项目五温度环境.docx

1、项目五 温度环境项目五 植物生长的温度环境调控 【项目目标】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。【项目说明】各种植物的生长、发育都要求有一定的温度条件，植物的生长和繁殖要在一定的温度范围内进行。在此温度范围的两端是最低和最高温度。低于最低温度或高于最高温度都会引起植物体死亡。最低与最高温度之间有一最适温度，在最适温度范围内植物生长繁殖得最好。在农业生产上，要注意各种环境条件对生长的个别生理活动的特殊作用，又要运用一分为二的观点，抓住主要矛

2、盾，采取合理措施，才能适当地促进和抑制植物的生长，达到栽培的目的。所以研究温度因素有更实用的意义。任务1 植物生产的温度环境【任务重点】土壤热特性。土壤温度、空气温度的变化规律。【任务难点】影响土壤温度的因素特点；大气中的逆温。【任务内容】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；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

3、土壤容积热容量/106Jm31土壤导热率/Jm1s11土粒2.062.440.82.5水4.20.59空气0.00130.02（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，土壤表面月平均温度最高值出现在78月，最低值出现在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

4、）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、

5、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

6、，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

7、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？任务2 植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；温度调控的技术。【任务内容】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

8、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 50028003200棉花2 6002 9

9、00340036004000冬小麦16002400玉米2 1002 400250027003000高粱2 2002 400250027002800大豆25002900谷子1 7001 8002200240024002600马铃薯1 000140018003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

10、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

11、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）垄作垄作的目的在于：增大受光面积，提高土温，排除渍水，土松通

12、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）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

13、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，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。（

14、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？任务3 城市园林植物生长温度调控【教学重点】热岛效应、热岛强度；温度对园林植物的生态作用；极端温度对植物的影响【教学难点】城市热岛效应形成的原因；高、低温对植物的影响。【任务内容】一、城市温度条件（一）热岛效应城市是人口、建筑物以及生产、生活的集中地，其温度条件与周围的郊区比较有很大差异。1、城市热岛效应城市热岛效应是城市气候最明显的特征之一，它是指城市气温高于郊区或乡村的气温，温度较高的城市地区被气

15、温相对较低的郊区或乡村所包围的现象。2、热岛强度 市内均温与郊区均温的差值。3、城市热岛效应形成的原因（1）城市下垫面的反射率比郊区小。城市绿地面积比郊区小，砖石、水泥、沥青等建筑材料的光反射率比植被低，特别是深色屋顶和墙面等反射率更低。城市建筑物密度大，形成立体下垫面，太阳辐射经下垫面之间的多次反射吸收最终反射的能量减少。（2）城市下垫面建筑材料的热容量、导热率比郊区森林、草地、农田组成的下垫面要大得多。城市较高温度的下垫通过长波辐射提供给大气的热量比郊区多。（3）城市大气中二氧化碳和空气污染物含量高，形成覆盖层，减少热量的散失，并对地面长波辐射有强烈的吸收作用。（城市上空的尘盖）（4）城市

16、交通和居民生活的热量辐射热量。（5）城市中建筑物密集，通风不良，不利于热量的扩散；城市地面不透水面积较大，排水系统发达，地面蒸发量小、植被少，通过水分蒸腾、蒸发消耗热量的作用减小。4、影响城市热岛效应强度的因素城市热岛效应强度因地区而异，它与城市规模、人口密度、建筑物密度、城市布局、附近的自然环境有关。城市热岛效应强度还与季节有关，如：北京市区与郊区年均温差为1.76,春季1.60、夏季1.60、秋季1.73、冬季2.13；天津市区与郊区年均温差为0.87，春季0.99、夏季0.61、秋季0.61、冬季1.22。上海市区与郊区年均温差为0.54，春季0.36、夏季0.20、秋季0.90、冬季0

17、.70；（二）城市小环境温度变化在城市的局部地区，由于建筑物和铺装地面的作用，极大地改变了自然光、热、水的分布，形成特殊的小气候，温度因子的变化尤其明显。建筑物南北向接受的太阳辐射及风的差异大，温度条件也存在很大差异，如在冬季冻土层的深度和封冻时间不一样。建筑物前混凝土地面和草地的不同温度二、温度对园林植物的生态作用（一）温度对植物生理活动的影响植物的各种生理代谢、生命活动和生长都是在一定的温度条件下进行的。1、环境温度升高对植物的生理作用（1）温度升高促进生化反应的酶活性，特别是促进光合作用和蒸腾作用的酶活性；（2）温度升高使二氧化碳和氧气在植物细胞内的溶解度增加；（3）温度升高会促进根系吸

18、收土壤中的水分和矿物质；（4）温度升高会促进蒸腾作用；（5）温度过高会使植物萎蔫、甚至枯死。2、温度对植物蒸腾作用的影响（1）温度会改变空气中蒸气压，而影响植物的蒸腾速度。（2）温度能直接影响叶面温度和气孔开关，并使角质层蒸腾和气孔蒸腾的比率发生变化，温度愈高，角质层蒸腾所占比例也愈大。（二）温度对植物生长发育的影响1、植物种子只有在一定的温度条件下才能萌发。一般温带树种的种子，在0至5度开始萌动、大多数树木种子萌发的最适温度为25至30度、最高温度为35至40度。2、有些植物种子发芽前，需要低温处理，促进种子后熟、可提高种子萌发率。如：月季种子层积处理后可提高发芽率3、温度是影响植物生产力的

19、主要因素之一。从热带到极地，随着温度的下降，植物生产力逐渐下降；随着海拔的升高，年均温下降，不同植被带的生产能力也下降。4、一般在较高温度条件下，植物生长发育快，果实成熟早。5、二年生及多年生植物的花芽分化一般需要经过一定时间的低温阶段（春化阶段）。（三）低温与休眠的关系自然条件下，低温和短日照是相伴随出现的，多数植物冬季休眠的诱导因子虽然是短日照，由于植物体的整个休眠期是在冬季低温下通过的，植物休眠对低温有一定的要求，低温与休眠的过程是密切相关的，休眠期内的低温程度对休眠的加深或延长有决定性作用。（四）极端温度对植物的影响临界温度：植物的正常生命活动都是在一定温度条件下进行的，当温度低于或高

20、于一定界限时，植物便会受害，这种使植物开始受害的低温或高温称为临界温度。温度超过临界值越多，植物受危害越严重。温度突然发生较大变化时，植物易受危害。极端温度危害：低温危害、高温危害。1、低温危害（1）冷害：指O以上的低温对植物造成的伤害。由于在低温条件下ATP 減少，酶系统紊乱活性降低，导致植物的光合、呼吸、蒸騰作用以及植物吸收、运輸、转移等生理活功的活性降低，植物各项生理活动之间的协调关系遭到破坏。冷害是喜温植物往北引种的主要障碍。（2）冻害：冰点以下的低温使植物体内的液态水形成冰晶引起的伤害。冰晶一方面使细胞失水，引起细胞原生质依缩，造成胶体物质的沉淀，另一方面使细胞压力増大，促使胞膜变性

21、和细胞壁破裂，严重时可引起植物死亡。当植物受冷害后，温度的急剧回升要比缓慢回升使植物受害更加严重。（3）霜害：由于霜的出现而使植物的受害。通过破坏原生质膜和使蛋白质的失活与变性而造成植物伤害。（4）冻举（冻拔）：气温下降，引起土壤结冰，使得土壤体积增大，随着冻土层的不断加厚、膨大，会使树木上举。解冻时，土壤下陷，树木留于原处，根系裸露地面，严重时倒伏死亡。冻举一般多发生在寒温带地区土壤含水量过大、土壤质地较细的立地条件下。（5）冻裂：白天太阳光直接照射到树干，入夜气温迅速下降，由于木材导热慢，树干两侧温度不一致，热胀冷缩产生横向拉力，使树皮纵向开裂造成伤害。冻裂一般多发生在昼夜温差较大的地方。

22、（6）生理干旱（冻旱）：土壤结冰时树木根系吸不到水分，或土壤温度过低根系活动微弱，吸水很少而地上部分不断蒸腾失水，引起枝条甚至整棵树木失水干枯死亡。生理干旱多发生在土壤未解冻前早春，北京等多风的城市，蒸腾失水多，生理干旱经常发生。迎风面挡风减少蒸腾失水，或在幼龄植物北侧设置月牙形土埂以提高地温，缩短冻土期，可以减轻生理干早的危害。2、高温危害高温危害多发生在无风的天气；在城市街区、铺装地面、沙石地和沙地，夏季高温易造成危害。（1）皮烧（日灼伤）：树木受强烈的太阳辐射，温度升高，特别是温度的快速变化，引起树皮组织的局部死亡。多发生在冬季，朝南或南坡地域有强烈太阳光反射的城市街道，树皮光滑的成年树

23、易发生。症状为受害树木的树皮呈现斑点状的死亡或片状剥落。植物皮烧后，容易发生病菌侵入，严重时刻危害整棵树木。树干涂白，反射掉大部分热辐射可减轻强烈太阳辐射造成的皮烧危害。周围空气温度32.2，涂白的树干42.2，没有涂白的树干53.3。（2）根茎灼伤：当土壤表面温度高到一定程度时，会灼伤幼苗柔弱的根茎，可通过遮荫或喷水降温以减轻危害。3、极端温度对植物的影响程度一方面取决于温度的高低程度及极端温度持续时间、温度变化的幅度和速度，另一方面与植物本身的抵抗能力有关。抗寒能力主要取决于植物体内含物的性质和含量。植物在不同发育阶段，其抵抗能力不同，休眠阶段抗性最强，生殖生长阶段抗性最弱，营养生长阶段居

24、中。外地引进的园林苗木，一般在本地栽植12年后，经过适应性锻炼，能大大提高其抗性。三、园林植物对温度的适应（一）园林植物对温度的适应1、对低温的适应长期生活在低温环境中的植物通过自然选择，在生理、形态方面表现出适应特征。（1）生理方面：减少细胞中的水分，増加细胞中的糖类、脂肪和色素类物质来降低植物的冰点，增强抗寒能力。（2）形态方面：高山植物的芽和叶片常受到油脂类的保护，芽具有鳞片，植物矮小并且呈匍匐状或莲座状。植物对极端温度的适应能力主要表現在叶片和芽的抗性上，不同分布区植物对极端温度的适应性相差极大。2、对高温的适应（1）生理适应：降低细胞含水量，增加糖和盐的浓度，以减缓代谢速率，增加原生

25、质的抗凝结力，通过旺盛的蒸腾作用消耗热量以避免植物体因过热受害。（2）形态适应：植物生有密茸毛和鳞片，能阻挡部分阳光；植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射部分阳光；叶片角度发生变化或在高温条件下叶片折叠，减少对阳光的接受面积；一些树木的树干和根茎有厚的木栓层，具有绝热和保护作用。（二）季节变温与物候现象1、季节变温大部分地区的温度都有季节性变化，春夏秋冬主要是温度的季节性变化，在中纬度、低海拔地区变化最为明显。2、物候现象物候现象是指植物长期适应一年中气候条件（主要是温度条件）的季节性变化，形成与此相适应的生长发育节律的现象。物候现象是植物对温度变化适应的显著表现。如春暖复苏、入冬落叶、

26、夏花秋实物候期因纬度、海拔而异。南京和北京纬度相差6度，桃花开花期相差19天。海拔的差异，白居易有诗“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，庐山的桃花开花期山上要比山下约迟1 个月。在市区内，温度一般比城市以外地区高，物候期也较早，落叶休眠较晚。四、园林植物对气温的调节作用（一）大片的园林植物能使其周边环境趋于冬暖夏凉。1夏季在树阴下会感觉到凉爽宜人，这是由于树冠能遮挡阳光、减少日光直接辐射。2、植物叶片对热辐射的红外光的反射率可高达70%，而城市铺地材料沥青的反射率仅为4%，鹅卵石为3，植物遮荫可明显减缓小环境温度升高。3、植物通过蒸腾作用消耗大量热量，从而产生明显的降温效果，4、不同树种的降温

27、效果差异很大，树冠大小、枝叶密度、叶片质地有关。（二）城市地区大面积园林绿地还可形成局部微风。1、在夏季，建筑物和水泥沥青地面气温高，热空气上升，而绿地内气温低，空气密度大，向周围地区流动，从而使得热空气流向园林绿地，经植物过滤后的凉爽空气再流向周围，使周围地区的温度下降。2、在冬季，森林树冠阻挡地面的辐射热向高空扩散，而空旷地空气容易流动，散热快，因此在树木较多的小环境中，气温要比空旷处高，这时树林内的热空气会向周围空旷地流动，提高周围地区的温度。【复习思考】1、低温对园林植物有哪些危害？2、高温对园林植物有哪些危害？3、温度对园林植物生长发育的影响？4、城市热岛效应形成的原因？任务4 土壤

28、温度、空气温度的测定【任务目标】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。【仪器与用具】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。【任务实施】一、土壤温度的测定（一）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，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

29、时，从东至西依次安好5cm、10cm、15cm、20cm曲管地温表（图47），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。（二）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8：00、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：

30、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。【任务报告】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。【任务小结】总结学生实验情况，考察学生对这些不同种类温度表的认识以及使用情况。