2023年植物生产与环境精品讲义 2.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 第 5 章 植物生产与温度调控 教学目标：掌握：土壤热特性、土壤温度与空气温度的变化规律；三基点温度、农业界限温度、积温和有效积温等的概念。理解：土壤、空气温度的调控技术。了解：温度与植物生长发育的关系。学会：土壤温度、空气温度的测定。教学时数：8 学时 教学方法：理论讲授 6 学时、技能训练 2 学时 教学内容：第一节 植物生产的温度环境 教学重点：土壤热特性。土壤温度、空气温度的变化规律。教学难点：大气中的逆温。一、土壤温度（一）土壤的热特性 1土壤热容量 土壤热容量可分为质量热容量和容积热容量。当不同的土壤吸收或放出相同热量时，热容量越大的土壤，其升温或降温的数值越小

2、；反之，热容量越小的土壤，其温度变化就越大。2土壤导热率 土壤导热率高的土壤，热量易于在上下层间传导，地表土温的变化较小；相反，导热率低的土壤，地表土温的变化较大。土壤中的土粒、水和空气的热特性 土壤成分 土壤容积热容量/106Jm31 土壤导热率/Jm1s11 土粒 2.062.44 0.82.5 水 4.2 0.59 空气 0.0013 0.02（二）土壤温度的变化 1土壤温度的日变化 温度日较差是指一日内最高温度与最低温度之差。在正常天气条件下，一日内土壤表面最高温度出现在 13：00 时左右，最低温度出现在日出之前，土壤表面温度的日较差较大。2土壤温度的年变化 一年中，土壤表面月平均温

3、度最高值出现在 78 月，最低值出学习必备 欢迎下载 现在 12 月。3土壤温度的垂直分布 一天中土壤温度的垂直分布一般分为日射型、辐射型、上午转变型和傍晚转变型等 4 种类型。一年中土壤温度的垂直变化可分为放热型（冬季，相当于辐射型），受热型（夏季，相当于日射型）和过渡型（春季和秋季，相当于上午转变型和傍晚转变型）。（三）影响土壤温度变化的因素 影响土壤温度变化的主要因素是太阳辐射，除此之外，土壤湿度等因素也影响着土壤温度变化。1土壤湿度 潮湿土壤与干燥土壤相比，地面土壤温度的日变幅和年变幅较小，最高、最低温度出现时间较迟。2土壤颜色 土壤颜色可改变地面辐射差额，故深色土壤白天温度高，日较差

4、大，浅色土壤白天温度较低，日较差较小。3土壤质地 土壤温度的变化幅度以沙土最大，壤土次之，黏土最小。4覆盖 植被、积雪或其他地面覆盖物，可截留一部分太阳辐射能，土温不易升高；还可防止土壤热量散失，起保温作用。5地形和天气条件 坡向、坡度和地平屏蔽角大等地形因素及阴、晴、干、湿、风力大小等天气条件，或者使到达地面的辐射量发生改变，或者影响地面热量收支，影响土壤温度变化。6纬度和海拔高度 土壤温度随着纬度增加、海拔增高而逐渐降低。二、空气温度（一）空气温度的日变化规律 空气温度的日变化与土壤温度的日变化一样，只是最高、最低温度出现的时间推迟，通常最高温度出现在 1415 时，最低温度出现在日出前后

5、的 0506 时。（二）空气温度的年变化 气温的年变化与土温的年变化十分相似。大陆性气候区和季风性气候区，一年中最热月和最冷月分别出现在 7 月和 1 月，海洋性气候区落后 1 个月左右，分别在 8 月和 2 月。（三）气温的非周期性变化 气温除具有周期性日、年变化规律外，在空气大规模冷暖平流影响下，还会产生非周期性变化。如我国江南地区 3 月份出现的“倒春寒”天气，秋季出现的“秋老虎”天气，便是气温非周期性变化的结果。（四）大气中的逆温 逆温是指在一定条件下，气温随高度的增高而增加，气温直减率为负值的现象。逆温按其形成原因，可分为辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温等类型。这里重点介绍辐射

6、逆温和平流逆温。1辐射逆温 辐射逆温是指夜间由地面、雪面或冰面、云层顶等辐射冷却形成的逆温。2平流逆温 平流逆温是指当暖空气平流到冷的下垫面时，使下层空气冷却而形成的空气温度的测定教学时数学时教学方法理论讲授学时技能训练学时教学分为质量热容量和容积热容量当不同的土壤吸收或放出相同热量时热容反导热率低的土壤地土温的变化较大土壤中的土粒水和空气的热特性土学习必备 欢迎下载 逆温。逆温现象在农业生产上应用很广泛。复习思考：1.土壤三相组成中容积热容量最大的是哪一相？土壤导热率最大的又是哪一相？2.解释冬天地窖贮菜、高温季节地窖贮禽、蛋、肉不会变质的原因？3.逆温现象在农业生产上有哪些应用？第二节 植

7、物生长发育与温度调控 教学重点：三基点温度、农业界限温度、积温、有效温度等基本概念。调节温度的农业技术措施。教学难点：积温和有效积温。一、温度对植物生产的影响（一）植物的三基点温度与农业界限温度 1植物的三基点温度 植物生长发育都有三个温度基本点，即维持生长发育的生物学下限温度（最低温度）、最适温度和生物学上限温度（最高温度），这三者合称为三基点温度。2农业界限温度 农业气候上常用的界限温度及农业意义是：0：土壤冻结或解冻的标志。5：喜凉植物开始生长的标志。10：喜温植物开始播种或停止生长的标志。15：大于 15期间为喜温植物的活跃生长期。20：热带植物开始生长的标志。（二）积温和有效积温 1

8、植物生长发育的积温 一定时期的积累温度，即温度总和，称为积温。积温能表明植物在生育期内对热量的总要求，它包括活动积温和有效积温。2植物生长发育的活动积温和有效积温 高于最低温度（生物学下限温度）的日平均温度，叫活动温度。植物生育期间的活动温度的总和，叫活动积温。活动温度与最低温度（生物学下限温度）之差，叫有效温度。植物生育期内有效温度积累的总和，叫有效积温。几种植物所需大于 10的活动积温 植物 早熟型/中熟型/晚熟型/水稻 2 4002 500 28003200 棉花 2 6002 900 34003600 4000 冬小麦 16002400 空气温度的测定教学时数学时教学方法理论讲授学时技

9、能训练学时教学分为质量热容量和容积热容量当不同的土壤吸收或放出相同热量时热容反导热率低的土壤地土温的变化较大土壤中的土粒水和空气的热特性土学习必备 欢迎下载 玉米 2 1002 400 25002700 3000 高粱 2 2002 400 25002700 2800 大豆 2500 2900 谷子 1 7001 800 22002400 24002600 马铃薯 1 000 1400 1800 3积温的应用 积温作为一个重要的热量指标，在植物生产中有着广泛的用途，主要体现在：用来分析农业气候热量资源；作为植物引种的科学依据；为农业气象预报服务。（三）温度变化与植物生产 1植物的感温性和温周期

10、现象（1）植物的感温性 植物感温性是指植物长期适应环境温度的规律性变化，形成其生长发育对温度的感应特性。春化作用是植物感温性的另一表现。（2）温周期现象 温周期现象是指在自然条件下气温呈周期性变化，许多植物适应温度的这种节律性变化，并通过遗传成为其生物学特性的现象。植物温周期现象主要是指日温周期现象。2土壤温度与植物生长发育 土壤温度对植物生长发育的影响主要表现在：（1）对植物水分吸收的影响 （2）对植物养分吸收的影响（3）对植物块茎块根形成的影响（4）对植物生长发育的影响 （5）影响昆虫的发生、发展 3空气温度变化与植物生长发育（1）气温日变化与植物生长发育 气温日变化对植物的生长发育、有机

11、质积累、产量和品质的形成有重要意义。（2）气温年变化与植物生长发育 温度的年变化对植物生长也有很大影响，高温对喜凉植物生长不利，而喜温植物却需一段相对高温期。气温的非周期性变化对植物生长发育易产生低温灾害和高温热害。二、植物生产的温度调控（一）耕翻松土 耕翻松土的作用主要有疏松土壤、通气增温、调节水气、保肥保墒等。在春季特别是早春，耕翻松土可以提高表层土温，增大日温差，保持深层土壤水分，增加土壤 CO2的释放量，有利于种子发芽出苗，幼苗长叶、发根和积累有机养分。（二）镇压 镇压后土壤孔隙度减少，土壤热容量、导热率随之增大。因而清晨和夜间，土表增温，中午前后降温，土表日变幅小。镇压可以使土壤的坷

12、垃破碎，弥合土壤裂缝，在寒流袭击时可有效防止冷风渗入土壤危害植物。镇压的另一作用是提墒。（三）垄作 空气温度的测定教学时数学时教学方法理论讲授学时技能训练学时教学分为质量热容量和容积热容量当不同的土壤吸收或放出相同热量时热容反导热率低的土壤地土温的变化较大土壤中的土粒水和空气的热特性土学习必备 欢迎下载 垄作的目的在于：增大受光面积，提高土温，排除渍水，土松通气。在温暖季节，垄作可以提高表土层温度，有利于种子发芽和出苗。垄作的增温效应受季节和纬度影响。垄作具有排涝通气效应，多雨季节有利于排水抗涝。此外垄作增强了田间的光照强度，改善了通风状况，有利于喜温、喜光作物（如棉花）的生长，减轻病害。（四

13、）地面覆盖 地面覆盖的目的在于保温、增温，抑制杂草，减少蒸发，保墒等。地面覆盖的主要方式有：1土面增温剂 具有保摘、增温，压碱，防止风蚀、水蚀等多种作用。2染色剂 在地面上喷洒或施用草木灰、泥炭等黑色物质，因增加了对太阳辐射吸收而增温，相反施用石灰、高岭土等浅色物质，因增加了对太阳辐射的反射而降温。3地膜覆盖 地膜覆盖具有增温、保墒、增强近地层光强和 CO2浓度的功能。增温效应以透明膜最好，绿色膜次之，黑色膜最小。4铺沙覆盖 铺一层0.2cm 的细沙，在 34 月份地表可增温 13，5cm 地温可增高 1.92.8，10cm 地温提高 1.22.2，另外铺沙覆盖具有保水效应，可防止土壤盐碱化，

14、温、湿度条件得到改善。5其他覆盖 如秸秆覆盖技术、无纺布浮面覆盖技术、遮阳网覆盖技术已普遍推广，其主要作用是增温，保墒，抑制杂草等方面。（五）灌溉 灌溉对植物生产有重要意义，除了补充植物需水外，还可以改善农田小气候环境。春季灌水可以抗御干旱，防止低温冷害；夏季灌水可以缓解干旱，降温，减轻干热风危害；秋季灌水可以缓解秋旱，防止寒露风的危害；冬季灌水可为越冬植物的安全越冬创造条件。（六）设施增温 设施增温的主要方式有：智能化温室、加温温室、日光温室和塑料大棚等。复习思考：1.什么叫积温？积温有几种表示方法？积温在植物生产中有哪些应用？2.农业生产中的温度调控措施有哪些？实验与实训 8 土壤温度、空

15、气温度的测定 一、目的 使学生掌握观测植物群体所需土壤温度和空气温度的技术及有关仪器的使用方法，并对实验数据进行整理和科学分析。二、仪器及用具 地面温度表、地面最高温度表、地面最低温度表、曲管地温表、干湿球温度表、最高温度表、最低温度表、计时表、铁锹、记录纸和笔、百叶箱。三、方法步骤（一）土壤温度的测定 1地温表的安装（1）地面温度表：在观测前 30 分钟，将温度表感应部分和表身的一半水平地埋入土中，空气温度的测定教学时数学时教学方法理论讲授学时技能训练学时教学分为质量热容量和容积热容量当不同的土壤吸收或放出相同热量时热容反导热率低的土壤地土温的变化较大土壤中的土粒水和空气的热特性土学习必备

16、欢迎下载 另一半露出地面，以便观测之用。（2）地面最高温度表：安装方法与地面温度表相同。（3）地面最低温度表：安装时先放头部，后放球部，基本上使表身水平地放置，但球部稍高。其他安装方法同地面温度表。（4）曲管地温表：安装时，从东至西依次安好 5cm、10cm、15cm、20cm 曲管地温表（图 4-7），按一条直线放置，相距 10cm。安装前选挖一条与东西方面成 30角、宽 2540cm、长 40cm 的直角三角形沟，北壁垂直，东西壁向斜边倾斜。在斜边上垂直量出要测地温的深度即可安装曲管温度表。2土壤温度的观测 一般每天北京时间 2：00、8：00、14：00、20：00 时进行四次或 8：0

17、0、14：00、20：00 时三次观测。最高、最低温度表只在 8：00、20：00 时各观测 1 次。夏季最低温度可在 8：00 时观测。观测后，把最低温度表拿入室内或放入百叶箱中，以防曝晒。20：00 时重新调整安好，以备第二天观测用。土壤温度的观测程序：地面温度最高温度最低温度曲管地温。观测后做好记载。（二）空气温度的测定 观测空气温度时间、次数与测土壤温度相同，常用干球温度表（普通温度表）、最高温度表和最低温度表。最高、最低温度也在 20：00 时观测，观测后进行调查。安装时要把干球温度表球部朝下垂直悬挂在百叶箱内铁架横梁的东侧，最高、最低温度表分别安放在支架下部的横梁上。四、实验实习报告 1土壤温度的测定 根据观测资料，画出定时观测的土壤温度和时间的变化图。从图中可以了解土壤温度的变化情况和求出日平均温度值。2空气温度的测定 根据观测资料，画出定时观测空气温度和时间变化图。从图中可以了解空气温度的变化情况和求出日平均气温值。空气温度的测定教学时数学时教学方法理论讲授学时技能训练学时教学分为质量热容量和容积热容量当不同的土壤吸收或放出相同热量时热容反导热率低的土壤地土温的变化较大土壤中的土粒水和空气的热特性土