溫度對作物生長的影響及調(diào)控措施

1、溫度對作物生長的影響及調(diào)控措施張明偉農(nóng)研1201提綱溫度的相關概念1.1溫周期1.2三基點1.3積溫溫度對作物生長的影響土壤溫度對作物發(fā)芽、出苗的影響溫度對生殖發(fā)育的影響溫度對作物酶的活性的影響晝夜溫差對農(nóng)作物的影響極端溫度對作物的危害（重點分析高溫逆境對作物的危害）農(nóng)藝措施對溫度的調(diào)控參考文獻溫度是作物生長的關鍵因素，一方面溫度直接影響作物生長、分布界限和產(chǎn)量； 另一方面，溫度也影響著作物的發(fā)育速度，從而影響作物生育期的長短與各發(fā)育期的 長短與各發(fā)育期出現(xiàn)的早晚。此外，溫度還影響著作物病蟲害的發(fā)生、發(fā)展。因此， 適宜的溫度是作物生存及生長發(fā)育的重要條件之一。溫度的相關概念1.1溫周期溫周期：

2、作物生長發(fā)育與溫度變化的同步現(xiàn)象稱之為溫周期。年范圍的溫周期對植物 開花的影響比較明顯。溫帶許多植物早在種子萌發(fā)期間就必須經(jīng)受一定的溫度條件作 用，將來才能萌發(fā)或開花。如牡丹的種子春季播種當年只生根不萌出地上芽，秋季播 種則第二年春天發(fā)芽；冬小 麥必須在0-2 C環(huán)境中經(jīng)歷5-8天以上才能開花（稱春化 作用）。因此，晝夜變溫對作物生長有很大影響。一般來說：水稻以白天24-26C，夜溫14-16C，最有利于籽粒灌漿；小麥以白天20C，夜溫17C，最有利于麥穗中的小穗 的形成；同時，小麥籽粒中蛋白質(zhì)含量與日夜溫差呈正相關R= 0.85。1.2三基點溫度農(nóng)作物生長的三基點溫度指農(nóng)作物生長的最適溫度、

3、最低溫度和最高溫度。在最高溫 度和最低溫度時，農(nóng)作物生長發(fā)育停止，在最適溫度時，農(nóng)作物生長速度最快。在最高溫度和最低溫度時再升高或降低，農(nóng)作物開始出現(xiàn)傷害甚至致死。農(nóng)作物最低溫度最適溫度最高溫度水稻101230 323638小麥34.520 223032玉米81030 324044油菜4 520 253032棉花1314283513積溫積溫：是指某一生育時期或某一時段內(nèi)，逐日平均氣溫積累之和。它是熱量資源的 表示方法，也是作物對熱量指標的要求；也表示了作物某一生育時期或全生育時期 所需要的溫度總和。高于生物學下限溫度的溫度值為活動溫度。活動溫度與生物學下限溫度之差稱為有效 溫度。作物全生育期（

4、或某一生育期）中活動溫度的總和，稱活動積溫。作物全生育期（或 某一生育期）中有效溫度的總和，稱有效積溫?；顒臃e溫計算公式： 丫二刀 ti BY為活動積溫，B為生物學下限溫度，ti B為高于下限溫度的日平均溫度，即 活動溫 度。刀為該生育期始日至終日（1 n）日之和。有效積溫計算公式：A=E（ ti B-B）A為有效積溫，（ti B-B）為有效溫度，B為生物學下限溫度溫度對作物生長的影響溫度不但影響植物發(fā)芽、生長發(fā)育、開花結實還會影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。2.1 土壤溫度對作物發(fā)芽、出苗的影響土溫對種子、出苗的影響比對氣溫的影響要直接得多，故一般用土溫指標較 為 確切。因為春播以5厘米土溫要比氣溫

5、高2度；而土溫受具體地塊的地形、坡 度、土壤水分、耕作條件、天氣與作物覆蓋等的影響而千差萬別；同時土壤不同深度 的溫度也差異較大，特別是白天的溫度，例如春播時3厘米、5厘米與10厘米白天 特別是中午的土溫有較大差別，所以播種深度對發(fā)芽與出苗的快慢影響很大。2.2溫度對生殖發(fā)育的影響許多二年生和多年生植物需通過低溫春化作用才能進入花芽發(fā)育。喜溫作物（如水稻、棉花）成花不存在低溫誘導或促進作用，但 高溫可引發(fā)少數(shù)作物開花或促進開花（如菠菜、水稻、棉花等）。秈稻幼穗發(fā)育要求日均溫21C以上，粳稻19C以上，最適溫度26-30 C。在 適溫 條件下，幼穗發(fā)育期所需日數(shù)最少，而溫度愈低所需日數(shù)愈多。2.

6、3溫度對作物酶的活性的影響作物的一切生命活動都需要酶的參加，各種酶的活動都要求一定的溫度，作物的 光合作用、呼吸作用、吸收作用、蒸騰作用的強弱都受溫度直接影響，從而影 響作物 的生長和發(fā)育。2.4晝夜溫差對農(nóng)作物的影響農(nóng)作物白天光合作用與呼吸作用同時進行，夜間只進行呼吸作用。光合作用 積累有機物質(zhì)，呼吸作用消耗有機物質(zhì)，有機物積累越多，產(chǎn)量就越高，品質(zhì)也提 高，反之，產(chǎn)量則少，品質(zhì)也低。在適宜農(nóng)作物生長的溫度范圍內(nèi)，溫度越高，生長越旺盛，光合作用和呼吸作用 也就越旺盛。白天光合作用與呼吸作用同時進行，溫度越高積累的有機物就 越多， 因此，在一定溫度范圍內(nèi)，白天溫度越高越好，而晚上只進行呼吸作用

7、，溫度越高， 呼吸作用越強，消耗的有機物就越多，而溫度越低，呼吸作用越弱，消耗的有機物就 越少，因此在一定溫度范圍內(nèi)，晚上溫度越低越好。例如：新疆瓜果、葡萄香甜可口，東北大米，產(chǎn)量品質(zhì)，馬鈴薯產(chǎn)量品質(zhì)較 好， 西藏蘿卜40斤/個，大頭菜70斤/個。青海柴達木盆地香德農(nóng)場春小麥1978年小麥 畝產(chǎn)1013.05kg，千粒重40-50g。就是由于這些地區(qū)白天的高溫配合較強 的太陽輻 射，積累的有機物多，晚上的低溫消耗的有機物少的原因。因此，在氣溫綜合影響下，在一定溫度范圍內(nèi)氣溫日較差大則產(chǎn)量高品質(zhì)好 晝夜 溫差愈大（白天高、晚上低），農(nóng)作物產(chǎn)量增高，品質(zhì)提高的原理。極端溫度對作物的危害對作物不利的

8、溫度（低溫或高溫）叫做溫度逆境。溫度逆境對作物生長均有明 顯的不利影響，且其適應性隨作物類型而異。（一）對低溫逆境的反應見本組楊景同學的分析（二）對高溫逆境的反應近百年來，全球氣候呈現(xiàn)出以變暖為主要特征的顯著變化，全球變暖已經(jīng)是不 爭的科學事實。預計在未來全球氣候變暖背景下，我國多數(shù)大陸地區(qū)在21世 紀極 端高溫、熱浪等事件的發(fā)生頻率很可能繼續(xù)增加，因此高溫逆境對作物的影 響也越 來越引起人們的重視。高溫對作物的傷害，可以分為間接傷害和直接傷害。間接傷害 高溫易導致蛋白質(zhì)合成受阻.同時，高溫促使有毒物質(zhì)的生成。高溫 下 作物呼吸作用強度大于光合作用強度，不僅不能貯備物質(zhì)，而且還要消耗原有 的物

9、 質(zhì)，時間愈久，作物將因饑餓而死亡。此外，高溫引起蒸騰速率增加，即使土壤不缺 水，作物也有遭受干旱的危險。直接傷害高溫引起的直接傷害表現(xiàn)為蛋白質(zhì)變性和脂溶兩個方面。高溫使蛋白質(zhì) 分子的空間結構破壞，失去其原有的生物學特性。主要是由脂類和蛋白質(zhì)組成，脂 類和蛋白質(zhì)之間是靠聯(lián)系，高溫裂解了生物膜中的靜電或疏水鍵，因而致使膜中的 類脂物質(zhì)游離出來。高溫還使線粒體和葉綠體正常結構發(fā)生顯著破壞。高溫對作物的傷害具體表現(xiàn)在以下六個方面：1、光合作用與呼吸作用失去 平 衡；2、高溫增加作物的熱負荷，水分大量消耗于蒸騰散熱，引起體內(nèi)水分平 衡的破 壞，使植株萎蔫干枯；3、高溫加速作物的生長發(fā)育，縮短全生育期，

10、加 速衰老，使 產(chǎn)量顯著下降；4、高溫引起代謝的紊亂，導致有害代謝產(chǎn)物的積累；5、高溫影響 花藥開裂、花粉活力及受精過程，造成結實率大幅降低。6、高溫抑制物質(zhì)運輸， 在高溫下韌皮部篩管的篩板中形成胼胝質(zhì)，堵塞篩孔，物流運輸不 能暢通。因此， 高溫可通過影響物質(zhì)運輸，而影響果實或種子的充實度。案例分析案例一：對于水稻而言生育前期受高溫熱害，葉片葉尖干枯、卷曲，開花 灌漿時期受到高溫熱害的影響，會使灌漿期縮短，千粒重下降，或開花后不灌漿，空 殼粒多，嚴重影響水稻產(chǎn)量，受災較嚴重的田塊，平均結實率為60% 70%，較 正常年份下降20%，減產(chǎn)20%以上；受災嚴重的田塊，平均結實率為20% 30%,

11、減產(chǎn)60%以上。我國長江流域每年都會出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，給雜交稻生產(chǎn)造成 嚴重危 害。2003年安徽省受高溫熱害成災的面積達500多萬畝，減產(chǎn)10億公 斤；2006 年江淮地區(qū)和南京地區(qū)受災面積達百萬畝。水稻盛花期，當溫度超過28C時，結實率為80.9%，而溫度超過38C時，結實 率幾 乎為0。早稻灌漿-成熟期，出現(xiàn)32C高溫是千粒重的傷害溫度；35C高溫可 以引起籽 粒早衰，縮短籽粒的灌漿持續(xù)期，是實粒率的傷害溫度。因此，35T高溫被認為是 千粒重和實粒率下降引起減產(chǎn)的主要原因，也稱水稻開花期的高溫傷害 指標。其影響 機理主要是高溫影響花粉受精和造成高溫逼熟，從而造成空枇率的增加。無論早稻還

12、是中稻產(chǎn)量都有明顯減少，產(chǎn)量損失最高均達30%以上。在 相同高溫年份，中稻的 最大減產(chǎn)率值一般要大于早稻。因此總的來說，高溫熱害 對中稻產(chǎn)量的不利影響略 大于早稻。案例二：案例：1993年小麥開花期間河南省局部地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)多日的38e （4月 19-23日）高溫天氣。后期高溫加上在干燥條件下，高溫低濕伴隨著大風，形 成典型的 干熱風，導致小麥高溫逼熟，減產(chǎn)幅度達10%-30%成,為北方廣大麥區(qū)小麥生產(chǎn)的主 要脅迫因子之一。李永庚等研究灌漿期不同階段高溫脅迫對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)：1）子 粒蛋 白質(zhì)積累速率在高溫處理期間顯著提高（p0.05），但高值持續(xù)期縮短，并最 終造成植 株氮素積累量

13、減少，氮素收獲指數(shù)降低（p0.05）。2）小麥蛋白質(zhì)的組成 和品質(zhì)對不 同灌漿階段的響應存在顯著差異，前期高溫脅迫導致麥谷蛋白/醇溶 蛋白的比值以及 麥谷蛋白大聚合體（GMP含量增加，標志蛋白質(zhì)和淀粉品質(zhì)的濕 面筋含量升高、沉降 值增加、膨脹勢和高峰粘度等指標也顯著提高；灌漿中期高溫卻導致上述指標降 低；灌漿后期高溫在造成粒重減小、產(chǎn)量降低和淀粉品質(zhì)下 降的同時，卻有利于蛋 白質(zhì)含量的提高。3）小麥淀粉積累的形成與蛋白質(zhì)品質(zhì)的形成是兩個既相互聯(lián)系又相 互獨立的過程，高溫條件下子粒蛋白質(zhì)含量的升高是 淀粉積累量減少造成的。4、農(nóng)藝措施對溫度的調(diào)控在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常采用栽培措施調(diào)節(jié)土溫與氣溫，以保證作

14、物生長的適宜溫 度條 件。常用的措施有灌溉、松土或鎮(zhèn)壓、壟作或溝種等，它們通過改變熱量 平衡與土壤 熱特性 如熱容量與導熱率等）來調(diào)節(jié)土溫和氣溫。4.1灌溉對土溫的影響在溫暖季節(jié)，灌溉主要引起降溫。寒冷季節(jié)則可以保溫。一般對土溫（10cm）來 說，冬水保溫效應可有C左右，夏季灌溉的降溫效應可達1-3 C。澆水除直接影響溫度的高低外，還可緩和溫度變化。如冬灌可以穩(wěn)定地溫，防止 越冬作物受害。4.2松土與鎮(zhèn)壓對土溫的影響（1）鋤地（松土）對土溫的影響。鋤地的作用是綜合的，可有增溫、保墑、通氣及一 系列生理生態(tài)效應，僅就溫度效應來說，鋤地可使暖季晴天土壤表層（3cm日平 均溫度增高約1C最高溫度增高

15、2-3 C或更多。（2）鎮(zhèn)壓對土溫的影響。鎮(zhèn)壓的作用與鋤地相反，它能增加土壤容重，減少土壤孔 隙，增加表層土壤水分，從而使土壤熱容、熱導率都有增加。土壤經(jīng)鎮(zhèn)壓后，白天熱 量下傳較快，使土壤表層在一天的高溫期間有降溫趨勢；夜間下層熱量上傳較多、故在一天的低溫期間可提高溫度，即緩和了土壤表層溫度日變化。43壟作對土溫的影響壟作對土溫的影響在一年的溫暖季節(jié)，壟作可以提高士 壤表層溫度，有利于種子發(fā)芽與幼苗生長，一般可提高壟背土壤(5cm)日平均溫度1- 2 C，并加大溫度日較差。4.4覆蓋與土壤溫度.地膜覆蓋栽培用很薄(0.004-0.02mm)的塑料薄膜緊貼地面進行的覆蓋 栽培。 它是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

16、中最簡單有效的增產(chǎn)措施之一。地膜覆蓋具有協(xié)調(diào)土壤 溫度，保持 土壤水分、改善土壤物理性狀、增加土壤養(yǎng)分、減輕土壤鹽漬化等多種作用，因此有 縮短作物苗期、促進生長發(fā)育、提高開花結果、增加產(chǎn)量等效果。.桔桿覆蓋玉米秸稈覆蓋麥田，冬季的保溫作用有利于冬小麥安全越冬，春 季降溫作用，則推遲冬小麥返青生長，延長小麥生育期。玉米田中秸稈覆蓋可以有 效平抑地溫的變化，降低地溫的日振幅，緩和晝夜溫差，避免了地溫的劇烈 變化， 能有效緩解地溫激變對作物根部產(chǎn)生的傷害。參考文獻作物生態(tài)學，曹衛(wèi)星房世波，沈斌，譚凱炎，等.大氣C6和溫度升高對農(nóng)作物生理及生產(chǎn)的影響J.中 國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2010年9月,第18卷,第5期.姚鳳梅漲佳華.1981-2000年水稻生長季相對極端高溫事件及其氣候風險的變化J.自然災害學報，2009年8月,18卷4期.張，趙艷霞,王春乙.長江中下游地區(qū)高溫熱害對水稻的影響J.災害學,2011年10月,第26卷,第4期.王才林，仲維功.高溫對