作物栽培学 总论第四章 作物与环境的关系

1 教 案

章节 第四章 作物与环境的关系(6学时)

教学目的

和要求 了解环境因素的分类和特点；掌握五大生活因子对作物生长发育的影响。

重点

难点 重点：掌握环境因素对作物的影响。

难点：光周期反应和温度三基点理论在作物栽培上的应用。

§1作物的环境（1学时）

教学方法：讲授法

一、自然环境

（一）作物、环境、措施三者的关系

作物生长在自然环境之中，通过不断同化环境资源完成生长发育过程，最终形成产品；作物又受制于自然环境，自然环境影响着作物的生长发育过程，最终影响到作物遗传潜力的表达。在作物生产过程中，生产管理者通过栽培技术措施干预作物与环境，协调作物与环境之间的关系，使作物向着人们所需要的方向发展。因此，栽培作物的实践活动，包括作物、环境、措施3个方面，作物产品的形成，正是作物一环境一措施3方面共同作用的结果。从现代系统论的观点看，环境一作物一措施三者互相联系，共同构成了农田作物栽培的生态系统。

（二）什么叫环境

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。

除了地球本身所提供的一切物质基础之外，最根本的能源动力来自太阳辐射。有了物质和能源的供应，作物才能生产出有机物质，将能源继续不断地传递下去。因此，太阳（宇宙因子）和地球是作物最根本的环境基础。

二、人工环境

（一）广义的人工环境

是指所有的为作物正常生长发育所创造的环境；而人为的环境污染、干扰和破坏植物资源的现象，是人工环境的负面表现，20世纪50—60年代以来，环境受到人为的严重污染发生了环境危机，降低了自然环境质量。

（二）狭义的人工环境

是指在人工控制下的作物环境，例如作物的薄膜覆盖、向阳温室，都是行之有效的人工环境。在作物栽培中，通过栽培措施(如施肥、灌溉、中耕除草)改善作物的环境条件，可以形成有利于作物生长发育的人工环境。

三、环境因素的生态分析

(一)作物的生态因子和生活因子及其分类

1．生态因子 作物生活在田间，周围环境中的各种因子都对作物的生长发育产生直接或间接的作用，它们的作用可能有利，也可能不利，这些因子都是作物的生态因子。

一般常把作物的生态因子划分为非生物因子、生物因子及人为因子。具体可分为：

①气候因素 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、降水分布、蒸发量、空气、风速等等

②土壤因素 土壤的有机和无机物质的物理、化学性质以及土壤生物和微生物等。如土壤结构、有机质含量、地温、水分、养分、土壤空气、酸碱度等。 2

§2作物与光的关系（1.5学时）

③地形因素 如地势、地貌、海拔高度、坡度、坡向等等。

④生物因素 动物的、植物的、微生物的影响等。生物因子又分为植物因子，如间、套种的其它搭配作物、杂草；动物因子，如有益及有害昆虫、哺乳动物等；微生物因子，如病菌、固氮菌、土壤微生物等

⑤人为因素 主要指栽培措施，有一些是直接作用于作物的，如整枝、打杈、喷洒生长调节剂；而更多的则是用于改善作物的环境条件，如耕作、施肥、灌水等。人为因素还包括环境污染的危害作用。

2．生活因子 各种生态因子对作物生长发育的作用程度并不是等同的，在众多的生态因子中，日光、温度(热量)、水分、养分和空气是作物生命活动不可缺少的，缺少了其中的任何一个，作物就无法生存，这些因子是作物的生活因子或基本环境条件。

(二)环境因素的特点

1．环境因素相互联系的综合作用 生态环境是许多环境因素综合作用的结果，进而对作物起着综合的生态作用。各个因素之间不是孤立的，而是互相联系、互相制约的，环境中任何一个因素的变化，都将引起其他因素不同程度的变化。例如土壤水分含量的变化，同时也会影响土壤温度和土壤通气性的变化，还会引起土壤微生物群落的变化，因此，环境对作物的生态作用，通常是各环境因素共同组合在一起，对作物起综合作用的。

2．主要因素 组成环境的因素，都影响作物的生长发育。但在一定条件下，其中必有一二个因素是起主导作用的，它的存在与否和数量的变化，使作物的生长发育情况发生明显的变化，这种起主要作用的因素就是主导因素。例如：作物春化阶段的低温因素，光周期现象中的日照长度等等。

3．环境因素的不可代替性和可调性

作物在生长发育过程中所需要的环境条件，诸如光、温度、水分、空气、无机盐类等因素，是同等重要不可缺少的。缺少任何一种，都能引起作物生长发育受阻，甚至死亡；而且任何一个因素都不能由另一个因素来代替。另一方面，在一定情况下，某一因素量上的不足，可以由其他因素的增加或加强而得到调剂，并仍然有可能获得相似的生态效应。如增加C02浓度，有补偿由于光照减弱所引起的光合速率降低的效应；增施有机肥、配方施用无机肥，提高土壤肥力，可以提高土壤水分利用效率，补偿土壤水分不足对作物生长发育的影响。

4．环境因素作用的阶段性

每一个环境因素，或彼此有关联的若干因素的结合，对同一作物的各个不同发育阶段所起的生态作用是不同的；作物的一生中，所需要的环境因素也是随着生长发育的推移而变化的。例如低温，在小麦春化阶段中是必需条件，在小麦的小花分化时期低温则会导致小花不孕，对作物是有害的。

5．环境因素的直接作用和间接作用

我们所采取的栽培措施中，有一些是直接作用于作物的，而更多的则是起间接作用的。譬如干热风、低温等对作物的影响属于直接作用。很多地形因素，如地形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等，是通过改变光照、温度、雨量、风速、土壤性质等进而对作物发生影响，这是环境因素的间接作用。

一、光对作物的生态作用

(一)光照强度的作用

1．光照强度与作物生长 光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用。如作 3 教学方法：讲授法

*重点讲授光饱和点、光补偿点的概念及其在栽培上的应用

生产中的应用

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积累，就会造成较多的落花落铃。

3．光照强度与光合作用 作物进行光合作用生产有机物质，必须在一定范围的光照强度下才能进行。作物对光照强度的要求通常用“光补偿点”和“光饱和点”表示。夜晚，光在零点，作物只有呼吸消耗，没有光合积累，光合速率为负值。随着光照强度的增强，C02的吸收逐渐增加，在一定的光照强度下，实际光合速率和呼吸速率达到平衡，表观光合速率等于零，此时的光照强度即为光补偿点。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照强度的影响而趋于稳定，此时的光照强度叫做光饱和点(图4—2)。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能力，可作为作物需光特性的两个重要指标。根据这些指标可以衡量作物的需光量。

在作物生产上，常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。例如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，形成较多光合产物，如大豆、马铃薯，便可在一些高秆作物(玉米、高粱等)行间间作。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，抑制分枝，这样有利于多收麻皮，提高品质。

(二)日照长度与作物（第三章已讲过，略）

(三)光谱成分与作物

1.光合有效辐射：在光合作用中，作物只对可见光区(390—760nm)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。光合有效辐射约占太阳总辐射量的40％—50％左右。

2. 光谱带：把太阳辐射对植物的效应，按波长划分为8个光谱带，各个光谱带对植物的影响大不相同。＞0．72μm的大致相当于远红光，0．71—0．61μm为红、橙光，0．6l—0．5lμm为绿光，0．5l—0．40μm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。

高山、高原上栽培的作物，由于接受青、蓝、紫等短波光和紫外线较多，一般植株矮，茎叶富含花青素，色泽较深。丰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。

作物总是以群体栽培的，阳光照射在群体上，经过上层叶片的选择吸收，透射到下部的辐射以远红光和绿光偏多，在单作群体中，各层叶片的光合效率和产品品质是有差别的。在高矮秆作物间作的复合群体中，矮秆作物所接受光线的光谱成分与高秆作物是不尽相同的。

不同的光谱成分对作物生育有不同的影响。根据这一道理，通过有色薄膜改变光质以影响作物、蔬菜的生长，一般都能起到增加产量、改善品质的效果。如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作用所需要的380—760nm波长的光，因而有利于作物的光合过程和代谢过程。