植物生产环境知识点.docx

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植物生产环境知识点

一、土壤环境调控

（一）土壤肥力

主壤肥力是土壤在植物生长发育过程中,为植物生长供应和协调养分、水分、空气和执量的能力,是土壤物理、化学和生物学性质的综合反应。

土壤肥力是土壤的基本属性和本特征,土壤肥力的高低是影响植物生长的重要因素之一土壤肥力根据其产生的原因可以分为自然肥力和人工肥力

自然肥力是由土壤母质、气候、生物、地形等自然因素的作用下形成的土壤肥力,是土壤的物理、化学和生物特征的综合表现。

自然肥力是自然再生产过程的产物,是土地生产力的基础,它能自发地生长天然植被。

人工肥力是指通过人类生产活动,如耕作、施肥、灌溉、土壤改良等人为因素作用下形成的土壤肥力。

随着人类对土壤利用强度的不断扩展,人为因素对土壤作用的力度越来越大,已成为定土壤肥力发展方向的基本动力之一。

自然土壤只具有自然肥力,而农业土壤可以按照人类的需求同时具有自然肥力和人工肥力。

（二）土壤质地

土壤质地分类任何一种土壤都不可能只由单一的某一粒级的矿物质土粒组成,同时土壤中各粒级矿物质土粒的含量也不是平均分配的,而是以不同的比例组合而成。

将土壤中各粒级土粒质量分数的配合比例称为土壤质地。

土壤质地也称为土壤机械组成,或称土壤颗粒组成,是根据土壤的颗粒组成划分的土壤类型。

一般将土壤质地分成沙土、壤土和黏土三个基本等级。

土壤质地这样划分主要是继承了成土母质的类型和特点,又受到耕作、施肥、排灌、平整土地等人为因素的影响,是土壤的一种十分稳定的自然属性,对土壤肥力有很大影响。

不同的土壤质地分类方案的标准不尽相同

1.土壤质地的改良

1.增施有机肥料

2.客土法

3.翻淤压沙、翻沙压淤

4.耕作管理措施

（三）土壤质地与土壤肥力的关系

沙质土，保水保肥性能差，不耐干旱，肥效快效期短，含矿质养分少潜在养分含量低，易于转化为速效养分，不利于有机质的积累；施肥见效快，肥效短保持养分能力差，养分易流失

黏质土，土壤固相比表面积巨大,表面能高,吸附能力强;保水、保肥性能强,但肥效缓慢;潜在养分储量丰富,特别是钾钙、镁含量较多,但养分转化速度慢;保水性强,热容量大,土温变幅小

壤质土，无论通透水性能,保水保肥能力,还是耕性都好。

土温稳定,水分和空气比例协调,有利于植物出苗和后期生长发育，兼有沙土和黏土的优点，却没有2者的不足

（四）土壤有机质的作用

1.提供植物生长所需养分

2.改善土壤理化性质

3.提高土壤的保肥性

4.促进植物生长发育

5.减缓土壤污染

6.促进微生物的活动

（五）土壤容重

单位容积土体（包括孔隙在内的原状土）的干重。

单位为克/厘米3或吨/米3。

在实际土壤中,含有孔隙,土粒只占其中的一部分,所以,相同体积的土壤容重的数值小于比重。

一般旱作土壤容重大体在1.00

1.80g/cm3,其数值的大小受土壤内部质地、土粒排列、结构、松紧状况的影响,同时还经常受到降水和人为生产活动等的外界因素的影响,尤其是耕层变幅较大。

土壤容重是一个十分重要的土壤肥力基本数据,在植物中用途较广。

在土壤质地相似的条件下,容重的大小可以反映土壤的松紧度:

容重小,表示土壤疏松多孔,结构性良好;容重大则表明土壤紧实、板硬而结构不良。

不同植物对土壤松紧度的要求不完全一样。

各种植物由于生物学特性不同,对土壤松紧度的适应能力也不同。

对于大多数植物来说,土壤容重1.14

1.26g/cm3比较适宜,有利于幼苗的出土和根系的正常生长

（六）土壤孔隙性

1.土壤孔隙度

土壤是个多孔体,土壤孔隙的多少用土壤孔隙度来表示。

壤中所有溶容积占土壤总容积的百分数,称为土壤孔隙度,简称孔度。

其计算公式为

2.孔隙类型

（1）毛管孔隙毛管孔隙的孔径为0.002

0.020mm，具有显著毛管作用及毛管引力，水分可借助毛管引力保持贮存在这类孔隙中,并依靠毛管引力运动,借毛管引力而保持在毛管孔隙中的水分,称为毛管水。

毛管水可被植物吸收利用。

植物细根、原生动物和真菌等难以进入毛管孔中,根毛和细菌可以进入其中

此类孔隙是土壤中保存有效水分的主要孔隙,毛管孔隙数量具有决定土壤蓄水、保水的能力。

（2）通气孔隙通气孔隙孔径大于0.020mm,毛管作用明显减弱,不具有毛管引力,保持水分能力逐渐消失。

这类孔隙不能保持水分,水分主要在重力作用下迅速排出。

它是水分与空气的通道,经常为空气所占据,故又称为空气孔隙或大孔院。

大孔隙的数量直接影响着土壤透气和渗水能力。

通气孔隙发达的土壤可接纳大量的降水或灌溉水,不致造成地表径流和上层滞水。

植物根系和真菌可以进入这类孔隙

（七）团粒结构

指近似球形,疏松多孔的小团聚体,其直径为0.25

10.00mm。

它是植物生长中最为理想的团粒结构,一般粒径为2

3mm,俗称“蚂蚁蛋”。

1.肥力特点:

团粒结构是一种良好的土壤结构,具有多级孔隙,由单粒到微团粒,再由微团粒胶结成较大的团粒过程,使土壤形成了不仅孔隙度高,而且具有大小孔隙比例适当的孔隙性,能协调水、肥、气、热等肥力因素的关系,耕作也较省力,是植物生长的理想结构。

2.与土壤肥力关系

1.协调水分和空气的矛盾

2.协调土壤有机质中养分的消耗和积累的矛盾

3.调节土热状况

4.改良耕性和有利于作物根系伸展

3.团粒结构的创造

1.精耕细作

2.增施有机肥

3.合理灌溉

4.合理的轮作制度

5.施用土壤结构改良剂

（八）土壤胶体

土壤中最细微的固体颗粒部分,分散在土壤溶液中,它与土壤溶液构成土壤胶体分散体系。

胶体颗粒的直径一般在1~100nm,实际上土壤中小于1000nm的黏粒都有胶体的性质。

土壤胶体的组成从内向外可分为微粒核、决定电位离子层、补偿离子层3个部分。

1.土壤胶体的种类

（1）无机胶体：

组成胶体微粒核的主要物质是土壤矿质颗粒,可以分为结晶质和非结晶机质合质,主要包括成分复杂的各种次步铝硅酸盐黏粒粒可矿物（一般称为黏土矿物）和成分简单的氧

化物及含水氧化物。

（2）有机胶体：

胶体微粒核的组成物质是有机物质,其主要成分是土壤腐殖质,虽然有机胶体占到土壤胶体的比例不高,但其活性比无机胶体强,在土壤中容易被土壤微生物分解。

（3）有机一无机复合胶体：

该胶体微粒核的组成物质是土壤矿物质和有机质的复合体。

一般来讲,土壤有机质并不单独存在于土壤中,而是与土壤矿物质,特别是黏土矿物通过物理和化学的机理结合在一起,形成有机-无机复合体。

在土壤中有机无机复合体是比较活跃的组成部分,对土壤肥力影响较大。

因此,越是肥沃的土壤,有机-无机复合体所占的比例越高。

（九）土壤可塑性

土壤在誓适量水分范围内,可被外力塑成任何形状,当外力消失或干燥后,仍能保持其所获得的形状的性能。

干燥的土壤没有可塑性,当含水量逐渐增加时,土壤才表现可塑性,当水分增加到使土壤呈流体状态时,可塑性消失。

土壤开始呈现可塑状态时的含水量称为下塑限,土壤失去可塑性而开始流动时的土壤含水量称为上塑限。

土壤质地愈黏,可塑性愈强。

（十）土壤耕性

土壤在耕作时反映出来的特性。

土壤耕性可以反映土壤的熟化程度,直接关系到能否为植物生长发育创造一个合适的土壤环境,是土壤的物理性与物理机械性等的综合表现

1.耕作难易即耕作阻力大小,直接影响劳动效率。

土壤耕性如何,表现在耕作难易宜耕期长短及耕作质量好坏等方面。

一般质地黏重、缺乏有机质、结构不良的土壤难耕。

2.宜耕期长短即适于耕作时间的长短,也就是耕作时对土壤水分要求的严格程度耕性良好的土壤,降雨或灌溉后宜耕时间长,对土壤墒情要求不严格,表现为“干好耕,湿好耕,不干不湿更好耕”。

耕性不好的土壤,宜耕的土壤含水量范围很窄,表现为“早上软晌午硬,到了下午锄不动”或“干时硬,湿时泞”。

一般沙质土壤比黏质土壤宜耕期长

3.耕作质量即耕作后土壤所表现的状况及对植物生产的影响。

耕性不良的土壤不仅耕作困难,达不到规定的耕层深度,而且耕后常起大土块,不易散碎,对种子发芽、出土以及幼苗生长不利;耕性良好的土壤,耕作阻力小,耕后疏松、细碎、平整,便于出苗、扎根,有利于植物生长

（十一）土壤阳离子交换量（CEC）

是指在一定PH值时每1000g干土所能吸附的全部交换性阳离子的厘摩尔数。

交换量大小代表了可能吸收的养分数量，即土壤保肥能力。

与土壤肥力的关系∶土壤交换量的大小，基本上代表了土壤的保持养分数量，也就是保肥力高低；交换量大，保存养分的能力大，反之则弱。

土壤交换量可以作为评价土壤保肥力的指标。

二、养分环境调控

（一）植物营养临界期

植物营养临界期是指某种养分缺乏、过多或比例不当，对于植物生长发育起着明显不良影响的那段时间。

在营养临界期，植物对某种养分需求的绝对数量虽然不多，但很迫切，若因该养分缺乏、过多或比例不当而受到损失，即使在以后该养分供应正常也很难弥补。

同种植物的不同营养元素以及同种营养元素对不同的植物其营养临界期不完全相同，但多出现在植物生育前期。

大多数植物磷素营养的临界期多出现在幼苗期，或种子营养向土壤营养的转折期。

如冬小麦在分蘖初期、玉米在出苗后7d左右、棉花在出苗后10~20d。

植物的氮素营养临界期也在生育前期。

如冬小麦是在分蘖和幼穗分化期。

水稻钾素的营养临界期则在分蘖初期和幼穗形成期。

（二）植物营养最大效率期

植物营养最大效率期是指某种养分能够发挥最大效能的那段时间。

植物在不同阶段吸收养分的数量往往差别很大，一般把植物在单位时间内吸收养分数量最多的时期称为植物营养最大效率期，也称植物强度营养期。

这一时期一般是植物营养生长的旺盛期或营养生长与生殖生长同时并进的时期，此时植物吸收养分的数量最大、速度最快，如能及时满足植物对养分的需求，其增产效果非常显著。

营养最大效率期因植物而异。

如就氮素营养最大效率期而言，水稻在分蘖期，油菜在花期，玉米一般在喇叭口期至抽雄初期，小麦在拔节至抽穗期，棉花在开花结铃期。

（三）养分归还学说

养分归还学说维持土襄肥力而必须归还作物从土壤中取走的养分的理论。

在上壤上种植作物必然消耗土壤中的矿一质养分。

而土壤中矿质养分是有限的。

如果不把农作物带走的矿质养分及时地以施肥的形式加以补充，则土壤肥力势必日益下降，作物产量也必将逐渐下降。

（四）最小养分律

1.土壤中相对含量最少的养分制约着作物产量的提高。

2.最小养分会随条件改变而变化。

3.只有补施最小养分，才能提高产量。

（五）硝化作用

1.硝化作用土壤中的氨（NH3）或铵离子（NH4+）在硝化细菌的作用下转化为硝酸的过程称为硝化作用。

氨在亚硝化细菌的作用下被氧化成亚硝酸。

硝化作用产生的硝态氮是植物最容易吸收的氮素，特别是甘蓝、白菜、芹菜、生菜等叶菜类蔬菜极易吸收硝态氮。

2.反硝化作用硝酸盐或亚硝酸盐还原为气体分子态氮氧化物的过程中，当土壤处于通气不良的条件下，土壤中的硝态氮或亚硝态氮在反硝化细菌的作用下发生分解作用，产生N2O、NO和N2。

（六）铵态氮肥和硝态氮肥的比较

1.铵态氮肥的特点。

氮素形态以氨或铵离子形态存在的氮肥称为铵态氮肥。

如氨水、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵等。

这些氮肥的共同特点是:

（1）易溶于水，易被植物吸收利用，肥效迅速，施后可及时提供植物所需要的氮素。

（2）施入土壤后，从肥料中解离出来的铵离子能被土壤胶体吸附，不易流失。

（3）遇碱性物质，易分解放出氨气挥发，导致氮素损失，北方碱性土壤上施用注意深施。

（4）在通气良好的条件下，铵离子经硝化作用由铵态氮素转变为硝态氮素，硝态氮素虽能被植物根系吸收，但不易被土壤胶体吸附保存，容易流失。

2.硝态氨肥的特点。

氮素形态以硝酸根离子形态存在的氮肥称为硝态氮肥。

如硝酸铵、硝酸钙等。

这类氮肥的共同特点是:

（1）易溶于水，易被植物吸收利用，肥效快。

（2）施入土壤后，NO3-不易被土壤胶体吸附，随土壤水分流动而移动，容易引起氮素流失。

（3）在土壤厌氧条件下（如水稻田），易引起反硝化作用，形成植物根系不能吸收的氮气或氧化氮气，造成氮素损失。

（4）具有较强的吸湿性、助燃性和易爆性。

3.过磷酸钙的施用方法：

（1）集中施用

（2）分层施用

（3）与有机肥料混合施用

（4）制成粒状磷肥

（5）根外追肥

4.土壤中磷的转化

（1）有机磷的水解

（2）有效态含磷化合物的固定

①化学性固定

②阴离子代换固定

③生物固定

5.土壤中钾素的形态

水溶性钾

交换性钾

固定态钾

矿物态钾

6.土壤中钾的转化

（1）土壤中钾的释放

①矿物态钾的风化

②交换性钾的释放

③有机物在土壤中的腐解释释放出钾离子

（2）土壤中钾的固定

7.缓释肥料：

采用物理化学和生物化学方法制造的能使肥料中养分N、K释放速率缓慢，释放期长，在作物的整个生长周期都可以满足植物生长所需的肥料。

有机合成微溶型缓释氮肥（基肥一次性施入）、包膜类缓释肥料（基，前期配施适量化学肥料）

（七）报酬递减律（P214）

报酬递减律是18世纪末法国古典经济学家、重农学派杜尔哥在深入研究投入产出关系和大量科学实验基础上进行归纳后提出的。

其基本内容是从一定面积土地所得到的报酬随着向土地投入的劳动和资本数量的增加而增加,但达到一定限度后,随着投入的单位劳动和资本的增加,报酬的增加速度却在逐渐递减。

大量田间试验结果表明,土壤施肥量与作物产量的关系,可用一元二次方程式Y=A+BX+CX表达（Y为作物产量,X为施肥量,A为不施该种肥料（X=0）的产量,B、C为回归系数）。

产量与施肥量之间呈抛物线状（图7-12）。

肥料的增产效应大体上可分为三个阶段。

第一阶段,施肥量低,增施单位肥料所获得的增产量较高;第二阶段,施肥量较高,增施单位肥料获得的增产明显递减（报酬递减）,直至作物达到最高单产,即在一定栽培条件下增产的极限;第三阶段,进一步增施肥料时,作物不仅不能增产,反而引起减产。

这样就形成了一条曲线,生产上所需要寻求的就是经济效益最高时的肥料施用量。

经济施肥量的确定,一般都以田间肥效试验结果中的肥料投入与产品收益作为依据。

常用的方法有:

1．效应函数计算法最简单的是一元肥料效应中经济施肥量的确定。

设Y为作物产量,X为施肥量,A为不施该种肥料（X=0）的产量,B、C为回归系数。

由Y=A+BX+CX2可导出求作物最高产量施肥量的公式:

X=-B/2C。

再考虑单位价格Pf和单位肥料的增产量PY时,便可获得求取经济效益最高时的施肥量X=Pf/（PY-B）/2C。

2.效应函数图解法试验中由不同施肥量下获得的作物产量,按价格转换为不同产值,并计算与施肥量相关的函数式,绘制成产值随施肥量增长变化的曲线（图7-13）肥料价格计算成肥料投入价值,按施肥量增长绘一直线,为肥料投入增长线,在产值增长线上,绘一平行于肥料投入增长线的切线,此切线有斜率随肥料投入线斜率而变化,因而切点将在产值曲线上移动,由切点做一垂线,延伸至横坐标,则垂线与横坐标之交点,即为经济施肥量。

施用这一数量的肥料,理论上单位面积所能获得的利润最高。

三、水分环境调控

1.吸湿水：

固体土粒表面的分子引力和静电引力对空气中水汽分子的吸附力面被紧密保持的水分。

大气湿度愈高，温度愈低，土壤分散性越高，吸湿水越多。

2.毛管水：

由土粒间孔隙所表现的毛管力保持在士壤孔隙中的水。

毛管水数量多，分布广，能被直接吸收利用，移动速度快，有溶解养分的能力

3.重力水：

当土层的下部不受地下水顶托，土壤含水量超过田间持水量的那部分水量在重力作用下从士壤中垂直向下移动。

土壤暂时为重力水所饱和时的

含水量称为饱和持水量。

4.田间持水量：

指在地下水较深和排水良好的土地上充分灌水或降水后，允许水分充分下渗，并防止其水分蒸发，经过一定时间，土壤剖面所能维持的较稳定的土壤水含量，是大多数植物可利用的土壤水上限。

土壤含水量＝田间持水量×占田间持水量的百分数

四、光环境调控

（一）大气辐射：

大气吸收地面辐射后温度升高，不断向外辐射（属于红外辐射）

（二）大气逆辐射：

大气辐射向下到达地面的那部分辐射，与地面辐射方向相反

（三）地面有效辐射：

地面辐射减去大气逆辐射（E=Ee-Ea）

（四）光周期理论在农业上的应用：

引种、育种、调节花期、控制生殖生长，增加茎叶产量

（五）提高光能利用率的主要途径

1.增加光合面积

合理密植、改变株型

2.延长光合时间

提高复种指数、延长生育期、人工补光

3.提高光合效率

增加CO2浓度、调节温度、降低光呼吸、加强田间管理

五、温度环境调控

（一）植物温周期现象：

由于气温有年变化和日变化，所以作物在长期的适应过程中产生了对年温和日温变化的要求

（二）有效积温：

活动温度与生物学下限温度之差，用来表示作物对热量条件的要求（预测作物物候期、成熟期、病虫害发生期）

（三）春化作用：

植物在苗期需要经过一段低温时期才能开花结古的特性

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