《植物生長(zhǎng)環(huán)境學(xué)》探索植物生長(zhǎng)與環(huán)境互動(dòng)的奧秘了解如何優(yōu)化植物生長(zhǎng)條件課程簡(jiǎn)介課程目標(biāo)掌握植物生長(zhǎng)環(huán)境基礎(chǔ)理論理解環(huán)境因子對(duì)植物的影響學(xué)習(xí)內(nèi)容概覽植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)環(huán)境因子分析環(huán)境調(diào)控技術(shù)考核方式平時(shí)作業(yè)占30%實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%第一章：植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)1基礎(chǔ)理論細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能2組織類型不同組織的特征與作用3器官系統(tǒng)根莖葉花果的功能4生長(zhǎng)周期植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞壁提供結(jié)構(gòu)支持和保護(hù)細(xì)胞膜控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞細(xì)胞器植物組織類型分生組織負(fù)責(zé)細(xì)胞分裂和植物生長(zhǎng)1基本組織構(gòu)成植物體的主要部分2維管組織負(fù)責(zé)水分和養(yǎng)分運(yùn)輸3表皮組織保護(hù)植物體內(nèi)部組織4植物器官及其功能花、果實(shí)和種子繁殖后代葉光合作用莖支撐和運(yùn)輸根吸收水分和養(yǎng)分植物生長(zhǎng)周期種子萌發(fā)種子吸水膨脹，胚芽和胚根生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期根、莖、葉快速生長(zhǎng)生殖生長(zhǎng)期花芽分化，開(kāi)花結(jié)果衰老期代謝活動(dòng)減弱，器官衰老第二章：環(huán)境因子概述非生物因子光、溫、水、土、氣物理化學(xué)因素生物因子微生物、植物、動(dòng)物生物間相互作用非生物因子光光合作用能量來(lái)源影響形態(tài)建成溫度影響酶活性調(diào)節(jié)代謝速率水生化反應(yīng)溶劑運(yùn)輸介質(zhì)土壤提供養(yǎng)分支持根系生長(zhǎng)環(huán)境大氣提供CO2和O2影響蒸騰作用生物因子微生物分解有機(jī)質(zhì)固氮作用病原菌危害其他植物競(jìng)爭(zhēng)資源他感作用遮陰效應(yīng)動(dòng)物傳粉助手種子傳播者食草危害第三章：光環(huán)境與植物生長(zhǎng)光特性強(qiáng)度、質(zhì)量、周期光合作用能量轉(zhuǎn)換核心過(guò)程光適應(yīng)性不同生態(tài)位植物適應(yīng)光周期反應(yīng)調(diào)控季節(jié)性生長(zhǎng)發(fā)育光的特性光強(qiáng)影響光合效率光質(zhì)不同波長(zhǎng)影響不同光周期調(diào)控開(kāi)花時(shí)間光合作用概述2主要階段光反應(yīng)和暗反應(yīng)6CO2分子固定一個(gè)葡萄糖所需30%光能利用率植物實(shí)際利用陽(yáng)光能量植物對(duì)光的適應(yīng)陽(yáng)生植物耐強(qiáng)光高光合速率葉片厚實(shí)陰生植物適應(yīng)弱光葉綠素含量高葉片薄大中性植物適應(yīng)性廣光合機(jī)構(gòu)可調(diào)分布范圍廣光周期與植物生長(zhǎng)長(zhǎng)日照植物白晝超過(guò)臨界值開(kāi)花短日照植物白晝短于臨界值開(kāi)花中性植物開(kāi)花不受日照長(zhǎng)短影響人工光源在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用光源類型特點(diǎn)適用場(chǎng)景LED燈節(jié)能高效，光譜可調(diào)植物工廠，育苗熒光燈成本低，散熱少家庭種植，小型溫室高壓鈉燈光強(qiáng)大，發(fā)熱多大型溫室，冬季補(bǔ)光第四章：溫度環(huán)境與植物生長(zhǎng)生理影響影響酶活性和代謝速率溫度適應(yīng)植物對(duì)不同溫度環(huán)境的適應(yīng)機(jī)制生長(zhǎng)發(fā)育溫度對(duì)各生長(zhǎng)階段的調(diào)控作用保護(hù)措施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫度調(diào)控技術(shù)溫度對(duì)植物生理過(guò)程的影響光合速率呼吸速率植物的溫度適應(yīng)性耐寒性細(xì)胞防凍機(jī)制抗凍蛋白合成膜系統(tǒng)穩(wěn)定性耐熱性熱激蛋白表達(dá)蒸騰散熱增強(qiáng)酶系統(tǒng)熱穩(wěn)定性溫度馴化逐漸適應(yīng)過(guò)程代謝重組保護(hù)物質(zhì)積累溫度與植物生長(zhǎng)發(fā)育種子萌發(fā)每種植物有最適萌發(fā)溫度幼苗生長(zhǎng)溫度影響分化速度開(kāi)花需要特定溫度積累果實(shí)成熟溫度決定成熟速率植物保護(hù)措施防霜覆蓋物煙霧發(fā)生器噴水保護(hù)遮陽(yáng)遮陽(yáng)網(wǎng)遮光涂料高大作物間作溫室調(diào)溫加熱系統(tǒng)通風(fēng)降溫蓄熱材料第五章：水分環(huán)境與植物生長(zhǎng)水分運(yùn)動(dòng)植物體內(nèi)水分吸收、輸導(dǎo)與蒸騰水分脅迫缺水對(duì)植物生理生化的影響抗旱適應(yīng)植物應(yīng)對(duì)干旱的機(jī)制水分管理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水分調(diào)控技術(shù)植物體內(nèi)的水分運(yùn)動(dòng)根系吸水主動(dòng)吸收與被動(dòng)吸收莖干輸導(dǎo)木質(zhì)部上行水流葉片蒸騰氣孔開(kāi)閉調(diào)節(jié)水分流失水分脅迫對(duì)植物的影響滲透調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累氣孔調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉減少水分損失形態(tài)適應(yīng)葉面積減小，根系加深生理保護(hù)保護(hù)酶系統(tǒng)激活干旱適應(yīng)性旱生植物特征葉片小而厚角質(zhì)層發(fā)達(dá)氣孔下陷發(fā)達(dá)的根系抗旱機(jī)制脫水延緩脫水忍耐脫水逃避抗旱育種傳統(tǒng)選育分子標(biāo)記輔助基因工程改良水分管理技術(shù)第六章：土壤環(huán)境與植物生長(zhǎng)物理性質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)與質(zhì)地影響根系生長(zhǎng)化學(xué)性質(zhì)pH值和離子交換能力決定養(yǎng)分可利用性生物性質(zhì)微生物活動(dòng)影響土壤肥力植物營(yíng)養(yǎng)土壤是植物獲取養(yǎng)分的主要場(chǎng)所土壤的物理性質(zhì)土壤結(jié)構(gòu)土粒聚集狀態(tài)土壤質(zhì)地砂粒、粉粒、黏粒比例孔隙度影響通氣和持水能力容重土壤致密度指標(biāo)土壤的化學(xué)性質(zhì)土壤的生物性質(zhì)土壤動(dòng)物改良土壤結(jié)構(gòu)真菌分解復(fù)雜有機(jī)質(zhì)細(xì)菌養(yǎng)分循環(huán)轉(zhuǎn)化植物營(yíng)養(yǎng)元素大量元素氮(N)：蛋白質(zhì)合成磷(P)：能量轉(zhuǎn)移鉀(K)：酶活化鈣(Ca)：細(xì)胞壁鎂(Mg)：葉綠素硫(S)：蛋白質(zhì)構(gòu)成微量元素鐵(Fe)：葉綠素合成錳(Mn)：光合作用鋅(Zn)：生長(zhǎng)激素銅(Cu)：酶活性硼(B)：細(xì)胞分裂鉬(Mo)：固氮缺乏癥狀葉片黃化生長(zhǎng)遲緩畸形發(fā)育壞死斑點(diǎn)提早衰老肥料與施肥技術(shù)有機(jī)肥料農(nóng)家肥堆肥綠肥生物肥無(wú)機(jī)肥料氮肥磷肥鉀肥復(fù)合肥微量元素肥平衡施肥測(cè)土配方精準(zhǔn)定位分期施用合理搭配第七章：大氣環(huán)境與植物生長(zhǎng)大氣成分各類氣體對(duì)植物的影響污染物有害氣體的危害機(jī)制植物貢獻(xiàn)植物改善大氣環(huán)境氣候變化全球變化對(duì)植物的影響大氣成分對(duì)植物的影響CO2濃度(ppm)光合速率大氣污染物對(duì)植物的影響污染物來(lái)源危害癥狀二氧化硫燃煤、冶煉葉片黃化、壞死氮氧化物汽車(chē)尾氣、燃燒葉尖褐變、生長(zhǎng)遲緩臭氧光化學(xué)反應(yīng)斑點(diǎn)、早衰氟化物制鋁、陶瓷葉緣壞死植物對(duì)大氣環(huán)境的影響1噸二氧化碳吸收一棵成年樹(shù)每年固碳量30kg污染物吸附一畝森林年凈化大氣顆粒物200m2蒸騰作用一棵大樹(shù)葉片總面積0.73噸氧氣釋放一畝森林年釋氧量氣候變化與植物適應(yīng)全球變暖生長(zhǎng)季延長(zhǎng)物候期提前溫度脅迫增加極端天氣干旱頻率增加洪澇災(zāi)害加劇高溫?zé)崂嗽龆嘀参镞w移分布區(qū)北移海拔上移物種競(jìng)爭(zhēng)變化第八章：生物環(huán)境與植物生長(zhǎng)微生物互作共生與病原關(guān)系植物互作競(jìng)爭(zhēng)、互惠與他感動(dòng)物互作傳粉、種子傳播與食草生物防治利用天敵控制有害生物植物與微生物的相互作用共生關(guān)系菌根、根瘤菌固氮病原關(guān)系真菌、細(xì)菌、病毒致病根際微生物協(xié)助養(yǎng)分吸收與轉(zhuǎn)化生物防御有益微生物抑制病原體植物與植物的相互作用互惠互相促進(jìn)生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)奪光照、水分、養(yǎng)分他感作用釋放化感物質(zhì)影響鄰株植物與動(dòng)物的相互作用傳粉昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類、蝙蝠提高繁殖成功率種子傳播動(dòng)物攜帶傳播種子擴(kuò)大分布范圍食草動(dòng)物的影響取食植物組織誘導(dǎo)防御反應(yīng)生物防治天敵利用捕食性昆蟲(chóng)寄生蜂捕食螨類微生物農(nóng)藥蘇云金桿菌白僵菌病毒制劑植物源農(nóng)藥除蟲(chóng)菊酯苦參堿茶皂素第九章：環(huán)境脅迫與植物響應(yīng)脅迫類型生物和非生物脅迫因子響應(yīng)機(jī)制形態(tài)、生理和分子水平適應(yīng)抗性育種提高植物抗逆性的方法調(diào)節(jié)劑應(yīng)用植物激素調(diào)控抗性逆境脅迫的類型非生物脅迫干旱脅迫鹽堿脅迫高溫脅迫低溫脅迫重金屬脅迫養(yǎng)分脅迫生物脅迫病原菌侵染蟲(chóng)害雜草競(jìng)爭(zhēng)寄生植物復(fù)合脅迫干旱+高溫鹽堿+干旱低溫+病害養(yǎng)分缺乏+蟲(chóng)害植物對(duì)逆境的響應(yīng)機(jī)制形態(tài)適應(yīng)結(jié)構(gòu)改變生理適應(yīng)代謝調(diào)整分子適應(yīng)基因表達(dá)變化抗逆性育種1傳統(tǒng)育種方法選擇、雜交、誘變2分子標(biāo)記輔助選擇基于DNA標(biāo)記篩選3基因工程目標(biāo)基因轉(zhuǎn)化4基因編輯CRISPR精準(zhǔn)修飾植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在抗逆中的應(yīng)用調(diào)節(jié)劑主要功能抗逆應(yīng)用生長(zhǎng)素促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)提高再生能力赤霉素促進(jìn)莖伸長(zhǎng)緩解生長(zhǎng)抑制脫落酸誘導(dǎo)休眠提高耐旱性水楊酸信號(hào)分子增強(qiáng)抗病性茉莉酸傷害響應(yīng)增強(qiáng)抗蟲(chóng)性第十章：植物生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)控技術(shù)溫室環(huán)境調(diào)控溫度控制加熱系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)溫度傳感器濕度控制霧化系統(tǒng)通風(fēng)降濕濕度監(jiān)測(cè)CO2濃度控制CO2發(fā)生器濃度監(jiān)測(cè)通風(fēng)置換智能控制集成系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程監(jiān)控水肥一體化技術(shù)滴灌系統(tǒng)精準(zhǔn)供水到根區(qū)營(yíng)養(yǎng)液配方根據(jù)作物需求定制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分智能控制系統(tǒng)自動(dòng)化管理水肥供應(yīng)植物工廠技術(shù)365天全年生產(chǎn)不受季節(jié)限制95%節(jié)水效率循環(huán)系統(tǒng)減少浪費(fèi)10倍土地利用率立體種植提高效率零農(nóng)藥使用全封閉環(huán)境減少病蟲(chóng)害精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)識(shí)別植物生長(zhǎng)狀態(tài)GIS應(yīng)用地理信息系統(tǒng)分析制作田間管理地圖變量施肥根據(jù)土壤狀況調(diào)整精準(zhǔn)投入減少浪費(fèi)第十一章：植物生長(zhǎng)模型與預(yù)測(cè)模型類型不同復(fù)雜度模型適用場(chǎng)景參數(shù)獲取田間和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)收集方法校驗(yàn)與應(yīng)用模型驗(yàn)證和實(shí)際應(yīng)用植物生長(zhǎng)模型的類型功能結(jié)構(gòu)模型三維結(jié)構(gòu)與生理過(guò)程結(jié)合2機(jī)理模型基于生理生化機(jī)制經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突跀?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)關(guān)系模型參數(shù)獲取方法田間試驗(yàn)生長(zhǎng)測(cè)量產(chǎn)量調(diào)查環(huán)境監(jiān)測(cè)物候觀察實(shí)驗(yàn)室測(cè)定光合參數(shù)呼吸速率水分關(guān)系酶活性文獻(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)整合歷史記錄專家知識(shí)模型的校驗(yàn)與應(yīng)用敏感性分析確定關(guān)鍵參數(shù)模型驗(yàn)證與實(shí)際數(shù)據(jù)比對(duì)產(chǎn)量預(yù)測(cè)作物生長(zhǎng)與產(chǎn)量估計(jì)決策支持農(nóng)業(yè)管理輔助第十二章：植物生長(zhǎng)環(huán)境與可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)平衡有機(jī)農(nóng)業(yè)無(wú)化學(xué)投入生產(chǎn)保護(hù)性耕作最小化土壤擾動(dòng)資源高效利用水肥資源精準(zhǔn)管理生態(tài)農(nóng)業(yè)實(shí)踐輪作倒茬