第二章 草地生态学基础 主要内容(6学时) 第一节草地植物与环境 一、草地植物与光照 二、草地植物与温度 三、草地植物与水分 四、草地植物与土壤 五、草地植物与地形 第二节草地植物的生活型 第三节草地植物群落与演替 第四节草地生态系统与环境保护
第二章 草地生态学基础 主要内容（6 学时） 第一节 草地植物与环境 一、草地植物与光照 二、草地植物与温度 三、草地植物与水分 四、草地植物与土壤 五、草地植物与地形 第二节 草地植物的生活型 第三节 草地植物群落与演替 第四节 草地生态系统与环境保护
《草地学》讲义 第二章草地生态学基础·1· 本章要点： 气候因子： 植物的生活型 草地群落特征： 草地生态系统 问题： 花的颜色中为什么少见黑色？ 南方的草种移在北方种植出现死亡的现象？如王草 老虎的数量与蚂蚁的数量相反将会是什么后果？ 参考书：周寿荣《草地生态学》中国农业出版社，1995 曲仲湘等《植物生态学》高等教育出版社，1987
《草地学》讲义 第二章 草地生态学基础 - 1 - 本章要点： 气候因子； 植物的生活型； 草地群落特征； 草地生态系统 问题： 花的颜色中为什么少见黑色？ 南方的草种移在北方种植出现死亡的现象？如王草 老虎的数量与蚂蚁的数量相反将会是什么后果？ 参考书：周寿荣 《草地生态学》 中国农业出版社，1995 曲仲湘等 《植物生态学》 高等教育出版社，1987
《草地学》讲义 第二章草地生态学基础·2· 第二章草地生态学基础 植物与环境的生态关系是自然界客观存在的，但是人们对其规律的认识，则经过较 长的历史过程。植物生态学成为一门独立的学科，在整个生物科学中是比较迟的。18世 纪中期，Linneus的《植物种志》(1753年)出版，标志植物分类学己经成熟，19世纪植 物生理学又形成一门独立的学科，而植物生态学一直到19世纪末和20世纪初，才算正式 登上自然科学的舞台。瑞典人Warming的著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》 (1895)和德国人Schimper《以地理学为基础的植物地理分布》(1898)两书的刊行标 志着植物生态学的诞生。研究植物与环境之间的相互关系，不仅要了解植物本身各方面 的特性，还要了解它们生活和生存环境方面的特性，以及它们两者之间相互作用的关系。 第一节草地植物与环境 生态学中所理解的环境，是指生物周围客观存在的各种自然条件，包括物理的、化 学的和生物的条件。任何一种综合性环境中，都包含着许多性质不同的单因子。每一单 因子在综合环境中的质量、性能和强度等都会对植物起着主要的或次要的、直接的或间 接的、有利的或有害的生态作用。 环境因子：环境中的每个自然条件。 生态因子：环境因子中对生物起作用的因子。 在研究环境与植物之间的相互关系中，根据因子的性质通常可以划分为五类。 气候因子：光、温度、水、空气等 土壤因子：土壤物理性质、化学性质、土壤肥力、土壤生物等 地形（理）因子：地球表面上的海洋和陆地、山川湖沼、平原、高原、丘陵、坡度 坡向、经度纬度等，是间接因子，通过地形的变化影响气候和土壤，从而影响植物。 生物因子：动物、植物和微生物等 人类活动：人类对植物资源的利用、改造以及破坏过程中给植物带来的有利、有害 影响。 生态环境：生态因子的综合自然总称。 生境：植物个体、种群或植物群落，在其生长发育和分布的具体地段上，各种具体环境 因子的综合作用。 生态学(Ecology):研究生物与环境关系的科学。 植物生态学(Plant Ecology):研究植物与环境之间关系的科学。包括个体生态学、群体
《草地学》讲义 第二章 草地生态学基础 - 2 - 第二章 草地生态学基础 植物与环境的生态关系是自然界客观存在的，但是人们对其规律的认识，则经过较 长的历史过程。植物生态学成为一门独立的学科，在整个生物科学中是比较迟的。18世 纪中期，Linneus的《植物种志》（1753年）出版，标志植物分类学已经成熟，19世纪植 物生理学又形成一门独立的学科，而植物生态学一直到19世纪末和20世纪初，才算正式 登上自然科学的舞台。瑞典人Warming的著作《以植物生态地理为基础的植物分布学》 （1895）和德国人Schimper《以地理学为基础的植物地理分布》（1898）两书的刊行标 志着植物生态学的诞生。研究植物与环境之间的相互关系，不仅要了解植物本身各方面 的特性，还要了解它们生活和生存环境方面的特性，以及它们两者之间相互作用的关系。 第一节 草地植物与环境 生态学中所理解的环境，是指生物周围客观存在的各种自然条件，包括物理的、化 学的和生物的条件。任何一种综合性环境中，都包含着许多性质不同的单因子。每一单 因子在综合环境中的质量、性能和强度等都会对植物起着主要的或次要的、直接的或间 接的、有利的或有害的生态作用。 环境因子：环境中的每个自然条件。 生态因子：环境因子中对生物起作用的因子。 在研究环境与植物之间的相互关系中，根据因子的性质通常可以划分为五类。 气候因子：光、温度、水、空气等 土壤因子：土壤物理性质、化学性质、土壤肥力、土壤生物等 地形（理）因子：地球表面上的海洋和陆地、山川湖沼、平原、高原、丘陵、坡度 坡向、经度纬度等，是间接因子，通过地形的变化影响气候和土壤，从而影响植物。 生物因子：动物、植物和微生物等 人类活动：人类对植物资源的利用、改造以及破坏过程中给植物带来的有利、有害 影响。 生态环境：生态因子的综合自然总称。 生境：植物个体、种群或植物群落，在其生长发育和分布的具体地段上，各种具体环境 因子的综合作用。 生态学（Ecology）：研究生物与环境关系的科学。 植物生态学（Plant Ecology）：研究植物与环境之间关系的科学。包括个体生态学、群体
《草地学》讲义 第二章草地生态学基础 ·3· 生态学、种群生态学和生态系统四个部分 草地生态学(Grassland Ecology):研究草地植物与环境关系的科学。是运用生态学和系 统论的观点和方法，研究草地生态系统的结构、功能、生物生产、动态、生态调控，并 探索其实现高效、平衡和持续发展的科学。 环境因子的生态分析 在分别研究生态因子的过程中，必须注意下面几个基本原则： 生态因子相互联系的综合作用通常所谓环境对植物的作用，也是指环境生态因子 的综合作用。各个单因子之间不是孤立的，而是相互联系、互相促进、互相制约的，环 境中任何一个单因子的变化，必将引起其它因子发生不同程度的变化，及其反作用。例 如光照强度的变化是和温度分不开的，不仅可以直接影响空气的温度和湿度等气候因子 的变化，同时也会引起士壤因子的温度、湿度、蒸发、蒸腾等的变化。 主导因子的作用组成环境的所有生态因子都是植物直接或间接所必须的，但在 般或一定条件下，其中必有一个或两个是起主导作用的，如水生、中生、旱生植物的主 导因子，都是水分因子在起主导作用。主导因子包含两方面的含义，对因子本身来说， 在所有的因子质和量相等时，其中某一个因子的变化，引起植物全部生态关系发生变化， 能对环境起主导作用的因子，如空气由静风转变为暴风时所起的作用：对植物而言，由 于某一因子的存在与否和数量变化，使植物的生长发育情况发生明显变化，如植物春化 阶段的低温因子，光周期现象中的日照长度等。 生态因子间的不可代替性和可调剂性植物在生长发育过程中，所需要的生存条件 一光、热、水分、空气等因子对植物的作用虽不是等价的，但都是同等重要而不可缺 少的。如果随便缺少其中一个因子，便会引起植物的正常生活失调，生长受到阻碍，甚 至发病死亡：而且任何一个因子，都不能由另一个因子来代替。另一方面，在一定情况 下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的增加或加强而得到调剂，并且仍然有可 能获得相似或相等的生态效益。如增加CO2的浓度，可以补偿由于光照减弱引起的光合 强度降低的效应。 生态因子作用的阶段性植物对生态因子的需要是分阶段的，植物的一生中并不需 要固定不变的生态因子，而是随着生长发育阶段的推移而变化。如低温在某些作物春化 阶段中是必须的生态条件，但在以后的生长时期低温对植物则是有害的。 生态因子的直接作用和间接作用在对植物的生长发育状况及其分布原因的分析研 究中，必须区别生态环境中因子的直接作用和间接作用。很多地形因子，如地形起伏
《草地学》讲义 第二章 草地生态学基础 - 3 - 生态学、种群生态学和生态系统四个部分。 草地生态学（Grassland Ecology）：研究草地植物与环境关系的科学。是运用生态学和系 统论的观点和方法，研究草地生态系统的结构、功能、生物生产、动态、生态调控，并 探索其实现高效、平衡和持续发展的科学。 环境因子的生态分析 在分别研究生态因子的过程中，必须注意下面几个基本原则： 生态因子相互联系的综合作用 通常所谓环境对植物的作用，也是指环境生态因子 的综合作用。各个单因子之间不是孤立的，而是相互联系、互相促进、互相制约的，环 境中任何一个单因子的变化，必将引起其它因子发生不同程度的变化，及其反作用。例 如光照强度的变化是和温度分不开的，不仅可以直接影响空气的温度和湿度等气候因子 的变化，同时也会引起土壤因子的温度、湿度、蒸发、蒸腾等的变化。 主导因子的作用 组成环境的所有生态因子都是植物直接或间接所必须的，但在一 般或一定条件下，其中必有一个或两个是起主导作用的，如水生、中生、旱生植物的主 导因子，都是水分因子在起主导作用。主导因子包含两方面的含义，对因子本身来说， 在所有的因子质和量相等时，其中某一个因子的变化，引起植物全部生态关系发生变化， 能对环境起主导作用的因子，如空气由静风转变为暴风时所起的作用；对植物而言，由 于某一因子的存在与否和数量变化，使植物的生长发育情况发生明显变化，如植物春化 阶段的低温因子，光周期现象中的日照长度等。 生态因子间的不可代替性和可调剂性 植物在生长发育过程中，所需要的生存条件 ——光、热、水分、空气等因子对植物的作用虽不是等价的，但都是同等重要而不可缺 少的。如果随便缺少其中一个因子，便会引起植物的正常生活失调，生长受到阻碍，甚 至发病死亡；而且任何一个因子，都不能由另一个因子来代替。另一方面，在一定情况 下，某一因子在量上的不足，可以由其它因子的增加或加强而得到调剂，并且仍然有可 能获得相似或相等的生态效益。如增加 CO2 的浓度，可以补偿由于光照减弱引起的光合 强度降低的效应。 生态因子作用的阶段性 植物对生态因子的需要是分阶段的，植物的一生中并不需 要固定不变的生态因子，而是随着生长发育阶段的推移而变化。如低温在某些作物春化 阶段中是必须的生态条件，但在以后的生长时期低温对植物则是有害的。 生态因子的直接作用和间接作用 在对植物的生长发育状况及其分布原因的分析研 究中，必须区别生态环境中因子的直接作用和间接作用。很多地形因子，如地形起伏
《草地学》讲义 第二章草地生态学基础 4- 坡向、坡度、海拔、经纬度等可以通过影响光照、温度、雨量、风速、士壤质地等，能 够对植物发生影响，从而引起植物和环境的生态关系发生变化。 气候因子是植物生态环境的基本因子，决定草地植被的基本特征。 草地植物与光照 “万物生长靠太阳”，概括了地球生命系统的能量源泉和繁衍的推动力量。地球上所 有生命都是靠来自太阳辐射并进入生物圈的能量流来维持的。光对植物的生态作用是由 光照强度、日照长度、光谱成分的对比关系构成的，具有其空间和时间的变化规律，随 着不同的地理条件和不同的时间而发生变化，因此光能在地球表面上的分布是不均匀的。 光能条件与植物的生物学产量有直接关系，因为光是一切绿色植物进行光合作用的能量 来源，生物学产量（包括根、茎、叶、果实、种子等）的90~95%以上来自光合作用，光 合产物的多少是植物高产最根本的生理基础。因此，提高植物的光能利用率是进一步提 高植物产量的根本途径。 (一)光的性质及其变化 光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球表面的辐射线。太阳辐射的主要波长 范围是150-4000nm,根据人眼所能感受到的波谱段分成可见光和不可见光两部分。可见 光谱段的波长范围为380-760m,即人眼能看见的白光，可分为红橙黄绿青蓝紫七种颜 色的光。波长超过760nm的为红外线，小于380nm的紫外线，均为不可见光。 太阳辐射在遇到大气层的各种成分时，一部分被反射回字宙空间（大气分子、水气 分子、小水滴和灰尘杂质)，一部分被吸收（水汽、CO2、O2、O:和尘埃），一部分被散 射（空气分子、尘埃、云雾滴等质点），使到达地表的太阳辐射能不论在量上还是在质（光 谱组成)上都发生程度不同的减弱和变化。散射质点小于辐射波长时，辐射波长越短， 散射强度越大。短波光线的散射强度很大，大气对它的透明度很差，晴朗天空呈蓝色。 太阳高度角：太阳以平行光束射向地面，太阳光线与地平面的交角，变化于0-90°。 由于大气对太阳辐射的吸收和散射具有选择性，所以当太阳辐射通过大气时，不仅辐射 强度减弱了，而且光谱组成也发生了变化。到达地面的太阳辐射随太阳高度角的增大， 紫外线和可见光波所占的比例增加，红外线所占的比例相应减小，太阳高度角变小，则 长波光的比例增加。光谱成分在空间上的变化是低纬度处短波光多，随纬度增高长波光 增多。随海拔的升高，短波光的量也增多。在季节变化上，夏季短波光较多，冬季长波 光增多。一天之内中午短波光较多，早晚则长波光增多。 生态作用：
《草地学》讲义 第二章 草地生态学基础 - 4 - 坡向、坡度、海拔、经纬度等可以通过影响光照、温度、雨量、风速、土壤质地等，能 够对植物发生影响，从而引起植物和环境的生态关系发生变化。 气候因子是植物生态环境的基本因子，决定草地植被的基本特征。 一、 草地植物与光照 “万物生长靠太阳”，概括了地球生命系统的能量源泉和繁衍的推动力量。地球上所 有生命都是靠来自太阳辐射并进入生物圈的能量流来维持的。光对植物的生态作用是由 光照强度、日照长度、光谱成分的对比关系构成的，具有其空间和时间的变化规律，随 着不同的地理条件和不同的时间而发生变化，因此光能在地球表面上的分布是不均匀的。 光能条件与植物的生物学产量有直接关系，因为光是一切绿色植物进行光合作用的能量 来源，生物学产量（包括根、茎、叶、果实、种子等）的 90~95%以上来自光合作用，光 合产物的多少是植物高产最根本的生理基础。因此，提高植物的光能利用率是进一步提 高植物产量的根本途径。 （一）光的性质及其变化 光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球表面的辐射线。太阳辐射的主要波长 范围是 150~4000nm，根据人眼所能感受到的波谱段分成可见光和不可见光两部分。可见 光谱段的波长范围为 380~760nm，即人眼能看见的白光，可分为红橙黄绿青蓝紫七种颜 色的光。波长超过 760nm 的为红外线，小于 380nm 的紫外线，均为不可见光。 太阳辐射在遇到大气层的各种成分时，一部分被反射回宇宙空间（大气分子、水气 分子、小水滴和灰尘杂质），一部分被吸收（水汽、CO2、O2、O3 和尘埃），一部分被散 射（空气分子、尘埃、云雾滴等质点），使到达地表的太阳辐射能不论在量上还是在质（光 谱组成）上都发生程度不同的减弱和变化。散射质点小于辐射波长时，辐射波长越短， 散射强度越大。短波光线的散射强度很大，大气对它的透明度很差，晴朗天空呈蓝色。 太阳高度角：太阳以平行光束射向地面，太阳光线与地平面的交角，变化于 0~90°。 由于大气对太阳辐射的吸收和散射具有选择性，所以当太阳辐射通过大气时，不仅辐射 强度减弱了，而且光谱组成也发生了变化。到达地面的太阳辐射随太阳高度角的增大， 紫外线和可见光波所占的比例增加，红外线所占的比例相应减小，太阳高度角变小，则 长波光的比例增加。光谱成分在空间上的变化是低纬度处短波光多，随纬度增高长波光 增多。随海拔的升高，短波光的量也增多。在季节变化上，夏季短波光较多，冬季长波 光增多。一天之内中午短波光较多，早晚则长波光增多。 生态作用：