植物地理学第4章

第4章 植物与环境

1. 植物与环境的关系

1.1 生态环境的概念

环境指某一特定生物或生物群体周围各种因素的总和。环境必须有特定的主体，环境主体是相对的。

生态因子是指环境要素中对生物起作用的因子。由生态因子构成生态环境。

1.2 生态因子的限制性作用

Liebig 最小因子定律：生物的生长和分布，取决于环境中的最小量生态因子。 限制性因子：生态因子处于最大量和最小量，都会成为限制性因子，这就是限制因子定律。

生物对生态因子有一个耐受范围，这个耐受范围称为生态幅。生物可以通过驯化，调节自身的生态幅。

图1-2 云南西双版纳的橡胶林

1.3 趋同与趋异适应

在相似生境条件下，不同种类的植物在外貌和生理上表现出一致性和相似性，这种现象称为趋同适应。

图3-7 植物的趋同适应

同种植物的不同个体在不同生境下出现生态分化，而出现不同的生态类型，叫趋异适应。

图3-8 植物的趋异适应

1.4生活型与生态型

生活型：指植物的外貌特征。把外貌相似的植物划分为同一生活型。 生态型：同种植物的不同个体分化为不同类群。它是物种趋异适应的结果。

2. 植物对光的适应

2.1植物对光质的适应

植物主要吸收红橙光和蓝紫光。短波辐射对植物生长有抑制作用，高山植物颜色较暗，叶面积小，毛绒发达，这是对短波辐射的一种适应。

2.2植物对光强的适应

光补偿点：植物进行光合作用所同化的CO 2与呼吸作用所释放的CO 2达到平衡时，太阳光的强度。

光照强度

图2-1. 光合作用强度与大气CO 2浓度的关系

阳地植物: 光补偿点高。

阴地植物：光补偿点低。海洋生物也根据对光强度的适应而生活在不同的水深中。 叶绿素必须在一定的光照强度下才能形成，否则植物会出现黄化现象。 光照强度与果实的含糖量等特征有关。

2.3 植物对光周期的适应

（1）光周期现象

植物生活节律对日照长短周期性变化的适应。如植物开花、落叶等。 （2）植物的光周期现象

长日照植物：在生长过程中，日照长度超过某一数值才能开花的植物。 短日照植物：在生长过程中，日照长度小于某一数值才能开花的植物。 中日照植物：昼夜长度相等时才开花的植物，如甘蔗等少数热带植物。 日中性植物：开花不受日照的影响，如蒲公英、黄瓜、西红柿等。

2.4 植物的光合作用

光合速率：单位时间、单位面积同化的CO 2量（g.cm -2.s -1）。

CO 2补偿点：在阳光下，植物光合作用所吸收的CO 2与植物呼吸释放的CO 2达到平衡时，大气中的CO 2浓度。

C 3和C 4植物：绿色植物进行光合作用时，以5C 糖作为CO 2受体，形成2分子3C 糖，具有该光合途径的植物叫做C 3植物；以3C 糖作为CO 2受体，形成1分子4C 糖，具有该光合途径的植物叫做C 4植物。

C 3植物的CO 2补偿点高，一般为50-60ppm ，而C 4植物的补偿点低，只要10ppm 即可，说明低CO 2补偿点的C 4植物具有更高的CO 2利用效率。

C 4植物具有更浓的叶绿体含量，有利于光合效率的提高。农田的很多杂草是C 3植物，全球变化下，农田杂草的长势有可能增加。

3. 植物对温度的适应

3.1 植物发育与温度

（1）植物的春化作用

植物在生长和发育过程中，需要经过一定的低温阶段才能正常生长和发育。 （2）积温对生物的作用

一定时间内，植物的生长发育需要一定的总积温，才能完成某一发育阶段。如小麦的有效积温为1500℃左右，玉米2500-4000℃，椰子约5000℃。 （3）物候现象

植物根据气温变化有顺序地完成其发育节律的现象。物候现象主要与热量有关。

3.2植物分布与温度

植物分布与极端温度（年最高和最低温度）和积温有关，如橡胶树、可可必须在积温高于5000℃以上的热带地区才能生长。

一些温带水果，如苹果、梨、桃等需要低温刺激，因此不能在热带地区栽种。

图2-4 温度对生物群落地理分布的影响

3.3植物对极端温度的适应

（1）形态适应

对低温适应，高寒植物的芽及叶片常有油脂和鳞片保护。

图2-5 高寒植物对低温（左）和荒漠植物对高温（右）的适应

（2）生理适应

提高细胞液的浓度，常形成次生代谢产物，成为中药材的有效成分。

图2-6 植物对极端环境的生理适应——甘草（左）、红景天（中）、麻黄（右）

4. 植物与水的关系

（1）土壤水分

土壤水分分为：吸附水、毛管水和重力水。

吸附水由土壤颗粒吸附力保持，土粒越细，表面积越大，则土壤吸附水含量越高。这一部分水分植物不能利用，只有在105℃左右的高温下才能汽化。

毛管水是存在于毛管中的水分，植物根系主要吸收这部分水分，是植物最重要的水分来源。

重力水为超过田间持水量的水分，向下移动进入地下水。 田间持水量：毛管水达到最大时的土壤含水量。 凋萎系数：植物出现凋萎时的土壤含水量。 （2）植物体内水分传导

水分以气体形式离开植物体叫蒸腾，影响蒸腾作用的因素：生长发育，气孔开闭，光、温、水、气等。

蒸腾强度：单位时间在单位面积的失水量（g.cm -2.s -1）。

水分利用系数 = 干物质生产量/水分消耗量（g.DM. g-1）。

测定蒸腾作用的方法有两种：快速离体秤重；IRGA (Infrared Gas Analyzer) 方法。 （3）植物的水分生活型

水生植物：根系通气组织发达； 湿生植物：根系不发达，叶片宽大。

中生植物：输导组织发达；如农作物、树木等。 旱生植物：根系发达，叶片退化，贮水组织发达。

图3-2 植物的水分生活型

5. 植物对土壤的适应

5.1 对土壤pH 的适应

酸性土植物 中性土植物 碱性土植物

5.2 对土壤质地的适应

黏土植物 壤土植物

沙土植物（沙生植物）：具有不定根，抗沙埋。

5.3 对土壤盐分的适应

耐盐植物：苜蓿、木地肤、假木贼等

图3-4 耐盐植物

盐生植物（聚盐植物，泌盐植物）：盐角草、盐节木、柽柳、红砂、红树林。

图3-5盐生植物

抗盐植物：蒿类、盐地风毛菊等

图3-6 抗盐植物