作物栽培学总论学习指导书.docx

作物栽培学总课程学习指导书配套教材：作物栽培学总论中国农业出版社2018第3版张杰编西南科技大学网络教育学院西南科技大学网络教育学院版权所有© h tt p :/www. s wu st. n et. cn花芽分化。属于这类作物的有大豆、晚稻、黄麻、大麻、烟草等。2 .长日照作物日照长度长于一定的临界日长时，才能开花。如果延长光 照缩短黑暗可提早开花。而延长黑暗则延迟开花或花芽不能分化。属于这类 作物的有小麦、燕麦、油菜等。3 .日中性作物开花之前并不要求一定的昼夜长短，只需达到一定基本营 养生长期，在自然条件下四季均可开花，如养麦等。(3)作物器官的同伸关系：作物各个器官的分化和形成是有一定程序的，同时又因外界环境条件的 影响而发生变化。各个器官的建成呈一定的对应关系。在同一时间内某些器 官呈有规律的生长或伸长，叫做作物器官的同伸关系。难点解析(1)对作物温光反应的理解；指作物必须经历一定的温度和光周期诱导后，才能从营养生长转为生殖 生长，进行花芽分化或幼穗分化，进而才能开花结实。(2) s型生长特性。“s”形曲线若按作物种子萌发至收获来划分，则可细分为4个时期：1 .缓慢增长期种子内细胞处于分裂时期和原生质积累时期，生长比较缓 慢。2 .快速增长期细胞体积随时间而呈对数增大，因为细胞合成的物质可以 再合成更多的物质，细胞越多，生长越快。3 .减速增长期生长继续以恒定速率(通常是最高速率)增加。4 .缓慢下降期生长速率下降，因为细胞成熟并开始衰老。补充材料与学习参考可参考作物栽培学书中内容，了解更多知识。本章小结通过本章的学习，同学们应该在了解作物器官相关知识的基础上了解作 物生长的特点，重点学习作物的温光反应特性。阶段测试1、s形曲线的四个阶段。2、作物生育期的概念。3、影响根生长的条件。4、作物在温度和光周期有道下有哪些变化？阶段测试简要解答1、按照种子萌发至收获可分为以下四个阶段：缓慢增长期；快速增长期； 减速增长期；缓慢下降期。.2、作物从播种到收获的整个生长发育所需时间为作物的大田生育期，以 天数表示。3、土壤阻力；土壤水分；土壤温度；土壤氧气；土壤养分。4、（一）在形态和结构上的变化：作物在适宜的温度和光周期诱导下，开 始生殖生长。这时植株形态和结构发生一些变化。如主茎略有伸长，叶片 由匍匐变为直立或半直立，叶色略变淡等。从解剖结构看，稻麦生长锥表 面一层或数层细胞分裂加速，细胞小而细胞质变浓，而中部的一些细胞 则分裂减慢，细胞变大，细胞质稀薄，有的出现了液泡。（二）在生理生化上的变化：二年生作物在春化过程中体内核酸和蛋白质 代谢有很大变化。如核酸含量（特别是RNA含量）增加，代谢加速，而且 RNA性质也有所变化，出现大分子量信息核糖核酸（mRNA）的合成。（三）光敏色素的变化：研究表明，短日照作物与长日照作物对日长的本 质区别在暗期的前期。短日照作物在暗期的前期有高的光敏色素（Pfr）水 平，然后转变为低Pfr水平;短日照作物暗期的前期有低的Pfr水平，后 期为高Pfr水平。第三章导学提示同学们可以进行提前的预习并上网搜索资料查阅相关知识。本章概要第一节作物产量及其构成因素；第二节 作物的“源、流、库”理论及其应用；第三节作物产量的潜力；第四节作物品质及其形成；第五节作物品质的改良。关键知识作物产量的分类：生物产量，经济产量。生物产量：生物产量是指作物一生中，即全生育期内通过光合作用和吸 收作用，即通过物质和能量的转化所生产和累积的各种有机物的总量，计算 生物产量时通常不包括根系（块根作物除外）。经济产量：是指栽培目的所需要的产品的收获量，即一般所指的产量。经济系数/收获系数：经济产量是生物产量中所要收获的部分。经济产量 占生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率，叫做经济系数或收 获指数。作物产量的形成特点：包括产量因素的形成、干物质的积累与分配，生长 分析三个方面。源、流、库的协调及其应用。潜在生产力及现实生产力：在充分理想条件下所能形成的产量，即作物 产量的潜力得到充分发挥时所能达到的产量，称为潜在生产力或理论生产力, 在具体的生产条件下所能形成的产量，称为现实生产力。通过光、温、水资源与作物生产潜力分析，可以得出的结论:我国广大 地区光照条件较好，光合生产潜力高，作物产量水平较低的西部地区，光资源 比东部好;东部地区温度、水分条件与光照条件配合协调，生产潜力高; 限制光合生产潜力的主要因子，西部地区是水分不足，青藏高原和东北地区 是低温;气候一生物生产潜力与实际生产力变化趋势相-致，可作为确定产 量目标的依据。提高产量潜力的途径：要提高作物产量潜力，必须充分利用作物固有的 基因型多样性，加以遗传改进，提高其光合效率;采用先进的栽培技术措施, 改善栽培环境，提高作物群体的光能利用率。作物品质改良的途径：作物品质的改良必须从以下两个方面入手，即通 过育种手段改善品质形成的遗传因素，培育高品质的新品种；同时，要根据环 境因子对品质形成的影响，采取相应的调控措施,为优质产品的形成创造有利 条件。重点讲解经济系数/收获系数：经济产量是生物产量中所要收获的部分。经济产量 占生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率，叫做经济系数或收 获指数。源、流、库理论：源是产量形成的物质基础，库对源有反馈作用，流是实 现作物的生物产量向经济产量转化的必由之路。提高作物产量的总体目标是 源足，库大，流畅。提高产量潜力的途径：一是遗传育种与提高光合效率；二提高作物群体 的光能截获量；三要降低呼吸消耗；四是改善栽培环境和栽培技术。难点解析源、流、库理论：源是产量形成的物质基础，库对源有反馈作用，流是实 现作物的生物产量向经济产量转化的必由之路。提高作物产量的总体目标是 源足，库大，流畅。提高产量潜力的途径：要提高作物产量潜力，必须充分利用作物固有的 基因型多样性，加以遗传改进，提高其光合效率;采用先进的栽培技术措施, 改善栽培环境，提高作物群体的光能利用率。补充材料与学习参考 可参考植物营养学与现代作物栽培学。本章小结通过本章节的学习同学们应充分了解源流库理论并对提高作物产量以及 作物品质的途径有所了解.阶段测试.作物产量与产量构成因素间的关系如何？1 .何谓源、库、流?它们在作物产量形成中的作用是什么？2 .如何提高作物的产量潜力？3 .提高作物品质的途径有哪些？阶段测试简要解答1、（1）作物产量是指单位土地面积上的作物群体的产量，即由个体产量 或产品器官数量所构成。（2）作物产量可以分解为几个构成因素，并依作物种 类而异。例如，禾谷类作物的产量构成为：产量二穗数错单穗粒数错粒重，或 产量二穗数错单穗颖花数错结实率错粒重，豆类作物为产量二株数错单株有效 分枝数错每分枝荚数错单荚实粒数错粒重，薯类作物为产量二株数错单株薯块 数错单薯重等。田间测产时，只要测得各构成因素的平均值，便可计算出理论 产量。（3）单位土地面积上的作物产量随产量构成因素数值的增大而增加。但 是，作物在群体栽培条件下，由于群体密度和种植方式等不同，个体所占营养 面积和生育环境亦不同，植株和器官生长存在着差异。（4） 一般说来，产量构 成因素很难同步增长，往往彼此之间存在着负相关关系。但在一般栽培条件 下，株数（密度）与单株产品器官数量间的负相关关系较明显。在产量构成因 素中存在着实现高产的最佳组合，说明个体与群体协调发展时，产量可以提 高。2、源：主要是指生产与输出光合同化物的叶片，对于作物群体来说，其 实就是群体的叶面积和其光；库：是指接纳营养物质的能力与产品器官的容 积；流：其实就是指作物植株体内输导系统的发育状况与其运转速率。作用： 源、流、库在作物代谢活动和产量形成中构成统一的整体，三者的平衡发展状 况决定作物产量的高低。同时源、库的发展及其平衡状况往往是支配产量的 关键因素。作物产量的高低取决于源、流、库3个不可分割的重要因素，如果 作物群体与个体的发展达到源足、库大、流畅的要求时，即可高产。3、要提高作物产量潜力，必须充分利用作物固有的基因型多样性，加以 遗传改进，提高其光合效率;采用先进的栽培技术措施，改善栽培环境，提高 作物群体的光能利用率。4、作物品质的改良必须从以下两个方面入手，即通过育种手段改善品质 形成的遗传因素，培育高品质的新品种；同时，要根据环境因子对品质形成的 影响，采取相应的调控措施，为优质产品的形成创造有利条件。第四章导学提示学习本章节前应提前预习作物与环境的关系，同时可参考土壤农化分 析，植物营养学中的内容。.本章概要第一节作物的环境第二节作物与光的关系第三节作物与温度的关系第四节作物与水的关系第五节作物与空气的关系第六节作物与土壤的关系关键知识3.1 环境一作物一措施三者的相互联系：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。1 .1环境因素的分类及分析：气候因素，土壤因素，地形因素，生物因素， 认为因素。分析：1.环境因素相互联系的综合作用；2.主要因素；3.环境因素 的不可替代性和可调性；4.环境因素作用的阶段性；5.环境因素的直接作用 和间接作用。4 . 2光照强度的作用：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，茎的节间会过分拉长，这样一来，不但影响分孽或分枝，而且 影响群体内绿色器官的光合作用，导致茎秤细弱而倒伏，造成减产。5 .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。6 .光照强度与光合作用光是光合作用中能量的来源。虽在正常条件下， 自然光强超过光合的需要，但在丰产栽培条件下，常常由于群体偏大而影响 通风透光。中下部叶片常因光照不足而影响光合，并削弱个体的健壮生育，这 时光成为最主要的限制因子。如果不能合理解决这一主要矛盾，产量就上不 去。但是光太强也不一定有利。因为光合对光强的要求也有一定的限度，接近 或超过高限就会造成极大的浪费，可能还有其他不良影响，如光抑制。所以， 生产上必须进行合理调节，才能提高光能利用率而获得高产。7 . 2光合性能的基本规律及其调节(1)光合面积光合面积即绿色面积，主要是叶面积。在一般情况下，这是 光合性能中与产量关系最密切、变化最大而同时又是最易控制的一个方面。 许多增产措施，包括合理密植和合理肥水技术之所以能显著增产，主要在于 适当地扩大了光合面积。在讨论光合面积时，应该从它的组成、大小、分布与 动态几方面进行分析。(2)光合能力：光合能力的强弱一般以光合速率和光合生产率为指标。光 合速率通常用单位叶面积在单位时间内同化CO的数量(mgCOzd/hT)来表示。 光合生产率亦称净同化率，通常用每平方米叶面积在较长时间内(一昼夜或 一周)增加干重的克数(g干物质m-2叶-日一1)表示。(3)光合时间：当其他条件相同时，适当延长光合时间，会增加光合产物， 对增产有利。光合时间主要决定于一天中光照时间的长短、昼夜比例和生育 期的长短。温室进行补充光照，人工延长光照时间，能使作物增产。条件许可 时，适当选用生长期较长的晚熟品种，一般都能增产。早播、早栽、套种以及 夏玉米和棉花育苗移栽等，也是能延长光合时间以达增产的有效途径。从作 物本身考虑，光合时间与叶片寿命及一天中有效光合时数有关。生育后期叶 子早衰，光合时间减少，对产量影响很大。(4)光合产物的消耗呼吸消耗是光合性能中唯一与产量呈负相关的因素, 应尽量减少。由于呼吸消耗有机物(主要是碳水化合物)，而且无时不在进行， 所以消耗量相当大。据计算，一昼夜作物全株的呼吸消耗约占光合生产的 20%-30%o在光合不能顺利进行时，呼吸消耗相对增大。呼吸虽然消耗有机 物，但在氧化分解过程中，却能把有机物中贮存的能量转入腺昔三磷酸(ATP) 中，再用到物质合成、转化、植株生长、运动等各种耗能的生命活动中去。此 外在呼吸分解过程中，所产生的具有高度生理活性的中间产物(主要是许多 有机酸是合成许多重要有机物（包括蛋白质、核酸）的原材料。由此看来， 呼吸消耗不仅是不可避免的，而且也是必要的。但呼吸过强，消耗过多，则对 生产不利。要想减少呼吸消耗，主要靠调节温度不使之过高，避免干旱，建立 合理的群体结构，改善田间小气候等。总的看来，光合性能的各个方面，有特殊的作用，也都有增产潜力可挖， 所以都应予以重视。但是各个方面既相对独立，又密切相关。光合面积必须与 光合能力、光合时间结合起来考虑，才能正确判断它对增产是否有利。单纯地 追求增大光合面积，可能带来事与愿违的后果。在当前的生产实践中，一般大 田生产应以适当扩大光合面积为主，防止后期早衰，以适当延长光合时间；而 丰产栽培田则应注重提高光合能力和改善光合产物的分配利用。4. 3温度对作物的生态作用：1 .温度的节奏变化与作物生产：作物生长发育与温度变化的同步现象称 为温周期。现以温度日夜周期性变化加以说明。日夜变温对作物生长有很大 的影响。2 .作物的“播性”与春化处理；3 .作物维持生命的温度范围比较宽，生长的温度范围窄一些，而发育的 温度范围更狭窄，作物在生长过程中，对温度的要求有最低点、最适点和最高点之分，称为 温度三基点。作物不同生育时期所要求的三基点温度也不相同。总的来说，种 子萌发的温度三基点常低于营养器官生长的温度三基点，后者又低于生殖器 官发育的温度三基点。作物在开花期对温度最为敏感。现将几种作物开花期 对温度的要求列于下表。4 .地温与作物根系生长大多数作物，在最适温度以下，随着地温的上升，根部、地上部的生长量 也增加。由于地上部所需求的温度比根部高，所以在10-35的范围内，温度 越高，地上部生育越快，根冠比越小，作物具有适宜的根冠比，才能根深叶茂，生长健壮。5 .温度与干物质积累作物干物质积累与光合作用和呼吸作用有很大的关系，而温度高低对光 合作用和呼吸作用的影响是不同的。4. 3低温对作物的危害及作物的抗性作物的抗寒能力瞭作物生长发育过程中，常会遇到低温的影响。在低温 逐渐到来时，作物体内会发生一系列生理生化变化，新陈代谢强度降低，适应 性增强，生命活动得以延续进行。可是，当作物还没有获得对寒冷的适应性准 备，或温度低于作物所能忍受的限度时，将会受到严重的伤害，甚至死亡。作物忍耐低温的能力，随作物种类和生长发育而异。如水稻、棉花、花生 等在0.5-5温度中，34-36h便可死亡;玉米、高粱等在同样条件下，受害较 轻;大豆、番茄、黑麦等则不受害。冬小麦越冬期间在-20C左右的气温中，不 易受冻;但拔节期在-2-3的低温中，便可冻死。在同一植株上，器官间耐寒 能力的差异表现为:花芽最不耐寒，其次是叶、腋芽、嫩茎等;分孽节比叶子耐 寒性强。除冬季低温影响作物生存、生长外，晚秋出现的早霜和开春后的晚霜，对 作物生长的影响也很大。早霜会使甘薯、棉花等晚秋作物受冻或提前死亡，影 响产量和品质。晚霜或“倒春寒”会使早春作物的幼苗和越冬作物小麦、油菜 等冻伤，造成减产。5. 3温度对作物分布的影响由于温度能影响作物的生长发育，因而能制约作物的分布，同时，由于作 物长期生活在一定的温度范围内，在生长发育的过程中，需要有一定的温度 量和适应了一定的温度变幅，所以也形成了温度的作物生态类型。各种作物对温度的要求与它们的起源地有一定的关系。习惯上把它们分 为耐寒作物和喜温作物。黑麦、小麦、大麦、燕麦、豌豆、蚕豆、油菜、亚麻 等作物生育的适温较低，在23c时也能生育，幼苗期能忍耐零下56左右课程的性质和学习目标本课程是根据农学专业的培养目标和在相关课程教学的基础上，使学生 系统学习作物栽培的相关理论与技术，构建学生在作物生产方面的基本知识 体系，为学生从事作物生产技术的应用与推广、研究与创新等工作打下基础。 本课程属于农学类专业的专业必修课程。课程的主要内容和基本要求通过本课程的教学，使学生能较清楚地了解国内外作物生产的现状和发 展动态；理解并能明确阐述与作物生产相关的基本概念、基本原理和一般技 术环节；掌握我国几种最主要农作物的生产技术关键及其科学理论依据；并 能应用所学知识分析和解决一般性的生产实际问题。课程学习的方法及特点1、本课程综合性强，很多知识点都建立在相关课程知识体系的基础上, 在教学过程中，既要注意同相关课程特别是植物学、植物生理学、土壤 肥料学等的联系，同时又要避免与这些课程内容的重复，要突出这些学科相 关知识在作物栽培理论和技术中的具体应用。2、注意课程章节内容的内在联系，通过作物栽培理论和技术来巩固和深 化认知；同时注意比较不同类型作物在栽培理论和技术上的共性和个性，在 课堂讲授时，要注意采用启发式和互动式等教学方法，使学生能将前后知识 融会贯通。3、本课程实践性很强，教学过程要把理论与实际紧密结合，采用较先进 的教学手段，将必要的实物、图片等应用于教学过程中，同时将理论教学与实 验、实习等教学活动相辅相成。课程学习材料1、课程基本教材作物栽培学总论董钻主编中国农业出版社2018第3版 的低温，它们属于耐寒作物。大豆、玉米、高粱、谷子、水稻、甘薯、养麦、 花生、芝麻、棉花、黄麻、红麻等作物生育的适温较高，一般要在10以上 才能生育，幼苗期温度下降到零下左右，即造成危害，这些作物属于喜温 作物。Ventskevich(1958)按各种作物在不同生育时期的耐寒程度，将作物划 分为五种类型。作物的耐寒程度不同，其适宜播种期也不同。以北方为例，耐寒作物在早 春即可开犁播种，越冬耐寒作物则在秋季播种;喜温作物一般在晚舂播种，或 者虽然播种早些，但要采用保温措施(如水稻、甘薯等需先行育苗，而后移 栽)。需要指出的是，高粱也不耐寒，其播期也在晚春。作物分布虽然主要受温度的影响，但是也与降水等气候因素相关联。4. 4水对作物的生态作用作物从种子发芽到新种子成熟的一生中，其生长发育状态与水有着十分 密切的关系。大多数休眠种子必须吸收足够的水分才能恢复生命活动。土壤 含水量的多少，直接影响根系的发育。土壤水分状况也明显地影响作物茎叶 的生长。十分对作物生长有一个最高、最适和最低的基点。只有在最适范围 内，才能维持作物的水分平衡，保证作物生长发育良好。土壤含水量对各种生 理活动的影响是不一致的。大多数作物的生长最适含水量较高，蒸腾最适合 土壤含水量较低，而同化的最适含水量则更低。所以当土壤有效水分减少时， 对生长的影响最大，其次是蒸腾，再次是同化。土壤含水量还影响作物的产品 质量。4. 4涝害对作物的影响涝害对作物的影响：水分过多对作物的不利影响称为涝害。水分过多一 般有两层含义，一是指土壤含水量超过了田间最大持水量，土壤水分处于饱 和状态，根系完全生长在沼泽化的泥浆中，这种涝害也叫湿害。另一种含义是 指水分不仅充满土壤，而且田间地面积水，作物的局部或整株被淹没，这才是 涝害。湿害和涝害使作物处于缺氧的环境，严重影响作物的生长发育，直接影 响产量和产品质量。同时包括以下三个方面：(1)水涝缺氧对作物形态与生长的损害涝害缺氧，植株生长矮小，叶黄 化，根尖变黑，叶柄偏上生长。淹水对种子萌发的抑制尤为明显，水稻种子淹 没水中，萌发不正常，芽鞘伸长，不长根，叶片黄化，有时仅仅有芽梢伸长其 他器官不发生。缺氧对亚细胞结构也发生深刻的影响，如水稻根细胞在缺氧 时线粒体发育不良。(2)水涝缺氧对代谢的损害淹水情况下，缺氧对光合作用可能产生抑制 作用，这可能是由于水影响了 CO扩散，也可能是因为出现了间接的限制，臂 如，大豆在土壤淹水条件下，光合作用本身改变虽不大，但光合产物向外输出 受阻，因光合产物积累而光合速率降低。缺氧对呼吸作用的影响，主要是限制 了有氧呼吸，促进了无氧呼吸，如小麦与黑麦在淹水时酵解作用加强，无氧呼 吸产物积累。(3)水涝引起营养失调经水涝的植株常发生营养失调，主要原因在于:一 是由于缺氧降低了根对离子吸收活性；二是由于缺氧和嫌气性微生物活动会 产生大量CO和还原性有毒物质，如硫化氢、甲烷、氧化亚铁等，这些物质的 积累能阻碍根系呼吸和养分的释放，使根系中毒、腐烂，以致引起作物死亡。土壤水分过多还会影响作物的品质，如烟叶中尼古丁和柠檬酸的含量都 降低，品质变劣。4. 5大气环境对作物生产的影响(一)温室效应：使地区间气候差异变大；大气中CO2浓度增加；影响各 种作物病虫害的发生。(二)二氧化硫和氟化物的长期或急性暴露，可引起作物叶片气孔阻力 和K*渗出量增加，光合作用、蒸腾作用和叶绿素含量降低，呼吸速率增加， 使作物叶片出现焦斑，植株生长缓慢和产量降低。大气中氟化物含量过高，还 会对蚕桑业产生严重的危害。氮氧化物排放引起的大气中氮氧化合物过高可导致某些植物群落的变化。 在英格兰北部和威尔士的实验研究证实，沉降在泥炭沼泽上的氮沉积物抑制 了泥炭辞的生长，而泥炭群是泥炭沼泽上植物的优势种群。在某些地方，当二 氧化硫排出物减少时，氮氧化物还是酸雨中的组成成分。低层大气中，氮氧化 物在形成对植物具有毒害作用的臭氧方面亦起着重要作用。（三）臭氧方面：臭氧是NO在太阳光下分解产物与空气中分子态氧反应 的产物。大气本身存在臭氧，近地面中浓度为0.01-0. 02ul/L,对植物无害, 但由于近地面几十年来大气中N0浓度的增加，导致了臭氧浓度的增加，这种 高浓度的臭氧成了伤害植物的主要气态污染物之一。据估计，美国作物总产 量的2%-4%损失于空气污染，相当于10亿-20亿美元的损失，其中由臭氧和 其他氧化剂造成的占90%o大气中臭氧对作物的伤害是:增加作物细胞膜透性 并导致离子外渗，钝化某些酶并使光合作用碳还原率降低，改变代谢途径，刺 激乙烯的产生，促进体内蛋白质的水解，干扰蛋白质合成，从而引起作物生长 缓慢，提早衰老，产量降低。有研究表明，臭氧浓度增加与作物减产率呈正相 关。另外，当臭氧和大气中的S0或N0或酸雨同时存在时，将增强其对作物 的不良影响。（四）酸雨：酸雨对土壤的影响和危害在于:第一，酸雨进人土壤后，破 坏土壤的缓冲物质，如CaC03等，使其逐渐地消耗掉，随后将土壤中的盐基离 子淋洗出土体，使土壤逐步酸化。第二，酸雨使土壤中原有的对植物无害的有 机盐经H*作用释放出游离的活性铝，当土壤中活性铝的浓度达1020ug/g时, 即可损坏作物的根系。第三，酸雨使土壤盐基离子大量淋失，而C、Mg2 t大量损失，易造成土壤贫化、退化、导致作物发生缺素症。第四，酸雨促使 土壤中有毒元素，特别是某些微量重金属元素，如Mr产、Pb?+等活化。第五， 酸雨影响土壤的生物学特性，由于酸雨降低土壤的pH,使嗜中性和碱性固氮 菌的活动和氨化细菌的生长受到抑制，导致微生物区系和数量发生变化，从 而进一步影响与微生物活动有密切关系的氮、磷和硫等元素在土壤生态系统 中的转化和循环。4. 6 土壤物理性质与作物的生态关系1 .土壤质地和结构土壤的基本物理性质是指土壤质地、结构、容重、孔隙 度等。其中土壤的质地、结构性质，并由此而引起的土壤水分、土壤空气和土 壤热量的变化规律，对作物的根系和作物的营养状况可能产生明显的影响。 按照土壤质地进行分类，一般可以把土壤区分为3类9级，即砂土类（粗砂 土、细砂土）、壤土类（砂壤土、轻壤土、中壤土、重壤土）、黏土类（轻黏土、 中黏土、重黏土）。由于土壤质地对水分的渗入和移动速度、持水量、通气性、 土壤温度、土壤吸收能力、土壤微生物活动等各种物理、化学和生物性质都有 很大影响，因而又直接影响作物的生长和分布。砂质土粒间孔隙较大，大都为 非毛管孔隙，土壤结持性差，松散性和透水性好，但不保水保肥，是一种抗旱 和抗风能力弱的土壤。同时砂性土通气性好，有机质分解快，养分也不易保 蓄。在这种土壤上生长的作物，常常呈前期猛长似疯，后期脱肥早衰现象。但 砂性土热容量小，增温快，降温也快,昼夜温差大，有利于碳水化合物的积累， 对块根类作物的生长极为有利。砂性土易耕作，适耕期长，只要有摘播种，出 苗整齐。在砂性土上施肥，宜勤施少施，这样可以防止作物早衰。2 .土壤水分土壤水分主要来自降雨、降雪和灌水;如地下水位较高，地下 水也可上升补充土壤水分。土壤水分在作物生长中的重要意义自不待言。土 壤水分参与土壤中的物质转化过程，如矿物养分的溶解和转化，有机物的分 解与合成等，土壤水分本身或通过土壤空气和土壤温度可影响养分的生物转 化、矿化、氧化与还原等，因而与土壤养分的有效性有很大的关系，土壤水分 还能调节土壤温度，对于防高温和防霜冻有一定的作用。所以，控制和改善土 壤的水分状况，如提高土壤蓄水保墙能力，进行合理灌溉，是提高作物产量的 重要措施。3 .土壤空气土壤空气的组成80%是氮，20%是氧和二氧化碳等。由于土壤 中生物（包括微生物、动物和作物根系）的呼吸作用和有机物的分解，要求土 壤中保持一定的。含量，一般为土壤空气的土壤空气中的C0以气 体扩散和交换的方式进入近地的空气层，供作物光合作用所用。排水良好的 土壤中含CO量在0.1%左右，co积累过多会影响根系生长和种子发芽。土壤 通气性程度还影响土壤微生物的种类、数量和活动，并进而影响作物的营养 状况。4 .土壤温度一般说来，土温比气温高，以年平均温度而言，一般土温约比 气温高23左右，夏季明显，冬季相差较小。土温影响作物的发芽，同一作 物在不同的生育时期对土温的要求也不同，土温影响根系的生长、呼吸和吸 收能力。对于大多数作物来说，在1035的范围内，随着土壤温度的增高, 生长加快。土温过高或过低都影响根系的吸收能力。低的土温使土壤供水能 力减弱，增加水的滞性，减弱原生质对水分的透性，同时因降低代谢和呼吸强 度，从而使吸水能力减弱;土温过高可促使根系过早成熟，根部木质化程度增 加，从而减少根系的吸收面积和吸水能力。同时，土温还制约各种盐类的溶解 速度、土壤气体交换和水分的蒸发、各种土壤微生物的活动以及土壤有机物 质的分解速度和养分的转化，进而影响作物的生长。5 . 6 土壤化学性质与作物的生态关系1 .作物与土壤酸碱度各种作物对土壤酸碱度。多数作物适于在中性土壤 上生长，典型的“嗜酸性”或“嗜碱性”作物是没有的。不过，有些作物及品 种比较耐酸，另一些则比较耐碱。可以在酸性土壤上生长的作物有养麦、甘 薯、烟草、花生等，能够忍耐轻度盐碱的作物有甜菜、高粱、棉花、向日葵、 紫花荀蓿等。紫花首蓿被称作盐碱土的“先锋作物”。种植水稻也是改良盐碱 地的一项措施。2 .作物与土壤养分作物生长和形成产量需要有完全营养的保证。不过， 从施肥和作物对营养元素反应的角度，常常把作物分作喜氮、喜磷、喜钾3大 类。3 .作物与土壤有机质土壤有机质是土壤的重要组成成分，它与土壤的发 生演变、肥力水平和许多属性都有密切关系。有机质是各种作物所需养分的 源泉，它能直接或间接地供给作物生长所需的氮、磷、钾、钙、镁、硫和各种 微量元素，有机质可促进土壤团粒结构的形成，能改善土壤的物理和化学性 质，影响和制约土壤结构的形成及通气性、渗透性、缓冲性、交换性和保水保 肥性能，而这些性能的优劣与土壤肥力水平的高低是一致的。山东省1997年 小麦公顷产量9000kg以上的高产纪录，均是在土壤耕层有机质含量为1.20% 以上的地块上创造的。所以，土壤有机质含量和性质是评价土壤肥力的重要 指标，对农田来说，培肥的中心环节就是保持和提高土壤有机质含量，培肥的 重要手段就是增施各种有机肥、秸秤还田和种植绿肥。培肥地力是保持农业 可持续发展的根本条件。4 . 6 土壤生物性质与作物的生态关系土壤的生物特性是土壤动、植物和微生物活动所造成的一种生物化学和 生物物理学特性。这个特性与作物营养也有十分密切的关系。土壤微生物直 接参与土壤中的物质转化，分解动植物残体，使土壤有机质矿质化和腐殖质 化。含氮的有机物质如蛋白质等，在微生物的蛋白水解酶的作用下，逐步降解 为氨基酸（水解过程）；氨基酸又在氨化细菌等微生物的作用下，分解为NH或 镂化合物（氨化过程）。旺盛的氨化作用是决定土壤素供应的一个重要因素, 所形成的NH溶于水成为NH离子，可被植物利用;NH,或皴盐在通气良好的情 况下，被亚硝化细菌和硝化细菌氧化为亚硝酸盐类和硝酸盐类（硝化作用）， 供给作物以氮素营养。此外，微生物的分泌物和微生物对有机质的分解产物如CO、有机酸等, 还可直接对岩石矿物进行分解，如硅酸盐菌能分解土壤里的硅酸盐，并分离 出高等植物所能吸收的钾;磷细菌、钾细菌能分别分解出磷灰石和长石中的磷 和钾。这些细菌的活动也加快了 K、P、Ca等元素从土壤矿物中溶解出来的速 度。可见土壤微生物对土壤肥力和作物营养起着极为重要的作用。重点讲解.环境一作物一措施三者的相互联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。1 .光合性能的基本规律及其调节光合性能是决定作物产量高低和光能利用率高低的关键。它包括光合面 积、光合能力、光合时间、光合产物的消耗和光合产物的分配利用五方面。总 的来说，凡光合面积适当大，光合能力比较强，光合时间比较长，光合产物消 耗比较少，光合产物的分配利用合理，就能获得较高的产量。具体措施有：选 用株型紧凑的品种；育苗移栽；合理密植；合理肥水；恰当行向；合理间作； 增施有机肥，防止作物后期早衰等。2 .关于污水灌溉的问题北方干旱、半干早地区利用城市污水灌溉农田，是缓解水资源紧张状况 的有效途径之一。有研究表明，利用城市污水灌溉不仅节约水资源，而且污水 还是一种有机复合肥料，可培肥土壤，降低成本。但是，正如前面所说，污水 灌溉会使污水中的有害物质在土壤中累积而造成土壤污染，作物吸收后造成 粮食、蔬菜等不同程度污染。因此，研究污水灌溉对农田环境质量的影响，科 学处理污水，再供农业利用，对改善和保护农业生态环境及农业可持续发展 具有重要意义。城市污水处理，可推行污水处理厂与氧化塘、土地处理系统相结合的办 法。建二级污水处理厂需较大投资，而污水土地处理是实现污水资源化，促进 污水农业利用的主要途径。它是利用土壤及水中的微生物、藻类和植物根系 统对污水进行处理，同时利用污水的水、肥资源促进作物生长，并使之增产的 一种工程设施，一般由一级处理设施一氧化塘一贮存塘（库）一农灌系统等部 分组成。污水经适当预处理后，再进入农灌系统，既可节约水资源，又不至于 造成农产品污染。难点解析（一）环境因素的分类：1 .气候因素：光能、温度、空气、水分等。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。3 .地形因素：地球表面的起伏、山岳、高原、平原、洼地、坡向、坡度等， 这些都是影响作物生长和分布的因素。4 .生物因素：动物的、植物的、微生物的影响等。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。（二）在研究作物与环境因素的关系的过程中必须注意的方面.环境因素相互联系的综合作用；1 .组成环境的主要因素；.环境因素的不可替代性和可调性；2 .环境因素的阶段性；.环境因素的直接作用；和间接作用。（三）光照强度与作物生长、作物发育，光合作用的关系（四）光周期反应在作物栽培上的应用1 .纬度调节；.播期调节；2 .作物品质受光周期影响。（五）目前光能利用率低的原因.漏光损失；1 .光饱和浪费；.条件限制。（一）温度对作物的生态作用.温度的节奏性变化影响作物生产；1 .作物的播种与春化处理；.作物的基本温度；2 .地温与作物的根系生长有关；.温度与干物质积累有关；3 .积温与作物生产有关。（七）抗寒的农业措施.栽培管理措施1 .改善田间气候。（A）作物抗旱性的特点就植物与水分的关系而言，一般栽培作物属于中生性植物。由于生长期 间常受到干旱威胁，因此也具有一定的旱生结构，如形成庞大的根系或深入 土壤深层;干旱时由于运动细胞先失水，体积缩小而使小叶卷曲（玉米）；原生 质黏性和弹性较高等。（八）土壤结构土壤结构是指土壤固相颗粒的排列形式、孔隙度以及团聚体的大小、多 少及其稳定度。这些都能影响土壤中固、液、气三相的比例，并进而影响土壤 供应水分、养分的能力，影响通气和热量状况以及根系在土壤中穿透情况。（九）土壤三大性质1. 土壤的基本物理性质是指土壤质地、结构、容重、孔隙度等。其中土壤 的质地、结构性质，并由此而引起的土壤水分、土壤空气和土壤热量的变化规 律，对作物的根系和作物的营养状况可能产生明显的影响。2. 土壤化学性质3. 土壤的生物特性是土壤动、植物和微生物活动所造成的一种生物化学 和生物物理学特性。这个特性与作物营养也有十分密切的关系。（十）土壤污染物的分类土壤污染物按成分可分为无机污染物和有机污染物。无机污染物包括Cd、 Cr、Hg、Ni、Pb、Zn等重金属及As、S等非金属，N、P等无机盐及酸碱物质， 放射性物质等。有机污染包括三氯乙醛、酚、石油、氧化物等有机毒物，耗氧 有机污染物，病原微生物以及农药等。（十）土壤污染治理方法近年来，国内外治理土壤污染按处理方式分为工程措施、生物措施、农业 措施和改良剂措施4类。工程措施是指用物理（机械）、物理化学原理治理污 染土壤，常见的有客土、换土、去表土、翻土，隔离法、清洗法、热处理和电 化法（用电化学方法净化土壤中的重金属及部分有机污染物）；生物措施是利 用某些特定的动、植物和微生物较快地吸走或降解土壤中的污染物质，而达 到净化土壤的目的。施用改良剂、抑制剂等的作用是降低土壤污染物的水溶 性、扩散性和生物有效性，从而降低它们进入植物体、微生物体和水体的能 力，减轻对生态环境的危害。农业措施包括增施有机肥提高土壤环境容量，增 加土壤胶体对重金属和农药的吸附能力;控制土壤水分，调节土壤氧化还原状 况以及硫离子含量，降低污染物危害