第二章 设施作物的生理生态

设施园艺学Protected Horticultural Science概念、基本原理、复习思考题第一章绪论1、设施园艺概念设施园艺指在不适宜园艺植物生育的季节（寒冷或者炎热），利用保温、防寒或降温、防雨设施设备，人为地创造适宜园艺作物生育的小气候环境，不受或少受自然季节的影响而进行的园艺作物生产，称为设施园艺。

源于“保护地栽培”，又称“反季节栽培”、“错季栽培”等。

2、设施园艺业及其在农业中的地位：在农业现代化及持续发展中都占有重要地位！多学科交叉主要涉及：生物科学（果树、蔬菜、花卉）环境科学（设施环境）工程科学（设施类型、结构优化、环境调控、建筑安装施工）2、中国设施园艺存在的差距（与世界先进水平相比）与发展前景2.1差距⑴设施园艺面积居世界之首，但多为简易设施。

⑵设施园艺的三大主要技术支撑――生物、环境、工程，矛盾相当突出：⑶设施园艺产品的情况：⑷设施园艺，从可持续发展角度，是实现资源高效利用的有效途径，但能否保持生态环境安全，成为普遍存在的问题：⑸设施园艺的科技含量低，技术服务体系不健全我国设施园艺的发展前景表现为：⑴区域化、规模化、专业化和大生产方向发展;⑵因地制宜优化设施结构，建立计算机环境自动控制系统;⑶培育设施专用品种及应用;⑷开发设施作物可持续发展的栽培技术，生产无污染的绿色食品，成为环保型产业;⑸经营管理技术现代化.第一章复习思考题1、设施园艺的概念及其内涵。

2、设施园艺业及其在农业中的地位。

3、中国设施园艺的发展现状与前景。

4、与发达国家相比，我国设施园艺存在的差距。

第二章园艺栽培设施的类型、结构与性能分类：按设施条件的规模、结构的复杂程度和技术水平分为：简易覆盖设施主要包括各种温床、冷床、小拱棚、荫障、荫棚、遮阳覆盖等；普通保护设施通常指塑料大棚、塑料中棚和日光温室；现代温室通常指能进行温湿度、肥水、气体等环境条件自动控制的单栋或连栋温室。

植物工厂温室（Greenhouse）是可以人工调控环境中温、光、水、气等因子，其栽培空间覆以透明覆盖材料，人可在其内站立操作的一种性能较完善的环境保护设施。

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。

生态因子对作物生理的影响作物生理生态绪论作物生产的目标：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。

植物生理过程对生态的影响：“大树底下无丰草” 。

作物生理学应用植物生理学的研究理论与研究方法，研究农作物生长、发育和产量与品质形成过程中的内在生理规律，以及作物管理技术与环境对农作物的内部生理过程变化的影响，从而解释作物产量和品质形成的生理基础，并用于指导建立作物管理技术。

作物生态学研究作物之间、作物与环境之间相互关系的科学。

它研究的内容主要包括作物个体对不同环境的适应性环境对作物个体和群体的影响以及群体对环境的影响。

作物生理生态学：是研究作物的生理反应过程与生态环境之间相互关系的科学；它主要研究包括作物个体、群体对不同环境的适应性的生理机制;作物群体在不同环境中的形成及发展过程以及田间生态对作物作物高产高质的影响。

Maize(玉米) wheat rice农村生态问题：迫在眉睫！化肥农药地膜作物生理生态学的目标和任务：提高产量；提高品质；提高土壤肥力；涵水保土；改善农田小气候；净化环境的作用。

作物生理生态学的研究方法：1定性描述（定量）；2 常规的调查研究、试验研究；3 精细的生理变化过程研究；4 系统分析法。

作物光合生理生态：1生态因子2理想株型与合理群体结构3作物高光效理论水分生理与合理灌溉：需水规律；水分高效利用及合理灌溉。

作物营养生理生态：需肥规律；影响；养分高效利用。

作物的逆境生理：生理；对产量品质形成的影响。

作物生长发育及其调控：1库源关系的研究与调节（水稻空秕粒研究）2作物品质产量生理生态作物生理生态学原理：（一）相生相克与互补原理；（二）循环与再生原理；（三）平衡与补偿原理。

作物生理生态学的特点：1．应用性作物生理生态学是一门应用基础性学科，具有较强的实用性。

．综合性环境资源——作物群体——人类技术； 3整体性作物生理生态学把农田视为一个整体，即作物田间生态系统。

【作物生理生态学】研究作物的生理反应过程与生态环境之间相互关系的科学；它主要研究包括作物个体、群体对不同环境的适应性，及环境对群体的影响；作物种群和群落在不同环境中的形成及发展过程以及田间生态随作物生长的变化。

产生背景：现代作物生产的负效应。

①能源过度消耗。

②水资源日益紧缺。

③生产成本增加。

④污染加剧。

⑤其他负效应。

【作物生理生态学原理】（一）相生相克与互补原理（二）循环与再生原理（三）平衡与补偿原理。

【光合作用】绿色植物利用光能把CO2和水合成有机物，同时释放氧气的过程。

【光合速率】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。

【新长出的嫩叶光合速率低原因】(1)叶组织发育未健全，气孔尚未完全形成或开度小，细胞间隙小，叶肉细胞与外界气体交换速率低；(2)叶绿体小，片层结构不发达，光合色素含量低，捕光能力弱；(3)光合酶，尤其是Rubisco的含量与活性低；(4)幼叶的呼吸作用旺盛，因而使表观光合速率降低。

当叶片长至面积和厚度最大时，光合速率通常也达到最大值，光合速率随叶龄增长出现”低—高—低”的规律。

【叶的结构对光合能力的影响】(1)厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。

(2)C4植物的叶片光合速率通常要大于C3植物，这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。

栅栏组织细胞细长，排列紧密，叶绿体密度大，叶绿素含量高，致使叶的腹面呈深绿色，且其中Chla/b比值高，光合活性也高，而海绵组织中情况则相反。

【光合产物的输出对光合的影响】光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因：(1)反馈抑制-化学。

(2)淀粉粒的影响-物理学。

叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。

【作物光合生态因子】光照、CO2、温度、水分、营养元素。

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。