3-3 园艺植物栽培的生物学原理.ppt.Convertor.doc
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1、3.3.1 温度3.3.2 光照 3.3.3 水分3.3.4 土壤与营养 3.3.5 地势地形3.3.6 污染3.3 园艺植物生长发育与环境条件(1)园艺植物对温度的要求(2) 园艺植物适宜的温周期(3) 高温及低温障碍3.3.1 温度各种园艺植物对温度都有一定的要求,最低温度、最适温度及最高温度,称为3基点温度。按对温度需求不同,园艺植物分为5类。 耐寒的多年生宿根园艺植物:有木本与草本之分。(1)园艺植物对温度的要求木本:落叶果树冬季地上部枯黄脱落,进入休眠期,此时地下部可耐1210的低温。而大多数常绿果树、常绿观赏树木能忍耐75低温。草本:金针菜、石刁柏、茭白、蜀葵、槭葵、玉簪、金光菊及
2、一枝黄花等宿根草本园艺植物,当冬季严寒到来时,地上部全部干枯,到翌年春季又复萌发新芽,其地下宿根能耐0以下甚至105的低温。(1)园艺植物对温度的要求 耐寒园艺植物:金鱼草、蛇目菊、三色堇、菠菜、大葱、大蒜等园艺植物,能耐21的低温。短期内可以忍耐105。在我国除高寒地区以外的地带可以露地越冬。 半耐寒园艺植物:金盏花、紫罗兰、桂竹香、萝卜、胡萝卜、芹菜、莴苣、豌豆、蚕豆、甘蓝类、白菜类等,不能忍耐长期-2-1的低温,在北方冬季需采用防寒保温措施才可安全越冬。(1)园艺植物对温度的要求 喜温园艺植物:该类生育最适温度为2030。超过40,生长几乎停止;低于10,生长不良。如热带睡莲、筒凤梨、变
3、叶木、黄瓜、番茄、茄子、甜椒、菜豆等均属此类。 耐热园艺植物:如西瓜、甜瓜、丝瓜、南瓜、豇豆等在40的高温下,仍能正常生长。(1)园艺植物对温度的要求温度并不是一成不变的,而是呈周期性的变化,把温度的周期性变化称为温周期。温度有季节的变化及昼夜的变化。1d中白昼温度较高,光合作用旺盛,同化物积累较多;夜间温度较低,减少呼吸消耗。因而这种昼高夜低的变温对植物生长有利。(2) 园艺植物适宜的温周期不同植物适宜的昼夜温差范围不同。通常热带植物昼夜温差应在36;温带植物57;而沙漠植物则要相差10以上。果实生长后期昼夜温差是影响果实品质的一个重要因素。如新疆、甘肃等地由于昼夜温差较大,西瓜、甜瓜含糖量
4、高,品质优良,是我国著名的西、甜瓜生产基地;而“砀山酥梨”在黄河故道地区可溶性固形物仅1012,在陕北黄土高原则高达15。 (2) 园艺植物适宜的温周期气温高的后果A. 引起蒸腾作用加强,水分平衡失调,发生萎蔫(wilt)或永久萎蔫(permanent wilt)。B. 植物光合作用下降而呼吸作用增强,同化物积累减少。C. 气温过高常导致冬瓜、南瓜、西瓜、番茄、甜椒等果实发生“日烧”现象,也会使苹果、番茄等果实着色不良,果肉松绵,成熟提前,贮藏性能降低。(3) 高温及低温障碍高温障碍土温高的后果首先影响根系生长,进而影响整株的正常生长发育。一般土壤高温造成根系木栓化速度加快,根系有效吸收面积大
5、幅度降低,根系正常代谢活动减缓,甚至停止。此外,由于高温妨碍了花粉的发芽与花粉管的伸长,常导致落花落果。 (3) 高温及低温障碍高温障碍低温对园艺植物的影响有低温冷害与低温冻害之分。冷害是指植物在零度以上的低温下受到伤害。起源于热带的喜温植物,如黄瓜、番茄、香石竹、天竺葵类等在10以下温度时,就会受到冷害。冻害是温度下降到零度()以下,植物体内水分结冰产生的伤害。(3) 高温及低温障碍低温障碍不同园艺植物,甚至同种园艺植物在不同的生长季节及栽培条件下,对低温的适应性不同,因而抗寒性也不同。 一般处于休眠期的植物抗寒性增强。如落叶果树在休眠期地上部可忍耐-30-25的低温;石刁柏、金针菜等宿根越
6、冬植物,地下根可忍受-10低温。但若正常生长季节遇到05低温,就会发生低温伤害。(3) 高温及低温障碍低温障碍利用自然低温或人工方法进行抗寒锻炼可有效提高植物的抗寒性。如生产上将喜温园艺植物刚萌动露白的种子置于稍高于0的低温下处理,可大大提高其抗寒性。番茄、黄瓜、甜椒、香石竹、仙客来等育苗定植前,逐渐降低苗床温度,使其适应定植后的环境,即育苗期间加强抗寒锻炼,提高幼苗抗寒性,促进定植后缓苗,是生产上常用的方法,也是最经济有效的技术措施。 (3)高温及低温障碍低温障碍克服措施光照是园艺植物生长发育的重要环境条件,通过光强、光质和日照时间长短影响光合作用及光合产物,从而制约着植物的生长发育、产量和
7、品质。(1) 光照度(1ight intensity) (2) 光质(light quality)(3) 光照长度(1ength of day or duration of sunshine)3.3.2 光照光照度常依地理位置、地势高低、云量及雨量等的不同而呈规律性的变化。即随纬度的增加而减弱,随海拔的升高而增强。1年之中以夏季光照最强,冬季光照最弱;1d之中以中午光照最强,早晚光照最弱。不同园艺植物对光照度反应不一,据此可将其分为3类: (1) 光照度(1ight intensity) 阳生植物(heliophyte):该类在较强的光照下生长良好。桃、杏、枣、扁桃、苹果、阿月浑子等绝大多数落
8、叶果树,多数露地一二年生花卉及宿根花卉、仙人掌科、景天科和番杏科等多浆植物、茄果类及瓜类等均属此类。(1) 光照度(1ight intensity) 阴生植物(sciophyte):此类植物不能忍受强烈的直射光线,需在适度荫蔽下才能生长良好。如蕨类植物、兰科、苦苣苔科、凤梨科、姜科、天南星科及秋海棠植物等均为阴性植物。也有一些园艺植物如菠菜、莴苣、茼蒿等绿叶菜类在光照充足时能良好生长,但在较弱的光照下,生长快、品质柔嫩。利用此特性,生产上常常合理密植或适当间套作,以提高产量,改善品质。 (1) 光照度(1ight intensity) 中生植物(mesophyte):该类植物对光照度的要求介于
9、上述两者之间,或对日照长短不甚敏感。通常喜欢日光充足,但在微荫下也能正常生长。如萱菜、桔梗、白菜、萝卜、甘蓝、葱蒜类等。 (1) 光照度(1ight intensity) 光质又称光的组成,是指具有不同波长的太阳光谱成分,其中波长为380760nm之间的光(即红、橙、黄、绿、蓝、紫)是太阳辐射光谱中具有生理活性的波段,称为光合有效辐射。 植物同化作用吸收最多的是红光,其次为黄光,蓝紫光的同化效率仅为红光的14。(2) 光质(light quality)红光不仅有利于碳水化合物的合成,还能加速长日植物的发育;蓝紫光则加速短日植物发育,并促进蛋白质和有机酸的合成;短波的蓝紫光和紫外线能抑制茎节间伸
10、长,促进多发侧枝和芽的分化,且有助于花色素和维生素的合成。因此,高山及高海拔地区因紫外线较多,所以高山花卉色彩更加浓艳,果色更加艳丽,品质更佳。 (2) 光质(light quality)日照长度首先影响植物花芽分化、开花、结实;其次还影响到分枝习性、叶片发育,甚至地下贮藏器官如块茎、块根、球茎、鳞茎等的形成以及花青素等的合成。按对日照长短反应不同,可将园艺植物分为3类:(3) 光照长度(即日照长度) 长光性植物(长日照植物,long-day plant,又称短夜植物,short-night):在较长的光照条件下(一般为1214h以上)促进开花,而在较短的日照下,不开花或延迟开花。如白菜、甘蓝
11、、芥菜、萝卜、胡萝卜、芹菜、菠菜、莴苣、大葱、大蒜等一二年生园艺植物,在露地自然栽培条件下多在春季长日照下抽薹开花。(3) 光照长度 短光性植物(短日照植物,short-day plant,又称长夜植物,long-night plant):在较短的光照条件下(一般在1214h以下)促进开花结实;而在较长的日照下,不开花或延迟开花。如菊花、一串红、绣球花、豇豆、扁豆、刀豆、茼蒿、苋菜、蕹菜、草莓、黑穗状醋栗等,它们大多在秋季短日照下开花结实。(3) 光照长度中光性植物(day-natural plant):一些园艺植物对每天日照时数要求不严,在长短不同的日照环境中均能正常孕蕾开花。如大多数果树对
12、日照长短不像一些一二年生草本植物那么敏感。番茄、甜椒、黄瓜、菜豆等只要温度适宜,一年四季均可开花结实。北方地区秋冬季节利用高效节能日光温室,利用其对日照长短要求不严的特性,增温保温,成功地栽培了果菜类,实现了周年生产,均衡供应的目的。 (3) 光照长度水是园艺植物进行光合作用的原料,也是养分进入植物时的外部介质(如很多主动吸收的离子)或载体(大多数被动吸收过程),同时也是维持植株体内物质分配、代谢和运输的重要因素。园艺植物吸收的大部分水分用于蒸腾,通过蒸腾引力促使根系吸收水分和养分,并有效调节体温,排出有害物质。(1)园艺植物的需水特性 (2)园艺植物不同生育期对水分要求的变化3.3.3 水分
13、不同园艺植物对水分的亏缺反应不同。园艺植物的需水特性主要受遗传性决定,即由吸收水分的能力和对水分消耗量的多少两方面来支配。根据需水特性通常可将园艺植物分为以下3类: (1)园艺植物的需水特性 旱生植物(xerophyte):这类植物旱性强,能忍受较低的空气湿度和干燥的土壤。其耐旱性表现在:一方面具有旱生形态结构,如叶片小或叶片退化变成刺毛状、针状,表皮层角质层加厚,气孔下陷,气孔少;叶片具厚茸毛等,以减少植物体水分蒸腾。如石榴、沙枣、仙人掌、大葱、洋葱、大蒜等均属此类;另一方面则是具有强大的根系,吸水能力强,耐旱力强。如葡萄、杏、南瓜、西瓜、甜瓜等。 (1)园艺植物的需水特性 湿生植物(hyg
14、rophyte):该类植物耐旱性弱,需要较高的空气湿度和土壤含水量,才能正常生长发育。其形态特征为:叶面积较大,组织柔嫩,消耗水分较多。而根系入土不深,吸水能力不强。如黄瓜、白菜、甘蓝、芹菜、菠菜、香蕉、枇杷、杨梅及一些热带兰类、蕨类和凤梨科植物等。 藕、茭白、荷花、睡莲、王莲等水生植物属于典型的湿生植物类。(1)园艺植物的需水特性 中生植物(mesophyte):此类植物对水分的需求介于上述两者之间。一些种类的生态习性偏于旱生植物特征;另一些则偏向湿生植物的特征。茄子、甜椒、菜豆、萝卜、苹果、梨、柿、李、梅、樱桃及大多数露地花卉均属此类。(1)园艺植物的需水特性 同种园艺植物不同生育期对水分
15、需要量不同。各种园艺植物在生育期中对水分的需要均有关键时期和非关键时期,非关键时期是节水栽培或旱作的适宜时期。 种子萌发时,需要充足的水分,以利胚根伸出;(2) 园艺植物不同生育期对水分要求的变化幼苗期因根系弱小,在土壤中分布较浅,抗旱力较弱,须经常保持土壤湿润。水分过多,幼苗长势过旺,易形成徒长苗。因此生产上园艺植物育苗常适当蹲苗,以控制土壤水分,促进根系下扎,增强幼苗抗逆能力。但若蹲苗过度,控水过严,易形成“小老苗”,即使定植后其他条件正常,也很难恢复正常生长;(2) 园艺植物不同生育期对水分要求的变化大多数园艺植物旺盛生长期均需要充足的水分。此时,若水分不足,叶片及叶柄皱缩下垂,植株呈萎
16、蔫现象。暂时萎蔫可通过栽培措施补救;相反,水分过多,由于根系生理代谢活动受阻,吸水能力降低,导致叶片发黄,植株徒长等类似干旱症状。通常开花结果期,要求较低的空气湿度和较高的土壤含水量。一方面满足开花与传粉所需空气湿度;另一方面充足的水分又有利于果实发育。(2) 园艺植物不同生育期对水分要求的变化按质地土壤可分为:沙质土、壤质土、黏质土、砾li质土等。沙质土常作为扦插用土及西瓜、甜瓜、桃、枣、梨等实现早熟丰产优质理想用土;壤质土因质地均匀,松黏适中,通透性好,保水保肥力强,几乎适用于所有园艺植物的商品生产。黏质土、砾li质土等与沙质土类似,适当进行土壤改良后栽种较宜。土壤肥力(soil fert
17、ility):通常指土壤中有机质及矿质营养元素的高低。3.3.4 土壤与营养土壤有机质含量应在2以上才能满足园艺植物高产优质生产所需。化肥用量过多,土壤肥力下降,有机质含量多在0.51之间。因此,大力推广有机生态农业,改善矿质营养水平,提高土境中有机质含量,是实现园艺产品高效、优质、丰产的重要措施。土壤酸碱度影响植物养分的有效性及植株生理代谢水平。不同园艺植物有其不同的适宜土壤酸碱度范围(表2-2)。 3.3.4 土壤与营养园艺植物种类适宜范围(pH)园艺植物种类适宜范围pH)园艺植物种类适宜范围pH)苹果5.57.0甘蓝6.06.5紫罗兰5.57.5梨5.67.2大白菜6.57.0雏菊5.5
18、7.0桃5.26.5胡萝卜5.08.0石竹7.08.0栗5.56.5洋葱6.08.0风信子6.57.5枣5.28.0莴苣5.57.0百合5.06.0柿6.07.0黄瓜6.5水仙6.57.5杏5.67.5番茄6.56.9郁金香6.57.5葡萄6.58.0菜豆6.27.0美人蕉6.07.0柑橘6.06.5南瓜5.56.8仙客来5.56.5山楂6.57.0马铃薯5.56.0文竹6.07.0表2-2 主要园艺植物对土壤酸碱度的适应范围(PH) 园艺植物与其他植物一样,最重要的营养元素为:氮、磷、钾,其次是钙、镁。微量元素虽需要量较小,但也为植物所必需。园艺植物种类繁多,对营养元素需求也存在一定差异。而
19、且即使同一种类、同一品种,也因生育期不同,对营养条件要求也各异。因此,了解各种园艺植物生理特性,采取相应的措施是栽培成功与否的关键。 3.3.4 土壤与营养地势地形是影响园艺植物生长发育的间接环境因素。它是通过改变光、温、水、热等在地面上的分配,从而影响园艺植物生长发育、产量形成与品质变化。 (1) 地形 地形是指所涉及地块纵剖面的形态,具有直、凹、凸及阶形坡等不同类型。地形不同,所在地块光、温、湿度等条件各异。如低凹地块,冬春夜间冷空气下沉,积聚,易形成冷气潮或霜眼,造成较平地更易受晚霜危害。 3.3.5 地势地形3.3.5 地势地形(2)地势地势(relief of surface con
20、figuration)是指地面形状高低变化的程度,包括海拔高度、坡度、坡向等,其中尤以海拔高度影响最为显著。 海拔高度 (sea level elevation or above sea level)每垂直升高100m,气温下降0.6-0.8,光强平均增加4.5%,紫外线增加3%4%。同时,降水量与相对湿度也发生相应变化。3.3.5 地势地形(2)地势 坡度(slope gradient or degree of slope)主要通过影响太阳辐射的接受量、水分再分配及土壤的水热状况,对园艺植物生长发育产生不同程度的影响。一般认为520的斜坡是发展果树及木本观赏园艺植物的良好坡地。 坡向(asp
21、ect of slope)不同,接受太阳辐射量不同,其光、热、水条件有明显差异,因而对园艺植物生长发育有不同的影响。如在北半球南向坡接受的太阳辐射最大,北坡最少,东坡与西坡介于两者之间。 (1) 工业“三废”污染 (2) 农药污染 (3) 肥料污染(4) 微生物污染 (5) 激素与保鲜剂污染3.3.6 污 染工业“三废”是指废水、废渣和废气,其通过污染周围环境中的水、土壤和空气,从而污染园艺产品。“三废”中含有的有害物质主要包括二氧化硫、氟化氢、氯、氨、硫化氢、氯化氢、一氧化碳等有害气体;铅、锌、铜、铬、镉、砷、汞等重金属及含毒塑料薄膜、酚类化合物等。据不完全统计,全国耕地受工业“三废”污染面
22、积已逾400万hm2。 (1) 工业“三废”污染由于长期不合理、超剂量使用农药,使得害虫和病原菌种群抗药性逐年增强,反过来,又提高农药使用浓度,增加用药次数,形成恶性循环,致使园艺产品中农药残留量较高,直接危害人体健康。 采用以生物防治为主的综合农业配套技术措施是减少农药污染、推进无害化安全生产的重要环节。 (2) 农药污染为追求产量,促进早熟,许多地区大量使用无机化肥,特别是过量追施无机氮肥,导致植物体内硝酸盐大量积累,严重影响人体健康。据分析,人体摄取的硝酸盐80以上来自蔬菜;而蔬菜近年来硝酸盐含量严重超标,应引起广泛关注。(3) 肥料污染(4) 微生物污染 城镇生活污水、生活垃圾及医院排
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