作物生长发育与环境
4、作物水分亏缺敏感度(λ):
Y/Ym= Π(ETi/ETmi)λi Y ――实际产量; Ym――潜在产量;λ――作物水分亏缺敏感度;ETi ――实际蒸散量;ETmi ――潜在蒸散量;i――作物生育期;当ETi/ETmi=1时, 该生育期对产量无影响;当ETi/ETmi=0时,作物死亡。
例如在甘肃河西走廊,春小麦水分亏缺敏感度λ是抽穗期(0.1775)> 播种分蘖期(0.1270)>灌浆成熟期(0.1085),说明抽穗期是春小麦的水分 敏感期;在北美大平原,春小麦开花成熟期(0.65)>孕穗开花期(0.29)> 拔节孕穗期(0.21),说明该地区小麦开花成熟期是水分敏感期;
第二节 作物生长发育与温度
一、温周期与作物生产
温周期:作物生长发育与温度变化的同步现象称之 为温周期。
温度是热量的量度单位;昼夜变温对作物生长有很 大影响。一般来说:水稻以白天24-26℃,夜 温14-16℃,最有利于籽粒灌浆;小麦以白天 20℃,夜温17℃,最有利于麦穗中的小穗的形 成;同时,小麦籽粒中蛋白质含量与日夜温差 呈正相关R=0.85。
2、作物需水量:是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下,经过 正常生长发育、获得高产时的植株蒸腾、株间蒸发以及构成植株体的 水量之和。
由于构成植株体的水量很少很少,所以一般作物需水量等于植 株蒸腾量、蒸发量之和;通常单位是mm或m3/hm2 ;例如广东早稻 需水量490 m3/亩;河北冬小麦182 m3/亩;河南夏玉米282 m3/亩;
大豆:光照长短对大豆的蛋白质、脂肪季脂肪酸组分有明显 的影响。开花后延长光照,可使蛋白质含量下降,脂肪含量 上升;油酸、软脂酸占脂肪酸的比例下降;亚油酸、亚麻酸 和硬脂酸的比例上升。
三、光谱成分对作物的作用
光波长为390-760nm纳米(0.39-0.76um)的光 能被绿色植物吸收40-50%。
九、极端温度对作物的为害及防御
1、低 温:作物种类不同,生长发育阶段不同,对低温的抵抗能 力不同。如水稻、棉花、花生在0.5-5℃温度下,34-36 h便可 死亡;而冬小麦越冬期在-20℃气温时,不易受冻。低温为害主 要有冻害、冷害和霜冻。
冻害 是指植物体冷却 至冰点以下,引 起作物组织结冰 而造成伤害或死 亡。冻害的发生 有两种情况。
注意点:田间最大持水量的概念;土壤含水量一般 是粘土(高达30%)>壤土(不超过25%)>砂 土(较低)。
三、作物对水分平衡的反应
作物水分平衡反应一般是指作物吸水、用水、 失水三者之间的动态平衡关系。(1)供水 不足,气孔变小,蒸腾作用减弱;(2)吸 水过多,可能出现吐水现象,容易使作物 徒长或倒伏;(3)蒸腾作用大于吸水作用 时,叶片萎焉下垂,作物生长受到抑制; 可见作物吸水与失水维持动态平衡(吸水 和失水相等)时,作物才能进行旺盛的生 命活动。
可见作物的需水规律包括:水分临界期(水分关键期);作物耗水 量(蒸散量),它包括蒸发量和蒸腾量两部分;水分利用率三个方面。
3、作物水分临界期:作物一生中对水分缺乏最敏感、 最容易受害的时期。通常作物水分临界期是花粉母细胞 四分体形成期,例如水稻是孕穗至开花期;玉米是开花 至乳熟期;小麦是孕穗至抽穗期;甘蔗是分蘖至拔节期; 甘薯是蔓薯并长期;花生是开花下针期;大豆是开花至 鼓粒期。(讲义表11-5)
(3)可以确定是丰收年还有歉收年。
五、地温与作物根系生长
据研究认为:各种作物根系伸长的适宜温度是:水稻32-35℃;玉米 24℃;大豆22-27℃;甘薯21-30℃。另据研究认为:在低温条件下所 生长的根系,呈白色、多汁、粗大、分枝少、皮层生存较久;相反,在高 温干旱条件下,呈褐色、汁液少、细小而分枝多、木栓化程度高,皮层破 坏较早。
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。
(又称白 霜)。
2、高 温:作物开花结实期易受高温为害,例如水稻高温 主要是伤害雄性器官,使得空粒率增加; 十、作物温光生产潜力
温光生产潜力是指CO2、水分、土壤肥力、农业技术措 施全部满足的条件下,由当地辐射和温度所决定的最高作 物产量。 十一、农艺措施对温度的影响
几种作物开花期对最低、最适和最高温度要 求的三基点是;油菜5、14-18和30℃;水 稻20、25-30和40-45℃;玉米18、25- 28和38℃;花生16、25-18和38℃。
四、积温
1、积温:是指某一生育时期或某一时段内,日平均气温积 累之和。它是热量资源的表示方法。 2、活动积温和有效积温: (1)活动积温:大于或等于生物学零度的日平均温度累加 值总和。生物学零度是喜温作物10℃,耐寒作物是0℃。 (2)有效积温(生长度日):日平均温度与生物学零度差 值的累加值。 3、积温在生产上的指导意义: (1)是制定农业气候区划、合理安排作物布区的依据; (2)是作物熟性划分的标准。
四、作物需水量和水分临界期
1、基本概念: 土壤含水量(土壤含水率、土壤湿度):主要有重量含水量
((湿土质量-干土质量)/干土质量×100);容积含水量(土壤容积/ 土壤总容积×100);相对含水量(土壤含水量和田间持水量的比 值);土壤水储量;田间持水量;土壤萎篶系数(植物因根系无法吸 水而发生永久性萎篶时的土壤含水量);土壤有效水最大含量等。
>0.72um(>720nm),远红光; 0.71-0.61 um(710 -610 nm),红、橙光;利于碳水化合物的合成。 0.61-0.51 um(610 -510 nm),绿光。 0.51-0.40 um(510 -400 nm),蓝、紫光,利于蛋白质的合成。 <0.40 um(<400 nm),紫外光;对果实成熟有促进作用,并增加
七、温度对产量品质的影响
草莓在形成甜味和着红色是要求中等到较高的温度,但在形成香味时要求 10℃左右的温度;哈密瓜和吐鲁番葡萄香甜是由于当地的温度日较差较大的 原因,番茄开花时如遇低温会造成畸形果,春播小萝卜在春寒时易分叉、纤 维多和品质下降。
八、温度与作物分布
根据作物对温度要求的不同可将作物分为喜温作物和喜凉作物,喜凉作物 又分为喜凉耐寒型(如冬小麦、冬大麦、冬黑麦可以耐-20℃~―18℃的低 温)和喜凉耐霜型(如油菜、豌豆、菠菜等适宜生长的温度是15-20℃, 12-18℃也能生长,可耐-8℃~―5℃的低温,不怕霜冻),喜温作物又 分为温凉型(如大豆、谷子、甜菜适宜生长的温度是20℃-28℃)和温暖型 (如水稻、玉米、甘薯等);我国各种地带适宜种植的作物见表10-7。
当然不同的作物、同一种作物的不同品种,期水分临界 期的长短有所不同,短者说明适应不良水分条件的能力 强,反之则弱。当然我们在实施作物节水种植时,要将 有限的水资源放在临界期使用,例如生产上经常采用的 对玉米等作物的蹲苗及大喇叭口时期的水肥齐放措施就 是利用这一原理在非需水关键期控制水分,在需水关键 期步水,以达到节水增产的目的。
南方中稻水分敏感度λ是抽穗开花期(0.5923)>拔节孕穗期(0.5236) >分蘖期(0.4872)>乳熟期(0.1504);
湖北漳河是:
Y/Ym=(ETi/ETmi)0.1130·(ETi/ETmi)0.3999·(ETi/ETmi)0.6968· (ETi/ETmi)0.2393 分蘖期(0.1130);拔节孕穗期(0.3999);抽穗开花期(0.6968);乳 熟期(0.2393);可见湖北漳河中稻水分敏感期是抽穗开花期。
果实的含糖量 。
青藏高原蓝紫光丰富,所以春小麦屡出高产记录。另外,浅 蓝色薄膜可以透过光合作用所需要的380-760 nm波长的 光,因此可以促进作物增加产量,改善品质;它们目前在 蔬菜栽培中具有广泛的用途。
四、作物对光能的利用
目前理论光能利用率是3-5%;高产田可达到2.4-3%,光能利用 率较低的原因是: 1、漏光损失:作物生长前期叶面积很小,日光大部分漏射地面而损 失; 2、光饱和浪费:稻麦光饱和点约为全日照的1/3-1/2,更强的光不能 提高光合速率,而形成浪费(自然光强度10-21万lx,而稻麦的光饱 和点2.4-3.0万lx); 3、条件限制:环境条件不合适,矿质元素缺乏,CO2供应不足,病 虫害为害等。
二、作物对温度要求的三基点
作物生长发育过程中,每一个生理过程对温度都有最低、 最适和最高点的要求,这种现象称之为作物对温度要求的三 基点。喜温作物适宜生长的温度较高,生长的起点温度也较 高,一般在10℃总以上(如水稻、棉花、玉米、大豆、麻类 和甘薯等);而耐寒作物适宜生长的温度较低,生长的起点 温度也较低,一般在2-3℃(如小麦、大麦、油菜、蚕豆和 甜菜等)。
南方双季早稻水分敏感度λ(广西桂林多年平均)是抽穗开花期 (0.6968)>拔节孕穗期(0.3999)>乳熟期(0.2393)>分蘖期(0.1130);
南方双季晚稻水分敏感度λ(广西桂林多年平均)是拔节孕穗期(0.4919) >抽穗开花期(0.2339)>分蘖期(0.2219)>乳熟期(0.0892);
1、光补偿点:就是光合速率等于零时的光照强度(低限); 阴生植物的光补偿点是100lx,喜光作物是500-1000 lx,大 豆1700 lx;水稻600-700 lx;玉米1800-3000lx。 2、光饱和点:就是光合速率不受光照强度增大的影响而趋 于最大光合速率时的光照强度(高限)。阴生植物的光饱 和点时5000-10000 lx,喜光作物是2000-25000 lx,大 豆冠层可接受的光照强度达到126000lx;单叶光饱和点达 到27000 lx;水稻40000-50000lx;玉米25000lx。 一般来讲;夏季晴天中午前后,作物冠层顶部的光照强度 可达到10-21万lx或者更多。
作物的生育时期不同,所要求的温度三基点也不同,总 的说来是种子萌发<营养器官生长<生殖器官发育。一般最 适温度比较接近最高温度,而较远离最低温度;低温危害比 高温危害多,如培育的抗寒型小麦品种能将小麦种植的北界
向北推移至少500公里。
三、温度的临界期
作物对外界温度要求最敏感的时期称之为作 物温度的临界期。一般而言,作物性细胞 减数分裂期和开花期对外界温度要求最敏 感,此时如遇低温和高温都会造成作物的 严重减产。