淺析氣象因子對植物生長的影響

顧娟

寧夏固原市氣象局

淺析氣象因子對植物生長的影響

顧娟

寧夏固原市氣象局

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

溫度 濕度 光照強度 植物 影響

氣象因子是影響植物生長發育、新陳巧謝、產量及品質等方面一個重要因素，主要包括溫度、濕度和光照強度等幾個方面。

一、溫度

溫度是植物不可或缺的重要氣象條件，所有植物經過自然選擇后都有一個對其生活相對最適宜的溫度范圍，過高或過低的環境溫度條件都會對植物的生長發育、新陳代謝、產量及品質帶來負擔，甚至使植物受傷死亡。溫度變化與其它環境因子（濕度、降水、水溶氧量等）密切相關。溫度對植物生長的影響是一個綜合的過程，表現在：(1)影響呼吸、蒸騰、光合作用等生長代謝過程；(2)間接干擾機體內有機物的合成、運輸等過程從而對植物生長造成影響；(3)土壤溫度，大氣溫度會受氣溫直接影響，進而使植物生長發育所需要的水分和肥料的吸收受到干擾。溫度是植物品質形成的關鍵氣象條件，過高或過低的濕度都會在一定程度上對植物體內有效成分和代謝產物的合成、運輸及儲存造成干擾和影響。溫度對藥用植物有效成分積累的影響表現在，適溫促進于糖、淀粉等無氮物質的生物合成，高溫便于含氮物質的生物合成，如生物堿、蛋白質等。植物生長的環境溫度既受季節變換和晝夜更替的調控，又受地形地貌、海陸位置、海拔和經度等因素的影響。賀新穎等研究表明，棉花鈴期增溫2～3℃，棉株光合能力下降、干物質累積能力和光合產物輸出能力降低，最終導致棉花減產[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，夜間增溫可導致冬小麥生長環境土壤pH和速效養分含量下降，小麥根系干質量和根冠比增加[3]。占偉等在長白山自然保護區海拔740米和1200米處布設試驗地，探討溫度對水曲柳生長的影響，發現海拔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、光照強度

光是綠色植物生長發育的能量，是植物不可或缺的重要生態因子之一，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，同時又是植物的信號調節物，影響植物的形態建成、新陳代謝、生長發育及果實品質[5]。

綠色植物利用葉綠素吸收光能來進行光合作用，把光能轉變成化學能。當植物處于弱光環境中時，植物固定CO2能力下降，有機物合成量減少，干物質積累量降低。弱光環境下，植物光補償點降低，進而呼吸速率與碳消耗降低，植物葉片中集光色素蛋白相對含量升高，導致葉片中葉綠素b含量相對升高，葉片補光能量增加；在強光環境下，光能過剩從而產生氧化脅迫。光合色素、光合膜及光合作用反應中也受到傷害，植物發生光抑制。光合碳循環代謝受抑制，植物的生長及干物質積累受到影響。柳永強的研究表明，桃樹經過弱光處理，葉片凈光合速率，蒸騰速率，氣孔導度，胞間CO2濃度均下降，桃葉片葉綠素含量相對升高，葉綠素a向葉綠素b的轉變改變，葉綠素a/b比值發生變化，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度成正相關，強光環境中勢必伴隨有高溫效應。韋朝領的研究表明，給茶樹午休強光處理后，葉片凈光合速率、表觀量子效率和光系統Ⅱ的光化學效率均降低，葉片發生光抑制[8]。邱翠花的研究表明，當密巧在處于高溫強光下，葉片內電子傳遞能力急劇下降、部分光合機構受到破壞。同時葉片內活性氧的產生與清除之間的動態平衡遭受破環，致使H2O2大量積累，這可能造成光合機構膜蛋白降解，進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重要因素，適宜的空氣濕度有利于植物快速生長，當空氣濕度較小時，土壤內水分含量狀況較為良好，這時植物的生長速度加快，蒸騰作用增強，當空氣濕度太高，就對植物的生長發育有阻礙作用，最終可導致農作物產量降低。這是因為高空氣相對濕度條件下，不僅氣孔關閉，光合產物制造量減少，生物產量下降；同時根系活力迅速降低，葉片膜質過氧化加速，先前制造的干物質再分配的效率下調，最終導致籽粒產量顯著降低。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降低。王小燕等研究表明，在小麥孕穗期空氣相對濕度升高后，小麥旗葉光合速率、根系活力等生理指標下降，小麥穗粒數和穗粒重均下降，最終產量下降[9]。劉雷等研究發現，在恒定溫度條件下，空氣相對濕度越高，煙葉淀粉含量越低[10]。石雪暉等報道指出，植物蒸騰速率與空氣相對濕度呈負相關，即空氣相對濕度升高，植物的蒸騰速率反而降低[11]。

四、展望

在明確常規氣象因子對植物生長影響的基礎上，仍需開展關鍵氣象因子與植物生長發育規律及探索果實有效成分的產生機制和積累規律等方面的基礎研究。

[1]賀新穎,周治國,戴艷嬌等.鈴期增溫對棉花產量、品質的影響及其生理機制[J].應用生態學報,2013,24: 3501-3507.

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

[3]張明乾,陳金,郭嘉.夜間增溫對冬小麥根系生長和土壤養分有效性的影響[J].應用生態學報,2013,24(2).

[4]戰偉,沙偉,王森,師帥.降水和溫度變化對長白山地區水曲柳幼苗生長和光合參數的影響[J].應用生態學報,2012,23(3):617-624.

[5]胡陽,江莎,李潔,高靜等.光強和光質對植物生長發育的影響[J].內蒙古農業大學學報(自然科學版), 2009,30,96-303.

[6]柳永強.弱光對桃光合作用的影響及膜傷害機理研究[D].甘肅農業大學碩士論文,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]應用生態學報,2001,12,566-568.

[8]韋朝領,江昌俊,陶漢之等.茶樹葉片光合作用的光抑制及其恢復研究[J].安徽農業大學學報,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濕度升高的產量效應[J].中國農業科學, 2014,47:3769-3777.

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

[11]石雪焊,陳祖玉,劉昆玉等.空氣相對濕度對野生葡萄的生理影響研究[J].中國生態農業學報,2005,13:65-67.