第三章農(nóng)作物生產(chǎn)與環(huán)境條件

1、第四章 作物生產(chǎn)與環(huán)境條件 作物生活環(huán)境中的各種因子稱為作物的生態(tài)因子。作物生態(tài)因子可分為二類：一是非生物因子，并可再分為氣候因子及土壤地形因子，如光、溫、水、風、氣及土壤條件和地形地勢等；二是生物因子，可再分為植物因子，動物因子及微生物因子。在眾多的生態(tài)因子中，它們對作物生長發(fā)育影響的程度并不是等同的。其中，日光、熱量、水分、養(yǎng)分及空氣是作物生命活動不可缺少的，如果缺少一個，作物就不能生存，所以這些因子是作物的生活因子或基本生活條件。第一節(jié) 光 一、光能的重要性 地球上一切生命活動需要的能量，主要來自太陽光能。太陽光能只有通過綠色植物的光合作用才能轉化為地球上生命活動所能利用的化學能。 太陽

2、光能深刻地影響著作物的形態(tài)、結構、生長、發(fā)育、生理、生化和地理分布，它是作物的一個非常重要的生態(tài)因子。 二、光對作物生長的影響 （一）光譜成分 陽光照射到地球表面，因波長不同可分為紫外線（0.38um）、可見光（0.380.71um）和紅外線（0.71um）三個光譜。 波長不同，被作物吸收和產(chǎn)生的生物化學作用也不同。紫外線對作物莖的伸長有抑制作用，能促進花青素的形成，對果實著色和成熟起良好作用。紅外線主要起熱效應作用，能促進作物種子的萌發(fā)和莖的伸長。可見光由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七色組成，綠色植物在可見光下進行光合作用。其中紅光有利于碳水化合物的合成，藍光有利于蛋白質(zhì)合成。 葉綠素的吸收光

3、譜在紅光區(qū)和藍紫光區(qū)各有一個吸收高峰，植物對黃綠光吸收最少。而對綠光反射和透射最強，故植物一般呈綠色。（二）光照強度 光照強度是指單位時間內(nèi)單位面積上所接受的熱量，國際計量系統(tǒng)用Lx表示。光照強度直接影響著作物的光合強度。一般來說，當其他條件適宜時，光照強度愈大，光合強度愈高。光補償點和光飽和點 作物對光照強度的要求通常用“光補償點”和“光飽和點”表示。夜晚，沒有光照，作物只有呼吸消耗，沒有光合積累，光合強度為負值。清晨當太陽出來后，隨著光照強度的增加，作物光合速率相應增加。當光合產(chǎn)物的積累等于呼吸作用的消耗時，此時的光照強度稱之為光補償點。以后，隨著光照強度的進一步增強，光合強度也進一步上升

4、，當光照強度增加到一定程度，由于CO2、H2O和葉綠素含量以及溫度等環(huán)境條件的限制，光合速率不再增加，這時的光照強度稱為光飽和點。不同光補償點和光飽和點及光合能力比較（三）光照時間 在外界條件中，光合時間主要決定于一天中光照時間的長短、晝夜的比例和生長期的長短。從作物本身考慮，光合時間與葉片壽命及一天中有效光合時數(shù)有關。后期葉片早衰，光合時間減少，對產(chǎn)量影響很大。早衰對經(jīng)濟產(chǎn)量的影響比對生物產(chǎn)量的影響顯著，因為貯藏養(yǎng)料的積累，主要在生長的后期。第二節(jié)溫度 溫度是作物生活的重要條件之一，它一方面直接影響作物的生長、分布界限和產(chǎn)量；另一方面影響作物的生長發(fā)育速度，從而影響作物全生育期的長短與各生育

5、期出現(xiàn)的早晚；溫度還影響作物病蟲害的發(fā)生、發(fā)展。所以，熱帶、溫帶、寒帶所分布的作物種類和生育形態(tài)都各不相同，即使在同一地方也有冬季作物和夏季作物之分。 一、三基點溫度 作物的每一個生命過程均有三個基點溫度，即最適溫度、最低溫度和最高溫度。在最適溫度下，作物生長發(fā)育迅速而良好，在最低和最高溫度下停止生長發(fā)育，如果溫度繼續(xù)降低或升高，就發(fā)生不同程度的危害直到致死。 二、受害與致死溫度 溫度高到或低到一定程度，將引起作物的受害甚至死亡。 作物因低溫受害或致死，又常分為冷害與凍害兩種情況，作物遇到0以上的低溫而受害叫冷害，而凍結溫度以下的低溫危害則稱為凍害。 熱害，即過高溫度之危害，一般比冷害、凍害較

6、少遇到。三、積溫及其應用 積溫有活動積溫與有效積溫兩種?；顒臃e溫是作物在某時期內(nèi)大于生長下限溫度的日平均溫度的總和。而有效積溫是作物在某時期內(nèi)日平均溫度與下限溫度之差的總和。 根據(jù)積溫多少可確定某作物在某地能否正常成熟，為引種和品種推廣提供了依據(jù)。此外，還可以為確定各地種植制度提供依據(jù)，并可用積溫做為指標之一，劃出區(qū)界，做出區(qū)劃。此外，在雜交育種、制種工作中，利用積溫來推算適宜播種期，以達到父母本花期相遇。 活動積溫活動積溫有效積溫有效積溫第三節(jié) 水分 一、水的生理生態(tài)作用 首先，水是原生質(zhì)的重要成分。原生質(zhì)的含水量一般在80以上；如果含水量減少，原生質(zhì)便由溶膠變?yōu)槟z，生命活動大為減緩。其次

7、，水是一些代謝過程的原料，如水是光合作用的原料，呼吸作用中的許多反應也需要水分的參加。第三，水是各種生理生化反應和運輸物質(zhì)的介質(zhì)。第四，水分能使植株保持固有的姿態(tài)。當植株細胞中含有足夠的水分時，才能使植株枝葉挺立、花朵開放。第五，水具有特殊的理化性質(zhì)。例如，水有很高的汽化熱和比熱，又有較高的導熱性，有利于植株散發(fā)熱量和保持體溫；水又有很大的表面張力，對于吸附和物質(zhì)的運輸有很重要的意義。二、作物的需水規(guī)律 （一）作物的需水量 作物的需水量即作物從播種到收獲田間實際消耗水分的總量，是作物蒸騰量和棵間地面蒸發(fā)量的總和。作物的需水量因其種類和環(huán)境條件而不同。 蒸騰系數(shù)是指作物每形成1克干物質(zhì)所消耗的水

8、分克數(shù)，是作物需水量的指標。 （二）作物的需水規(guī)律與水分臨界期 生育前期和后期需水較少，中期因生長旺盛，需水較多。 作物一生中對水分最敏感的時期，稱為水分臨界期。在水分臨界期內(nèi)，若遇干旱或水分不足，對作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量影響最大。例如，小麥的需水臨界期是孕穗至抽穗期，如果缺水則幼穗分化、抽穗、授粉受精和胚胎發(fā)育受阻，最后造成減產(chǎn)。 各作物的需水臨界期 水 稻 孕穗 開花 小 麥 孕穗 抽穗 玉 米 開花 乳熟 油 菜 薹花期 甘 薯 發(fā)根分枝結薯期 棉 花 開花結鈴期 豆類、花生 開花期 黍稷類（高粱） 抽花穗 灌漿第四節(jié) 二氧化碳 CO2是光合作用的直接原料，當光強、溫度等適宜時，CO2濃度

9、就是光合強度的決定因素之一。 如果光合作用吸收的CO2與呼吸作用放出的CO2相等，即凈光合強度等于零，這時的CO2濃度稱為CO2補償點。當CO2濃度增加至某一值時，光合速率達到最大值，此時環(huán)境中的CO2濃度稱為CO2飽和點。 大氣中CO2濃度常量為0.03%左右，由于生物呼吸及各種燃料燃燒釋放CO2，所以雖被作物吸收而仍較穩(wěn)定。但據(jù)測算，作物每天每平方米葉面積吸收CO2 2030克，相當于一畝地上空120200米高的大氣層中全部CO2。如果完全依靠CO2自身的擴散作用是不夠的，而必須使空氣流動，以便將大量的CO2經(jīng)過葉面，提高光合強度。因此，生產(chǎn)上要實行合理密植和相應的株行距，以便田間通風良好

10、。 第五節(jié) 土壤條件 土壤是作物扎根生長的主要環(huán)境，人們從事種植業(yè)生產(chǎn)，各種農(nóng)業(yè)措施（耕、耙、鋤、施肥、灌水）都作用于土壤，通過土壤對作物產(chǎn)生影響。 土壤最本質(zhì)的特征就是具有肥力。土壤肥力可分為兩種：一種是土壤形成過程中各種自然因素作用下產(chǎn)生的肥力，稱為自然肥力；一種是在自然肥力基礎上，在農(nóng)業(yè)措施影響下產(chǎn)生的肥力，稱為人工肥力。這些肥力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上反應出來的部分，稱為有效肥力。有效肥力的高低體現(xiàn)了社會經(jīng)濟制度和科學技術發(fā)展的水平。一、土壤種類 土壤由各種大小不同的土粒構成，根據(jù)土粒的直徑大小可分為： 礫石：土粒直徑大于2mm，顆粒粗大。 粗砂：直徑0.22mm，很粗糙，無粘性。 細砂：直徑0.

11、020.2mm，有砂的感覺，無粘性。 粉砂：直徑0.0020.02mm，粘性小，很光滑。 粘粒：土粒直徑小于0.002mm，粘性強，有可塑性。 土壤中粗細土粒數(shù)的組合狀況不同，就形成了不同的土壤質(zhì)地。生產(chǎn)上土壤可分為以下3種類型： 砂土：含砂85以上，粘粒15以下的土壤稱為砂土，砂土大孔隙多，土壤疏松、容易耕作、肥料分解快、保水保肥力差，有機質(zhì)、全氮、全磷較少。 粘土：含粘土粒45以上。土質(zhì)粘重，不便于耕作，空氣不易流通，不利于作物根系發(fā)育，水分缺乏時地面易龜裂。但蓄水保肥力強，肥力較高。 壤土：是土壤結構中最好的土壤。一般壤土有機質(zhì)含量約l3左右，保水保肥能力較強，耐旱耐澇，土壤孔隙適中，具

12、有良好的通氣透水性能，易耕易種。適種作物范圍廣，產(chǎn)量高而穩(wěn)。二、土壤水分狀況 根據(jù)土壤水分在土壤中所受力的狀況分為： 1吸著水 又稱束縛水，它通過分子引力牢牢地吸附在土粒的表面，不能移動，也不能溶解鹽類，在干旱條件下仍能存在。吸著水不能為作物所吸收，是無效水。 2毛管水 存在于土粒間的孔隙中，受毛管引力和表面張力而保持在毛管孔隙中的水。毛細管水可以移動，容易蒸發(fā)，可供植株利用，為有效水。 3重力水 在重力的作用下，可以向下滲漏的水。重力水容易被作物利用，但很快流失。重力水存在使土溫降低，土壤通氣不良，并影響微生物活動。三、土壤養(yǎng)分狀況 土壤養(yǎng)分按其存在狀態(tài)可分為： 溶解狀態(tài)，即溶解于土壤溶液中

13、的呈離子態(tài)存在的土壤養(yǎng)分，如NH4+ 、NO3- 、PO43-、K+等。 吸附態(tài)，即吸附在土壤膠體表面的離子態(tài)養(yǎng)分，主要是吸附在帶負電荷膠體表面的陽離子，如吸附性N+、K+、 Ca2+ 等。 難溶解狀態(tài)，即存在于土壤礦物和有機質(zhì)及難溶性鹽類中的養(yǎng)分，其組成和結構都較復雜。 對作物的有效性而言，溶解態(tài)養(yǎng)分是最易為作物吸收的有效養(yǎng)分；吸附態(tài)養(yǎng)分在轉變?yōu)橐合嗳芙鈶B(tài)養(yǎng)分后也能為作物吸收，也屬有效養(yǎng)分；難溶態(tài)養(yǎng)分必須經(jīng)歷一系列生物化學或化學反應逐步轉化為吸附態(tài)和溶解態(tài)養(yǎng)分時，才能為作物吸收，屬潛在養(yǎng)分。這三種狀態(tài)的養(yǎng)分在土壤中處于相互轉化的動態(tài)平衡之中。 四、土壤有機質(zhì) 1、土壤有機質(zhì)的來源和轉化 動植

14、物、微生物的殘體和有機肥料是土壤有機質(zhì)的基本來源。 有機質(zhì)的轉化主要有兩個方向，一是分解，又稱礦化過程，即有機質(zhì)在微生物或動物的作用下轉化為簡單的礦質(zhì)化合物，如H2、CO2、NH4等，這是釋放養(yǎng)分的過程，放出能為植物吸收的養(yǎng)分。二是分解合成，又稱腐殖化過程，有機質(zhì)礦化過程中微生物將中間產(chǎn)物合成腐殖質(zhì)，將養(yǎng)分暫時貯藏，以后陸續(xù)分解供植物利用。2、有機質(zhì)的作用 作物營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源 作物碳素營養(yǎng)的來源之一 提高土壤保水保肥能力 促進和改善土壤的結構 提高土壤溫度五、土壤酸堿性 土壤溶液中H+離子濃度大于OH-離子濃度時土壤就呈酸性；土壤呈酸性主要是由土壤膠體上所吸附的H+ 、Al3和各種羥基鋁離

15、子所引起。 土壤溶液中H+離子濃度小于OH-離子濃度時土壤呈堿性；土壤中含有碳酸鈣或重碳酸鈣時土壤就呈堿性。 土壤酸堿性對土壤肥力及植物生長影響很大。各種作物對土壤酸堿的適應能力不同。植物養(yǎng)分有效性與pH各種作物生長適宜的酸堿度土壤酸堿性指示植物映山紅、茶為酸性土指示植物；柏樹、堿蓬、鹽蒿植物為堿性土指示植物。六、土壤孔隙度 單位體積內(nèi)土壤孔隙所占的百分數(shù)稱為土壤孔隙度。土壤孔隙度密切影響著土壤中水、肥、氣、熱等肥力因素的變化與供應狀況。根據(jù)土壤孔隙的粗細可分為三種，即無效孔隙、毛管孔隙與空氣孔隙。 適宜作物生長的土壤孔隙度為50%左右，無效孔隙少、毛管孔隙度高于空氣孔隙度。 根據(jù)土壤的比重和

16、容重，可求出土壤孔隙度： 比重-容重 容重 孔隙度%= 100=（1- ）100 比重 比重 土壤比重 單位體積內(nèi)土粒的干重（不包括土壤孔隙）與同體積水重之比，稱為土壤比重。土壤比重取決于土壤礦物質(zhì)顆粒組成和腐殖質(zhì)含量的多少，一般在2.602.70范圍內(nèi)，通常取其平均值2.65。 土壤容重 單位體積內(nèi)土壤（包括土壤孔隙）的干重，稱為容重。土壤容重隨孔隙而變化，大體在1.001.80，它與土壤結構、腐殖質(zhì)含量及土壤松緊狀況等有關，也受降雨、灌水、耕作等活動的影響。 七、土壤結構 土粒在內(nèi)外因素的綜合作用下，形成大小不一，形狀不同的團聚體，稱為土壤結構。根據(jù)結構的形狀、大小及其與肥力的關系，將土壤

17、結構分為塊狀、棱狀、片狀和團粒結構等。其中團粒結構對土壤肥力有良好的調(diào)節(jié)作用，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上最理想的土壤結構，多出現(xiàn)在有機質(zhì)含量高，肥沃的耕層土壤中。 八、土壤耕性 土壤耕性是土壤在耕作時反映出來的特性，它是土壤的物理性與物理機械性的綜合表現(xiàn)，凡是易耕作、耕作質(zhì)量好、適耕期長的土壤，其耕性好。 粘結性：土粒間由于分子引力互相粘結在一起的性質(zhì)。它使土壤具有抵抗機械破碎的能力，增加耕作阻力，影響耕作質(zhì)量。 粘著性：土壤在一定含水量時粘著于其他物體的性能。它使土壤在耕作時粘著農(nóng)具，增加磨擦阻力，造成耕作困難。 土壤可塑性：土壤在一定含水量范圍內(nèi)，可被外力改變成各種形狀，當外力解除和土壤干燥后，仍能保持

18、其形狀的性能。土壤可塑性與耕作有密切關系，在可塑范圍內(nèi)不宜耕作。 土壤可塑性與土壤質(zhì)地、水分含量的關系 土壤質(zhì)地：粘粒愈多，可塑性愈大，反之愈小。 水分含量：干土沒有可塑性。當水分含量逐漸增加，土壤才表現(xiàn)出可塑性。土壤開始表現(xiàn)出可塑狀態(tài)時的水分含量，稱為下塑限。當水分增多，使可塑狀態(tài)開始消失時的含水量，稱為上塑限。上塑限和下塑限含水量之差稱為塑性值。 含水量稍低于下塑限時，稱為旱地的宜耕期；水分過多時，土壤呈濃漿或稀漿狀態(tài)，粘結性、粘著性和可塑性減小或消失，是水田的宜耕期。 下塑限上塑限塑性值粘結性強粘結性低、粘著性和可塑性出現(xiàn)粘結性、粘著性和可塑性消失第六節(jié) 礦質(zhì)營養(yǎng) 一、作物必需的營養(yǎng)元素

19、及其生理功能 （一）必需的營養(yǎng)元素 作物所必需的營養(yǎng)元素有16種，它們是碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯等。前9種作物需要量相對較大，稱大量元素，后7種作物需要量極微，稱微量元素。MnBFeCuClZnMoNiSNCOHCaKPMg（二）主要營養(yǎng)元素的生理功能 氮 氮是作物體內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸的組成成分。氮還是葉綠素的組成成分，氮素的豐缺與葉片中葉綠素的含量有密切的關系，如果綠色作物缺少氮素，會影響葉綠素的形成，光合作用就不可能順利進行。氮也是作物體內(nèi)許多酶的組成成分。酶本身就是一種蛋白質(zhì)，它在作物體內(nèi)對各種代謝過程起催化作用 。蘿卜缺N的植株老葉發(fā)黃缺N老葉發(fā)黃枯死，新葉色淡,生長矮小，根系細長，分蘗減少。 鉀 鉀能促進光合作用，提高二氧化碳的同化能力。鉀能促進光合產(chǎn)物的運輸，促進蛋白質(zhì)的合成，影響細胞滲透調(diào)節(jié)作用，影響作物氣孔運動。很多酶需要有鉀的參與才能充分活化。鉀還能增強作物的抗逆性和抗倒伏的能力。 鈣 鈣是構成細胞壁的重要元素。鈣是質(zhì)膜的重要組成成分，它具有維持膜的結構、降低