肥水运筹问题、品质问题),而不是根据作物实际生长发育需要而进行农业技术措施的实施。
采用的栽培技术措施主要是考虑时间、数量和方法等。
因此要实现栽培技术现代化、科学化、合理化,就需要更多的生理知识,用生理知识去指导作物生产,最终实现生理栽培。
二、作物生理的发展历史及与有关学科的关系二百多年前的1771年,Joseph Priestley发现植物能够在富于CO2的大气中再生氧气。
然而,在八年之后才由Ingenhousz证明光照在这一过程中的重要作用,作为作物生理学的核心过程的光合作用的研究从此开始。
作物栽培生理的研究起始于二十世纪二十年代。
W.L.Balls在尼罗河流域以了解作物产量形成为目的的棉作研究。