淺析氣象因子對(duì)植物生長的影響

顧娟

寧夏固原市氣象局

淺析氣象因子對(duì)植物生長的影響

顧娟

寧夏固原市氣象局

全球氣溫出現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)以及它所導(dǎo)致的全球氣候變化成為近年來研究的熱點(diǎn)問題。文章簡要的闡述從溫度、光照強(qiáng)度和空氣濕度等氣象因子變量綜述對(duì)植物生長的影響。結(jié)果表明,溫度、光照強(qiáng)度和空氣濕度對(duì)植物生長的影響突出,并且各氣象因子對(duì)植物的生長表現(xiàn)出滯后效應(yīng)。

溫度 濕度 光照強(qiáng)度 植物 影響

氣象因子是影響植物生長發(fā)育、新陳巧謝、產(chǎn)量及品質(zhì)等方面一個(gè)重要因素，主要包括溫度、濕度和光照強(qiáng)度等幾個(gè)方面。

一、溫度

溫度是植物不可或缺的重要?dú)庀髼l件，所有植物經(jīng)過自然選擇后都有一個(gè)對(duì)其生活相對(duì)最適宜的溫度范圍，過高或過低的環(huán)境溫度條件都會(huì)對(duì)植物的生長發(fā)育、新陳代謝、產(chǎn)量及品質(zhì)帶來負(fù)擔(dān)，甚至使植物受傷死亡。溫度變化與其它環(huán)境因子（濕度、降水、水溶氧量等）密切相關(guān)。溫度對(duì)植物生長的影響是一個(gè)綜合的過程，表現(xiàn)在：(1)影響呼吸、蒸騰、光合作用等生長代謝過程；(2)間接干擾機(jī)體內(nèi)有機(jī)物的合成、運(yùn)輸?shù)冗^程從而對(duì)植物生長造成影響；(3)土壤溫度，大氣溫度會(huì)受氣溫直接影響，進(jìn)而使植物生長發(fā)育所需要的水分和肥料的吸收受到干擾。溫度是植物品質(zhì)形成的關(guān)鍵氣象條件，過高或過低的濕度都會(huì)在一定程度上對(duì)植物體內(nèi)有效成分和代謝產(chǎn)物的合成、運(yùn)輸及儲(chǔ)存造成干擾和影響。溫度對(duì)藥用植物有效成分積累的影響表現(xiàn)在，適溫促進(jìn)于糖、淀粉等無氮物質(zhì)的生物合成，高溫便于含氮物質(zhì)的生物合成，如生物堿、蛋白質(zhì)等。植物生長的環(huán)境溫度既受季節(jié)變換和晝夜更替的調(diào)控，又受地形地貌、海陸位置、海拔和經(jīng)度等因素的影響。賀新穎等研究表明，棉花鈴期增溫2～3℃，棉株光合能力下降、干物質(zhì)累積能力和光合產(chǎn)物輸出能力降低，最終導(dǎo)致棉花減產(chǎn)[1]。陳宇琪等研究表明，平均氣溫增高2℃更有利于C3/C4植物種子出苗與生長[2]。張明乾的研究表明，夜間增溫可導(dǎo)致冬小麥生長環(huán)境土壤pH和速效養(yǎng)分含量下降，小麥根系干質(zhì)量和根冠比增加[3]。占偉等在長白山自然保護(hù)區(qū)海拔740米和1200米處布設(shè)試驗(yàn)地，探討溫度對(duì)水曲柳生長的影響，發(fā)現(xiàn)海拔1200米樣地的處理幼苗基徑、株高、葉片葉綠素含量、可溶性蛋白含量、凈光合速率、最大光合速率和表觀量子效率顯著低于海拔740米處樣地的處理[4]。

二、光照強(qiáng)度

光是綠色植物生長發(fā)育的能量，是植物不可或缺的重要生態(tài)因子之一，植物接受光照的程度直接影響植物葉綠素的含量及光合作用。光既是植物的能量物質(zhì)，同時(shí)又是植物的信號(hào)調(diào)節(jié)物，影響植物的形態(tài)建成、新陳代謝、生長發(fā)育及果實(shí)品質(zhì)[5]。

綠色植物利用葉綠素吸收光能來進(jìn)行光合作用，把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能。當(dāng)植物處于弱光環(huán)境中時(shí)，植物固定CO2能力下降，有機(jī)物合成量減少，干物質(zhì)積累量降低。弱光環(huán)境下，植物光補(bǔ)償點(diǎn)降低，進(jìn)而呼吸速率與碳消耗降低，植物葉片中集光色素蛋白相對(duì)含量升高，導(dǎo)致葉片中葉綠素b含量相對(duì)升高，葉片補(bǔ)光能量增加；在強(qiáng)光環(huán)境下，光能過剩從而產(chǎn)生氧化脅迫。光合色素、光合膜及光合作用反應(yīng)中也受到傷害，植物發(fā)生光抑制。光合碳循環(huán)代謝受抑制，植物的生長及干物質(zhì)積累受到影響。柳永強(qiáng)的研究表明，桃樹經(jīng)過弱光處理，葉片凈光合速率，蒸騰速率，氣孔導(dǎo)度，胞間CO2濃度均下降，桃葉片葉綠素含量相對(duì)升高，葉綠素a向葉綠素b的轉(zhuǎn)變改變，葉綠素a/b比值發(fā)生變化，光能利用率降低[6]。遲偉等在研究遮蔭條件下草莓光合特性變化時(shí)指出，遮蔭處理使草莓光合速率、葉片可溶性蛋白含量、光系統(tǒng)Ⅱ電子傳遞活性等，表觀量子效率及葉片中葉綠素含量升高[7]。一般情況下，植物生境中白天溫度與光照強(qiáng)度成正相關(guān)，強(qiáng)光環(huán)境中勢(shì)必伴隨有高溫效應(yīng)。韋朝領(lǐng)的研究表明，給茶樹午休強(qiáng)光處理后，葉片凈光合速率、表觀量子效率和光系統(tǒng)Ⅱ的光化學(xué)效率均降低，葉片發(fā)生光抑制[8]。邱翠花的研究表明，當(dāng)密巧在處于高溫強(qiáng)光下，葉片內(nèi)電子傳遞能力急劇下降、部分光合機(jī)構(gòu)受到破壞。同時(shí)葉片內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除之間的動(dòng)態(tài)平衡遭受破環(huán)，致使H2O2大量積累，這可能造成光合機(jī)構(gòu)膜蛋白降解，進(jìn)而引起氧化破壞和加劇光抑制。

三、空氣濕度

空氣濕度是影響植物生長的一個(gè)重要因素，適宜的空氣濕度有利于植物快速生長，當(dāng)空氣濕度較小時(shí)，土壤內(nèi)水分含量狀況較為良好，這時(shí)植物的生長速度加快，蒸騰作用增強(qiáng)，當(dāng)空氣濕度太高，就對(duì)植物的生長發(fā)育有阻礙作用，最終可導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量降低。這是因?yàn)楦呖諝庀鄬?duì)濕度條件下，不僅氣孔關(guān)閉，光合產(chǎn)物制造量減少，生物產(chǎn)量下降；同時(shí)根系活力迅速降低，葉片膜質(zhì)過氧化加速，先前制造的干物質(zhì)再分配的效率下調(diào)，最終導(dǎo)致籽粒產(chǎn)量顯著降低。為了確保植物能正常生長，就必須通過一定的手段使空氣濕度相對(duì)降低。王小燕等研究表明，在小麥孕穗期空氣相對(duì)濕度升高后，小麥旗葉光合速率、根系活力等生理指標(biāo)下降，小麥穗粒數(shù)和穗粒重均下降，最終產(chǎn)量下降[9]。劉雷等研究發(fā)現(xiàn)，在恒定溫度條件下，空氣相對(duì)濕度越高，煙葉淀粉含量越低[10]。石雪暉等報(bào)道指出，植物蒸騰速率與空氣相對(duì)濕度呈負(fù)相關(guān)，即空氣相對(duì)濕度升高，植物的蒸騰速率反而降低[11]。

四、展望

在明確常規(guī)氣象因子對(duì)植物生長影響的基礎(chǔ)上，仍需開展關(guān)鍵氣象因子與植物生長發(fā)育規(guī)律及探索果實(shí)有效成分的產(chǎn)生機(jī)制和積累規(guī)律等方面的基礎(chǔ)研究。

[1]賀新穎,周治國,戴艷嬌等.鈴期增溫對(duì)棉花產(chǎn)量、品質(zhì)的影響及其生理機(jī)制[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24: 3501-3507.

[2]陳宇琪,楊劫,王平平等.模擬增溫對(duì)C3/C4植物種子出苗和幼苗生長的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象名.2014．

[3]張明乾,陳金,郭嘉.夜間增溫對(duì)冬小麥根系生長和土壤養(yǎng)分有效性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2013,24(2).

[4]戰(zhàn)偉,沙偉,王森,師帥.降水和溫度變化對(duì)長白山地區(qū)水曲柳幼苗生長和光合參數(shù)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2012,23(3):617-624.

[5]胡陽,江莎,李潔,高靜等.光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)植物生長發(fā)育的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009,30,96-303.

[6]柳永強(qiáng).弱光對(duì)桃光合作用的影響及膜傷害機(jī)理研究[D].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文,2007,蘭州.

[7]遲偉,王榮富,張成林.遮蔭條件下草菩的光合特性變化[J]應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2001,12,566-568.

[8]韋朝領(lǐng),江昌俊,陶漢之等.茶樹葉片光合作用的光抑制及其恢復(fù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2003,30: 157-162.

[9]王小燕,趙曉宇,陳恢富等.江漢平原小麥孕穗期空氣相對(duì)濕度升高的產(chǎn)量效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014,47:3769-3777.

[10]劉雷,黃立棟.變黃階段溫度和空氣相對(duì)濕度對(duì)煙葉淀粉含量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(6):46-48.

[11]石雪焊,陳祖玉,劉昆玉等.空氣相對(duì)濕度對(duì)野生葡萄的生理影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2005,13:65-67.