農(nóng)業(yè)生物環(huán)境原理三章作物與溫度課件

1.溫度對(duì)作物的意義2.自然條件下溫度的變化規(guī)律3.溫度的生物學(xué)效應(yīng)4.設(shè)施園藝內(nèi)的熱量平衡5.設(shè)施園藝的熱特性及影響因子6.設(shè)施園藝夜間變溫管理與作物生產(chǎn)7.設(shè)施園藝溫度調(diào)節(jié)與控制第三章作物與溫度(一)

溫度溫度是表示物體冷熱程度的物理量，溫度的微觀實(shí)質(zhì)是物體分子平均動(dòng)能大小的度量。溫度的分類：氣象學(xué)及農(nóng)業(yè)氣象學(xué)中使用的溫度常指氣溫，地溫，水溫，植物體溫和夜溫等五種類型

（1）氣溫就是空氣溫度，在地面氣象觀測(cè)上，通常指的是距離地面1.5m左右，處于通風(fēng)防輻射條件下溫度表讀取的溫度。氣溫在地球表面的平均分布由大氣以及地表面的輻射狀況，海陸下墊面的性質(zhì)，大氣環(huán)流的狀況以及受環(huán)流制約的氣團(tuán)的移動(dòng)等因素決定。在自由大氣中，氣溫的變化和空氣的絕熱上升和下降有密切關(guān)系。在對(duì)流層中，氣溫一般隨高度而遞減。在平流層中，氣溫一般隨高度緩慢增高。對(duì)流層中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氣溫隨高度升高的逆溫層。（3）水溫水體各層的溫度，通常指水面溫度。即水體表面的溫度。海面溫度代表接近海洋界面之下表面混合層中水溫的狀況。由于海洋面積占全球面積的71%，而且水的比熱大，因此，海面水溫通過(guò)海洋與大氣界面的熱量交換直接影響大氣的溫度，對(duì)天氣過(guò)程的形成具有一定的作用。河面以及湖面等的水溫對(duì)水生動(dòng)植物及臨近地域的農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育也具有一定的影響。（4）植物體溫植物體—根、莖、葉、花、果實(shí)的冷熱程度。植物體溫直接受到太陽(yáng)輻射的影響。植物屬于變溫類型，地上部分通常接近于氣溫，地下部分接近于土溫。并且隨環(huán)境變化而變化。當(dāng)植物體溫地域氣溫時(shí)，它吸收大氣中的熱量或者利用太陽(yáng)輻射能使體溫升高；當(dāng)植物體溫高于氣溫時(shí)，由于蒸騰作用，使體溫降低。一般來(lái)說(shuō)，葉溫與氣溫趨于平衡。（4）植物體溫植物體—根、莖、葉、花、果實(shí)的冷熱程度。植物體溫直接受到太陽(yáng)輻射的影響。植物屬于變溫類型，地上部分通常接近于氣溫，地下部分接近于土溫。并且隨環(huán)境變化而變化。當(dāng)植物體溫地域氣溫時(shí)，它吸收大氣中的熱量或者利用太陽(yáng)輻射能使體溫升高；當(dāng)植物體溫高于氣溫時(shí)，由于蒸騰作用，使體溫降低。一般來(lái)說(shuō)，葉溫與氣溫趨于平衡。1溫度對(duì)作物的意義意義：植物為變溫生物，維持體溫與環(huán)境溫度之間的關(guān)系體內(nèi)各種反應(yīng)對(duì)溫度的要求對(duì)生物生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量的影響引起其他環(huán)境因子（濕度、氣流等）的變化作物對(duì)溫度的反應(yīng)體溫變化適宜溫度范圍極端溫度

土壤溫度大氣溫度

2.1裸露地?zé)崃科胶獾膶?shí)現(xiàn)熱量平衡：R=H+B+LE當(dāng)?shù)孛娴玫降妮椛錈?gt;r時(shí),R為正;反之為負(fù)空氣向地面?zhèn)鳠?H為正;反之為負(fù)向上傳熱B為正;反之為負(fù)蒸發(fā)LE為負(fù),凝結(jié)為正環(huán)境因子與熱量平衡LE:地表潮濕與地面增溫H:風(fēng)速與水分蒸發(fā)B:土壤溫度梯度及土壤導(dǎo)熱率的大小2.3作物群體內(nèi)溫度變化規(guī)律作物體溫度植株溫度與氣溫根溫與土溫葉片對(duì)溫度的反應(yīng)葉溫與氣溫的關(guān)系風(fēng)速水汽壓2.3作物群體內(nèi)溫度變化規(guī)律作物群體內(nèi)溫度狀況群體內(nèi)部幅度較小主要影響因素：冠層結(jié)構(gòu)，植株密度，風(fēng)群體內(nèi)部溫度變化規(guī)律生長(zhǎng)初期與裸露地基本一致生長(zhǎng)旺期：白天最高值出現(xiàn)在冠層稍下的部位夜間最低值出現(xiàn)在冠層部位

群體下部土壤溫度變化特征主要影響因素：植株高度，冠層密度白天：較裸露地低夜間：較裸露地高作物幼芽、幼苗期作物生長(zhǎng)旺期3溫度的生物學(xué)效應(yīng)作物對(duì)溫度的要求（溫度范圍、積溫、熱量強(qiáng)度）節(jié)律性變溫對(duì)作物的影響設(shè)施園藝夜間變溫管理的意義極端溫度對(duì)作物的影響3.1作物對(duì)溫度的要求溫度三基點(diǎn)(℃)不同作物同一作物的不同生理活動(dòng)小麥光合作用:0-5,20-25,40-50

呼吸作用:-10,36-40,50同一作物的不同器官越冬作物冬季莖葉,根基點(diǎn)溫度的可變性菊科植物光合作用的最適溫度冬季15,夏季253.1作物對(duì)溫度的要求2.積溫:作物完成某一階段所需的溫度積累有效積溫活動(dòng)積溫了解植物積溫的意義3.熱量強(qiáng)度具有同樣活動(dòng)積溫的云南與鄭州,與棉花種植鄭州7、8月份的平均氣溫>27℃,棉花開(kāi)花結(jié)鈴良好云南7、8月份的平均氣溫<20℃,棉花不能開(kāi)花結(jié)鈴3.2作物對(duì)溫度適應(yīng)的生態(tài)類型類型特點(diǎn)最適溫度最低溫度舉例耐寒多年生地上部分能耐高溫，地下部分可安全越冬能長(zhǎng)期忍耐0℃以下低溫樹(shù)木，茭白，藕耐寒一、二年生寒冷地區(qū)一般能露地越冬，可短期忍耐-5—-10℃低溫15—20℃-1—-2℃小麥，菠菜，大蔥，大蒜，半耐寒適于冬季生長(zhǎng)的作物，長(zhǎng)江以南能露地越冬，可短期忍耐-1、-2℃低溫17—20℃2—5℃蘿卜，白菜，蠶豆，油菜，萵苣喜溫長(zhǎng)江以南可春播或秋播，北方地區(qū)可春播20-30℃10-15℃黃瓜，茄子，番茄，辣椒，菜豆耐熱適于一年中最熱季節(jié)生長(zhǎng)，春播夏收30-40℃瓜類3.3春化作用概念：某些植物需要通過(guò)低溫刺激促進(jìn)其開(kāi)花。這種現(xiàn)象稱為春化作用。主要植物：一般二年生作物如芹菜、白菜、菠菜、洋蔥、萵苣、大蒜、小麥等。低溫作用：誘導(dǎo)開(kāi)花出苗生長(zhǎng)現(xiàn)蕾開(kāi)花吐絮變溫有利于種子發(fā)芽,其原因:增加氧在細(xì)胞中的溶解度,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解提高細(xì)胞膜的通透性作物生長(zhǎng)對(duì)溫差的要求熱帶作物:3-6℃溫帶作物:5-7℃沙漠植物:10℃以上光合作用與呼吸作用對(duì)溫度的不同要求營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累與輸送對(duì)品質(zhì)的影響:

草莓:高溫，可促進(jìn)顏色、甜味形成

低溫，可促進(jìn)香味形成

瓜果類：新疆瓜果甜

作物的千粒重與溫差3.5極端溫度對(duì)作物的影響極端溫度的概念突然出現(xiàn)的非節(jié)律性變溫動(dòng)植物對(duì)溫度的敏感性3.5極端溫度對(duì)作物的影響極端高溫后果:灼傷原因:養(yǎng)分消耗過(guò)度,水分蒸發(fā)過(guò)度導(dǎo)致失水極端低溫凍害:氣溫低于植物體冰點(diǎn)后造成的傷害寒害:喜溫或耐熱作物受到突然的低溫刺激后造成的傷害如何防止極端溫度的影響?品種選擇播種時(shí)期田間管理：灌溉、施肥、遮陽(yáng)、保溫等思考題：溫度對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的意義。地球表面的熱量平衡是如何實(shí)現(xiàn)的？如何進(jìn)行地表熱量平衡的調(diào)節(jié)？作物群體內(nèi)溫度變化的特征。作物對(duì)溫度有什么要求？什么是溫周期現(xiàn)象？節(jié)律性變溫對(duì)作物生產(chǎn)有何作用？如何防止極端溫度的影響?4.設(shè)施園藝內(nèi)的熱量平衡半封閉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱量平衡的途徑輻射傳導(dǎo)對(duì)流分別討論白天設(shè)施內(nèi)的熱量平衡夜間設(shè)施內(nèi)的熱量平衡加熱不加熱4.1白天設(shè)施內(nèi)的熱量平衡熱源太陽(yáng)輻射人工加熱（有，無(wú)）熱量支出顯熱部分輻射失熱：向空氣、土壤、物體表面輻射→土溫、氣溫等對(duì)流失熱：土壤—空氣，空氣—空氣，空氣—覆蓋物傳導(dǎo)失熱：土壤—土壤（橫向，縱向）縫隙失熱：內(nèi)外壓差引起，通過(guò)門、窗、縫隙等失熱潛熱部分蒸發(fā)失熱：土壤及覆蓋物表面蒸發(fā)、作物蒸騰4.2夜間設(shè)施內(nèi)的熱量平衡—不加熱熱源土壤蓄熱熱量支出貫流失熱：地面向空氣傳熱→覆蓋物內(nèi)表面→覆蓋物外表面→室外空氣傳導(dǎo)失熱：土壤—土壤（橫向）縫隙失熱：內(nèi)外壓差引起，通過(guò)門、窗、縫隙等失熱4.3夜間設(shè)施內(nèi)的熱量平衡—加熱熱源人工加熱，土壤蓄熱熱量支出與不加溫溫室相比，因室內(nèi)外溫差更大，熱量損失更多貫流失熱：地面向空氣傳熱→覆蓋物內(nèi)表面→覆蓋物外表面→室外空氣傳導(dǎo)失熱：土壤—土壤（橫向）縫隙失熱：內(nèi)外壓差引起，通過(guò)門、窗、縫隙等失熱5.設(shè)施園藝的熱特性及影響因子5.1設(shè)施園藝的熱特性設(shè)施園藝的熱特性溫室效應(yīng)允許太陽(yáng)輻射進(jìn)入設(shè)施內(nèi)部，使土壤溫度升高阻止長(zhǎng)波輻射熱通過(guò)透明覆蓋材料半封閉空間，內(nèi)外空氣交換弱日溫差大溫度分布不均水平方向垂直方向溫度逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象與早春防寒5.2影響設(shè)施園藝熱特性的因素設(shè)施封閉程度與溫室效應(yīng)半封閉結(jié)構(gòu)空氣交換弱太陽(yáng)輻射輻射強(qiáng)度入射量：屋面傾斜角，建筑方位等長(zhǎng)波輻射的穿透能力保溫比：設(shè)施內(nèi)土壤面積與設(shè)施圍護(hù)結(jié)構(gòu)之比單棟溫室（0.5-0.6）與連棟溫室（0.7-0.8）保溫比與日溫差：室外溫差10℃，大棚30℃，小棚40℃覆蓋材料透光率導(dǎo)熱率

a陰天b晴天－－－

溫室內(nèi)，——溫室外溫室內(nèi)外輻射強(qiáng)度與溫度變化聚氯乙烯升溫慢，保溫好聚乙烯升溫快，保溫差5.3影響設(shè)施園藝溫度分布的因素對(duì)溫度分布的影響所有5.2中的因素室內(nèi)空氣環(huán)流冷熱空氣室外風(fēng)壓配套技術(shù)設(shè)施結(jié)構(gòu)加溫設(shè)備：設(shè)備種類，安置地點(diǎn)，日常管理通風(fēng)技術(shù)自然通風(fēng)（窗戶開(kāi)關(guān)順序）機(jī)械通風(fēng)（進(jìn)排風(fēng)口）單坡，加溫單坡，不加溫雙坡，加溫（中午）雙坡，不加溫（夜間）6.設(shè)施園藝夜間變溫管理與作物生產(chǎn)進(jìn)行變溫管理的意義有機(jī)物的輸送節(jié)能增產(chǎn)設(shè)施園藝夜間變溫管理模式四段制執(zhí)行變溫管理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題氣溫與地溫光照與溫度7.設(shè)施園藝溫度調(diào)節(jié)與控制進(jìn)行設(shè)施園藝溫度調(diào)控的目的溫度是相對(duì)容易調(diào)控的因子滿足作物對(duì)溫度的不同要求設(shè)施中溫度不是恒定的進(jìn)行溫度調(diào)控的要求動(dòng)態(tài)適溫溫度分布均勻溫度變化平緩節(jié)能、經(jīng)濟(jì)7.1設(shè)施園藝溫度調(diào)控—保溫溫室散熱途徑透射傳熱70-80%縫隙傳熱10-20%土壤傳熱<10%7.1設(shè)施園藝溫度調(diào)控—保溫保溫措施增大蓄熱量設(shè)施方位，設(shè)施結(jié)構(gòu)，設(shè)施透光性能減少潛熱損失增大保溫比減少散熱損失設(shè)施保溫性能設(shè)計(jì)加蓋保溫層通風(fēng)量、通風(fēng)時(shí)間縫隙處理防寒溝充氣泵及其配件保溫被7.2設(shè)施園藝溫度調(diào)控—加溫加熱方式熱空氣，熱水，蒸汽，電熱等熱源油，煤，氣，電，地?zé)岬叵拢ǖ刂校峤粨Q將白天太陽(yáng)輻射能蓄積在地下（地中）貯熱交換器中，到夜間再向室