园艺植物栽培学总论 第三章 园艺植物生长发育与环境条件

1 第三章 园艺植物生长发育与环境条件

第一节 园艺植物与温度的关系 一、园艺植物生长对温度的要求 温度是园艺植物生长发育的基本条件之一，每种园艺作物对温度的要求不一样，同种作物不同的发育阶段对温度的要求也不同，同一作物各个器官的发育对温度要求还不一样。 （一）园艺植物三基点温度 不同园艺植物虽然对温度的要求不同，但都有各自温度要求的“三基点”，即最低温度、最适温度和最高温度。最低温度、最高温度是园艺植物生长发育的限制温度，低于最低温度或高于最高温度将严重影响园艺植物的生长发育，甚至造成植株 学习提示： 园艺植物生长对温度的要求包括最低温度、最适温度和最高温度，即“三基点”温度。适宜的温周期有利于园艺植物生长发育，并能改善果蔬品质。年平均温度是影响园艺植物尤其是果树自然分布的重要原因。就温度对果树地域分布的影响而言，冬季的绝对低温是决定某种果树地区分布北限的重要条件；如果冬季温暖的地区，不能满足落叶果树通过冬季自然休眠的需冷量，则是其地域分布的南限。此外还需注意的是，园艺植物在生长发育的不同阶段，对环境温度的要求有一定差异。 引言： 园艺作物的生长发育及产品器官的形成，一方面取决于植物本身的遗传特性，另一方面取决于外界环境条件。影响植物生长发育的环境因素可概括为3类：物理因子、化学因子和生物因子。在生产上要通过育种技术来获得具有优良遗传性状品种的同时，也要通过科学的栽培技术及适宜的环境条件，来促进植株的生长并协调好光合作用产物的分配，从而达到高产、优质的目的。 主要的环境条件包括：①温度、空气温度及土壤温度；②光照时数、光质、光照强度及光周期；③水分、空气及土壤湿度；④土壤、土壤肥力、土壤物理性状、土壤化学性状；⑤空气、大气及土壤中空气的氧气和二氧化碳的含量，有害气体的含量；⑥生物因子：土壤微生物、杂草及病虫害等。 上述环境因子不是孤立存在的，而是相互联系，对于生长发育的影响往往是综合作用的结果 学习目标： 通过本章学习，您应该能够： 重点掌握园艺植物生长对温度、光照、水分、土壤等环境条件的要求 掌握温度、光照、水分、土壤等环境条件对园艺植物生长发育的影响 了解园艺植物生长与其他环境条件的关系 2 死亡。在适宜的温度条件下，园艺植物生长速度快，发育良好。园艺植物对温度三基点的要求与其原产地关系密切，原产于温带的植物，生长基点温度较低，一般在10℃左右开始生长；起源于亚热带的植物在15~16℃开始生长，起源于热带的植物要求温度更高，一般在18℃以上开始生长。由于园艺植物起源地不同，其对温度的要求也不同，因此对栽培地域的适应范围也各不相同。适地适栽是园艺植物栽培的基本原则。 不同园艺植物对温度的需求不同。一些多年生的宿根木本与草本园艺植物耐寒性较强，例如木本的落叶果树冬季地上部枯黄脱落，进入休眠期，此时地下部可耐-12~-l0℃的低温；石刁柏、茭白、金针菜、玉簪、金光菊及一枝黄花等宿根草本园艺植物，当冬季严寒到来时，地上部全部干枯，到翌年春季又萌发新芽，其地下宿根能耐0℃以下甚至到-10℃的低温。菠菜、大葱、大蒜、金鱼草、三色堇等一、二年生的园艺植物也较耐寒，其植株能耐-2~-1℃的低温，短期内可以忍耐-10~ -5℃的低温。这些园艺植物在我国除高寒地区以外，可以露地越冬。而萝卜、胡萝卜、芹菜、豌豆、蚕豆、甘蓝类等蔬菜作物，以及金盏花、紫罗兰等花卉作物属于半耐寒园艺植物，其不能忍耐长期-2~-1℃的低温。这些植物在长江以南均能露地越冬，华南各地冬季可以露地生长，而在北方冬季需采用防寒保温措施才可安全越冬。黄瓜、番茄、茄子、甜椒、菜豆、热带睡莲、筒凤梨、变叶木等则属于喜温园艺植物，其最适生长发育温度为20~30℃。当温度超过40℃，植株生长几乎停止；低于l0℃，生长不良，易引起落花落果。冬瓜、南瓜、西瓜、丝瓜、豇豆等园艺植物最适生长温度在30℃左右，其中西瓜、豇豆等在40℃的高温下仍能正常生长，植株耐热性较强。在栽培上为保证植株正常的生长发育和优质高产园艺产品的获得，应尽量满足不同园艺植物对适宜温度的要求。 （二）园艺植物适宜的温周期 植株或器官生长速率随季节或昼夜温度的变化而发生有规律的变化，这种现象称为温周期现象。一般来说，一天中白昼温度较高，光合作用旺盛，植株同化物积累较多；夜间温度较低，减少植株呼吸消耗，因而这种昼高夜低的变温对植株生长有利。保持适当的昼夜温差不仅能促进植株的生长，而且能改善果实、蔬菜的品质，有利于碳水化合物的积累。例如新疆、甘肃等地由于昼夜温差较大，西瓜、甜瓜含糖量高，品质优良，是我国著名的西瓜、甜瓜生产基地。而“砀山酥梨”在黄河故道地区可溶性固形物仅10％~12％，在陕北黄土高原则高达15％。但不同植物适宜的昼夜温差范围不同，通常热带植物昼夜温差应在3~6℃，温带植物为5~7℃。 （三）生长期积温 植物在达到一定的温度总量时才能完成其生育周期，通常把高于一定温度的日平均温度的总和叫做积温，积温表明了园艺植物在年生育周期或某一生育期内对热量的总要求。 积温又分为活动积温和有效积温两种，两者都以生物学下限温度为起点温度（界限温度）。生物学下限温度又称为生物学零度，一般就是三基点温度中的最低温度，也是生物学有效温度的起点。起源于热带地区植物的生物学零度较高，如仙人掌类植物为15~18℃；原产于寒带地区植物的生物学零度较低，如雪莲为4℃；而原产于温带地区植物的生物学零度则介于上述两者之间，例如落叶果树为6~10℃，常绿 3 果树为10~15℃。活动积温是园艺植物生长期或某个发育期活动温度之和；而在一年中能保证园艺植物生物学有效温度的持续时期为生长期（或生长季），生长期中生物学有效温度的累积值即为（生物学）有效积温。 园艺植物不同种类、不同品种、不同器官的生长发育，都要求一定的积温。即园艺植物在一定温度下开始生长发育，为完成整个生长期或某一生育期的生长发育过程，要求一定的积温。如果生长期内温度低，则生长期延长；如温度高则生长期缩短。因此积温常被作为品种特性的重要指标，以及物候期预报、产品品质研究、生态分析和区划的重要依据。 （四）年平均温度 年平均温度是影响园艺植物尤其是木本园艺植物自然分布的重要原因，各种园艺植物都有其适宜栽培的年平均温度适应范围，例如苹果为7~15℃，葡萄5~18℃，柑橘16~18℃等等。引种或栽培某一园艺植物时，必须了解其适宜的年平均温度，否则，会造成引种或栽培的失败。此外，目前我国方兴未艾的果树设施栽培，也是通过改变以温度为主导因素的生态条件，达到提早或推迟成熟期，反季节、高效益栽培的目的。 （五）冬季最低温 此概念是指园艺植物，特别是木本园艺植物对某一地区冬季绝对低温及最低温度持续时间的耐受或抵抗能力。一种果树能否抵抗某一地区冬季最低温的寒冷或冻害，是决定该果树能否在该地区生存或进行商品栽培的重要条件。因此，冬季的绝对低温是决定某种木本园艺植物地区分布北限的重要条件。温带果树中，苹果、梨、杏等抗寒力较强，桃、核桃、枣次之，柿、栗、葡萄较差。热带、亚热带果树中，柑橘、杨梅、枇杷等抗寒力较强，荔枝、菠萝、香蕉等抗寒力较差。同一种果树也因其生态类型、品种以及树体生理状态的不同，其抗寒力有较大的差异。例如同为梨属的两个种，秋子梨可抗-40℃的低温，而砂梨在-25℃以下就会遭受冻害。 （六）园艺植物不同发育阶段对温度的要求 园艺植物在生长发育的不同阶段，对环境温度的要求有一定差异。果树不同生育阶段对温度的需求随季节的变化而呈现一定的规律性。一般而言，果树萌芽期要求的温度较低，开花结果期需要达到一定的积温，果实生长发育期要求的温度较高，休眠期则要求较低的温度。如落叶果树有自然休眠的特性，在冬季（12月~翌年2月）进入自然休眠后，需要一定时间的低温才能正常通过休眠期。如果冬季温暖，平均温度过高，不能满足植株通过休眠所需要的低温，常导致树体芽发育不良，春季发芽、开花延迟且不整齐，花期延长，落花落蕾严重，甚至花芽大量枯落而减产。果树通过或解除自然休眠所需的低温（≤7.2℃）的总和即为需冷量，多以低于7.2℃的小时数为标准。不同果树树种通过自然休眠的需冷量不同，如苹果为1200~1500h，核桃700~1200h，扁桃200~500h。不同树种的需冷量有所不同，同一树种不同品种的需冷量差异也很大，如桃树的需冷量，最低为50h，最高为1500h，这与其品种的生态型有关。就温度对果树地域分布的影响而言，如果冬季温暖的地区，不能满足落叶果树通过冬季自然休眠的需冷量，则是其地域分布的南限。在引种时尤其是北果南移时应注意，要选择需冷量低的种类和品种。 对于蔬菜作物而言，其种子发芽时一般要求的温度较高。幼苗时期的最适宜的 4 生长温度往往比种子发芽时的低，幼苗期温度过高易造成植株徒长。实际生产中可于幼苗期对植株进行一定的低温锻炼，以提高秧苗的抗寒性。就黄瓜、番茄、辣椒等一年生果菜类而言，其在幼苗期即开始进行花芽分化，此期温度愈高，花芽分化时间愈早，花芽数量愈多。但高温，尤其是较高夜温环境下，植株分化的花芽质量较差，并且不利于黄瓜等瓜类蔬菜雌花花芽的形成。至于营养生长时期，所需温度比幼苗期要稍高些。如果是二年生的蔬菜作物，例如大白菜则在营养生长的后期即贮藏器官开始形成的时期，要求温度又要低些。对于一些二年生或多年生等有养分贮藏器官的蔬菜，如马铃薯、大蒜、洋葱、萝卜等，在贮藏器官休眠期间需要一定的低温，以降低贮藏器官呼吸作用，延长贮藏时间。而生殖生长时期多要求充足的阳光及较高的温度，以保证抽薹、开花、授粉、结实等生殖过程的完成。 二、温度对园艺植物生长发育的影响 （一）温度对果树生长发育的影响 1．温度对果树生长的影响 温度对果树的营养生长有明显的影响，一般而言随温度的升高，植株生长速度加快。原产地在北方的果树，对温暖气候要求时间较短，夏季喜凉爽气候，发芽、生根要求温度都比较低。原产于南方热带、亚热带地区的果树要求夏季温度高，发芽、生根要求温度也较高。 2．温度对果树开花坐果的影响 在温带和亚热带地区，果树春季萌芽和开花期的早晚，主要与早春气温高低有关。落叶果树通过自然休眠后，遇到适宜的温度就能萌芽开花，温度愈高，萌芽开花期愈早。花期温度还影响果树的授粉受精及其坐果情况，一般来讲，花期较高的日平均气温有利于花粉萌发和花粉管的生长。但不同果树树种和品种所要求的花期适宜温度不同，例如苹果最适温为10~25℃，桃为18~28℃，葡萄27~32℃，枣24~26℃；而同为苹果，“国光”要求较高，“祝光”较低。如果花期温度较低，使花粉管在有效授粉期之后才达到胚珠，则不可能正常受精，会导致花或幼果脱落。 3．温度对果实生长与品质的影响 温度对果实生长发育、果实风味、果实采前及采后品质等有多方面的影响。有研究表明，“玫瑰露”的果粒生长与6月上旬到7月上旬生长期的夜温关系密切，夜温22℃时果粒重量要显著高于夜温15℃或35℃时的果粒重，表明夜温过高或过低皆不利于果实生长。苹果上的试验证明，果肉变软的速度在21℃时比10℃快两倍，10℃又比4℃快两倍。采果时气温高，采后又不能及时放入冷库贮藏，是当前我国元帅系苹果果肉变软较快，货架寿命短的重要原因。温度还影响果实的着色、含酸量、含糖量等，一般随着气温升高，果实的风味与品质变佳；但极端的高温也会使果实受到直接伤害，如日烧病的发生。 （二）温度对蔬菜生长发育的影响 1．温度对蔬菜生长的影响 由于我国幅员辽阔，不同地区气候条件尤其是温度环境变化很大，因此同一种蔬菜在不同地区，生长季节有很大的差别。如许多喜温的蔬菜在长江流域可以春播或秋播，而在炎热的7~8月份，反而不适于其开花结果。如果在华北及东北，全年的无霜期虽较短，但是夏季的温度较凉爽，有利喜温蔬菜越夏，因而实际的生长期