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1、第四章 作物与生态环境,本章重点：作物生长发育对光、温、水、气、土、肥的生态资源的适应性难点：光补偿点、光饱和点、光周期现象及应用；温度三基点、温周期现象及应用；需水特性；作物营养临界期与最大效率期；土壤肥力要素。,学习目标,一、生态因子（Ecological factors）,1、生态因子的概念与作物相关的所有环境因子，统称生态因子。作物存在的生态系统称为农田生态系统。农田生态系统也是由生物因子和非生物因子所组成。农作物本身是这个系统生物因子中的一个种群。,第一节 作物的生态因子,2、生态因子是作物生产系统的重要组分,包括光照、温度、水分、空气资源及活动现象。直接影响作物的生长发育代谢活动和
2、形态变异，决定作物的地理分布。气候因子与其它生态因子密切相关，例如：随地理经、纬度和海拔而变化；随植被类型和人为变化而变化 。,二、生态因子的分类及作用方式,1、气候因子（Climatic elements）,包括土壤理化性状、土壤肥力和土壤生物结构及活动现象。直接影响作物的生长发育代谢活动，决定作物的地理分布。,2、土壤因子（Soil elements）,包括除作物本身外的动物、植物、微生物种类及活动现象。,3、生物因子（Living things）,包括调节作物与生存资源相适应的技术和维持作物生产系统正常运行提供的经济、物质投入。干预作物生产的最活跃条件。,4、人为因子（Anthropog
3、enic factors）,第二节 作物与光照,一、光照强度与作物的生长发育 （一）光照强度与作物生长 光是作物进行光合作用的能量来源，光合作用合成的有机物质是作物进行生长的物质基础。 细胞的增大和分化，作物体积的增长、重量的增加都与光照强度有密切的关系。 光还能促进组织和器官的分化，制约器官的生长发育速度;植物体各器官和组织保持发育上的正常比例，也与一定的光照强度有关。 作物种植过密，光照就不足，节间过分拉长，不但影响分蘖或分枝，且影响群体内绿色器官的光合作用，导致茎秆细弱而倒伏，造成减产。,（二）光照强度与作物发育 作物花芽的分化和形成即受光照强度的制约。 通常作物群体过大，有机营养的同化
4、量少，花芽的形成也减少，己经形成的花芽也由于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。 开花期，如果光照减弱会引起结实不良或果实停止发育，甚至落果。 棉花在开花、结铃期如遇长期阴雨天气，光照不足，影响碳水化合物的制造与积累，就会造成较多的落花落铃。,（三）光照强度与光合作用 光补偿点在一定的光照强度下，实际光合速率和呼吸速率达到平衡，表观光合速率等于零，此时的光照强度即为光补偿点。光补偿点时的净光合率为零，即光合作用生产的干物质量与呼吸消耗的干物质量相等。阳生植物光补偿点，为全日照量35%阴生植物光补偿点，为全日照量1%以下 作物正常生长要求高于光补偿点的光照强度,几种常见作物的需光特性,（三）光
5、照强度与光合作用光饱和点随着光照强度的进一步增强，光合速率也逐渐上升，当达到一定值之后，光合速率便再不受光照强度的影响而趋于稳定，此时的光照强度叫做光饱和点。 阳生作物光饱和点，为全日照量100% 阴生作物光饱和点，为全日照量1050%水稻、棉花光饱和点4050千Lx 小麦、菜豆、玉米光饱和点30千Lx 大豆光饱和点27千Lx作物正常生长发育和产量形成要求不高于光饱和点的光照强度。作物群体中一般仅顶层叶可能处于光饱和点或以上，顶层叶以下必然低于光饱和点。,二、光照时间与作物的生长发育 （一）作物对光照时间的反应类型 短日照作物 长日照作物 中间型作物,（二）作物的光周期反应及类型分布 光周期(
6、Photoperiodism)自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。 光周期现象(Photoperiodic effect)植物对昼夜长度发生反应的现象叫做光周期现象。,长日作物和短日作物暗期光间断和光期短暂黑暗对花形成的影响,（二）作物的光周期反应及类型分布,（三）光周期反应在引种上的应用 在作物引种时应特别注意作物开花对光周期的要求。 纬度相近地区之间，因光照时间相近，引种成功可能性较大。 短日照作物由南方(短日照、高温)向北方(长日照、低温)引种时，由于北方生长季节内日照时数比南方长，气温比南方低，往往出现营养生长期延长，开花结实推迟的现象。 短日照作物由北方向南方引种，则往往出现营养生长
7、期缩短、开花结实提前的现象。人们常常利用短日照作物的这种反应，将北方作物品种引到南方，用于夏季播种，争取一茬收成。,三、光质与作物的生长发育 （一）作物生长发育可利用的光谱 光合有效辐射即可见光区（400720 nm）的大部分光波能被绿色植物所吸收，用于进行光合生产，这部分辐射称为光合有效辐射。 光合有效辐射约占太阳总辐射量的40%一50%。,三、光质与作物的生长发育 （一）作物生长发育可利用的光谱,三、光质与作物的生长发育 （二）光质对作物生长发育的影响 1、作物种子萌发 光质诱导种子萌发受光敏色素的调控。 光质影响种子的萌发的机制是光敏色素影响赤霉素的合成以及对赤霉素的敏感性，光敏色素的信
8、号传导可以提高种子对赤霉素的敏感性。 白光和波长660NM的红光有促进需光种子萌发的作用。,（二）光质对作物生长发育的影响 1、作物种子萌发 2、作物根系生长 3、作物茎的生长 4、作物叶片生长 5、作物花芽分化与开花 红光诱导长日植物开花、抑制短日开花；远红光（红外光）则相反。 红、蓝光可造成玉米雄花穗轴及颖花的全部退化。,四、作物的光合生产潜力 （一）作物对光能的利用 1、光能利用率的理论值 光能利用率是指植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。 一般认为，光能利用率的理论值为5%。 超高产玉米667m2产量达到900kg，已接近光能利用率5%。,1、光能
9、利用率的理论值,2、光能利用率低的原因 目前，我国农田平均年光能利用率只有0.3-0.4%，高产田为1-2%；世界农田约为0.2%；地球上水陆植物平均只有0.1%。 (1)漏光损失 作物生长初期叶面积很小，日光大部分漏射在地面上而损失。生产水平较低的大田，一生不封行，直到后期漏光也很多。 (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。 (3)条件限制 温度过高过低，水分过多过少，某些矿质元素缺乏，CO2供应不足，病虫害等等。,（二）提高作物光能利用率的途径 1、培育和选择高光效品种 优良品种具有合理的株型结构，能充分利用光能资源，积累的有机质多
10、。 高光效品种应具有利于光合作用的叶、分枝（蘖）、茎结构的理想株型。,2、改革种植制度，增加光合面积和时间 （1）提高复种指数 复种指数指全年内农作物的收获面积与耕地面积之比。 提高复种指数就相当于增加收获面积，延长单位土地面积上作物的光合时间。 如在前茬作物生长后期，即在行间播种或栽植后茬作物，这样当前茬作物收获时，后茬作物己长大。如麦套棉、豆套薯、粮菜果蔬间混套种等。 （2）改变株型 近年来国内外培育出的水稻、小麦、玉米等高产新品种，都是杆矮、叶挺而厚的株型。种植此类品种可增加密植程度，提高叶面积系数，并耐肥抗倒，因而能提高光能利用率。,3、合理密植，改善田间小气候 合理密植就是使作物群体
11、得到合理发展，使之有最适的光合面积，最高的光能利用率，并获得最高收获量的种植密度。,第三节 作物与温度,一、温度的变化节律及其对作物的影响,气温变化可分为：周期性变化（节律性变温）和非周期性变化（非节律性变温）1、气温的时间变化气温的日较差：日最高温度（午后2时）与日最低温度（日出之前）的差。热带平均为12，温带8，极地3-4 。夏季较冬季数值大；晴天较阴天大；低海拔较高海拔大。,气温的年较差：最热月均温与最冷月均温之差。 在北半球，最热月出现在7月（大陆）和8月（海洋）， 最冷月出现在1月（大陆）和2月（海洋）。气温的年较差随纬度增加（海拔升高）而增加（降低）。海洋比陆地小，沿海比内陆小，湿
12、润地比干燥地方小。,（1）气温的水平分布（水平地理分布）气温的水平分布与纬度、海陆分布等因素密切相关。一般纬度每增加1，年平均温度降低0.5。全球年平均温度为14.3，北半球为15.2，南半球为13.3。全球平均最高气温在北纬10附近。温度年较差由赤道向极地增大。,2、气温的空间变化,（2）气温的垂直分布一般对流层的温度随海拔高度的升高而降低。海拔每升高100米温度降低的数值，称为气温直减率。对流层气温直减率平均为0.65/100m。但有时上层空气比接近地面的空气更热。称为“逆温”。形成逆温的原因主要是：辐射逆温：夜晚（或冬季）由于地面温度显著降低，近地空气层温度随之冷却。导致出现低雾、霜、露
13、等天气现象。地形逆温：山上冷空气顺坡下沉，谷底暖空气被近上升。发展热带亚热带经济作物，通常要在南坡谷底以上3050m为宜。,二、作物生长发育的基点温度,1、温度三基点概念最适温度：作物生长发育最快要求的温度最低温度：作物生长发育要求的起点温度（低限）最高温度：作物生长发育所能承受的高限温度,2、作物的三基点温度有如下特征：,不同作物的三基点温度不同。喜温作物适温较高，生长的起点温度10，主要有水稻、棉花、玉米、大豆、麻类、甘薯等春播作物；耐寒作物适温较低，生长起点温度一般在23，主要有小麦、大麦、油菜、蚕豆、甜菜等秋播作物。生育时期不同，三基点不同。如花生苗期开花下针期结荚期,不同器官三基点也
14、不同。地上部分地下部分，种子营养器官生殖器官温度临界期：对外界温度最敏感的时期（减数分裂开花）,最适温度比较接近于最高温度，最高温度多在3040之间，生产中往往高温危害少。低温危害多。,作物性细胞进行减数分裂和开花时，对外界温度最敏感，如遇低温或高温都会导致严重减产。这种对外界温度最敏感的时期称为温度临界期。,几种作物开花期的温度三基点（）,3、温度临界期,依据萌发的最适温度确定作物的适宜播期主要应用于春播作物；依据温度临界期的温度三基点调节生育期错开作物开花期不与最高温度相遇，主要应用于夏收作物；错开作物开花期不与最低温度相遇，主要应用于水稻。,温度三基点在作物生产上的应用,指某一生育时期或
15、某一时段内，逐日平均气温累积之和。通常用0及10期间的积温值来表示。 活动积温：是指生物学零度的日平均温度的累积值。生物学零度一般指最低温度，喜温作物多用10，耐寒作物常用0。 有效积温：指日均温与生物学零度的差值的累加值。准确性较高。如玉米的生物学零度为10，五月中旬日平均温度为12.0，10.5， 8.6，4.9，7.6，12.0，15.1，18.2，16.0，计算：活动积温： 12.0 + 10.5 + 12.0 + 15.1 + 18.2 + 16.0 = 83.8 有效积温：(12.010) + (10.510) + (12.010) + (15.110) + (18.210) +
16、(16.010) = 23.8 ,三、积温,积温在作物生产上的应用,1）确定作物安全播种期，估计作物的生育速度和各生育期到来的时间。2）预测产量。可确定是属于丰收年还是歉收年。3）制定种植制度。一个地区的积温代表了此地区的热量资源，根据积温确定农业区划，安排作物布局。如10的积温在3600以下的地区只适于一年一熟，36005000可以一年两熟，5000以上可以一年三熟。,标志着某些重要物候现象或农事活动的开始、终止或转折，对农业生产有指示或临界意义的日平均温度，称为农业界限温度。,四、农业界限温度,0：北方土壤冻结或解冻，农事活动终止或开始，为农耕期；5：早春作物播种、小麦积极生长，作物的生长
17、期或生长季；10：喜温作物（水稻、棉花等）开始播种与生长，作物生长活跃期；15：喜温作物开始快速生长，喜温作物的快速生长期；20：热带作物开始积极生长，热带作物的积极生长期。,五、土壤温度与作物生长发育,1、土壤的热量特征主要影响因素：土壤的热容量和导热率，土壤的热容量分为:重量热容量（土壤比热）：1g土壤增温1所需的热量，容积热容量：1cm3土壤增温1所需的热量。空气的容积热容量比水小，因此冬季灌水可以抵抗低温。土壤湿度高可增加土壤导热性。 2、土壤温度的变化时间变化：日变化（下午1时左右土表温度最高,日出时最低）与年变化（1-2月低，7-8月最高）空间变化：越深，越低，变幅也越小。,浅色土
18、壤对太阳辐射能的反射强，吸收少，温度低。深色土壤则相反，吸收多，土壤温度高。有机质在分解过程中可以放出热量，同时有机质可使土色变深，有利于土温提高，另一方面有机质可增加土壤蓄水量，因而又不利于土温上升。 在生产上我们往往可以采取适当的措施来调节土壤的温度，如水稻排灌措施保持秧田的土温。在霜冻夜间，可满灌秧田水，使秧田土温不至于下降过多，在有太阳的白天，可排除秧田水，使秧田多接受阳光，增加土温。,对作物不利的温度（低温或高温）叫做温度逆境。 （1）低温对作物的危害 冷害（寒害）：零度以上的低温引起喜温作物的伤害。 水分平衡失调，蛋白质合成受阻，碳水化合物减少，代谢紊乱。如水稻、棉花、花生在0.5
19、5温度中，3436h便可死亡。冻害：冰点以下的低温，引起作物组织结冰造而成伤害或死亡。(分为细胞间隙结冰和细胞内直接结冰)原生质失水危害，冰融速度，蛋白质沉淀，原生质的机械损伤。冬小麦在越冬期间-20左右的气温中，不易受冻，拔节期在-2-3的低温中，便可冻死。,六、温度逆境对作物的危害及防御措施,对作物不利的温度（低温或高温）叫做温度逆境。 霜害（白霜）：霜的出现而使植物受害。黑霜：无霜使作物受害的天气。（即冻害天气）,（主要表现为原生质特性的变化：即细胞水分的减少及细胞液浓度的增加）在低温下，一方面是细胞中水分的减少，细胞汁浓度增加； 另一方面，淀粉的水解，细胞液内糖类逐渐积累。 同时，作物
20、生长减慢，糖类等物质的消耗减少，提高了细胞液的渗透压，减少了细胞间隙的脱水。 细胞内糖类、脂肪和色素物质增加，能降低作物的冰点，防止原生质萎缩和蛋白质的凝固。抗寒锻炼：秋播作物在冬前气温逐渐下降，体内发生抗寒的生理生长变化过程。,（2）作物对低温的适应,作物不同生育时期的耐寒能力,高温对作物的伤害，可以分为间接伤害和直接伤害。间接伤害:蛋白质合成受阻;有毒物质生成;饥饿;高温引起的旱害直接伤害:蛋白质变性;脂溶 （4）作物对高温的适应降低含水量，细胞内原生质浓度的增加，增强了抗凝结能力。作物代谢减慢，增强了抗高温能力。促进作物进入休眠状态，干燥的种子更能抵抗高温。加强蒸腾作用，降低体温，避免高
21、温对作物的伤害，当气温升到40以上，气孔关闭，作物失去蒸腾能力而受害。,（3）高温对作物的危害,高温对水稻开花的影响,高温对水稻结实率的影响,高温对水稻千粒重的影响,第四节 作物与水分,生理需水：直接用于作物生理生化过程的水分。生态需水：为作物创造适宜的生态环境所需要的水分，利用水来改善土壤和田间小气候的环境条件，以利作物生长发育。生理生态作用：原生质的主要成分； 光合作用的基本原料；代谢过程的反应物质； 物质吸收、运输的溶剂；保持作物固有姿态； 改善土壤温度，提高肥料效率,一、生理需水和生态需水,1、作物的需水量蒸腾系数指作物每形成1 g干物质所消耗的水分的克数。蒸腾系数大，利用水分效率低；
22、蒸腾系数小，利用水分效率高。不同的作物需水量不同需水量大的作物：水稻、大豆、油菜、亚麻、苜蓿；需水量小的作物：高粱、玉米、黍、粟等C4作物；需水量中等的作物：小麦、棉花、马铃薯、蚕豆、甜菜、向日葵等。同一作物的不同品种需水量不同作物不同生育时期的需水量不同作物生长前期、后期需水量较少；作物生长中期需水量较多。,二、作物的需水规律,不同的作物的蒸腾系数不同,指作物一生中对水分最敏感的时期。水分过多或不足对产量和品质的影响最大。,2、需水临界期,麦类作物 孕穗抽穗水稻 抽穗扬花油菜、花生 开花期高粱、玉米 开花乳熟棉花 花铃期,几个作物的临界期：,49,1、干旱对作物的影响和作物的抗旱性干旱分为：
23、土壤干旱和大气干旱。大气干旱：温度高而空气的相对湿度低(10%20%)，作物的蒸腾大于水分的吸收，破坏了作物的水分平衡。土壤干旱：土壤中缺乏作物能吸收的水分，作物生长困难甚至停止。受害程度比大气干旱严重。大气干旱如果长期存在，便会引起土壤干旱。,三、水分逆境对作物的影响,（1）旱害对作物的影响降低作物的各种生理过程。如气孔关闭，原生质脱水， 引起作物体内各部分水分的重新分配。如幼叶和老叶。 水分不足影响作物产品的品质。如油料种子含油率降低。 （2）作物的抗旱性干旱常伴随高温发生，作物的抗旱与抗热常有密切关系。作物的抗旱性包括抗脱水的能力和抗高温伤害的能力。如玉米抗高温不抗脱水，向日葵抗脱水不抗
24、高温。应加强抗旱锻炼。,水分过多对作物的不利影响称为湿害。（明涝暗渍）渍害：土壤含水量超过田间最大持水量，土壤水分处于饱和状态，对作物造成的不利影响。涝害：田间地面积水，作物的局部或全部被淹没。（1）水涝对作物的危害（主要是缺氧）对作物形态与生长的损害：植株生长矮小，抑制种子萌发，叶片黄化，根尖变黑。代谢损害：抑制光合，限制有氧呼吸。营养失调：降低根对离子吸收活性。产生大量还原性物质，H2S、Fe2、Mn2+以及有机酸（如丁酸）影响品质：烟叶中尼古丁和柠檬酸含量下降。,2、水涝对作物的影响,逐步淹水引起土壤中的氧慢慢下降，引起作物根系木质化，限制了还原物质的侵入。 不同作物的耐涝能力也有所差别
25、。地上部分茎叶向根系供氧能力的大小，是决定抗涝性的主要因素。有些旱地作物的耐涝性也较强，如高粱。,（2）作物的抗涝性,一、作物与二氧化碳,第五节 作物与空气,1、田间CO2浓度的变化（1）CO2浓度的时间变化午夜与凌晨 高；中午 低；生长季节CO2浓度较低；非生长季节CO2浓度高。,作物群体内部，午夜和凌晨近地面，CO2浓度高。白天中上部，CO2浓度较小，下部稍大一些。通风透光的原因：群体上层光照充足，但CO2浓度相对较低，下层CO2浓度较大，光照却又较弱。,（2）CO2浓度的空间变化,（3）CO2浓度与作物产量,年周期CO2浓度与作物生长季节相关。作物旺盛生长季节CO2浓度稍低 非作物生长季
26、节CO2浓度稍高,日周期CO2浓度与作物光合作用和呼吸作用相关。午夜至凌晨群体内CO2浓度最高中午群体内CO2浓度最低,作物群体内CO2浓度的垂直分布与光合作用,上、中部光照充足，但光合作用消耗CO2导致CO2浓度较低；下部光合作用较弱，但CO2浓度较高；空气中CO2浓度为300320ppm；提高作物群体内的CO2浓度及改善透光性可以提高作物产量，生产上须重视通风透光、改善群体内的CO2和光照的合理分布。,CO2补偿点：当光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。CO2饱和点：开始达到最大光合速率时的CO2浓度。C4作物CO2补偿点和饱和点均低于C3作物。,（3）CO2浓度与作物产量,随CO
27、2浓度的增加，作物的呼吸速率减弱，光补偿点降低，蒸腾系数减小，水分利用率提高。,提高作物群体内CO2浓度的途径,改善群体冠层内的通分条件，加速空气CO2与群体CO2浓度的交换速率。土壤增施有机肥料或碳酸氢铵，土壤CO2释放量以提高冠层内CO2浓度。,国际水稻研究所（1976年）在塑料温室的控制条件下用IR8号水稻品种进行试验证明，CO2体积分数由300L/L提高到1200L/L，使稻谷产量由10 t/hm2增加到14.5 t/hm2。,增施CO2的方法：CO2肥，成本高，应用难度大。增施优质有机肥是提高CO2浓度现实措施。,增加CO2能提高作物产量,二、作物与氧气,空气中O2含量稳定在21%，
28、作物群体内的O2浓度较空气CO2浓度低得多，土壤或水层内含氧量较空气中的低得多。凡能提高作物群体内和土壤或水层内的O2含量的途径都能提高作物产量。作物生产要求10%左右的O2浓度。,2、提高群体内O2浓度的途径,改善通风的群体结构，加速空气与群体内O2流通；改善土壤结构、增加土壤空隙度、减少土壤水分等，提高土壤含O2量，促进根系代谢深度。,1、空气中O2浓度对作物产量的影响,1、氮气,三、作物与其他气体,豆类作物通过与它们共生的根瘤菌可以利用空气中的氮，但在根瘤菌生长前期需吸收作物的氮素，一般占豆类作物所需氮总量的1/41/3。在作物的幼苗期和籽实充实阶段，还是需要适量施用氮肥。根瘤菌所固定氮
29、只占豆类作物需氮的1/41/2.根瘤菌消耗的能量大致相当于大豆光合产物的12%14%。,SO2：改变细胞液pH值，使叶绿素失去镁而丧失功能；与细胞中的羟酸形成羟基磺酸，破坏细胞结构和功能，抑制代谢过程。HF：植物慢性氟中毒的症状，首先出现在叶尖和叶缘，后发展至内。O3：与细胞膜接触后，能将质膜上的氨基酸、蛋白质的活性基因和不饱和脂肪酸的双键氧化，使细胞膜丧失选择半透性功能，内含物质大量外渗。 当空气中O3与SO2和NO2同时存在时，不良影响更大。,2、有毒气体,一、土壤的基本概念及其作用,第六节 作物与土壤,土壤是指覆盖在地球陆地表面，能够生长植物的疏松层。1、我国土壤主要类型有:南方的红、黄
30、壤 东北平原的黑土类型温带草原的钙质土和荒漠土壤 黄淮平原的棕壤类型盐碱土壤、山地土壤等。2、地力（土壤肥力）：是衡量土壤好坏的指标，是指土壤不断提供满足作物对水、肥、气、热的需求的能力。,（1）大气中环境因子的自由度大于土壤中，土壤中诸因素的改变、交换、分配均匀度都很小。（2）对作物的生育条件的改善，基本上都要在土壤中进行，如对旱、涝、盐碱土壤的改良利用，农田灌溉、排水等。（3）作物的生长发育需要土壤经常不断地供给一定的水分、养分、空气和热量。（4）在作物生长的初期，生长好坏取决于土壤的理化条件。这时整个作物能否发育并不在于地上部分的光、热和CO2，而只取决于父代所累积光合产物的能量向子代的
31、转化是否顺利，即依靠播于土层内种子的发育程度。,3、土壤是种植业生产力形成和发展速度的限制性因素,土壤对作物生长的主要功能包括：,二、土壤对作物生长的意义,土壤作为作物生产的必要资源,土壤的基本组分包括矿物质、有机质、水分和空气。,固相：土粒，矿物质+有机质（90%+10%）液相：土壤溶液，水+矿质元素+其它物质气相：土壤空气,三相比例形成一定的土壤结构和土壤肥力。,三、土壤的组成,四、土壤质地与作物生长,1、概念土壤质地是指土壤中各粒级配合的比例或各粒级土粒在土壤重量中所占的百分比。 土壤质地影响土壤肥力和土壤耕性。2、土壤质地分级和简易识别法,五、土壤酸碱度与作物生长,土壤酸碱度是指土壤溶
32、液的酸碱度，常用pH值表示。土壤pH67条件下，养分的有效性最高，对植物生长最有利。过酸则容易引起磷、钾、钙、镁的缺乏，多雨地区还会缺乏硼、锌、钼等元素。pH值还直接影响到作物的生活力，在pH低于3和高于9时，作物根细胞的原生质将受到严重损害；pH值也影响土壤中的微生物活动，从而影响养分的有效性和作物的生长。各种作物对土壤pH的适应范围有差异，大多数在5.57.5之间。 多数作物适于中性土壤，典型的“嗜酸”、“嗜碱”作物是没有的。荞麦、甘薯、烟草、花生等作物比较耐酸。能够忍耐轻度盐碱的作物有大麦、棉花、甜菜、向日葵、紫花苜蓿等。紫花苜蓿被称作盐碱土的“先锋作物”。,作物适宜的土壤pH,六、土壤
33、有机质,土壤有机质：是土壤中各种有机物质的总称。,1、土壤有机质的概念,包括,土壤营养物质的贮存库（土壤可利用营养的标志）土壤微生物需要的养料和能源,2、土壤有机质的功能,土壤团粒结构形成的重要条件，改善土壤理化性质（通气、稳温、稳水）,华北耕地土壤有机质含量一般0.5%1.5%，西北土壤大多低于1%，南方水田含量多在1.5%3.5%，东北黑土可高达8%10%。虽然土壤有机质含量不多，但对土壤的性状起着决定性的作用，是土壤肥力高低的重要标志。耕地的土壤有机质来自作物的残留物、根茬、各种有机肥料及还田的秸秆和绿肥。土壤微生物的数量也相当巨大，约占土壤有机质1%2%，对土壤有机质的转化起着特殊作用
34、。有机质的主要成分是纤维素、木质素、淀粉、糖、油指、蛋白质等，其中也含有一定量的N、P、K、Mg、Ca、S、Fe等矿质营养元素。,A、大力发展畜牧业；B、种植绿肥；C、秸秆还田；D、利用农产品加工废液、废渣；E、合理轮作，用地养地。,3、增加土壤有机质的途径有：,土壤生物性包括作物以外的植物、微生物、动物等。这里主要指土壤微生物。,七、土壤生物性和作物生长,土壤中物质的生物循环,八、土壤肥力和作物生长,从作物生产的要求来说：,既要求速效养分多 提高当季作物产量,又能将多余的养分储存 最大限度地减少损失或不会变成无效为最理想,土壤酸碱度以中性或微酸或微碱性为宜,有利于养分的释放,有利于养分的保存
35、,1、土壤水分性质土壤水分主要来源于降雨、降雪和灌溉水，当地下水位较高时，地下水也可上升补充土壤水分。重力水：水进入土壤大孔隙内的水。容易流失。毛管水：进入土壤毛管孔隙的水。毛管水可分为两种：毛管悬着水：降雨或灌溉后，保存在毛管孔内，它与地下水不连接。土壤能保持最大数量毛管悬着水的含水量，称为该土壤的田间持水量。 毛管上升水：这是指地下水位较高，当表土水分由于蒸发和蒸腾消耗，地下水可沿毛管上升而补给表土的水分。毛管水是土壤中最重要、最有效的水分，既不会渗漏丢失，又能被作物充分吸收。束缚水：进入孔径0.001mm的微孔隙，形成束缚水，束缚水由于土粒的吸力很大，作物也无法利用。,九、土壤水分和作物
36、生长,2. 土壤水分利用凋萎系数：作物表现萎蔫时的土壤含水量。墒情：土壤含水量及土壤水分的可利用性。,作物和土壤质地凋萎系数的关系（重量%）,土壤墒情的感官检验及与作物生长的关系,第七节 作物与营养,一、作物必需的营养元素,1、必需元素的标准 由于该元素的缺乏，作物生育发生障碍，不能完成生活史；除去该元素，表现为专一的缺乏病症，这种缺乏病症是可以预防和恢复的；该元素在作物营养生理上应表现出直接的效果，不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变产生的间接效果。,2、大量元素,大量元素（占干重的0.1%以上）C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg（后三种也称中量元素）C主要来自空气（CO2）
37、，O和H来自水（H2O），其它元素都来自土壤矿物质或有机质的矿化分解，称为矿质营养元素。,某些作物对特定的非必要元素需要量很大：如水稻对Si的需求很大，茶树产量和品质与Al有很大关系，Co是豆科作物根瘤菌固氮时必需的元素，称农业上的必需元素（增益元素），钠（Na）、碘（I）、硒（Se）、锶（Sr）、钒（V）等也是有益元素,3、微量元素,微量元素（0.1%以下）：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl作物对此类元素需要的量很少，但缺乏时作物不能正常生长，若稍有逾量，则对作物有害，甚至致其死亡。,超微量元素是指那些在植物体中含量很少很少的（在十万分之几以下）非必需元素，其中有些是有益元素，如硒、镉
38、、汞等元素。,作物生长所需要的营养元素,必需矿质元素在作物体内的主要功能有：（1）细胞结构物质的组成成分；（2）作物生命活动的调节者，参与酶的活动；（3）电化学作用，即离子平衡、胶体稳定、电荷中和等；（4）能量代谢。大多大量元素具有以上所有生理作用，而微量元素一般只有酶促功能。每一种必需元素都有特殊作用，不能被其他元素替代，如钙和镁理化性质很相似，却不能互相替代；但是，锰可部分地替代铁；有些非必需元素还能部分替代必须元素，如钠能部分替代钾等。,微量元素参与许多代谢过程，是作物体内酶的组分之一。微量元素还能提高作物对不良环境条件的抵抗能力：如硼、锰、锌能提高作物的抗旱、抗热性。当土壤微量元素含量
39、过高时，也会引起伤害。如盐土地氯离子的毒害，锰、锌、铜毒害常发生在酸性土壤上。一般情况下，土壤微量元素的含量均能满足作物需要，但不同的土壤有一定的差异，特别是微量元素的有效性。如碱性土壤容易缺硼、锌、铜；在酸性土壤中，有效铜较少；在水分多的条件下，有效钼较少；当然有的作物还有对某些微量元素的特殊要求。,作物对土壤中的N，P，K三种营养元素需要量高，土壤含量往往不足，施用这三种元素的增产效果十分显著。因此，通常把N，P，K称为肥料三要素。,4、肥料三要素,不同作物的三要素需求量不同,同一作物不同生育期的三要素需求量不同,以棉花为例（折合50 kg皮棉需肥量）：,作物不同产量水平的三要素需求量不同
40、,作物主要是靠根从土壤中吸取营养物质的，以吸收离子态的矿物质元素为主。作物吸收矿质元素的方式：主动吸收和被动吸收。,二、作物对营养元素的选择性吸收,三、作物营养关键时期,1、作物营养的阶段性,营养临界期缺乏某种元素时，作物生长发育会受很大影响，此后供给也往往难以弥补或纠正。不同作物的营养临界期有差异：,2、作物营养的临界期,作物生长发育一生中，常有一个对某种营养元素需要量虽不多但又很迫切的时期，称为作物的营养临界期。,P：大多数作物在幼苗期；水稻3叶期；玉米、油菜5叶期。,N：水稻、小麦在分蘖期和幼穗分化期；玉米在穗分化期；棉花在现蕾期。,作物生长发育一生中，有一个养分需求量很大、施肥增产效率
41、最好的时期为作物营养最大效率期。,3、作物营养最大效率期,以种子和果实为收获对象的作物营养生长和生殖生长两旺期；以收获营养体作为产品器官的作物作物生长的旺长期，如甘蔗、麻类作物，N、K的营养最大期在茎杆旺长期；营养和生殖生长并行生长期较长的作物，如花生，N、P、K营养最大效率期在花荚期。,大多数作物在生殖生长期：,水稻、小麦拔节抽穗期；大豆、油菜开花期；甘薯氮为生长初期，磷、钾为块根膨大期,1、不同作物或同一作物的不同品种需肥规律不同 一般地，产品器官和生物器官含蛋白质、脂肪高的作物，对氮、磷、钾的需求量大于含淀粉类物质的作物。2、同一作物的不同品种，对养分的要求也不一样水稻的矮杆籼稻耐肥，粳
42、稻次之，高杆籼稻耐肥性最差甘蓝型油菜品种比白菜型品种耐肥。小麦矮杆品种与匍匐性品种，比高杆或直立性品种易受缺钾的影响；马铃薯的早熟品种应用相对地多施氮而少施些磷，否则易因早衰而减产，晚熟品种则反之，磷能使其营养生长及时停止有利于薯的形成和膨大。,四、作物需肥特点,作物生长初期吸收养分很少，将近开花结果时吸收营养物质最多，其后又衰退，到了种子成熟时，养分停止进入，衰老时甚至有部分营养物质从根部“倒流”。,3、同一种作物在不同的生育期对养分的需要也不相同,作物对N、P、K的需求(kg),思考题：,1、何谓作物温度的三基点？极端温度对作物会产生哪些伤害？2、何谓有效积温和活动积温？积温在作物生产上有什么作用？,