第五章作物与生态环境1作物的生态因子与生长调节

营养态
营养态 营养态
暗间断
临界 暗期
光间断
长日植物
营养态 开花 开花 开花
0 4 8 12 16 20 24 时间/h
图5-6 暗期光间断和光期短暂黑暗对花形成的影响
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（二） 光周期诱导机理
➢ 实验证明，诱导花原基发育的实际是暗期 长度， 而不是日照长度；短日作物对暗期 中的光非常敏感。
➢ 光饱和点(saturation point)：
开始达到光合速率最大值时的光强。
在一定范围内（低光强区），光合速率随光强 的增加而成比例增加；超过一定光强后，光合 速率增加边慢；当达到某一光强时，光合速率 不在随光强增加而增加，呈现光饱和现象。
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表1 C4植物及C3植物的净光合强度及生长速度
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（一） 光周期现象和作物光周期类型
➢光周期（photoperiod）反应:作物生育受 昼夜长度控制的现象。
➢前已述及（第一章），按对光周期的反 应，大田作物可以分为长日照作物、短 日照作物、中间型作物和定日照作物。
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（二） 光周期诱导机理
短日植物
开花
报酬递减率在 土壤肥力中有明显表现，E.A.Mitscherlich 根据肥料试验结果为这一规律描述的方程：
Y=A[1-EXP(-KX)]
A可能达到的高产极限，X是 土壤养分的 水平，K为
试验常数，Y是作物产量。
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二、作物的生态适应性
（一）作物的生态适应性： （ecological adaption)
第五章 作物与生态环境
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2温度
1光照
3水分
作物
4空气
6土壤
5肥料
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➢基本要求：掌握作物生态因子的分类及生态
因子的作用机制和限制方式；了解作物与各种 环境因素的关系
➢重点：掌握光照强度和日照长度对作物的影响，
积温在农业生产上的应用，水对作物的生理生 态作用，作物对CO2和O2浓度变化的反应；作 物必需的营养元素及不同作物的需肥规律
4.对主要生态因子耐性范围宽的品种，其分布范 围广。
5.同一生物种内的不同品种，长期生活在不同生
态环境下，会形成对多种生态因子的不同耐性
范围，从而形成生态型的分化。
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（3）报酬递减律（law of diminishing returns)
a>b>c>d>e>f=0>g
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输
作物种类
C4植物
C3植物
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玉米 高粱 甘蔗 菠菜 烟草 水稻
净光合强度 /mg·dm-2 ·h-1
46~63 55
42~49 16
16~21 12~30
生长速度 /kg·m-2·d-1
47 43 50 13 25 --
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二、日 照 长 度
（一）、光周期现象和作物光周期类型 （二）、光周期诱导机理 （三）、光周期理论在生产中的应用
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一、 光照强度对作物的影响
（一） 光的重要性： 1、热效应 2、光合作用 3、光形态建成 4、诱发性突变
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（二） 光照度与作物的光合作用
1、作物对光照强度的定量指标有光合作 用 的“光补偿点”和“光饱和点”。
2、C3 作物、C4 作物和CAM作物 3、光强对作物生长的影响 4、光强对作物发育的影响
6
（三）、生态因子的作用机制与限制方式
1. 作用机制 （1）主次效应：早稻烂秧，低温为主。 （2）交互作用效应:水、肥累加效应。 （3）a直接作用：光、温、水、肥等。
b间接作用：纬度、海拔、地形等。 （4）作用的阶段性。
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（三）、生态因子的作用机制与限制方式
2. 限制方式 （1）李比希最小因子定律 （2）谢尔福耐性定律 （3）报酬递减律
➢难点：光照和CO2对作物的影响
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第一节 作物的生态因子与生长调节
一、作物的生态因子 二、作物的生态适应性 三、作物生长的环境调节
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一、 作物的生态因子
（一）概念
作物的生态环境：与作物生长发育 相关的所有环境因子的总称。
作物的生态因子：构成作物生态环 境的成分。
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（三） 光周期理论在生产中的应用
在理解作物对日长的反应时应注意：一是作 物在达到一定生理年龄时才能接受光诱导，二 是对长日照作物并非越长越好，对短日照作物 也不是越短越好
1980’s以来，对水稻、小麦、大豆的光温生态 生理研究发现，有些作物品种已不能简单归入以 上几类中，不同的光温组合也能诱导开花
B 土壤生态型：土壤水分、肥力等。
C 生物生态型：生物条件
种以下的分类：如小麦早、中、晚品种-气候
生态型。
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（三）生活型(life form)
不同种的生物（作物）在期生活在相同 的自然和人工培育环境条件下，会发生趋同适 应，在自然和人工选择条件下，形成具有类似 形态、生理和生态特性的生物（作物）类群。
8 7
出6
水5
平4 3
2
1
f
e
g
d
c
b
Байду номын сангаас
a
农业生态学，骆世明 主编.中国农业出版 社.P258-259
1 2 3 456 7
输入水平
图5-3 收益递减规律示意图
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（3）报酬递减律（law of diminishing returns)
从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投 入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投 入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度 却在减少。
➢ 光周期诱导是一种光信号反应。 ➢ 并且，在不同波长光的研究中发现，红光
最为有效，而远红光的作用相反。
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（三） 光周期理论在生产中的应用
1. 引种：南（北）种北（南）引 2. 育种：促进花期相遇、加代繁种 3. 控制花期：花卉（菊花） 4. 调节营养生长和生殖生长：
延迟开花（暗期处理甘蔗、南麻北种）。
2. 同一生物在不同发育阶段对生态因子的耐性 范围不同。（生殖生长阶段要求最严格；对 光周期严格的作物或品种，只在光周期感应 期内有严格要求，在其它发育阶段没有严格 要求。）
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（2）谢尔福耐性定律
3.由于生态因子的互作，当某个生态因子不是处 于最适状态时，则生物对其他一些生态因子的 耐性范围缩小。
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光合速率 μmol.m-2.s-1
C B
A
O
D 光强/μmol.m-2.s-1
图5-5 光照—光合曲线模式图
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光饱和点和光补偿点
➢ 光补偿点（compensation point)：
随着光强的增高 ，光合速率相应提高，当达到 某一速率时，叶片光合速率与呼吸速率相等， 净光合速率为零，这时的光强为光补偿点。
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三、太阳光谱成分对作物的影响
（一） 对光合作用的影响
光合有效辐射：可见光范围内400-760nm 的大部分光能被作物质体色素所吸收。 ➢ 红、橙光为生理有效光。叶绿素 ➢ 蓝、紫光—叶绿素、胡萝卜素 ➢ 绿光—被叶片射和透射，生理无效光
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三、太阳光谱成分对作物的影响
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（二）、 生态因子分类
生 态 因 子
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气候因子：光、温、水、气、热、 风）等。受地理位置和海拔影响
土壤因子：土壤物理性质、化学 性质、肥力状况、生物等
生物因子：农田中的哺乳动物、 昆虫、微生物、杂草 地形因子：纬度、海拔、坡度、 坡向 人为因子：各种农业技术措施
种以上的分类：如喜温作物、抗旱作物。
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三 作物生长的环境调节
直接作用 于作物
间接：改 善环境
措施 作物
环境
生理生化过程
产品数量质量
图5-4 作物-环境-措施系统示意图
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第二节 作物与光照
影响作物生育的光照因素有以下方面： 一、光照强度 二、日照长度 三、光谱成分
（二） 对作物生长的影响
➢ 蓝紫光、青光—抑制作物伸长生长 ➢ 红光—促进茎伸长。
（三） 不可见光的作用 ➢ 紫外线—抑制某些生长激素形成；
促进花青素形成（水果着色） ➢ 红外线—促进茎伸长，促进种子萌发。
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作物对环境的要求与实际环境的吻合程度。 作物生长发育和产量形成的节律与环境节律 的吻合程度。
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（二）生态型（ ecotype)：
作物的不同个体群，长期生活在不同的生态 环境或人工培育条件下，发生趋异适应，经自 然和人工选择分化形成了生态、形态和生理特 性不同的基因型类群。
A 气候生态型：光周期、气温、降雨
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（1）李比希最小因子定律（1940，德国）
图5-1 木桶理论
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某一数量不足的营养 物质，由于不能满足作物 生长的需要，不但会限制 作物的生长，同时也将限 制其他处于良好状态下的 因子发挥作用。