农业生态学-生物与环境课件.ppt
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1、农业生态学,Agroecology,第二章 生物与环境,第一节 环境因子的生态效应第二节 生物的生态效应第三节 生物的生态适应性,第一节 环境因子的生态效应,一、环境的概念及其分类 环境的概念 作用于生物个体或群体的外界条件的总和,环境的分类 按环境性质分类:自然环境、半自然环境、社会环境 按环境的主体分类:以人为主体的人类环境、以生物为主体的生物环境 按环境的范围大小分类:宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境、内环境,二、生态因子 概念 环境因子中一切影响生物生命活动的因子称为生态因子;生态因子中对生物的生存不可缺少的因子称为生存因子.,生态因子,分类,气候因子 光、温、水、肥,土壤因子 质
2、地、结构、性质,地形因子 地貌、海拔、坡度,生物因子 共生、捕食、寄生,人为因子 人类活动(除草、施 肥),二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性 直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性 直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,相互影响、相互制约任何一种因子变化都会不同程度影响其它因子,二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性 直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,主导因子:对生物起决定性作 用的生态因子。主导因子可使生物生长发育产生明显变化,二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性
3、直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,直接因子 光、温、水、气、间接因子 地形、地势、海拔,二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性 直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,不等价,但不可缺 不足,可以一定程度上补偿、调剂,例如:水、氮光、二氧化碳,二、生态因子 生态因子作用特点 综合作用 非等价性 直接作用和间接作用 不可替代性和互补性 阶段性,作物的阶段发育性小麦 春化阶段 感温性 光照阶段 感光性,三、生态因子的生态作用规律 李比希最小因子定律(1840)植物的生长取决于处在最少量状况下的营养物的量,缺钾小麦,木桶理论,三、生态因子的生态作用规律 限制因子定律
4、(Blackman,1905),最低状态,最高状态,生理现象停止,生理现象停止,最适状态,生理现象最大观测值,三、生态因子的生态作用规律 耐受性定律(Shelford,1913)生物对其生存环境的适应有一个生态学最小量和最大量的界限,生物只有处于这两个限度范围之间才能生存。耐受上限和下限之间的范围,称为生态幅。,三、生态因子的生态作用规律 耐受性定律的补充(Odum,1973)(1)生物对各种生态因子的耐性幅度有较大差异,生物可能对一种因子的耐性很广,而对另一种因子的耐性很窄;(2)自然界中,生物并不都一定在最适环境因子范围生活,对所有因子耐受范围都很广的生物,分布也广;,(3)自然界的生物之
5、所以不在某一特定因子的最适范围内生活,其原因是种群的相互作用(如竞争、天敌等)和其它因素妨碍生物利用最适宜的环境;(4)当一个物种的某个生态因子不是处在最适度状态时,另一些生态因子的耐性限度将会下降;(5)繁殖期的个体、种子、胚胎、幼体等的耐受限度一般都要比非繁殖期成体的耐受限度低,此期间环境因子最可能起限制作用,通常是一个临界期。,四、主要生态因子的生态作用(一)光,光对植物的影响,光质,日照时数,光照强度,1.光对植物的影响,380nm,750nm,10-3nm,1 nm,103nm,107nm,1 m,104 m,光质,波长,光,光质,光照强度,日照时数,光质,光照强度 光照强度对植物的
6、生长发育、植物细胞的增长和分化、体积的增大、干物质积累和重量的增加均有直接影响。光强在地球表面及群落内部的分布是不均匀的,植物长期适应一定光照强度便形成了不同的光强生态类型 阳性植物 阴性植物 耐阴植物,阳性植物,阳性植物,阴性植物,耐阴植物,日照长度 光 周 期:一天中白天和黑夜的相对长度 光周期现象:植物对光周期的反应 长日照植物 短日照植物 中日照植物 日中性植物,长日照植物 日照时间超过一定数值才能进行生殖诱导并 开花的植物,短日照植物 日照时间短于一定数值才能进行生殖诱导并 开花的植物,中日照植物 日昼夜长度接近才能进行生殖诱导并开花的植物,日中性植物 开花不受日照长度影响的植物,四
7、、主要生态因子的生态作用(一)光 2.光对动物的影响 光质 紫外线 360nm 开始有杀菌作用 340-240nm 细菌、真菌、线虫的卵和病毒停止活动 200-300 mm 杀伤力最强,四、主要生态因子的生态作用(一)光 2.光对动物的影响 光照度 蛙卵、鱼卵在光照条件下孵化快,四、主要生态因子的生态作用(一)光 2.光对动物的影响 光周期 长日照动物,四、主要生态因子的生态作用(一)光 2.光对动物的影响 光周期 短日照动物,三基点温度 生物的每一个生命过程均有三个基点温度,即最适温度、最低温度和最高温度。在最适温度下,生物生长发育迅速而良好,在最低和最高温度下停止生长发育,如果温度继续降低
8、或升高,就发生不同程度的危害直到致死。,四、主要生态因子的生态作用(二)温度,主要农作物不同阶段对温度的要求(),积温的概念 植物需要达到一定的温度之上,才能开始生长发育;同时植物需要有一定的温度总量,才能完成其生命周期。植物整个生育期或某一发育阶段内高于一定温度度数以上的昼夜温度总和,称为某作物或作物某发育阶段的积温。,各类作物所需的积温(10),积温的分类积温有活动积温与有效积温两种。生物学最低温度(生物学零度):作物有效生长的温度下限。活动温度:生育期内高于生物学最低温度的温度。有效温度:活动温度生物学最低温度 活动积温:全生育期或某一发育时期活动温度之和。有效积温:全生育期或某一发育时
9、期有效温度之和。K=(T-T0)N 某作物出苗稻播种期平均温度为180C,历经7天,假设生物学零度为100C,则该作物出苗期间的有效积温为 K=(18-10)*7=560C,积温的应用 1.根据积温多少可确定某作物在某地能否正常成熟,为引种和品种推广提供了依据。2.为确定各地种植制度提供依据,并可用积温做为指标之一,划出区界,做出区划。3.在杂交育种、制种工作中,利用积温来推算适宜播种期,以达到父母本花期相遇。,积温的应用4.预测农作物的生长阶段 5.农业害虫预报:得知某一种害虫完成其生长世代所需的积温,结合特定地区的温度数据,预测害虫在该地区的发生代数,生长发育阶段等。,受害与致死温度温度高
10、到或低到一定程度,将引起植物的受害甚至死亡。植物因低温受害或致死,又常分为冷害与冻害两种情况。植物遇到0以上的低温而受害叫冷害。冻结温度以下的低温危害则称为冻害。热害,即过高温度之危害,一般比冷害、冻害较少遇到。,二、温度,二、温度,节律性变温 蝗虫在变温下的平均发育温度比恒温下快38.6%;昼夜温差大果实品质好;植物的物候期;小麦的春化。,水的生理生态作用 首先,水是原生质的重要成分。原生质的含水量一般在80以上;如果含水量减少,原生质便由溶胶变为凝胶,生命活动大为减缓。其次,水是一些代谢过程的原料,如水是光合作用的原料,呼吸作用中的许多反应也需要水分的参加。,(三)水分,第三,水是各种生理
11、生化反应和运输物质的介质。第四,水分能使植株保持固有的姿态。当植株细胞中含有足够的水分时,才能使植株枝叶挺立。第五,水具有特殊的理化性质。例如,水有很高的汽化热和比热,又有较高的导热性,有利于植株散发热量和保持体温;水又有很大的表面张力,对于吸附和物质的运输有很重要的意义。,干旱是目前农业生产遇到的最大问题;世界范围内,85%左右耕地依靠自然降水从事农业生产;在各种环境胁迫中,干旱对农作物产量影响最大;在我国北方旱区,作物生产潜力由于干旱的影响衰减了60%-70%;随着全球气候变暖,干旱发生日益频繁,范围扩大;我国旱区分布:北方旱区;南方季节性旱区。,(三)干旱,虽然一些地区有一定灌溉条件,但
12、随着工业、城镇化发展以及水资源日益短缺,农业用水越来越困难。水资源存在大量浪费。节水、旱作农业技术已经成为发展北方农业的必需。,水分过多对农作物产生的不利影响。水分过多 缺氧,(三)涝害,植物对水分的生态适应、水生植物 沉水植物 植物整株都沉没在水下,黑藻,狐尾藻,金鱼藻,植物对水分的生态适应、水生植物 漂浮植物 叶漂浮在水面上,根沉在水下,不与土壤发生直接关系,满江红,凤眼莲(水葫芦),浮萍,植物对水分的生态适应、水生植物 浮叶植物 叶漂浮在水面上,根扎于泥土,荷花,睡莲,藕,植物对水分的生态适应、水生植物 挺水植物 茎叶下部分浸于水中,上部分暴露 于空气中,根扎于泥土,芦苇,香蒲,水葱,植
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