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2 2園林植物與溫度 2 2 2溫度與園林植物的生態(tài)關(guān)系 一 園林植物生產(chǎn)常用的溫度指標(biāo) 植物的生活受一定溫度范圍的影響 我們將影響植物各種生理活動(dòng)及生長(zhǎng)發(fā)育的溫度稱為生物學(xué)溫度 通常用三個(gè)基點(diǎn)溫度 即溫度三基點(diǎn) 表示 即生物學(xué)最低溫度 生物學(xué)最適溫度和生物學(xué)最高溫度 生物學(xué)最低溫度是植物生理活動(dòng)的下限溫度 又稱為生物學(xué)零度 生物學(xué)最適溫度是植物生理活動(dòng)過程中最旺盛 最適宜的溫度 在這個(gè)溫度下 植物不僅生長(zhǎng)快 而且生長(zhǎng)很健壯 不徒長(zhǎng) 生物學(xué)最高溫度是植物生理活動(dòng)過程中能忍受的最高溫度 植物不同發(fā)育時(shí)期的三基點(diǎn)溫度不同原產(chǎn)地不同的植物的三基點(diǎn)溫度也不相同 1 生物學(xué)溫度 三基點(diǎn)溫度 作物的每一個(gè)生命過程均有三個(gè)基點(diǎn)溫度 即最適溫度 最低溫度和最高溫度 在最適溫度下 作物生長(zhǎng)發(fā)育迅速而良好 在最低和最高溫度下停止生長(zhǎng)發(fā)育 如果溫度繼續(xù)降低或升高 就發(fā)生不同程度的危害直到致死 2 界限溫度 界限溫度是指對(duì)于多數(shù)植物使用 能標(biāo)志某些重要物候現(xiàn)象或種植業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)開始 終止或轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度 一般界限溫度取日平均溫度0 5 10 15 20 這些溫度的起止日期和持續(xù)天數(shù)在林業(yè)生產(chǎn)上有重要意義 0 春季 表示土壤解凍 積雪融化 田間作業(yè)的開始 秋季 表示土壤凍結(jié)和園林綠化作業(yè)的停止0 以上持續(xù)期為溫暖期 以下問寒冷期 在溫帶地區(qū) 春季或秋季日平均氣溫穩(wěn)定通過5 的日期 表示大多數(shù)林木開始生長(zhǎng)或停止生長(zhǎng)的界限 5 以上持續(xù)期為生長(zhǎng)期10 以上持續(xù)期為溫帶樹種的活躍生長(zhǎng)期15 以上持續(xù)期為暖溫帶樹種的活躍生長(zhǎng)期20 以上持續(xù)期為熱帶 亞熱帶樹種的活躍生長(zhǎng)期 3 積溫 積溫是指植物完成其生活周期或完成某一生長(zhǎng)發(fā)育階段所需的一定溫度總量 可分為活動(dòng)積溫和有效積溫 活動(dòng)積溫 有效積溫 活動(dòng)積溫是指植物生長(zhǎng)期或某發(fā)育階段內(nèi)高于或者等于生物學(xué)下限溫度的日平均溫度的總和 表示為某一時(shí)期內(nèi)等于或高于生物學(xué)最低溫度的日平均溫度與該時(shí)期天數(shù)的乘積 即 A TN T為當(dāng)?shù)啬骋浑A段的日平均溫度 N為某一階段的天數(shù) 有效積溫是某植物生長(zhǎng)期或某發(fā)育階段的日平均氣溫減去生物學(xué)下限溫度的差之和 即K T T0 N K為有效積溫 T0為生物學(xué)下限溫度 T和N同上 不同植物要求不同的積溫總量 如柑橘整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育周期需要大于10 的有效積溫4000 5000 紫丁香開花需要有效積溫202 根據(jù)積溫多少可確定某作物在某地能否正常成熟 為引種和品種推廣提供了依據(jù) 引種時(shí) 要考慮引種區(qū)的積溫條件才能取得成功 此外 還可以為確定各地種植制度提供依據(jù) 并可用積溫做為指標(biāo)之一 劃出區(qū)界 做出區(qū)劃 此外 在雜交育種 制種工作中 利用積溫來推算適宜播種期 以達(dá)到父母本花期相遇 二 溫度的生態(tài)作用 1 溫度對(duì)植物生理活動(dòng)的生態(tài)作用植物的各種生理活動(dòng)只能在一定溫度范圍內(nèi)才能順利進(jìn)行 溫度對(duì)植物的生理活動(dòng)的生態(tài)作用主要體現(xiàn)在生物學(xué)最低溫度 最適溫度和最高溫度三個(gè)基點(diǎn)溫度上 在最低溫度和最適溫度范圍內(nèi) 溫度升高 生理生化反應(yīng)加快 溫度降低 生理過程減慢 當(dāng)溫度低于或高于植物能忍受的溫度范圍時(shí) 生理活動(dòng)就停止 甚至死亡 不同樹種 不同發(fā)育期和不同生理過程以及不同的環(huán)境條件對(duì)于溫度三基點(diǎn)的要求是不同的 1 溫度對(duì)植物光合作用和呼吸作用的影響植物呼吸作用的最適溫度和最高溫度均比光合作用的高 在光合作用的最高溫度時(shí) 樹木的光合作用已基本停止 而呼吸作用仍在旺盛進(jìn)行 此時(shí)不僅不能積累有機(jī)物質(zhì) 而且還能消耗已貯藏的有機(jī)物質(zhì) 因此 長(zhǎng)期的高溫 有時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物因 饑餓 而死亡 2 溫度對(duì)樹木的蒸騰作用的影響第一 溫度的變化影響空氣濕度 飽和差 從而影響樹木的蒸騰作用 第二 溫度的變化能直接影響葉片溫度和氣孔的開閉 并能使角質(zhì)層蒸騰和氣孔蒸騰的比例發(fā)生變化 溫度越高 角質(zhì)蒸騰的比例越大 在一定范圍內(nèi) 蒸騰作用隨溫度的升高而加強(qiáng) 溫度升高到一定程度 蒸騰作用達(dá)到最強(qiáng) 蒸騰過大而樹木吸水沒有相應(yīng)提高時(shí) 則產(chǎn)生萎蔫甚至死亡 溫帶樹種的三基點(diǎn)溫度 各地樹種光合作用的最適溫度 2 溫度與植物的生長(zhǎng)發(fā)育 1 溫度與植物根系生長(zhǎng)溫度直接影響地下部分根系的生長(zhǎng)及其對(duì)水分 礦物質(zhì)的吸收 因?yàn)橥寥澜档蜁r(shí)能增加水分的黏度 從而降低了水分及溶質(zhì)進(jìn)入根細(xì)胞的速度 并妨礙它們?cè)隗w內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn) 喜溫樹種比耐寒樹種受低溫影響更為顯著 但過高的土溫能使根系過早成熟并木栓化 減少了吸收的總面積 高溫還會(huì)破壞根細(xì)胞內(nèi)酶的活性 破壞根的正常代謝過程 從而影響根的吸收能力 土溫稍低于氣溫對(duì)植物吸水 吸肥最有利 因?yàn)楦瞪L(zhǎng)溫度比地上部分生長(zhǎng)溫度低 除了土壤過分干燥和凍結(jié)外 樹木根系幾乎全年都能生長(zhǎng) 所以北方在土壤凍結(jié)前 春季土壤解凍后造林 南方冬季造林 都是利用了根系繼續(xù)生長(zhǎng)的這個(gè)有利因素 2 溫度與種子萌發(fā)適宜的溫度條件有利于促進(jìn)酶的活性 加速種子的生理生化反應(yīng) 從而加速種子發(fā)芽生長(zhǎng) 不同樹種種子發(fā)芽的最適溫度不同 一般溫帶樹種的種子發(fā)芽的最低溫度為0 5 最高溫度為35 40 最是溫度為25 30 有一些溫帶和寒溫帶樹木的種子和越冬芽 必須經(jīng)過一段低溫時(shí)期 才能順利萌發(fā) 有些種皮較厚的種子 可以在期生境中自然萌發(fā) 但將種子放在恒定的最適宜溫度的培養(yǎng)箱中 種子反而不萌發(fā)或萌發(fā)率較低 如設(shè)定為變溫 則種子萌發(fā)率提高很多 有些需光萌發(fā)的種子受到變溫處理后 在黑暗中的也能萌發(fā)變溫能提高種子的萌發(fā)率 主要是由于降溫后 可以增加氧在細(xì)胞中的溶解率 從而改善了萌發(fā)的通氣條件以及提高了細(xì)胞膜的透性 3 溫度與植物生長(zhǎng)期和生長(zhǎng)量樹木在一年中 從樹液流動(dòng)開始到落葉為止的日數(shù) 稱為樹木的生長(zhǎng)期 生長(zhǎng)期的長(zhǎng)短隨樹種和地區(qū)溫度條件而異 一般南方樹種的生長(zhǎng)期都比北方樹種的長(zhǎng) 特別是濕潤(rùn)的熱帶 樹木全年都能生長(zhǎng) 一般樹木在0 35 范圍內(nèi) 溫度越高 樹木生長(zhǎng)越快 因?yàn)闇囟壬仙?酶的活性增強(qiáng) 細(xì)胞膜透性增大 樹木對(duì)生長(zhǎng)所必須的水分 CO2 鹽類的吸收增多 光合強(qiáng)度提高 從而促進(jìn)細(xì)胞的分裂和伸長(zhǎng) 加速了樹木的生長(zhǎng) 溫度四季明顯的變化 導(dǎo)致植物四季生長(zhǎng)不均等 有的季節(jié)生長(zhǎng)迅速 有的季節(jié)生長(zhǎng)緩慢或停止 植物在外部形態(tài)和內(nèi)部生理生化方面也表現(xiàn)明顯季節(jié)變化 常綠植物和落葉植物的形成 喬木樹干的粗生長(zhǎng)的強(qiáng)弱不同 木質(zhì)部細(xì)胞大小有別而形成年輪線 都與四季溫度變化有密切聯(lián)系 凈初級(jí)生產(chǎn)力 NNP 是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)單位時(shí)間單位面積植物的凈生產(chǎn)量 總生產(chǎn)量減去呼吸消耗部分 從熱帶到極地 隨著溫度的下降 植物生產(chǎn)力逐漸下降 同樣 隨著海拔的升高 平均溫度下降 不同植被帶的生產(chǎn)力也下降 4 溫度與植物開花結(jié)實(shí)一般來說 溫度越高 樹木發(fā)育越快 果實(shí)成熟越早 多數(shù)樹種開花結(jié)實(shí)階段時(shí)的最適溫度比生長(zhǎng)期最適溫度高 此時(shí)若遇低溫易受嚴(yán)重危害 植物冬季遇到氣溫偏高 便以延長(zhǎng)休眠期來彌補(bǔ)低溫的不足 如從寒冷地區(qū)引種到南方的植物 由于南方冬季氣溫偏高 一般休眠期普遍延長(zhǎng) 如果冬季氣溫過高 不能滿足完成休眠所需冷量 便不能正常萌芽 出現(xiàn)萌芽不整齊 生長(zhǎng)衰弱等現(xiàn)象 經(jīng)過春化處理的植物 則花誘導(dǎo)加速 成熟 延長(zhǎng)春化時(shí)間或適當(dāng)降低春化溫度可縮短植物達(dá)到開花的天數(shù)或提高開花率 對(duì)果實(shí)及種子品質(zhì)的影響晝夜溫差大對(duì)植物的生產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)有良好影響溫度對(duì)一些植物的花色有影響 3 極端溫度對(duì)植物的影響 1 極端低溫對(duì)園林植物的傷害及預(yù)防 霜害A 霜害與霜凍概念霜凍是指春秋季節(jié)植物生長(zhǎng)季節(jié)里 由于土壤 植物體表面以及近地面氣層的溫度驟然降低到0 以下 致使植物受害 甚至死亡的現(xiàn)象 出現(xiàn)霜凍時(shí) 如果空氣中水汽飽和 植物表面有霜 如果空氣中水汽未達(dá)飽和 這種霜凍稱 黑霜凍 由于霜凍的出現(xiàn)而造成的植物傷害稱霜害 是通過破壞原生質(zhì)膜和使蛋白質(zhì)失活與變性而造成 B 霜凍的種類按霜凍發(fā)生的季節(jié)分類 早霜凍 秋季 和晚霜凍 春季 按霜凍形成的原因分類 平流霜凍 大規(guī)模強(qiáng)冷空氣侵襲而形成的霜凍 輻射霜凍 寒冷 晴朗 無風(fēng)或微風(fēng)的夜晚 地面或植物表面輻射冷卻而形成的 平流輻射霜凍 混合霜凍 冷空氣入侵和夜間輻射冷卻共同作用 C 影響霜凍的因素天氣條件 地面為冷高壓控制 天空中無云或少云 空氣濕度小地形地勢(shì)影響 洼地 盆地 山谷等地形 由于冷空氣易于積聚而不易分散 所以霜凍較重 持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng) 從山的部位看 山腳霜凍最重 山坡中段最輕 山頂只有輕的平流霜凍 下墊面的影響 干燥而疏松的砂土上 霜凍的發(fā)生比在潮濕而僅是的黏土上較為頻繁 強(qiáng)度也較大 主要是由于他們的熱容量和導(dǎo)熱率不同所致 D 霜凍的危害 低溫引起的傷害 0 以下的低溫可使細(xì)胞之間的水分形成冰晶 它們不斷地從鄰近細(xì)胞中奪取水分并凍結(jié) 冰晶逐漸增大 使細(xì)胞受到機(jī)械壓縮 同時(shí)也導(dǎo)致原生質(zhì)的膠體物質(zhì)凝固 使細(xì)胞變性和細(xì)胞壁破裂 最終導(dǎo)致植物死亡 E 霜凍防御措施 合理的栽培管理技術(shù)措施 因地制宜 改良品種 培育抗寒性能強(qiáng)的苗木品種 冬前增施磷鉀肥 增強(qiáng)苗木的抗寒能力 營(yíng)造防護(hù)林物理方法 應(yīng)急措施 熏煙法 灌水法 覆蓋法 寒害 冷害 在植物生長(zhǎng)季節(jié)里 溫度降低到植物當(dāng)時(shí)所處生長(zhǎng)發(fā)育階段的生物學(xué)最低溫度以下 高于0 使植物生理活動(dòng)受到阻礙或植物某些組織受到危害的想象 凍害 指在嚴(yán)寒季節(jié) 越冬作物和果樹等 因?yàn)闅鉁剡^低 低于0 使根系 莖稈和枝條等被凍壞 以致死亡的現(xiàn)象 凍拔 或凍舉 土壤凍結(jié)時(shí) 因體積膨脹把苗木連同土壤抬起 解凍時(shí)土壤下陷 使苗木根系暴露在地面而死亡 像被人拔出來似的 稱為凍拔或凍舉 凍裂在北方的冬季 樹干的南面尤其是西南 白天接受太陽直接輻射 吸收熱量多 樹干溫度高 夜間降溫迅速 樹干外部冷卻收縮快 而由于木材導(dǎo)熱慢 樹干內(nèi)部仍保持較高溫度 收縮小 結(jié)果使樹干縱向開裂 這種現(xiàn)象稱為樹干凍裂 北方稱 破肚子 通常幼樹多 老樹少 闊葉樹多 針葉樹少 一般用石灰水加鹽對(duì)樹干進(jìn)行涂白 降低樹干晝夜溫差 即可減少樹干凍裂 生理干旱春季天氣回暖 地上部分開始活動(dòng) 而土壤尚未化凍 林木根系很難從土壤中吸收水分 但地上部分繼續(xù)蒸騰 持續(xù)一定時(shí)間 就會(huì)造成植株失水干枯甚至死亡 稱為生理干旱 2 極端高溫對(duì)植物的傷害及預(yù)防 根莖灼燒又稱干灼 是指當(dāng)幼嫩苗木的根莖部位與高溫表土相接觸時(shí) 苗木根際部的疏導(dǎo)組織和形成層即被灼傷 嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致苗木死亡的現(xiàn)象 土表上下2mm之間 樹皮灼燒又稱皮燒 是由于樹木受強(qiáng)烈的太陽輻射 使溫度增高而引起枝干形成層和韌皮組織壞死的想象 受害樹皮呈現(xiàn)斑點(diǎn)狀的死亡 爆皮或片狀剝落 輕的傷口給病菌侵入創(chuàng)造條件 重的樹葉干枯凋落 也會(huì)造成植株的死亡 4 溫度與植物的分布 溫度影響植物分布主要表現(xiàn)在 第一 植物只能在各自所適應(yīng)的溫度變幅內(nèi)生活 第二 植物需要一定的溫度總量才能完成其正常的生活周期 1 極端溫度 高溫 低溫 常是限制植物分布的最主要條件因?yàn)楦邷貢?huì)使植物呼吸作用過強(qiáng) 光合作用減弱 代謝平衡失調(diào) 以及植物在高溫地區(qū)缺少必要的低溫刺激而不能開花結(jié)果 而低溫限制主要表現(xiàn)在代謝失調(diào) 組織結(jié)冰 導(dǎo)致機(jī)械組織損傷 例如 由于高溫的限制 白樺 云杉在自然條件下不能在華北平原生長(zhǎng) 蘋果 梨 桃等不能在熱帶地區(qū)栽培 在長(zhǎng)江流域和福建等地 黃山松因高溫限制 只能分布在海拔1000 1200m以上 在此高度以下 黃山松則由馬尾松代替 可見 海拔1000 1200m是黃山松的高溫界限 是馬尾松的低溫界限 而杉木和馬尾松的北界分別是秦嶺和淮河 樟樹的北界是長(zhǎng)江北岸 橡膠 可可不適于在亞熱帶地區(qū)栽種 則是受低溫的限制 馬尾松 黃山松 2 積溫表示植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中對(duì)熱量的要求 不同植物在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過程中要求不同的積溫 植物必須積累一定的溫度總量才能完成其生活周期 因此 在自然條件下 一般對(duì)積溫要求高的植物 只能分布在維度較低的地方 如葉子 橡膠 檳榔 咖啡等分布在熱帶 柑橘 茶 棕櫚分布在亞熱帶 對(duì)積溫要求低的樹種則分布在維度較高的地方 如紅松 落葉松 樟子松 樺等 3 年平均溫度和最冷 最熱月的平均溫度值也是影響植物分布的重要因素 如榕樹的分布北界和1月份的8 平均溫度等溫線相吻合 而杉木生長(zhǎng)最適宜地區(qū)的年平均溫度為16 19 榕樹 杉木 三 植物對(duì)溫度的適應(yīng) 在自然界 溫度隨晝夜和季節(jié)而發(fā)生有規(guī)律的變化 稱為節(jié)律性變溫 1 植物對(duì)溫度節(jié)律性的適應(yīng) 1 晝夜變溫與溫周期植物對(duì)溫度晝夜規(guī)律性變化的反應(yīng)稱為溫周期現(xiàn)象 它主要影響植物的種子發(fā)芽 生長(zhǎng) 產(chǎn)品質(zhì)量等方面 有些種子在恒溫與變溫下發(fā)芽同樣良好 但大多數(shù)種子是在交替變溫下發(fā)芽率更高 更重要的是 在最低溫度和最高溫度范圍內(nèi) 晝夜溫差越大 越有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累 對(duì)提高植物的生長(zhǎng)量和品質(zhì)越有利 溫周期對(duì)樹木的有利作用 是因?yàn)榘讜冞m當(dāng)高溫有利于光合作用 夜間適當(dāng)?shù)蜏厥购粑饔脺p弱 從而使凈積累增多 在一定溫度范圍內(nèi) 晝夜溫差值越大 植物的產(chǎn)量越高 2 季節(jié)變溫與物候 植物對(duì)一年四季溫度周期性變化的適應(yīng)是生長(zhǎng)的不均勻和階段性 在溫度有利的季節(jié)生長(zhǎng)發(fā)育 在溫度不適于生長(zhǎng)的季節(jié)則放慢或停止生長(zhǎng) 提高抗性 植物長(zhǎng)期適應(yīng)于一年中氣候條件 主要是溫度條件 的季節(jié)性變化 形成與此相適應(yīng)的發(fā)育節(jié)律 稱為物候現(xiàn)象 美國(guó)昆蟲學(xué)家Hopkins從19世紀(jì)末起 花了20多年時(shí)間研究物候 分析了美國(guó)境內(nèi)生物物候與緯度 經(jīng)度和海拔高度之間的關(guān)系 他指出 在其他因素相同的條件下 北美溫帶地區(qū) 緯度每向北移動(dòng)1 或經(jīng)度向東移動(dòng)5 或海拔上升124m 生物的物候期在春天和夏初各延遲4d 而在秋天物候期則提早4d 2 植物對(duì)低溫的適應(yīng) 1 形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)北極和高山植物的芽和葉片常受到油脂類物質(zhì)保護(hù) 芽具鱗片 植物體表面生有蠟粉和密毛 植物矮小并常成匍匐狀 墊狀或蓮座狀等 2 生理適應(yīng)低溫環(huán)境中的植物 通過以減少細(xì)胞中的水分和增加細(xì)胞中的糖類 脂肪和色素等物質(zhì) 降低植物的冰點(diǎn) 增加抗寒能力 3 植物對(duì)高溫的適應(yīng) 1 形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)植物生有密絨毛和鱗片 能過濾一部分陽光 呈白色 銀白色 葉片發(fā)亮 照葉樹林 常綠闊葉林 反射一大部分陽光 使植物體免受熱傷害 葉片垂直排列使葉緣向光或在高溫條件下葉片折疊 減少光的吸收面積 樹干和根莖生有很厚的木栓層 具有絕熱和保護(hù)作用 2 生理適應(yīng)降低細(xì)胞含水量 增加糖或鹽的濃度 減緩代謝速率 增加原生質(zhì)的抗凝結(jié)力 通過旺盛的蒸騰作用避免植物體過熱受害 具有反射紅外線的能力 夏季反射的紅外線比冬季多 常綠闊葉林 4 以溫度為主導(dǎo)的植物生態(tài)類型 1 根據(jù)植物對(duì)耐寒性和熱量的要求劃分 耐寒植物 有較強(qiáng)耐寒性 對(duì)熱量不苛求不耐寒植物 要求生長(zhǎng)季有較多的熱量 耐寒性較差半耐寒植物 介于二者之間 2 根據(jù)花卉對(duì)溫度高低的要求劃分喜高溫花卉 白天室溫20 22 夜間不低于10 溫室越冬喜低溫花卉 北方室內(nèi)種植 越冬溫度不低于0 5 即可中溫花卉 介于兩者之間 3 根據(jù)植物對(duì)溫度的適應(yīng)范圍劃分廣溫植物 能在較寬的溫度范圍內(nèi)生活窄溫植物 只能生活在較窄的溫度范圍內(nèi) 低溫窄溫植物和高溫窄溫植物 四 溫度環(huán)境的調(diào)控在園林綠化中的應(yīng)用 1 溫室栽培2 蔭棚栽培3 低溫貯藏4 花期調(diào)整5 防寒越冬6 降溫防暑