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第二章植物生长环境因子

花匠小妙招
2024-08-10 09:04

1、第二章第二章植物生长环境因子植物生长环境因子制作人：制作人：温光水气肥从微观方面探讨自然非生物因子对植物生长的影响，不涉及对植物分布及进化方面的讨论。环境因子主要包括温、光、水、气、肥5个方面，各因素相互作用，复合对植物的生长产生影响。实际生产中几乎不可能只独立考虑单一因素，要综合分析。2.1 温度温度植物生长所涉及到的温度有：气温、土温、水温、植物温度。自然界中影响温度的最主要因素是太阳光。温度是表征物体冷热程度的度量。温度是表征物体冷热程度的度量。热是做功或热传递（包括对流热是做功或热传递（包括对流. .辐射辐射. .热传导），热传导），热以波的形式从高温物体向低温物体传播。热以

2、波的形式从高温物体向低温物体传播。2.1.1 大气的保温效应地球大气对太阳短波辐射几乎是透明体，大部分太阳辐射能够透过大气射到地面上，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。人们把大气的这作用，称为大气保温效应。大气中CO2增多，大气吸收地面长波辐射的能力增强，提高大气的温度；使大气的逆辐射能力增强，补偿地面损失的热量也增多。 2.1.2 玻璃温室的温室效应玻璃作用类似于二氧化碳的保温作用。太阳短波辐射能够透过玻璃和塑料大棚使室内升温，室内地面升温后放出的地面辐射则被玻璃或塑料大棚所阻挡，减少了热量的损失。同时

3、，玻璃还阻止室内（暖）外（冷）空气以对流或湍流方式进行热交换，使得温室内温度高于室外。气温对植物的影响植物地上部分的生长和发育（各种生理活动和生殖），空气湿度，地上动物、昆虫及病菌等微生物气温是影响植物的最重要温度因素，直接调节其他温度环境，变化最剧烈而又有一定规律。一般是温室中温度的调控主要是只对气温的改变。 2.1.2 土温土壤的温度影响种子萌发、根系生长、矿物盐类的溶解度（EC、pH)、土壤微生物的活动、有机质的分解、新陈代谢。间接影响：土壤肥力、微生物（益/害）、虫、水分、气体；直接影响：植物根活力、酶活性 2.1.3 水温陆生及土培植物灌溉和喷淋用水温度与植物所处室温一

4、般不宜差异过大，差异（8）过高、过低，以及水本身温度过高、过低对植物都有不利的影响。主要是水温过低时的影响，包括植物被冷凝水滴溅到受伤。2.1.4 植物温度无论是哪种温度因素对植物产生何种影响都是外因，最终都是植物自身温度变化的直接原因起作用。细胞低温伤害和高温伤害的生理变化。细胞染色，紫色为细胞染色，紫色为液泡液泡1、温度三基点温度三基点是作物生命活动过程的最适温最适温度度，最低温度最低温度和最高温度最高温度的总称。在最适温度下，作物生长发育迅速而良好；在最高和最低温度下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。如果继续升高或降低，就会对作物产生不同程度的危害，直至死亡。温度三基点是最

5、基本的温度指标，它在确定温度的有效性、作物种植季节与分布区域，计算作物生长发育速度、光合潜力与产量潜力等方面，都得到广泛应用。2、低温伤害低于植物最低生长温度是的伤害为“寒害”，当形成冰冻，即自由水结成冰晶时为“冻害”。无论是低温还是高温都会影响原生质层和细胞膜类的理化性质，导致功能性降低，甚至变性失去活性。轻度的、持续时间较短的伤害是可以恢复的，但一定要“缓”，即对收伤害的植物要先保持其较低的生理代谢，在慢慢恢复到正常水平。冻害时水分子结成冰晶，直接对细胞造成机械伤害，不可恢复。龙血铁低龙血铁低温伤害温伤害一般来说，正常叶片的叶绿体中有两大类光合色素，其中叶绿一般来说，正常叶片的叶

6、绿体中有两大类光合色素，其中叶绿素和类胡萝卜的分子比例为三比素和类胡萝卜的分子比例为三比一由于一由于绿色的叶绿素比黄色的绿色的叶绿素比黄色的类胡萝卜素多，占优势，所以正常叶子总是呈现绿色。类胡萝卜素多，占优势，所以正常叶子总是呈现绿色。低温低温条件条件下，或下，或叶叶衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先降解衰老时，由于叶绿素较易被破坏或先降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。红叶不是红叶不是叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中的叶片中叶绿体的色素造成的，而是由细胞液泡中的花色素引起的。花色素引起的。因温度因温度降低，植

7、物体内积累较多糖分以适应寒降低，植物体内积累较多糖分以适应寒冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素储存于液泡中冷，体内的可溶性糖多了，就形成较多的花色素储存于液泡中。而花色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到。而花色素类似于酸碱指示剂，从碱性到酸性会呈现从蓝色到红色颜色渐变，具体而言是，红色颜色渐变，具体而言是，pH=78 时呈淡紫色；时呈淡紫色；pH11则呈蓝色。则呈蓝色。由于由于低温低温时时液泡中花色素增多，液泡中花色素增多，且细胞液且细胞液pH值又偏酸性，因此叶子就变红了。值又偏酸性，因此叶子就变红了。植物叶片的颜色表现及变化并非完全因上述因素确定，高温有时也会引起叶片颜

8、色显著变化。颜色的变化也并非都是植物处在逆境下的表现，要因物而异。3、高温伤害高温伤害常见的有日光灼伤，高温高湿伤害，高温干热伤害等，因植物不同而异，一般较低温伤害难恢复。同时高温也是引起植株徒长的一个重要原因。2.2 光照光照光照对植物直接起作用主要涉及到三个指标，即光质、光强和光照时间。2.2.1 光质2.2.2 光强我们所说的光强指的是“光照度 ”，光度学中没有“光强”这样一个概念，更区别于“光强度”（光源在指定方向的单位立体角内发出的光通量，国际单位是candela（坎德拉）简写cd）。光照度光照度，被照明面单位面积上得到的光通量（对于在单位时间里通过某一面积的光能，称为通过

9、这一面积的光能通量），单位是勒克斯，Lux。光照度对植物的影响1、依植物对光照度的适应性可将植物分为阴生植物、阳生植物和中光照植物等。2、影响植物单位面积上接收的热量，植物灼伤就是光照度过大造成的。3、影响植物单位时间单位面积同化物的产出量。u 光补偿点和光饱和点光补偿点：在光强为0时，植物只进行呼吸作用，光合作用强度为0，随着光强增大，光合作用增大而呼吸作用强度基本不变，这时呼吸作用产生的CO2除了提供给光合作用外还有剩余，并释放出来；当光合作用和呼吸作用两者强度达到相等时，呼吸作用产生的CO2全部提供给光合作用，CO2既不吸收也不释放，这时的光强是光补偿点光补偿点。当光强继续增强，光合

10、作用强度大于呼吸强度，此时呼吸作用产生的CO2不足以满足光合作用，植物从外界吸收CO2。光饱和点：当达到某一光强时，光合速率就不再随光强的增高而增加，这种现象称为光饱和现象。开始达到光合速率最大值时的光强称为光饱和点。植物出现光饱和点实质是强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率随着光强的增加而提高。因此，限制饱和阶段光合作用的主要因素有CO2扩散速率(受CO2浓度影响)和CO2固定速率等。所以，C4植物的碳同化能力强，其光饱和点和饱和光强下的光合速率也较高。阴生植物可以利用弱光，在光照弱的条件下都能生长，所以光补偿点低，因为植物在光照大于光补偿点时，可以生长。阴生植物叶片的输导组织比阳

11、生植物的稀疏，当光照强度增大时，水分对叶片的供给不足，阴生植物便不再增加光合速率，其光饱和点较低。阳生植物需要强光，所以光补偿点相应提高。在光补偿点以上，植物的光合作用超过呼吸作用，可以积累有机物质。光补偿点以下，植物的呼吸作用超过光合作用，此时非但不能积累有机物质，反而要消耗贮存的有机物质。如长时间在光补偿点以下，植株逐渐枯黄以致死亡。当温度升高时，呼吸作用增强，光补偿点就上升。因此，在温室中栽培植物，在光照不足时要避免温度过高，以降低光补偿点，利于有机物质的积累。植物群体的光补偿点也较单叶为高，因为群体内叶子多，相互遮荫，当光照度弱时，上层叶片还能进行光合作用，但下层叶片呼吸作用强，光

12、合作用弱，所以整个群体的光补偿点上升。光合作用吸收二氧化碳量与呼吸作用释放的二氧化碳量，处于动态平衡时的光照强度。其数值随温度增高而上升。植物处于此种光照强度下，光合作用形成的有机物与呼吸作用消耗的有机物相抵消，但夜晚呼吸作用继续进行，以一昼夜计算，有机物将有亏损。这样，经过一定时间，植物将会由于饥饿而死亡。因此，温室栽培遇到阴暗天气，应注意适当调节室温。 2.2.3 光照时间光照时间包括净光照时长和昼夜交替变化。光照时长影响光合作用同化产物产出量，即植物能吃多少“饭”；昼夜长短交替的变化，主要影响植物“休息”和诱导生殖生长（即开花）。2.3 水水 2.3.1 植物水分含量及生理意义水

13、在生长着的植物体中含量最大。原生质含水量为8090，其中叶绿体和线粒体含50左右；液泡中则含90以上。组织或器官的含水量随木质化程度增加而减少，如瓜果的肉质部分含水量可超过90，幼嫩的叶子为8090，根为7095，树干则平均为50，休眠芽约40。含水最少的是成熟的种子，一般仅1014，或更少。代谢旺盛的器官或组织含水量都很高。原生质只有在含水量足够高时，才能进行各种生理活动。各种生化反应都须以水为介质或溶剂来进行。水是光合作用的基本原料之一，它参加各种水解反应和呼吸作用中的多种反应。植物的生长，通常靠吸水使细胞伸长或膨大。膨压降低，生长就减缓或停止。水的特有的理化性质给植物带来一些好处。水的

14、汽化热（20时为2 454Jg）与比热4.187J（g）特别高，有利于发散植株所吸收的辐射热；避免体温大幅度上升。水的表面张力、内聚力及与一些物质间的吸附力在植物体内运输中有重要意义。水能透过可见光和紫外光，使日光能透射到叶绿体上供光合作用之用，或被光敏素等吸收，引起光形态发生效应。水分子的极性造成了多种化合物的水合状态，并使原生质亲水胶体得以稳定。 2.3.2 植物植物细胞的水分细胞的水分关系关系植物细胞中的水分，可分为自由水自由水和束缚水束缚水。自由水是可以移动的。生理上活跃的组织中，大部分水（包括液泡水）是自由水。束缚水是通过氢键吸附于细胞中特别是膜上的蛋白质、多糖之上的水分子，成半

15、晶体排列，密度比液态水大。细胞壁微纤丝的纤维素和多糖胶体表面上，也有束缚水膜存在。 2.3.3 整体整体植物的水分植物的水分代谢代谢陆生植物根与冠分别处于地下与地上，在通常情况下冠部向大气失去水分，根部则吸收水分，因此水的主要流向是自土壤进入根系，再经过茎到达叶、花、果实等器官，并经过它们的表面、主要是其上的气孔，散失（蒸腾）到大气中去。根据扩散的通路又可分为气孔蒸腾、角质层蒸腾、皮孔蒸腾。其中气孔蒸腾在气孔开放时可占总蒸腾量的8090，但气孔的开张度随植株内外环境而变化。夜间或夏天中午炎热干旱时气孔关闭，阻力增加，蒸腾速率很低。 2.3.4 根系根系对水分的对水分的吸收吸收根系以其庞大

16、的表面积，主要是根尖上着生的根毛，与土壤水分相接触。当叶片蒸腾失水时，水势比土壤水那一端的水势显著降低，在植株体内形成水势陡度，水分自土壤经根毛表面向根内流动。这种水分吸收顺着水势陡度发生，根系不起推动作用，因此称为被动被动吸水吸水（动力来源于蒸腾拉力）。当地上部不蒸腾，也没有蒸腾所造成的低水势来牵引蒸腾流时，根系也能吸收土壤中的水分，并推动水经木质部流向地上部。这种吸水过程称为主动主动吸水吸水（动力来源于渗透压），所产生的压力称为根压根压。在夜间和清晨空气湿润时，某些植物（特别是它们的幼苗和叶尖）分泌出水滴，称为吐吐水水；在切断植物的茎时，连根部分的切端上木质部处形成水珠，称为伤流（伤流（

17、溢泌）溢泌）。这两种现象都是根压造成的。【有些伤流是干压引起的。伤流液有些伤流是干压引起的。伤流液有的近似于纯水，几乎不含有杂质，有的近似于纯水，几乎不含有杂质，有的含有相当大量的无机物和有机有的含有相当大量的无机物和有机物，情况各不相同。伤流中的有机物，情况各不相同。伤流中的有机物，已检查出的有：糖类、有机酸、物，已检查出的有：糖类、有机酸、氨基酸、细胞分裂素和赤霉素等。氨基酸、细胞分裂素和赤霉素等。】 2.4 气气 2.4.1 空气组成空气的组成以氮气N2和氧气O2为主，氮气78%,氧气21%,稀有气体0.94%,二氧化碳CO20.03%,其它气体和杂质占0.03%。2.4.2 植物气害

18、植物容易受大气污染的危害，首先是因为它们有庞大的叶面积同空气接触并进行活跃的气体交换。其次，植物不象高等动物那样具有循环系统，可以缓冲外界的影响，为细胞提供比较稳定的内环境。第三，植物一般是固定不变的，不像动物可以避开污染。大气污染对植物的危害可以分为急性危害、慢性危害和不可见危害三种情况。1、急性急性危害危害是指在高浓度污染物影响下，短时间内产生的危害，使植物叶子表面产生伤斑，或者直接使叶片枯萎脱落。2、慢性危害慢性危害是指在低浓度污染物长期影响下产生的危害，使植物叶片褪绿，影响植物生长发育，有时还会出现与急性危害类似的症状。3、不不可见危害可见危害是指在低浓度污染物影响下，植物外表不

19、出现受害症状，但植物生理已受影响，使植物品质变坏，产量下降。大气污染除对植物的外观和生长发育产生上述直接影响外，还产生间接影响，主要表现为由于植物生长发育减弱，降低了对病虫害的抵抗能力。 2.4.2 有害气体及危害病状大气污染物中对植物影响较大的是二氧化硫、氟化物、臭氧和乙烯；氮氧化物也会伤害植物，但毒性较小；氯、氨和氯化氢等虽会对植物产生毒害，但一般是由于事故性泄漏引起的，为害范围不大；此外还有空气中的灰尘等。1、二氧化硫对植物的影响典型的二氧化硫伤害症状是出现在植物叶片的叶脉间的伤斑，伤斑由漂白引起失绿，逐渐呈棕色坏死。伤斑的形状为不规则的点状、条状或块状坏死区，坏死区和健康组织之

20、间的界限比较分明。杉木棉花玉米2、氟化物对植物的影响有氟化氢、四氟化硅、硅氨酸及氟气等，其中排放量最大、毒性最强的是氟化氢。植物受到氟化物气体危害时，出现的症状与SO2受害的症状相似，叶尖、叶缘出现伤斑，受害组织与正常组织之间常形成明显界线，未成熟叶片易受损害，枝梢常枯死。3、氯气对植物的影响氯气进入植物组织后，与水作用生成次氯酸，它是强氧化剂，有较大破坏作用，其毒性虽不及氟化氢强烈，但较二氧化硫强24倍。氯气的急性危害症状与二氧化硫症状相似，伤斑主要在叶脉间出现，呈不规则的点状或块状，受伤组织与健康组织间无明显分界是其特点，同一叶上常常相间分布着不同程度的受害伤斑或失绿黄化，有时呈现一片

21、模糊。4、空气中的灰尘煤烟粉尘是空气中粉尘的主要成分。工矿企业密集的烟囱和分散在千家万户的炉灶是煤烟粉尘的主要来源。烟尘中大于10微米的煤粒称为降尘，它常在污染源附近降落，在各种作物的嫩叶、新梢、果实等柔嫩组织上形成污斑。叶片上的降尘能影响光合作用、蒸腾作用和呼吸作用正常进行，引起退色，生长不良，甚至死亡。粉尘中往往带有有害的重金属和其他腐蚀性物质，对植株造成直接伤害。5、酸雨酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的，雨水被大气中存在的酸性气体污染。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸，此外，各种机动

22、车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。经过经过许多的实验表明许多的实验表明:只要水的只要水的PH在在3以下以下,松树、水稻等许多植松树、水稻等许多植物的叶子表面会出现坏死的物的叶子表面会出现坏死的斑点。叶子斑点。叶子表面的毛孔和气孔受到损表面的毛孔和气孔受到损伤伤,其光合作用和分泌作用就会受到其光合作用和分泌作用就会受到损伤。而且损伤。而且,植物所必须的钙、植物所必须的钙、镁等体内成分都被酸水从叶子中和茎中夺取了镁等体内成分都被酸水从叶子中和茎中夺取了,植物会逐渐变的衰植物会逐渐变的衰弱弱,直至直至死亡。死亡。土壤土壤变质溶解在雨和雾中或以粉尘形成干性沉降的污染物变质溶解在雨和雾中或以粉尘形成干

23、性沉降的污染物,同土同土壤的钙、镁、钠等金属离子结合而被壤的钙、镁、钠等金属离子结合而被中和。土壤中和。土壤的酸化将使这些的酸化将使这些对植物生长起重要作用的金属离子严重减少对植物生长起重要作用的金属离子严重减少,土质恶化土质恶化,树木就会营树木就会营养不足养不足,树的长势减弱树的长势减弱,生长停止生长停止.有些树木的树叶变成黄色就是因有些树木的树叶变成黄色就是因为作为叶绿素核心的为作为叶绿素核心的+镁补给不足镁补给不足,致使叶绿素不能形成致使叶绿素不能形成缘故。缘故。当当酸化加重时酸化加重时,对植物有害的铅等金属就会从土壤中溶出对植物有害的铅等金属就会从土壤中溶出.由于酸由于酸雨土壤的雨土壤

24、的PH下降下降,铝离子就从土壤中溶出铝离子就从土壤中溶出,土壤中铝离子的增加植土壤中铝离子的增加植物根的尖端部位对磷和钙的吸收受到阻碍物根的尖端部位对磷和钙的吸收受到阻碍,从而植物无法获取从而植物无法获取养分。养分。另外另外,由于铝离子对土壤中的动物和微生物群产生恶劣影响由于铝离子对土壤中的动物和微生物群产生恶劣影响.所以所以,有机物不能降解有机物不能降解,植物的营养补给也被切断植物的营养补给也被切断了。了。酸雨侵蚀后的森林 2.4.3 空气湿度空气湿度用来表示空气中水汽含量和湿润程度的，在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做

25、“湿度”。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度相对湿度等物理量来表示。1、绝对湿度和相对湿度绝对湿度绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。相对湿度相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。相对湿度为100%的空气是饱和的空气。随着温度的增高空气中可以含的水就越多，也就是说，在同样多的水蒸气的情况下温度升高相对湿度就会降低。因此在提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。温室内的空气湿度是由土壤水分的蒸发、喷雾补充水分和植物体内水分的蒸腾在设施密闭情况下形成的。高湿是园艺设施湿度环境的突出特

26、点。尤其是在夜间,设施处于密闭状态,室内空气湿度大,外界气温低,会引起室内空气骤冷而形成雾。到了白天,在室外气温和太阳辐射的共同作用下,设施内温度迅速升高,结雾消散,空气湿度相对下降(相对湿度下降)。在温暖季节,白天棚室往往开窗通风,室内空气湿度进一步下降(绝对湿度下降),与室外趋于一致。在采暖季节,夜间需进行加温,空气绝对湿度不变,而相对湿度降低,也会减少结雾现象。此外,伴随着结雾现象的产生,还常常发生结露,主要是作物体表面结露以及塑料薄膜内表面严重结露而密布水滴,这是由温差造成的。温差的存在使得相对湿度分布差异较大,因此,在冷的地方就会出现冷凝水,冷凝水的出现与积聚就会出现物体表面的结露

27、现象。作物表面的结露造成了作物沾湿,此外,塑料薄膜上露滴落到叶面上以及由于根压使作物体内的水分从叶片水孔排出溢液(吐水现象)也会造成作物沾湿,这是作物很易发生病害的重要原因。2、空气湿度对植物的影响空气湿度影响蒸腾作用蒸腾作用除了是水分吸收的动力还是矿质营养运输的动力。空气湿度大蒸腾作用弱植物运输矿质营养的能力就下降。蒸腾作用还可调节叶片的温度如果温度高空气湿度大蒸腾作用弱叶片就有可能被灼伤。对蒸腾作用的影响会间接的影响盆土的干湿交替不利于肥水管理空气湿度长期过低会造成叶片边缘以及叶尖的坏死主要原因是因为叶片内部气腔水气压与外界水气压相差过大造成叶片内部水汽供应不足而坏死。空气湿度的大小影响植物气孔的开闭空气湿度过大或过小都会导致气孔关闭植物气孔关闭CO2不能进入叶肉细胞光合作用减慢甚至停止