第四章作物与环境的关系 研究作物与环境之间的关系,不仅要了解作物的生长发育规律、作物产量和产 品品质形成的特点,还要研究作物生活环境方面的特性,以及它们之间的相互关 系。在此基础上,探讨实现作物持续高产、优质、髙效的栽培理论和制定栽培技术 措施,才能达到促进作物生产持续发展的目的。 第一节作物的环 、自然环境 (一)作物、环境、措施三者的关系 作物生长在自然环境之中,通过不断同化环境资源完成生长发育过程,最终形 成产品:作物又受制于自然环境,自然环境影响着作物的生长发育过程,最终影响 到作物遗传潜力的表达。在作物生产过程中,生产管理者通过栽培技术措施干预作 物与环境,协调作物与环境之间的关系,使作物向着人们所需要的方向发展。因 此,栽培作物的实践活动,包括作物、环境、措施3个方面,作物产品的形成,正 是作物一环境一措施3方面共同作用的结果。从现代系统论的观点看,环境一作物 一措施三者互相联系,共同构成了农田作物栽培的生态系统。 二)什么叫环境 在农田作物栽培的生态系统中,环境(与下文的“生态因子”是同意语)是指 作物生活空间的外界自然条件的总和,不仅包括对其有影响的种种自然环境条件, 还包括生物有机体的影响和作用。 作物所需要的物质条件,除了地球本身所提供的一切物质基础之外,最根本的 能源动力来自太阳辐射。有了物质和能源的供应,作物才能生产出有机物质,将能 源继续不断地传递下去。因此,太阳(宇宙因子)和地球是作物最根本的环境基 础 二、人工环境 (一)广义的人工环境 是指所有的为作物正常生长发育所创造的环境;而人为的环境污染、干扰和破 坏植物资源的现象,是人工环境的负面表现,20世纪50~60年代以来,环境受到 人为的严重污染发生了环境危机,降低了自然环境质量。 (二)狭义的人工环境 是指在人工控制下的作物环境,例如作物的薄膜覆盖、向阳温室,都是行之有 效的人工环境。在作物栽培中,通过栽培措施(如施肥、灌溉、中耕除草)改善作物
第四章 作物与环境的关系 研究作物与环境之间的关系，不仅要了解作物的生长发育规律、作物产量和产 品品质形成的特点，还要研究作物生活环境方面的特性，以及它们之间的相互关 系。在此基础上，探讨实现作物持续高产、优质、高效的栽培理论和制定栽培技术 措施，才能达到促进作物生产持续发展的目的。 第一节 作物的环 境 一、自然环境 （一）作物、环境、措施三者的关系 作物生长在自然环境之中，通过不断同化环境资源完成生长发育过程，最终形 成产品；作物又受制于自然环境，自然环境影响着作物的生长发育过程，最终影响 到作物遗传潜力的表达。在作物生产过程中，生产管理者通过栽培技术措施干预作 物与环境，协调作物与环境之间的关系，使作物向着人们所需要的方向发展。因 此，栽培作物的实践活动，包括作物、环境、措施 3 个方面，作物产品的形成，正 是作物一环境一措施 3 方面共同作用的结果。从现代系统论的观点看，环境一作物 一措施三者互相联系，共同构成了农田作物栽培的生态系统。 （二）什么叫环境 在农田作物栽培的生态系统中，环境（与下文的“生态因子”是同意语）是指 作物生活空间的外界自然条件的总和，不仅包括对其有影响的种种自然环境条件， 还包括生物有机体的影响和作用。 作物所需要的物质条件，除了地球本身所提供的一切物质基础之外，最根本的 能源动力来自太阳辐射。有了物质和能源的供应，作物才能生产出有机物质，将能 源继续不断地传递下去。因此，太阳（宇宙因子）和地球是作物最根本的环境基 础。 二、人工环境 （一）广义的人工环境 是指所有的为作物正常生长发育所创造的环境；而人为的环境污染、干扰和破 坏植物资源的现象，是人工环境的负面表现，20 世纪 50～60 年代以来，环境受到 人为的严重污染发生了环境危机，降低了自然环境质量。 （二）狭义的人工环境 是指在人工控制下的作物环境，例如作物的薄膜覆盖、向阳温室，都是行之有 效的人工环境。在作物栽培中，通过栽培措施(如施肥、灌溉、中耕除草)改善作物
的环境条件,形成有利于作物生长发育的人工环境,在保护土地、水资源,防止养 分流失,提高水分和养分利用效率,防止环境污染的基础上,实现作物的高产、优 质和高效,并促进农业持续发展 三、环境因紊的生态分析 (一)作物的生态因子和生活因子及其分类 1.生态因子 作物生活在田间,周围环境中的各种因子都对作物的生长发育产生直接或间 接的作用,它们的作用可能有利,也可能不利,这些因子都是作物的生态因子。 一般常把作物的生态因子划分为非生物因子、生物因子及人为因子。具体可 分为: (1)气候因素光能、温度、空气、水分等。如光照强度、日 照长度、光谱成分、温度、降水量、降水分布、蒸发量、空气、风速等等 (2)土壤因素土壤的有机和无机物质的物理、化学性质以及 土壤生物和微生物等。如土壤结构、有杋质含量、地温、水分、养分、土壤空 气、酸碱度等。 (3)地形因素如地势、地貌、海拔髙度、坡度、坡向等等。 (4)生物因素动物的、植物的、微生物的影响等。生物因子 又分为植物因子,如间、套种的其它搭配作物、杂草;动物因子,如有益及有 害昆虫、哺乳动物等;微生物因子,如病菌、固氮菌、土壤微生物等 (5)人为因素主要指栽培措施,有一些是直接作用于作物 的,如整枝、打权、喷洒生长调节剂;而更多的则是用于改善作物的环境条 件,如耕作、施肥、灌水等。人为因素还包括环境污染的危害作用 在上述5类因素中,人为因素通常是有意识、有目的的,可以对自然环境中的 生态关系起着促进或抑制、改造或建设的作用,所以,人为因素对作物的影响较 大。有的自然因素可以通过人为因素进行调控,促其有利于作物生长发育,如测土 配方施肥改善土壤养分状况:有的自然因素有其强大的作用,非人为因素所能代替 或改变,如低温、干热风等。所以,作物栽培学必须研究作物生育过程对环境因素 的要求,以及这些环境因素对作物各器官建成的影响,以此为依据,联系生产实 际,制定适宜的综合技术措施,直接用于指导生产实践 2生活因子 各种生态因子对作物生长发育的作用程度并不是等同的,在众多的生态因子 中,日光、温度(热量)、水分、养分和空气是作物生命活动不可缺少的,缺少了其 中的任何一个,作物就无法生存,这些因子是作物的生活因子或基本环境条件
的环境条件，形成有利于作物生长发育的人工环境，在保护土地、水资源，防止养 分流失，提高水分和养分利用效率，防止环境污染的基础上，实现作物的高产、优 质和高效，并促进农业持续发展。 三、环境因素的生态分析 (一)作物的生态因子和生活因子及其分类 1.生态因子 作物生活在田间，周围环境中的各种因子都对作物的生长发育产生直接或间 接的作用，它们的作用可能有利，也可能不利，这些因子都是作物的生态因子。 一般常把作物的生态因子划分为非生物因子、生物因子及人为因子。具体可 分为： （1）气候因素 光能、温度、空气、水分等。如光照强度、日 照长度、光谱成分、温度、降水量、降水分布、蒸发量、空气、风速等等 （2）土壤因素 土壤的有机和无机物质的物理、化学性质以及 土壤生物和微生物等。如土壤结构、有机质含量、地温、水分、养分、土壤空 气、酸碱度等。 （3）地形因素 如地势、地貌、海拔高度、坡度、坡向等等。 （4）生物因素 动物的、植物的、微生物的影响等。生物因子 又分为植物因子，如间、套种的其它搭配作物、杂草；动物因子，如有益及有 害昆虫、哺乳动物等；微生物因子，如病菌、固氮菌、土壤微生物等。 （5）人为因素 主要指栽培措施，有一些是直接作用于作物 的，如整枝、打权、喷洒生长调节剂；而更多的则是用于改善作物的环境条 件，如耕作、施肥、灌水等。人为因素还包括环境污染的危害作用。 在上述 5 类因素中，人为因素通常是有意识、有目的的，可以对自然环境中的 生态关系起着促进或抑制、改造或建设的作用，所以，人为因素对作物的影响较 大。有的自然因素可以通过人为因素进行调控，促其有利于作物生长发育，如测土 配方施肥改善土壤养分状况；有的自然因素有其强大的作用，非人为因素所能代替 或改变，如低温、干热风等。所以，作物栽培学必须研究作物生育过程对环境因素 的要求，以及这些环境因素对作物各器官建成的影响，以此为依据，联系生产实 际，制定适宜的综合技术措施，直接用于指导生产实践。 2.生活因子 各种生态因子对作物生长发育的作用程度并不是等同的，在众多的生态因子 中，日光、温度(热量)、水分、养分和空气是作物生命活动不可缺少的，缺少了其 中的任何一个，作物就无法生存，这些因子是作物的生活因子或基本环境条件
(二)环境(生态)因子的对作物作用的特点 1.环境因素相互联系的综合作用 生态环境是许多环境因素综合作用的结果,进而对作物起着综合的生态作用 各个因素之间不是孤立的,而是互相联系、互相制约的,环境中任何一个因素的变 化,都将引起其他因素不同程度的变化。例如土壤水分含量的变化,同时也会影响 土壤温度和土壤通气性的变化,还会引起土壤微生物群落的变化,因此,环境对作 物的生态作用,通常是各环境因素共同组合在一起,对作物起综合作用的 2.主要因素 组成环境的因素,都影响作物的生长发育。但在一定条件下,其中必有一二个 因素是起主导作用的,它的存在与否和数量的变化,使作物的生长发育情况发生明 显的变化,这种起主要作用的因素就是主导因素。例如:作物春化阶段的低温因 素,光周期现象中的日照长度,小麦灌浆期的干热风(气温30℃以上,大气相对温 度30%以下,风速3m/s)造成早衰死亡,南方水稻秧苗3叶期后的低温造成秧苗冷 害,引起烂种死苗等等。 3.环境因素的不可代替性和可调性 作物在生长发育过程中所需要的环境条件,诸如光、温度、水分、空气、无机 盐类等因素,是同等重要不可缺少的。缺少任何一种,都能引起作物生长发育受 阻,甚至死亡;而且任何一个因素都不能由另一个因素来代替。另一方面,在一定 情况下,某一因素量上的不足,可以由其他因素的增加或加强而得到调剂,并仍然 有可能获得相似的生态效应。如增加CO2浓度,有补偿由于光照减弱所引起的光合 速率降低的效应;增施有机肥、配方施用无机肥,提高土壤肥力,可以提髙土壤水 分利用效率,补偿土壤水分不足对作物生长发育的影响 4.环境因素作用的阶段性 每一个环境因素,或彼此有关联的若干因素的结合,对同一作物的各个不同发 育阶段所起的生态作用是不同的;作物的一生中,所需要的环境因素也是随着生长 发育的推移而变化的。例如低温,在小麦春化阶段中是必需条件,在小麦的小花分 化时期低温则会导致小花不孕,对作物是有害的。 5.环境因素的直接作用和间接作用 在对作物生长发育状况和作物分布进行分析时,应区别环境因子的直接作用和 间接作用。譬如干热风、低温等对作物的影响属于直接作用。很多地形因素,如地 形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等,是通过改变光照、温度、雨量、风速、土 壤性质等进而对作物发生影响,这是环境因素的间接作用。如前所述,我们所采取 的栽培措施中,有一些是直接作用于作物的,而更多的则是起间接作用的
(二)环境（生态）因子的对作物作用的特点 1.环境因素相互联系的综合作用 生态环境是许多环境因素综合作用的结果，进而对作物起着综合的生态作用。 各个因素之间不是孤立的，而是互相联系、互相制约的，环境中任何一个因素的变 化，都将引起其他因素不同程度的变化。例如土壤水分含量的变化，同时也会影响 土壤温度和土壤通气性的变化，还会引起土壤微生物群落的变化，因此，环境对作 物的生态作用，通常是各环境因素共同组合在一起，对作物起综合作用的。 2.主要因素 组成环境的因素，都影响作物的生长发育。但在一定条件下，其中必有一二个 因素是起主导作用的，它的存在与否和数量的变化，使作物的生长发育情况发生明 显的变化，这种起主要作用的因素就是主导因素。例如：作物春化阶段的低温因 素，光周期现象中的日照长度，小麦灌浆期的干热风(气温 30℃以上，大气相对温 度 30%以下，风速 3m/s)造成早衰死亡，南方水稻秧苗 3 叶期后的低温造成秧苗冷 害，引起烂种死苗等等。 3.环境因素的不可代替性和可调性 作物在生长发育过程中所需要的环境条件，诸如光、温度、水分、空气、无机 盐类等因素，是同等重要不可缺少的。缺少任何一种，都能引起作物生长发育受 阻，甚至死亡；而且任何一个因素都不能由另一个因素来代替。另一方面，在一定 情况下，某一因素量上的不足，可以由其他因素的增加或加强而得到调剂，并仍然 有可能获得相似的生态效应。如增加 C02 浓度，有补偿由于光照减弱所引起的光合 速率降低的效应；增施有机肥、配方施用无机肥，提高土壤肥力，可以提高土壤水 分利用效率，补偿土壤水分不足对作物生长发育的影响。 4.环境因素作用的阶段性 每一个环境因素，或彼此有关联的若干因素的结合，对同一作物的各个不同发 育阶段所起的生态作用是不同的；作物的一生中，所需要的环境因素也是随着生长 发育的推移而变化的。例如低温，在小麦春化阶段中是必需条件，在小麦的小花分 化时期低温则会导致小花不孕，对作物是有害的。 5.环境因素的直接作用和间接作用 在对作物生长发育状况和作物分布进行分析时，应区别环境因子的直接作用和 间接作用。譬如干热风、低温等对作物的影响属于直接作用。很多地形因素，如地 形起伏、坡向、坡度、海拔、经纬度等，是通过改变光照、温度、雨量、风速、土 壤性质等进而对作物发生影响，这是环境因素的间接作用。如前所述，我们所采取 的栽培措施中，有一些是直接作用于作物的，而更多的则是起间接作用的
第二节作物与光的关系 从作物栽培的角度来说,光照强度、日照长度和光谱成分都与作物的生长发育 有密切的关系,并对作物的产量和品质产生影响。 光对作物的生态作用 (一)光照强度与作物 1.光照强度与作物生长 光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用。因为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。例如,作物种植过密,株内行间光照就不足,由于 植株顶端的趋光性,茎秆的节间会过分拉长,这样一来,不但影响分蘖或分枝,而 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。 2.光照强度与作物发育 光照强度也影响作物的发育。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,有机营养的同化量少,花芽的形成也减少,已经形成的花芽也由 于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。在开花期,如果光照减弱也会引起结 实不良或果实停止发育,甚至落果。例如,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 3.光照强度与光合作用 作物进行光合作用生产有机物质,必须在一定范围的光照强度下才能进行。作 物对光照强度的要求通常用“光补偿点”和“光饱和点”表示。夜晚,光在零点, 作物只有呼吸消耗,没有光合积累,光合速率为负值。随着光照强度的增强,CO2 的吸收逐渐增加,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。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。光补偿点和光饱和点分别代表光合对光强度 要求的低限与高限,也分别代表光合对于弱光和强光的利用能力,可作为作物需光 特性的两个重要指标。根据这些指标可以衡量作物的需光量。 常见作物的光饱和点,小麦2.4万~3.0万米烛光,棉花7万~8万米烛光, 玉米10万米烛光,水稻4万米烛光,甘薯、马铃薯、烟草3万米烛光,大豆2. 万米烛光。常见作物的光补偿点:玉米2000~240米烛光,棉花1000~1400米烛 光,小麦、水稻、谷子1000米烛光,大豆750米烛光。以上数据是单叶测定的结
第二节 作物与光的关系 从作物栽培的角度来说，光照强度、日照长度和光谱成分都与作物的生长发育 有密切的关系，并对作物的产量和品质产生影响。 一、光对作物的生态作用 (一)光照强度与作物 1.光照强度与作物生长 光照强度对作物生长及形态建成有重要的作用。因为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。例如，作物种植过密，株内行间光照就不足，由于 植株顶端的趋光性，茎秆的节间会过分拉长，这样一来，不但影响分蘖或分枝，而 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。 2.光照强度与作物发育 光照强度也影响作物的发育。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，有机营养的同化量少，花芽的形成也减少，已经形成的花芽也由 于体内养分供应不足而发育不良或早期死亡。在开花期，如果光照减弱也会引起结 实不良或果实停止发育，甚至落果。例如，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。 3.光照强度与光合作用 作物进行光合作用生产有机物质，必须在一定范围的光照强度下才能进行。作 物对光照强度的要求通常用“光补偿点”和“光饱和点”表示。夜晚，光在零点， 作物只有呼吸消耗，没有光合积累，光合速率为负值。随着光照强度的增强，C02 的吸收逐渐增加，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。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。光补偿点和光饱和点分别代表光合对光强度 要求的低限与高限，也分别代表光合对于弱光和强光的利用能力，可作为作物需光 特性的两个重要指标。根据这些指标可以衡量作物的需光量。 常见作物的光饱和点，小麦 2.4 万～3.0 万米烛光，棉花 7 万～8 万米烛光， 玉米 10 万米烛光，水稻 4 万米烛光，甘薯、马铃薯、烟草 3 万米烛光，大豆 2.1 万米烛光。常见作物的光补偿点：玉米 2000～2400 米烛光，棉花 1000～1400 米烛 光，小麦、水稻、谷子 1000 米烛光，大豆 750 米烛光。以上数据是单叶测定的结