植物生态学---植物的能量环境.ppt

第二章 植物生长发育的能量环境 光 温 风 §1. 植物与光 一、太阳辐射特性及时空变化 二、太阳辐射光谱的生态效应 三、太阳辐射强度的生态效应 四、太阳辐射时间的生态效应 五、光因子在林业中的重要性 六、小结 二、太阳辐射光谱的生态效应 太阳辐射主要成分：紫外线、可见光和红外线 生态作用： 1.光合作用： 生理有效辐射：太阳连续光谱中，植物光合作用利用和色素吸收，具有生理活性的波段称生理有效辐射。 生理有效辐射中，红、橙光是被叶绿素吸收最多的部分，具有最大的光合活性。蓝紫光也能被叶绿素、类胡罗卜素所吸收。 绿光为生理无效光 2. 对植物形态的作用： 短波光，如蓝紫光、紫外线，能抑制植物的伸长生长，而使植物形成矮粗的形态。 紫外线能促进花青素的形成。 波长短于290nm的紫外线对生物具有伤害作用，被大气O3层吸收。 长波光，如红光、红外线，有促进延长生长的作用。 3. 对植物光合作用产物的影响： 当使短波光占优势并增多氮素营养时，促使碳素朝向氨基酸和蛋白质的合成。 当提高光强度并使长波光占优势时，碳素向糖类的转变的过程加强，从而促进糖类的合成。 三、太阳辐射强度的生态效应光照强度的表示：J／m2·min （一）光强对光合作用的影响 光饱和点：光照强度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度逐渐减慢，最后不再随光强而增加，这时的光照强度为光饱和点。 光补偿点：当光合作用固定的CO2恰与呼吸作用释放的CO2相等时的光照强度。 光补偿点和光饱和点随树种、树龄、生理状态和环境条件而变化。 （二）光强对形态的影响 光照不足时植物形态： 黄化：节间长，叶子不发达，侧枝不发育，植物体水分含量高，细胞壁很薄，机械组织和维管束分化很差。 光照较强时： 树干较粗，尖削度大，机械组织发达，分枝多，树冠庞大。 叶的细胞和气孔通常小而多，细胞壁与角质层厚，叶片硬，叶绿素较少。 根系发达，分布较深。 问题：为什么孤立木比林内树木树冠大、分支多、 枝下高底？ （三）植物对光强的适应 长期生长在不同光强环境下的植物在形态结构和生理等方面的适应，形成了： 阳生植物：在全光照条件下才能正常生长和发育，不能忍耐庇荫，林冠下不能完成更新过程。如：路边的植物？沙漠植物？杨、柳、白桦等。 耐荫树种：在全光照条件生长最好，但也能忍受适度的庇荫或幼苗可以在庇荫环境中生长（林冠下可以正常更新）。如：青冈、冷杉、桔梗、侧柏、党参等。 阴性植物：在较弱的光照条件下比在强光下生长良好的植物。如铁线蕨、人参、半夏、三七等。 树种耐荫性的鉴别 喜光树种特性： 树冠稀疏，自然整枝强烈，林分比较稀疏，透光度大，林内较明亮。生长快，开花结实早，寿命短。 耐荫树种特性： 树冠稠密，自然整枝弱，枝下高低，林分密度大，透光度小，林内阴暗。生长较慢，开花结实晚，寿命长。 影响树种耐荫性的因子： 年龄：随着年龄增加，耐荫性逐渐减弱 气候：气候适宜时，树木耐荫能力较强 土壤：湿润肥沃土壤上耐荫性较强 思考：常见的喜光树种和耐荫树种有 哪些？ 四、太阳辐射时间的生态效应 光周期现象是指植物和动物对昼夜长短日变化和年变化的反应。植物的光周期反应主要是诱导花芽形成和转入休眠，动物的反应则主要是调整代谢活动和进入繁殖期。1920年Garner和Allard提出了植物开花的光周期现象，认为对植物开花起决定作用的生态因子是随季节变化的日照长度。 短日照植物：较短日照条件下促进开花的植物，日照超过一定长度便不能开花或推迟开花。又称为长夜植物。如水稻、菊、大豆和烟草。 中日照植物：花芽形成需要中等日照的植物。如甘蔗。 日中性植物：完成开花和其他生命史阶段与日照长度无关的植物。如番茄。 思考：能否使植物推迟或提前开花？ 但是： 木本植物的开花结实不仅受光周期控制，而且还有其它影响因素， 如营养的积累和光照强度等。 许多树种的开花似乎属于日中性。 光周期现象和植物的地理起源 短日照植物大多数原产地是日照时间短的热带、亚热带。 长日照植物大多数原产于夏季日照时间长的温带和寒带。 光周期现象是支配植物的地理分布，特别是高纬度地区栽培极限的重要因素。对植物的引种、育种工作有极为重要的意义。 五、植物的光合途径 光合作用途径不同，直接影响到初级生产力的高低。绿色植物利用光能固定CO2途径有三种。 ①C3-戊糖磷酸化途径。由于该途径的最初羧化阶段，形成的3-磷酸甘油分子只有三个碳原子，因此，这个过程称为C3途径，而以C3途径同化CO2的植物，称为C3植物。如小麦、大麦、水稻、棉花、大豆等，许多生存在温凉或湿润环境中的植物均属此类型。由于此类植物有较高的光呼吸率，因而CO2的固定量较低，光合效率低。 ②C4