第四章作物与环境的关系
作物生态学资料汇总
《作物生态学》复习大纲第一章作物生态学概论第一节作物生态学的定义、特征与作用一、作物生态学的概念、内涵与特征（一）作物生态学的概念与内涵（二）作物生态学的性质1.以生态学和生理学为基础的一门应用学科2.服务于农业生产的一门综合性科学3.以可持续发展为目标的一门生态科学（三）作物生态学的特征1.综合性2.层次性3.系统性二、作物生态学的地位与作用（一）作物生态学的地位（二）作物生态学的作用第二节作物生态学的形成与发展一、作物生态学的产生（一）生态学的产生与发展1.生态学的萌芽时期2.生态学的建立时期3.生态学的分化时期4.人类生态学时期（二）生态学的分支1.按研究对象的生物组织水平划分2.按生物分类类群划分3.按生物栖息场所划分4.按生态学与其他科学的交叉划分5.按照应用领域划分（三）作物生态学的产生二、作物生态学的发展历程第三节作物生态学研究内容与研究方法一、作物生态学的研究内容1.作物生态系统的结构与功能2.作物生态系统的能量转化和物质循环规律3.作物生产潜力分析4.作物生态适应及分布5.逆境生态条件与作物生产6.作物生态系统的合理调控二、作物生态学的研究方法（一）作物生理生态研究法（二）作物与环境关系研究法（三）分子生物学技术（四）系统学和信息学方法第四节作物生态学的发展前景与方向一、作物生态学发展前景二、作物生态学发展方向（一）分子生态学（二）信息生态学（三）化学生态学（四）生理生态学第二章作物光温生态第一节作物与光照的关系一、光资源及变化节律（一）光资源的基本概念1.年辐射总量2.光合有效辐射3.日照时数（二）光照强度和日照长度的变化节律1.光照强度的变化2.日照长度的变化二、光照与作物生长和生产力的形成（一）作物群体中光的反射、投射与吸收1.作物群体内光照的分布2.太阳光在作物群体中的反射、投射与吸收（二）光强与作物生长发育和生产力的形成1.光强与作物光合作用2.光强与作物生长发育3.光强与作物产量和品质4.喜光作物与耐阴作物（三）日长与作物生长发育和生产力的形成1.作物的光周期反应2.短日照作物与长日照作物3.光周期理论的应用4.日长与作物产量和品质（四）光谱与作物生长发育和生产力的形成1.作物光形态建成2.光谱与作物产量和品质三、提高光能利用率的途径（一）C3和C4作物的光能利用特点1.C3作物2.C4作物3.CAM作物（二）高光效作物品种的选育（三）提高光合效率的途径1.延长光合时间2.增加光合面积3.增强光合效率第二节作物与温度的关系一、温度变化的节律（一）气温的日变化（二）气温的年变化（三）气温的地理分布1.气温的地理分布2.气温的垂直分布（四）土壤温度及其变化1.土壤的热量特征2.土壤温度的日变化3.土壤温度的年变化二、温度和作物生长与生产力的形成（一）关键温度指标1.三基点温度2.温度临界期3.积温及无霜期（二）温度与阶段发育（三）作物温度的生态型1.喜凉作物2.喜温作物3.亚热带作物（四）温度对作物生长与产量、品质的影响1.发芽出苗与生长2.产量和品质三、作物对温度逆境的反映（一）对低温逆境的反应1.寒害2.冻害3.作物对低温的反应（二）对高温逆境的反应1.直接伤害2.间接伤害3.作物对高温的适应四、农艺措施对温度的调控（一）灌溉（二）土壤耕作1.松土对土温的影响2.镇压对土温的影响3.垄作对土温的影响（三）覆盖与土壤温度1.地膜覆盖2.秸秆覆盖第三节作物光温生产潜力一、作物生产潜力研究概况（一）国外作物生产潜力研究概况（二）国内作物生产潜力研究概况二、作物光温生产潜力估算（一）光合生产潜力（二）光温生产潜力（三）光温水（气候）生产潜力三、我国作物光温生产潜力（一）光合生产潜力（二）光温生产潜力第三章作物水分生理第一节土壤—作物—大气水分平衡一、水分平衡分析（一）农田水分循环（二）SPAC中各部分水势1.植物细胞水势2.土壤水势3.大气水势（三）叶片—大气间水分运动（四）土壤—大气间水分运动1.测定方法2.水分通量计算（五）土壤—根系间水分运动二、影响土壤中水分滕发的因素（一）环境因素与土壤蒸发1.辐射强度2.温度3.相对湿度（二）作物与棵间蒸发1.叶面积指数2.作物生育进程3.作物种类（三）土壤水势1.对土壤蒸发的影响2.对作物蒸腾的影响三、土壤水库对“土壤—作物—大气”的调节（一）土壤水库的特征1.土壤水库的功能2.土壤水库与大气降水3.土壤水库与贮水能力（二）土壤水库中水库变化规律1.周年变化2.季节变化（三）土壤水库的调节作用第二节作物与水分的关系一、作物对水分的吸收和利用（一）植物细胞对水分的吸收（二）植物叶片对水分的吸收（三）植物根系对水分的吸收1.主动吸水2.被动吸水（四）水分的向上运输1.短距离运输2.长距离运输（五）影响作物吸水的因素1.根系的吸水效率2.环境因素（六）作物对水分的利用1.细胞的主要组成成分2.细胞的分裂和扩大3.生化反应的溶剂4.维持细胞膨压5.生态环境的调节物质二、作物需水规律（一）作物需水量（二）作物需水规律1.作物需水临界期2.作物最大需水期三、作物布局与水分（一）年降雨总量与作物布局（二）年降雨量的季节分配与作物布局第三节作物对水分逆境的反应一、水分亏缺对作物的影响（一）作物的抗旱机理1.干旱发生机理2.作物的抗旱性（二）水分亏缺对作物的影响1.个体发育2.作物生长3.气孔开闭过程4.光合作用5.蒸腾作用6.光合产物的分配7.离子吸收8.作物产量与品质9.作物病虫害（三）有限水分亏缺下作物的补偿效应二、涝渍对作物的影响（一）作物抗涝机理1.涝渍胁迫发生机理2.作物的抗涝性（二）涝渍危害对作物的影响1.作物生长和形态2.光合作用和呼吸作用3.离子吸收和运输三、作物对水分逆境的适应性（一）作物对干旱的适应性1.叶片形态对干旱胁迫的适应性2.根系形态对干旱胁迫的适应性3.渗透调节4.二氧化碳体内再循环5.脯氨酸积累6.气孔反应7.激素作用（二）作物对涝害的适应性1.形成发达的通气系统2.提高代谢的耐缺氧能力第四节水分利用效率一、作物水分生理效率二、作物水分生态效率三、农艺措施对作物水分利用率的调控（一）节水灌溉1.节水的概念2.灌溉3.节水灌溉技术（二）农业节水的途径1.工程措施节水2.农艺措施节水3.管理措施节水4.工程措施节水与农艺措施节水的关系（三）农艺措施对水分利用效率的调控1.概述2.农田保墒技术3.培肥地力4.水肥耦合5.建立适宜的种植制度7.选育抗旱品种8.节水灌溉制度和灌溉模式第四章作物养分生态第一节土壤养分动态平衡一、土壤养分的形态与有效性（一）土壤母质与次生矿物质（二）土壤有机质（三）土壤养分的有效性1.土壤养分有效性的化学特征2.土壤养分有效性的空间特征3.土壤养分有效性的生物特征二、土壤养分动态平衡（一）影响土壤养分平衡的因素（二）土壤养分容量和强度指标（三）土壤养分的能量概念（四）土壤平衡施肥与归还施肥三、土壤养分的迁移（一）截获（二）扩散（三）质流第二节作物对养分的吸收和同化一、作物养分根系吸收（一）根系吸收养分的部位（二）根系吸收养分的过程1.离子被吸附在根部细胞表面2.离子进入根系内部3.离子进入导管（三）根系吸收养分的特点1．对矿质元素和水分的相对吸收2.根系对离子的选择性吸收3.单盐毒害和离子拮抗二、作物养分的同化（一）氮的同化1.硝酸盐的还原2.氨的同化3.生物固氮（二）硫的同化（三）磷的同化三、作物营养的运输与分布（一）养分运输的形式、途径和速度（二）矿质元素在作物体内的分布四、作物营养诊断（一）植株必需元素（二）作物必需矿质元素缺乏或过多的症状表现第三节作物对养分的利用一、作物养分反应曲线（一）、作物养分吸收的反应曲线1.养分吸收曲线的基本特征2.作物随生育进程的养分吸收曲线（二）、作物养分利用的反应曲线1.作物产量与施肥量的曲线关系2.作物产量与施肥量的关系3.作物产量、施肥量与养分吸收之间的关系4.作物产量、养分吸收与施肥方式的关系二、作物养分利用效率（一）养分利用效率的基因型差异1.作物对大量养分元素的利用效率2.作物对微量营养元素的利用效率3.养分利用效率的阶段性特征4.养分利用效率的生物学基础（二）作物高效营养特征形态学和生理学指标1.作物根系形态与养分吸收的关系2.养分在植物体内的运输3.植物对养分的利用和代谢三、作物养分利用的调控因子（一）介质中养分浓度（二）环境因子1.温度2.光照3.水分4.通气状况5.土壤PH（三）养分离子的理化性状（四）离子间的相互作用（五）共生菌及根际分泌物第四节农田养分循环一、农田养分循环特征（一）农田养分库的基本特征（二）农田养分库的循环周期（三）农田养分库的动态平衡二、农田养分循环的调控（一）有机质在调控农田养分循环中的作用（二）保持农田养分循环平衡的途径1.采用合理的种植制度2.建立合理的轮作制度3.建立合理的施肥技术体系第五章作物分子生态第一节作物生长发育中分子生态特性一、作物形态建成的分子生态效应（一）作物光周期现象及其分子机理（二）作物春化作用及其分子机理二、PCD细胞程序性死亡及其分子生态效应（一）细胞PCD的特征（二）植物发育与PCD（三）植物与环境互作中的PCD（四）植物PCD的分子机理第二节作物对逆境相应的分子机理一、对温度胁迫的响（一）低温胁迫1.抗氧化系统对低温胁迫的生化响应2.相关基因对低温胁迫的响应（二）热胁迫二、对干旱胁迫的响应（一）与干旱胁迫有关的响应基因及其蛋白质（二）与植物抗旱性相关的调控元件因子（三）干旱胁迫信号的传导（四）与作物抗旱性相关的QTLs定位三、对盐胁迫的响应（一）作物的耐盐机理（二）作物耐盐的相关基因四、对营养胁迫的响应（一）营养胁迫对作物根系和代谢的影响（二）作物对营养胁迫的生理生化响应（三）作物营养高效的分子基础1.作物N营养高效分子基础2.作物P营养的高效分子基础3.作物K营养的高效分子基础五、对污染胁迫的响应（一）基因凸现（二）基因变换（三）基因突变第三节作物在环境修复中的作用一、作物对污染的抗性分子机制二、作物化感作用及其分子机理第四节作物分子调控技术一、植物生长调节物质的调控功能二、基因活化剂第五节转基因作物的生态安全性评价一、转基因作物对农业生态系统的影响二、转基因作物生态安全性评价内容与指标（一）生态安全性评价内容（二）生态安全性评价指标第六章作物群体生态第一节作物群体发展动力学一、作物群体结构（一）作物群体的概念（二）作物群体结构1.作物群体结构的大小和密度2.作物群体结构的水平分布3.作物群体结构的垂直层次4.作物群体结构的动态变化5作物群体结构的长相（三）作物群体结构的特征1.群体数量性状2.群体几何性状3.群体空间散布性状二、作物群体功能（一）对环境的影响（二）对群体自身的影响三、作物群体结构建成（一）作物生长与发育1.作物生长发育的概念2.作物生育期和生育时期3.作物相关生长（二）作物群体结构动态1.生物量积累动态2.群体叶面积动态四、作物群体生长分析（一）作物生长分析的计算指标1.作物生长率2.叶面积指数3.叶日积4.净同化率5.比叶面积6.比叶重（二）作物群体生物量积累（三）叶面积和光截获（四）叶日积第二节作物个体与群体的关系一、作物个体的空间分布1.株距2.行距3.带宽和带距4.密度二、作物个体与群体的协调机制1.竞争与密度效应2.自疏3.可塑性三、群体生产力形成1.群体产量2.群体光合作用3.最后产量恒定法则4.稻麦群体的“三重调节”5.作物群体生产力的影响因素第三节作物群体与农田群落一、农田群落的环境特征（一）农田作物层光分布1.光质的变化2.光能的变化（二）农田作物层温度1.冬小麦作物层温度日变化2.冬小麦作物层温度与气温差3.土壤含水量对冬小麦作物层温度的影响（三）农田作物层湿度二、农田群落的竞争与互补（一）单作中的竞争和互补（二）混作中的竞争和互补三、作物符合群体的管理四、作物群体结构的调控（一）群体的自动调节（二）栽培措施调节1.合理密植2.肥水调节3.化学调节4.人工调节第七章作物信息生态第一节信息生态学概述一、信息生态学的产生二、信息生态学的研究对象和内容（一）生态系统的数据采集和管理技术（二）生态系统的定量分析与模拟预测（三）生态系统的信息化管理与优化决策三、信息生态学的作用和地位四、作物信息生态概述（一）作物信息生态的定义（二）作物信息生态的研究内容第二节作物生态系统信息的传递模型一、信息的概念二、作物生态系统信息的类型三、作物生态系统信息的传递模型（一）作物与环境之间的信息传递（二）作物与植物之间的信息传递（三）植物与微生物之间的信息传递（四）微生物和动物与环境之间的信息传递第三节作物生态系统采集技术一、遥感技术二、机器视觉技术三、生物传感技术四、同位素示踪技术第四节作物生态系统信息处理技术一、数据库管理技术二、空间信息处理技术三、系统模拟模型技术四、作物管理知识模型技术第五节作物生态系统信息管理和利用一、作物生长检测与预测二、作物生长诊断与调控三、作物信息管理与服务第八章作物生产生态第一节作物生态分布与生产布局一、作物生态适应性（一）作物对光的适应性1.作物对光照强度的适应2.作物对日长的适应3.作物对光质的适应（二）作物对热量的适应性1.温度与作物类型2.土壤温度与作物适应性（三）作物对水分的适应性1.水分与作物生产2.作物对水分的要求（四）作物对营养元素的适应性（五）作物对土壤的适应性（六）作物生态适应性评价二、作物生产区划（一）我国农业生态条件的主要特点（二）作物生产区划的分区原则（三）作物生产区划的主要内容1.按作物用途区划2.按自然生态特点区划三、作物优势农产品布局（一）优势农产品的内涵（二）确定优势产区的主要依据1.资源条件好2.生产规模大3.市场区位优4.产业化基础强5.环境质量佳（三）我国优势农产品布局1.专用小麦2.专用玉米3.高油大豆4.优质棉花5“双低”油菜四、作物周年生产结构（一）作物周年生产结构的内涵（二）作物周年生产结构的基本类型1.单作一熟型2.单作多熟型3.多作一熟型4.多作多熟型（三）作物周年生产结构的土地利用第二节农田生产力与土壤质量一、农田生产力（一）生产潜力层次与估算1.作物生产潜力的层次2.作物生产潜力的估算（二）土壤肥力对农田生产力的影响（三）土壤肥力下降的原因（四）提高土壤肥力的途径1.生物途径2.化学途径3.有机粪肥与无机化肥结合使用4.物理途径5.防护途径二、土壤质量评价（一）土壤质量（二）土壤质量评价的指标1.土壤肥力2.土壤质量环境3.土壤生物活性4.土壤生态质量（三）土壤质量与粮食安全三、土壤质量管理技术（一）免（少）耕法（二）沼气池培肥第三节水分生产力与管理技术一、水分生产力（一）水分生产潜力（二）水分生产力的评价指标1.蒸腾效率（水分利用效率）2.蒸腾系数3.降水利用率4.植物水分利用效率二、区域水分管理（一）区域水量成分1.入流量2.可利用水量3.消耗水量4.出流量（二）区域水分利用效率评价三、农田水分管理（一）农田水分循环与平衡（二）作物需水规律（三）土壤水分管理1.旱地保墒、提墒2.灌溉3.抗旱灌溉4.非充分灌溉四、农业节水技术（一）农艺节水技术1.调整农业种植结构，压缩高耗水量农作物种植面积2.开源节流，改善农田土壤水分状况3.合理密植，以肥调水，提高农田土壤水分利用率（二）设施节水技术1.改进畦灌2.沟灌3.渠道防渗技术4.低压管道灌溉技术5.喷灌6.滴灌7.渗灌（三）生物节水技术1.生理调控节水2.生物遗传节水第四节肥料生产与管理技术一、肥料生产力二、农田肥料管理（一）合理施肥的评估标准1.高产2.优质3.高效4.生态5.肥土（二）合理施肥的评价指标1.肥料农学效率2.肥料生理效率3.肥料利用率（三）合理施肥的原则1.肥料深施2.无灌溉条件时早施，有灌溉条件时分期施3.采用保肥料增效措施4.调配氮素形态（四）提高作物本身养分利用能力（五）改善作物生育条件三、高效施肥技术（一）基肥1.撒施2.条施和穴施3.分层施肥法（二）种肥1.拌种2.浸种3.蘸根法4.盖种肥5.条施和穴施（三）追肥1.撒拖2.条施3.穴施4.环施5.根外施法第九章作物安全生态第一节作物生产系统的环境污染一、大气污染（一）大气污染物进入植物体的途径（二）大气污染物对作物的影响1.大气硫氧化物对作物的影响与危害2.大气氟化物对作物的影响与危害3.臭氧对作物的影响与危害4.大气复合污染物对作物的影响与危害（三）由大气污染所引起的全球性环境问题1.酸雨对作物的影响2.臭氧层破坏对作物的影响3.温室效应对作物的影响二、重金属污染（一）重金属在土壤中的残留（二）重金属在土壤中的形态变化（三）土壤中重金属向植物体内转移的主要方式1.膜孔过滤2.被动扩散3.被动异化扩散4.主动运转5.胞吞和胞饮（四）几种主要重金属污染物对作物的危害1.镉对作物的危害2.砷对作物的危害3.其它重金属对作物的危害4.重金属复合污染对作物的影响三、水污染（一）水污染对作物的危害1.危害农作物生长发育造成减产2.有害物质在农产品中的积累造成质量降低（二）污水的农业利用第二节污染物在作物中的迁移一、重金属在作物体中的富集与分布1.镉2.砷3.汞4.铅二、农药在作物体内的富集与分布第三节污染物的生态影响与监测一、大气污染的生态影响（一）酸雨及其生态的影响（二）氟化物对生态的影响1.氟化物对气孔的影响2.氟化物对作物光合作用的影响3.对呼吸作物的影响4.对碳水化合物代谢的影响5.对蛋白质和氨基酸的影响6.对酶活性的影响（三）光化学烟雾对植物的影响1.O3伤害机理及症状2.植物生长的影响3.NO2伤害机理及症状（四）温室气体及其生态的影响二、重金属的生态影响（一）重金属的影响过程1.直接影响2.转化增毒3.生物放大（二）重金属的生态影响1.对种子萌发的影响2.对作物生长和生理生化过程的影响3.对作物产量和品质的影响三、污染物的监测技术（一）大气污染的生物监测1.植物污染量指数法2.植物生长量测定法3.地衣与苔藓监测法（二）土壤污染的生物监测1.植物监测法2.动物监测法3.微生物监测法（三）水环境污染的生物监测1.PFU法2.生物指数法3.生物种类多样性指数法第四节污染物的控制与生态安全一、环境污染的控制途径（一）农业面源污染的控制途径（二）大气污染的防治对策（三）酸雨的控制（四）土壤重金属污染的控制途径1.污染前控制（切断污染源）2.污染进行中控制3.污染后修复二、生物修复技术（一）生物修复与作物修复（二）污染土壤的植物修复三、工程修复技术（一）水污染的工程修复（二）土壤重金属污染的工程修复1.清洗法2.电化法3.客土深翻4.热解吸法5.玻璃化技术。
作物栽培学的性质和任务
㈡ 任务：根据作物品种的要求，为其提供适宜的环境条件， 采取配套的栽培技术措施，使作物品种的基因型得以表达， 使其遗传潜力得以发挥。
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㈢ 研究对象
– 第一节 作物生长与发育的特点 – 第二节 作物的器官建成 – 第三节 作物的温光反应特性 – 第四节 作物与产品品质的形成(8学时)
– 第一节 作物产量及其构成因素 – 第二节 作物的“源、流、库”理论及其应用 – 第三节 作物的产量潜力 – 第四节 作物品质及其形成 – 第五节 作物品质的改良
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– 北非：埃及，公元前3600年种植过小麦和大麦 – 美洲：种植作物的历史始于公元前6000年，主要作
物有玉米、豆类、薯类、南瓜、籽粒苋等 – 欧洲：最早种植的作物有小麦、大麦、亚麻等
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三、中国是世界栽培植物起源中心之一
– 我国是独立发展起来的古老农业中心之一，是世界栽培 植物起源中心和多样性中心之一，这是举世公认的：
版社,2003.
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本次课教学内容
第一章 绪论
第一节 作物栽培学的性质和任务 第二节 作物的起源和起源地 第三节 作物的多样性和作物分类
38
本次课教学重点、难点
• 重点
–作物栽培学的性质、任务、特点 –作物的起源与分类方法
• 难点
–作物分类方法的相对性
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第一节 作物栽培学的性质和任务
一、作物栽培学的性质和任务
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三、作物分类
㈠ 根据作物生理生态特性分类
– 按作物对温度的要求分类
• 喜温作物：生物学起点温度10℃左右，全生育期需要较 高的积温。如稻、玉米、高粱、谷子、花生、烟草等
作物与环境的关系
气这亐个因素是作物生命活动中所丌能缺少的，缺 少其中之一作物就无法生存，这些因子叫做生活因 子
作物、环境、措施三者的关系
措施 作物 环境
生理生化过程
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
从作物栽培的角度来说， 光照强度、日照长度和 光谱成分都与作物的生 长发育有密切的关系， 并对作物的产量和品质 产生影响。
一、光对作物的生态作用
二、作物对光的吸收转化与产量
一、光对作物的生态作用
（一）光照强度
光照强度（光照度）指单位 面积上所接受的光通量，在 一定程度上反映了植物所能 选择吸收的可见光强弱。 光照度的测量单位是勒克斯 （Lux），1勒克斯等于1流 明/m2 ，亦等于1米烛光。在 作物研究中，采用照度计测 量。大致在380-710纳米波 长之间，属于可见光的主要 波长段。
可见，能被作物吸收参加光合作用癿光只占总有效 辐射癿80％。但也不能完全将光能转化为化学 能。 3.光能利用率：单位面积上癿作物总干重折算癿含 热量占同等面积上入射太阳有效辐射总收入癿百 分率。 目前我国一般生产水平光能利用率只有1％－2％ ，高产田达3％－4％。据测算，亩产籽粒1000 公斤，光能利用率为5％。理论生产力与现实生 产力有一定差距。
1．环境因素相互联系的综合作用 2、主要因素
特点
3、环境因素的不可代替性和可调性
4、环境因素作用的阶段性
5、环境因素的直接作用和间接作用
1．环境因素相亏联系的综合作用 生态环境是许多环境因素综合作用的结果，迚而对作物起 着综合的生态作用。各个因素之间丌是孤立的，而是亏相 联系、亏相制约的，环境中任何一个因素的变化，都将引 起其他因素丌同程度的变化 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，它的存在不 否呾数量的变化，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。
粮食与自然环境的关系
粮食与自然环境的关系一、引言粮食是人类生活的基本需求，而自然环境则为粮食的生产提供了必要的条件。
本文将探讨粮食与自然环境之间的关系，并分析如何合理利用自然资源来实现可持续粮食生产。
二、自然环境对粮食生产的影响1. 气候条件气候是农作物生长的重要因素，阳光、温度、降水等气候要素直接影响着粮食作物的生长发育。
合适的气候条件能够促进粮食的丰收，而恶劣的气候条件则会导致粮食减产甚至歉收。
2. 土壤质量土壤是农作物根系的生长基础，土壤质量的优劣对粮食产量和品质有着重要影响。
良好的土壤质量包括土壤结构、肥力和PH值等因素，合理保护和利用土壤资源将有助于提高粮食生产效益。
3. 水资源水是农作物生长的重要需求，充足的水资源能够保证粮食作物的生长发育。
自然环境中的水循环与水资源的分布不均，需要合理规划和管理灌溉系统，确保农田灌溉的高效利用，从而提高粮食产量和节约用水。
三、粮食生产对自然环境的影响1. 土地利用粮食生产需要大量的土地资源，为了满足粮食需求，不可避免地会对自然环境进行土地开发和改造。
然而，过度的土地开垦和不合理的耕作方式可能引发土地退化、沙漠化等环境问题，影响生态平衡。
2. 水资源消耗粮食生产对水资源的需求量巨大，农业灌溉耗水量大，过度开采地下水也可能导致水资源枯竭和水质污染。
因此，合理规划粮食生产的用水量，采用节水灌溉技术对于保护自然水资源至关重要。
3. 农药与化肥的使用为了提高粮食产量，农业生产中大量使用农药和化肥。
然而，过度使用会导致土壤和水资源污染，对生态环境造成破坏。
因此，推广有机农业和绿色种植技术，减少农药和化肥的使用，是保护自然环境的有效措施。
四、可持续粮食生产的方式1. 生态农业生态农业强调循环利用和生态平衡，通过合理的农作物轮作、有机肥料使用、生物防治等方式，减少对环境的污染，实现可持续粮食生产。
2. 粮食种植与林业相结合粮食种植与林业相结合可以提高土壤的保水保肥能力，减少水土流失，同时促进生态系统的恢复和生物多样性的保护。
作物的环境
4、环境因素作用的阶段性：环境因素对同一作物的 各个不同发育阶段的生态作用是不同的；作物一 生中，所需环境因素也随生长发育的推移而变化。 5、环境因素的直接作用和间接作用：对作物生长发 育和分布分析时，应区别环境因子的直接作用和 间接作用。如干热风、低温影响是直接的；而很 多地理因素，如地形起伏、坡度、海拔、经纬度 等，是通过改变光照、温度、雨量、土壤性质等 对作物产生影响；栽培措施中有一些是直接作用 于作物，而更多的则是间接作用。
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措施
作物
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环境
生理生化过程 产品数量质量
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作物的人工环境
广义的人工环境：为作物正常生长发育所创造的 环境；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。 Reality 狭义的人工环境：在人工控制下的作物环境，如 作物的薄膜覆盖生产，我国北方蔬菜保护地栽培中 的向阳温室。 Creativity 在农田作物栽培系统中，通过栽培措施（如施肥、 Identity Creativity 灌溉、中耕除草）改善作物的环境条件，形成有利 于作物生长发育的人工环境。在保护土地、水资源， 防止养分流失，提高水分和养分利用率，防止环境 污染的基础上，实现作物的高产、优质和高效，并 促进农业持续发展。
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作物的环境
农学13-1 许家辉 20136559
Contents
作物的自然Leabharlann 境环 境作物的人工环境
环境因素的生态学分析
作物的自然环境
作物通过不断同化环境资源完成生长发育过程，最 终形成产品；同时，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。 生产者干预作物或环境，协调作物与环境间的关系。 作物产量和品质的形成，正是作物—环境—措施三 者共同作用的结果。三者互相联系，共同构成作物栽 培的农田生态系统。 农田生态系统中，环境是指作物生活空间的外界自 然条件的总和（自然环境条件、生物有机体）。 地球提供物质，太阳辐射提供能量。太阳和地球是 作物生长发育最根本的自然条件。
《作物栽培学》习题
《作物栽培学》习题第一章绪论1.作物栽培学研究的对象、性质、任务是什么？2.简述作物的概念。
3.按作物用途和植物学系统结合分类方法作物可分为哪几类？4.研究栽培作物的起源问题，实质目的是什么？5.栽培作物与其野生祖先存在那些差异？6.三大粮食作物指什么？7.双低油菜指什么？8.提高粮食总产的途径有哪些？9.作物分类部分有关作物的记忆。
10.作物栽培的研究法有哪些？11.我国古代作物栽培种哪些传统和经验值得我们继承？第二章作物的生长发育1.解释概念：生长，营养生长，生殖生长，发育，生育时期，生育期，长日照作物，短日照作物，同伸关系，群体，叶面积指数（LAI），最适叶面积指数，叶龄指数，光合势（LAD），净同化率（NAR），反馈2.作物生长与发育的概念是什么?关系如何?3.简述营养生长与生殖生长的关系。
4.作物生长的“S”型曲线分为几个时期？生产上采取促控措施时如何运用？5.作物生育期和生育时期的概念是什么？6.作物的种子与植物学上通常指的种子有何不同？7.举例比较说明单子叶与双子叶作物根、茎、叶的区别。
8.作物花器官分化有何特点？影响花器官分化、开花授粉受精和种子果实形成的因素有哪些？9.解释作物的感温性、感光性和基本营养生长性，这“三性”在生产上有何意义？10.作物个体与群体关系如何？如何协调二者关系促进作物高产？11.研究作物的器官同伸关系有何实际意义？12.作物地上部生长和地下部生长有何依赖关系？13.如何理解“作物群体是一个生产系统”？第三章作物产量和产品品质的形成1.解释概念：生物产量，经济产量，经济系数，源，库，流，食品品质，营养品质，工艺品质，加工品质2.试述主要作物的产量构成因素及各因素的相互关系。
3.简述“源、库、流”理论在作物高产栽培中的意义。
4.光合生产潜力如何估算？5.目前限制光能利用率的原因有哪些？6.通过哪些途径使实际的产量不断向产量潜力的高限迈进？7.简述玉米、大豆、棉花、薯类和油菜的产量构成因素。
农学概论第三章第四章课后习题答案
第三章1.简述作物的温光反应特性及在农业中的应用。
作物生长发育过程中需要一定的温度和光周期透导，才能从营养生长转为生殖生长的特性，称为作物的温光反应特性，具体及现为感光性、感温性和基本营养生长性3个方面。
因日照长短的影响而改变发育进程，导致生育期缩短或延长的特性，称为作物感光性或光周期反应。
因温应高低的影响而改变发育进程，导致生育期缩短或延长的特性称为感温性。
即使处在适于发育的温亚和光周期条件下，也必须有最低限度的营养生长，才能进行幼穗(花芽)分化，这种特性称为作物的基本营养生长性。
根据作物温光反应所需温度和日长，可将作物温光反应归为典型的两大类:以小麦、油菜为代表的低温长日型和以水稻为代表的高温短日型。
小麦、油菜在苗期需要一定的低温条件，并感受长日照，才能进行幼穗分化，一定的低温和长日照条件会促进幼穗分化，生育期缩短;否则则停留在营养生长阶段，生育期延长，甚至不能抽穗结实。
根据小麦、油菜对低温反应的强弱，可分为冬性、半冬性和春性类型;根据对长日照反应的强弱，可分为反应迟饨、反应中等和反应缴感型。
高温和短日照会加速水稻生育进程，促进幼穗分化，缩短生育期。
根据水稻对短日反应的不同，可分为早稻、中稻和晚稻3种类型，早稻和中稻对短日反应不敏感，在全年各个季节种植都能正常成熟;晚稻对短日照很敏感，严格要求在短日照条件下才能通过光照阶段，抽穗结实。
值得注意的是，有些作物对日照长度有特殊的要求，例如甘蔗只有在一定的日照长度下才能开花;也有些作物对日照长短反应不敏感，例如玉米。
由于作物的温光反应类型不同，即使同一个品种在不同的生态地区，生育期表现长短不同，例如长日照作物的小麦北种南移，生育期变长;短日照作物的水稻北种南移，生育期变短。
因此在作物引种时，从温光生态环境相近的地区进行引种，易于成功。
作物的温光反应特性对栽培实践也有一定指导意义。
2.什么叫营养生长和生殖生长?二者之间关系如何?营养生长：绿色开花植物的根、茎、叶等营养器官的生长，叫做营养生长。
谈谈土壤环境与作物生长的关系
谈谈土壤环境与作物生长的关系摘要：土壤是农作物生长的基地，合理开发利用土壤资源，如何改良土壤更好的促进作物生长提高作物产量是发展农业生产的重要环节。
土壤中的水、肥、气、热是土壤肥力的四个因素。
它们之间在一定条件下的协调程度决定着土壤肥力的高低。
关键词：土壤；环境；作物生长；关系1 土壤水分1.1 土壤水分类型土壤水分常以三种形式存在于土壤中。
束缚水：紧紧吸附在土粒表面，不能流动，也很难为作物根系吸收的水分叫束缚水。
土粒越细，吸附在土粒表面的束缚水越多；毛管水：土粒之间小于0.1毫米的小孔隙叫毛细管，毛细管中的水可以在土壤中上下、左右移动，是供作物吸收利用的主要有效水。
因此，毛管水对作物生长发育最为重要；重力水；是土粒之间大于0.1毫米的大孔隙中的水分。
由于受重力作用只能向下流动，所以叫重力水。
在水稻田中，重力水是有效的水分。
在旱田中，重力水只能短期被植物利用，如较长期地充满着重力水（即地里积水），则土壤空气缺乏，对作物生长非常不利。
1.2 土壤水分的有效性土壤水分并不能全部被作物吸收利用，束缚水和重力水都是不能被作物利用的无效水，只有毛管水是能被作物利用的有效水。
当土壤中只存在着束缚水时，因作物不能利用，而表现出萎蔫，这时的土壤含水量叫萎蔫系数。
随着土壤水分的增加毛细管中开始充水，当土壤中毛细管全部充满水时的含水量，叫田间持水量。
土壤有效水的数量是田间持水量减去萎蔫系数的数值。
土壤有效水含量的多少，主要受土壤质地、结构、有机质含量的影响。
砂土和粘土有效水都低于壤土。
具有团粒结构的土壤毛细孔隙增加，有效水含量高。
2 土壤养分2.1 土壤养分的有效性根据作物吸收土壤的难易，可把土壤养分分为两类。
一类是速效态养分又叫有养分，另一类是迟效态养分又叫潜在养分。
速效态养分以离子、分子状态存在于土壤溶液中和土壤胶粒表面上，能够直接被作物吸收利用。
迟效态养分存在于土壤矿物质和有机质中，难溶于水而不能被作物直接吸收利用，需经化学作用和微生物作用，分解成可溶性的速效养分才能被作物吸收。
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细胞自溶 死亡 大
二、旱、涝对作物的危害
①根系发达，R ／T比大， R／T 比越大，越抗旱
②维管束发 达，叶脉致 密，单位面 积气孔数目 多
③叶细胞 较小，能 减轻机械 损伤
（2）生理特征
原生质具有较大的粘性与弹性
在干旱条件下酶的活性保持稳定
光合和呼吸作用仍维持较高水平
积温的重要 意义
积温与作物生产
积温又是作 物对热量要 求的一个指 标，它表示 作物某一生 育时期或全 生育期所要 求的温度之 总和。
二、极端温度对作物的危害及作物的抗性
冻害冷害 与霜害
（一）低温对 作物的危害及 作物的抗性
作物的抗 寒能力
抗寒的农 业措施
作物对低 温的生态 c 适应与抗 寒性锻炼
1.作物的抗寒能力
3.作物对低温的生态适应与抗寒性锻炼
作物长期受低温影响后，能产生种种生态生 理适应，其中主要的是原生质特性的改变。 作物抗低温能力的强弱，主要决定于作物体 内内含物的性质和含量。 抗寒锻炼过程包括两个方面的变化
①
在晴朗的秋天，光线较强，气温 尚高，光合仍能旺盛进行，合成 大量有机物质；秋季昼夜温差逐 渐增大，作物呼吸消耗降低，有 利于糖的累积；气温逐渐下降时 淀粉水解成糖。这些变化均可使 细胞内保护物质增多。
植物对于不同波长辐射的反应
波长范围 植物的反应
大于1.0μm 1.O～0.72μm 0.72～0.61μm
0.61～0.51μm 0.51～0.40μm
对植物无效
引起植物的伸长效应，有光周期反应
为植物中叶绿素所吸收，具有光周期反 应 植物无什么特别意义的响应 为强烈的叶绿素吸收带
0.40～0.31μm 0.31～0.28μm
Pro和ABA增加
蹲苗
作物苗期减少水分供应，使之经受适度缺水的锻炼，促 使根系下扎，根冠比增大，植株根系发达，保水能力强， 叶绿素含量高，干物质积累多，抗逆能力强。
种子锻炼
1.化学 诱导
ABA B9 CCC
（2）矿质营养
P肥 B K肥 Cu
（二）涝害及作物的抗涝性
1.涝害对作 水涝缺氧对作 水涝缺氧对代 水涝引起营养 失调 。 物形态与生长 谢的损害。 物的影响 的损害 。
（一）作物对 水的反应
一、水对作物的生态作用及作物的生态适应性
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 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比例 适当时，才能维持良好的水分平衡。 这种动态平衡关系是植物的水分调节机制和 环境中各生态因子间相互调节、制约的结果。
作物的水 分平衡
二、旱、涝对作物的危害及作物的抗性
旱害
作物抗旱 性的特点
干旱对作物的 危害及作物的 抗性
增强作物 抗旱方法
抗旱 锻炼
二、旱、涝对作物的危害
玉 米 苗 期 干 旱
玉 米 晒 花
二、旱、涝对作物的危害
细胞脱水时细胞变形状态 上:细胞脱水后萎陷状态 ；下:正常细胞
膜内脂类分子排列 a. 在细胞正常水分状况下脂类双分子层排列 b. 脱水膜内脂类分子成放射的星状排列
增加作物的抗热性，培 育抗热新品种外；改善 作物环境中的温度条件； 调整播期等措施。
三、温度对作物分布的影响
各种作物对温度 的要求与它们的 起源地有一定的 关系。习惯上把 它们分为耐寒作 物和喜温作物。
作物的耐 寒程度不 同，其适 宜播种期 也不同。
作物分布虽然主要受温度 的影响，但是也与降水等 气候因素相关联。
抗寒农业措施 栽培管理措施
春性较强的 品种，不可 播种太早。
施用 磷钾肥
适宜的播 种深度
施用 有机肥
4.抗寒的农业措施
育苗时采用温 室、温床、阳 畦、塑料薄膜 和土壤保温剂 等。
稻秧在寒冷来临 时，采用灌水防 冻护秧。
抗寒农业措施 改善田间气候
二、极端温度对作物的危害及作物的抗性
高温还通过影响籽粒灌浆 当温度超过最适 速率而影响千粒重。 高温危害主要是 温度范围后，再 破坏了作物的光 继续上升，也会 合作用和呼吸作 对作物产生伤害 用的平衡，使呼 作用，使作物生 吸作用超过了光 长发育受阻，特 合作用，结果作 别是在作物开花 1.高温对作物 物因长期饥饿而 结实期最易遭受 的伤害作用 死亡。 高温的伤害。 高温还能促进蒸 50℃左右的过高的温 腾作用，破坏水 度还能促使蛋白质凝 分平衡，使植物 固和导致有害代谢产 萎蔫干枯。 物（如氨）的积累， 高温能促使叶片过早衰 而使植物中毒。 老，造成高温逼熟。
小于0.28μm
具有矮化植物与增厚叶子的作用 对植物具有损毁作用
辐射对植物具有致死作用
第三节
作物与温度的关系
一、温度对作物的生态作用
（一）温度的节奏性变化与作物生产
Innovation
作物生长发育 与温度变化的 同步现象称为 温周期。
一、温度对作物的生态作用 （二）作物的“播性”与春化处理
需要低温刺激才能开花的 过程，称为春化过程，需 要低温的这个发育阶段， 称为春化发育阶段。
光对作物的生态作用及作物的生态适应
（二）日照长度的作用 1.光周期反应 2.在作物栽培 上的应用 纬 度 调 节 播 期 调 节
光周 期反 应与 作物 品质
光对作物的生态作用及作物的生态适应
（三）光谱成分对作物的作用
在光合作用中，作物并 不能利用光谱中所有波 长的光能，只是可见光 区（390～760nm）的大 部分光波能被绿色植物 所吸收，用于进行光合 生产，所以通常把这部 分辐射称为光合有效辐 射。
在同一植株上器官间耐寒能力的差异表现为
2.冻害、冷害与霜害
植物体冷却至冰点以下 ，引起作物组织结冰而 造成伤害或死亡。 冻害
作物的抗寒能力
冷害
作物遇到零上低温， 生 命活动受到损伤或死亡 的现象，称为冷害。
霜害
由于霜的出现而使植 物受害，称为霜害（ 又称白霜）。温度下 降到零度或零度以下 时，如果空气干燥， 在降温过程中水汽仍 达不到饱和，就不会 形成霜，但这时的低 温仍能使作物受害， 这种无霜仍能使作物 受害的天气称为“黑 霜”。所以黑霜实际 上就是冻害天气。黑 霜对作物的危害比白 霜更大。
第四节
作物与水的关系
转入
水是作物生存的重要因子
水是作物主要 的组成成分， 是很多物质的 溶剂，它能维 持细胞和组织 的紧张度，使 作物器官处于 直立状态，以 利于各种代谢 的正常进行；
水还是光 合作用制 造有机物 的原料；
水有较大的 热容量，当 温度剧烈变 动时，能缓 和原生质的 温度变化， 以保持原生 质免受伤害。
一、温度对作物的生态作用
作物干物质积累与光合作用和呼吸作用 有很大的关系，而温度高低对光合作用 和呼吸作用的影响是不同的。 由于温度对光合作用和呼吸作用的影 响并不相同，因此在许多情况下，表 示物质生产效能的光合作用（P）与呼 吸作用（R）之比（即P/R）有随温度 升高而降低的趋势。
为了提高干物质的积累量，就要增加群体的 光合作用量，与此同时，必然地又会增高呼 吸量，这是一个很大的矛盾。
一、水对作物的生态作用及作物的生态适应性
作物种子萌发时需要一 定的土壤水分，因为水 分能使种皮软化，氧气 易透入，使呼吸加强； 同时水分能使种 子中凝胶状态的 原生质向溶胶状 态转变，使生理 活性增强，促使 种子萌发。 土壤水分含量 的多少，直接 影响作物根系 的生长。
只有土壤水分适 宜，根系吸水和 叶片蒸腾才能达 到平衡状态。 作物水分低于需 要量，则萎蔫， 生长停滞，以至 于枯萎；高于需 要量，根系缺氧、 窒息、最后死亡。 在潮湿的土壤中，作物根 系不发达，生长缓慢，分 布于浅层；土壤干燥，作 物根系下扎，伸展至深层。
可分为有效积温和活动积温两种。
作物不同发育时期中 某一发育时 有效生长的温度下限。 期中或全生 育期中高于 生物学最低 温度的温度。 生物学最
分类
积温
低温度
（六）积温与作物生产
活动 温度
活动温度与生物学最低温度之差
有效 温度
一、温度对作物的生态作用
（六）
可以根据 积温来制 定农业气 候区划， 合理安排 作物。
②
在气温逐渐下降时，作物生理 活性减弱，原生质内亲水胶体 增加，束缚水含量提高，自由 水减少。这些变化都有利于抗 寒力增强。
4.抗寒的农业措施
当冬小麦返青后，抗 寒锻炼效应消失，如 遇晚霜，容易受冻， 针对这种情况，可采 取熏烟、灌水等措施。
秋播作物、 强冬性品种 应适时早播。
早春气候变 化较为剧烈
一、温度对作物的生态作用
作物维持生命的温度范围比较 窄，生长的温度范围窄一些， 而发育的温度范围更狭窄。
最低点
温度三 作物在 生长过 基点 程中
最适点
最高点
对温度 要求
一、温度对作物的生态作用
0－ 5℃ 40－50℃ 20－25℃
光 合 作 用
呼 吸 作 用
－10℃
50℃ 36－40℃
一、温度对作物的生态作用
干旱 细胞脱水
细胞膨压降低
减少 细胞 间隙
代谢紊乱
光合 酶活 性降 低 呼吸 酶活 性增 强 蛋白 质核 酸降 解
膜透性改变
ABA ETH 增加
机械损伤
质膜 液泡 膜被 破坏
离子和 酶外流 失水和保水 能力丧失
生长 受抑
气孔 关闭
细胞 区域 被破 坏
代谢 失控
CO2扩散 阻力增大
贮藏物质 的消耗
光合下降
（四）地温与作物根系生长
大多数作物，在最适 一般根的生长 温度以下，随着地温 决定于地温。 的上升，根部、地上 部的生长量也增加。 由于地上部所需求的 温度比根部高，所以 在10～35℃的范围内， 温度越高，地上部生 育越快，根冠比越小，5℃以下时，根部的生长量大于地 作物具有适宜的根冠 上部，5℃ 以上时，地上部的生长 比，才能根深叶茂， 量大于根系。在冷凉的气候条件下， 生长健壮。 根/冠比大于温度较高的条件。