第二节 环境因子对花卉生长发育的影响
花卉同其他生物一样,赖以生存的主要环境因子有温度、光照、水分、土壤、大气以及生物因子等。花卉的生长和发育除决定于其本身的遗传特性外,还决定于外界环境因子,因此花卉栽培的成功与否,主要取决于花卉对这些环境因子的要求、适应以及对环境因子的控制和调节关系,正确了解和掌握花卉生长发育与外界环境因子有关的相互机理,是花卉生产和应用的基本理论及基本课题。
一、花卉与温度
在许多环境因素中,温度是影响花卉生长发育的重要条件,一般来说,植物在4~36℃的范围内都能生长,而多数花卉生长的适宜温度在10~25℃之间,但原产地不同,所需温度也不同,因此,必须根据花卉生长所需的不同温度,给予相应的条件,才能生长良好,开花结实。
1.温度的三基点
温度的三基点:即植物生长的最低、最适、最高温度。
原产热带的花卉,生长的基点温度较高,一般在18℃开始生长,能适应较高温度;原产于温带的花卉,生长基点温度较低,一般10℃左右就开始生长,不适应高温;原产于亚热带的花卉,其生长的基点温度介于二者之间,一般在15~16℃开始生长。如:原产于热带的水生花卉王莲的种子,需要在30~35℃水温下才能发芽生长,仙人掌科的蛇鞭柱属多数种类则要求28℃以上高温才能生长。原产于温带的芍药,在北京冬季-10℃条件下,地下部分不会枯死,次年春10℃左右即能萌动出土。
生长的最适温度:一般指植物生长最快的温度。
协调的最适温度:略低于生长的最适温度的温度,在此温度下,植物生长较生长最适温度下稍慢,但较健壮。在生长的最适温度下,因为物质消耗太快,植物生长快,不健壮。要培育健壮种苗,需在协调的最适温度下。
不适温度对植物的影响:植物生长过程中,温度过高或过低都将影响各种酶促反应过程,造成各生理功能之间的协调被破坏,从而使植物生长被破坏。
低温对植物生长的不利影响:①温度骤降,引起细胞内结冰,使原生质不可逆地凝固。②温度逐渐下降,下降到一定温度下(0℃以下)时,引起细胞间隙结冰,使细胞受机械挤压而损伤,并且冰晶不断从细胞内吸水,使原生质严重脱水。③当温度下降时,细胞间隙结冰而细胞尚未受害时,此时气温骤升转暖,细胞间隙中的水分来不及被细胞吸回就蒸发掉了,致使细胞缺水而干死,并且,在解冻太快时,由于细胞壁吸水快而细胞质吸水慢,使细胞受到机械拉力的损害。如:霜冻和寒害。
高温对植物生长的不利影响:①高温引起原生质发生质变而凝固,使原生质结构受破坏。②高温破坏了植物体内新陈代谢的协调,如叶绿体受破坏不能进行光合作用;酶受破坏使呼吸和物质转化等不能正常进行;体内累积过多有毒物质而中毒。③高温引起干旱和萎蔫。大气干旱会引起植物暂时萎蔫;土壤干旱会导致植物永久萎蔫,时间过长则植物干枯死亡。
2.温度对花卉生长发育的影响
(1)生长发育不同时期对温度要求不同 同一种花卉的不同生长发育时期对温度有不同的要求:以播种繁殖的花卉种类来说,在播种繁殖时,一般都要求较高温度,有利于种子吸收水分,萌发,一年生草本花卉若要早春播种,多在室内进行盆播,出苗后转入地栽,这就是要满足其对温度的要求;进入幼苗期要求较低温度,如果温度过高,会使幼苗生长太快,容易徒长,致使苗木细弱,二年生花卉以幼苗越冬,在幼苗期温度要求更低,否则不能顺利通过春化阶段;进入营养生长期,要求较高温度,这样能促进营养生长,有利于营养物质的制造、积累和贮藏;进入开花结实期又不需要很高的温度,因此,夏季温度过高,花卉的开花也较少,春秋两季开花较多。
(2)有效积温
① 有效温度:花卉在高于其下限温度时才能生长发育,这个对花卉生长发育起有效作用的高出的温度值,称有效温度。
② 有效积温:花卉在某个或整个生育期内的有效温度总和,称为有效积温。
(3)春化现象 植物在低温作用下,才能继续下一阶段的发育,即引起花芽分化,否则不能开花的现象叫春化现象。低温有促进植物开花的作用,称为春化作用。不同植物通过春化要求的低温值和低温时间各不相同。
(4)温度对花芽分化的影响 通过春化阶段后,必须在适宜的温度下,花芽才能正常分化和发育,花卉不同,花芽分化和发育所要求的适温也不同,大体有以下两种。
① 在高温下进行花芽分化:许多花木类在6~8月气温高至25℃以上时进行分化,入秋后,植物体进入休眠,经过一定低温后结束或打破休眠而开花;春植球根于夏季生长期进行分化,如唐菖蒲、晚香玉、美人蕉等;秋植球根是在夏季休眠期进行分化,如郁金香、风信子等。
② 在低温下进行花芽分化:许多原产温带中北部及各地的高山花卉,其花芽分化多要求在20℃以下较凉爽气候条件下进行,如八仙花、卡特兰属和石斛属等;秋播草花也要求在低温下进行分化,如金盏菊、雏菊等。
(5)温周期现象 植物为了正常生长,需要一定的昼夜温差变化的现象称为温周期现象。云南的山茶花及高山上的杜鹃花开得特别好,花大、色艳,这与昼夜温差大有很大关系。温周期现象从生理上有两种解释:较低夜温可以减少呼吸作用对糖分的消耗;较低夜温有利于根系合成细胞分裂素类的激素,这类激素被运输到植物体内而起作用。
栽培中为使花卉生长迅速,最理想的条件是白天温度应在该花卉光合作用的最佳温度范围内;夜间温度应在呼吸作用较弱的温度限度内,以得到较大的有机物质积累,才能迅速生长。
3.温度对花卉色彩的影响
(1)对花色的影响 温度是影响花色的主要外界条件之一,花卉植物随着温度的升高和光照强度的减弱,花色变浅。如:落花生属和蟹爪兰属中有些品种,在高温和弱光下,所开的花几乎不着色,有些色彩变浅。
据哈尔德(Harde)等人研究,在矮牵牛的蓝和白复色品种中,蓝色和白色部分的多少,受温度影响很大,如果在30~35℃高温下,开花繁茂时,花色呈白色,在上述两者之间的温度下,呈蓝、白复色,二者比例随温度而变化,温度近于30~35℃时,蓝色多,温度变低时,白色增加。
(2)对叶色的影响 温度对叶片色彩也有影响,温度高,叶片色彩浓郁;温度低,叶色变浅。
4.土温对花卉生长发育的影响
土温对种子发芽、根系发育、幼苗生长等均有很大的影响。在播种繁殖时,要求较高的土温,这样种子内生化活动才能正常进行,若在早春进行播种时,一般在温室内进行或用薄膜覆盖提高土温,提高发芽率。一些不耐寒的花卉种子发芽需要较高的温度,最适温度为20~30℃;耐寒性宿根花卉及露地二年生花卉的种子发芽最适温度为15~20℃。一般地温比气温高3~6℃时,扦插苗成活率最高。若土温比气温低时,会产生先发芽,后发根的现象,新萌发的枝梢会将枝条内贮存的水分和养分消耗完,造成插穗死亡现象,这种现象称“回芽”。
二、花卉与光照
1.花卉所需的光照条件
阳光是花卉植物赖以生存的必要条件,是植物制造有机物质的能量源泉。光合作用是指绿色植物在光作用下,利用空气中的CO2和根吸收的H2O,在叶绿素的作用下合成有机物质,并放出O2的过程。
光是绿色植物生存的必要条件,没有阳光,就没有绿色植物。光照对花卉生长发育的影响主要有三个方面:光照强度、光照长度和光质。
2.光照强度对花卉的影响
光照强度(照度)指单位面积上所接受可见光的能量。单位:勒克斯。光照强度随纬度的增加而减弱;随海拔的升高而增强。一年中以夏季光照最强,冬季光照最弱。一天中以中午光照最强,早晚最弱。叶片在光照强度为3000~5000勒克斯时即开始光合作用,但一般植物生长需在18000~20000勒克斯下进行。如果阳光不足,可用人造光源代替。一般光合作用的强度随照度的加强而增大,但有限度,否则会停止或减弱。
(1)光照强度对花卉色彩的影响
① 对花色的影响:紫红色的花是由于花青素的存在而形成的,但花青素必须在强光下才能产生,在散射光下不易产生,如:春季芍药的紫红色嫩芽以及秋季红叶均为花青素的颜色。花青素产生除受强光影响外,一般还与光的波长和温度有关,春季芍药嫩芽显紫红色,这与当时的低温有关,白天同化作用产生的碳水化合物,由于春季夜间温度较低,在转移过程中受到阻碍滞留叶片中,而成为花青素产生的物质基础。
光照强度对蓝、白复色的矮牵牛花朵有明显影响,实验表明:随温度升高蓝色部分增加;随光强增大,白色部分变大。
② 对叶色的影响:同是绿色的叶片,叶色有所不同。叶绿体位于叶片上表皮的栅栏组织细胞中,叶绿体中主要含有蓝绿色的叶绿素a和呈黄绿色的叶绿素b,叶片绿色的浓淡,决定于细胞中叶绿素a和叶绿素b的含量,光照强,叶绿素a含量高,叶色呈深绿色;光照弱,叶绿素b含量高,叶片呈浅绿色。
在一些彩色叶片中,叶绿体中还含有大量的胡萝卜素(橙红或红色)和叶黄素(黄色),叶片在强光下合成叶黄素较多,叶片呈偏黄色;在弱光下,胡萝卜素合成较多,因此,叶片呈现橙色至红色。
有些叶片呈金心或金边,是因为在不同部位的叶绿体内含有不同的色原元素,造成叶片上呈现黄绿两颜色。彩叶芋的叶片上有白色小斑块,这是由于该部位栅栏组织内的白色体没有转化成叶绿素的能力。有些叶片呈现黄化现象是由于病毒侵染机体引起黄化,这种黄化有观赏价值,所以,通过无性繁殖的方法保留下来。如:花柏。
(2)光的有无和强弱对开花的影响 有些花卉的花蕾开放和开放时间与光的有无和强弱有关。如:半支莲(太阳花)、酢浆草必须在强光下才能开放,日落后闭合;牵牛花是在凌晨开放;紫茉莉仅在傍晚开放,第二天日出后闭合;夜合是在太阳出来后开花,夜晚闭合;昙花则在晚间9:00以后开放,0:00后逐渐败谢。
18世纪瑞典植物学家林奈,为了确切地说明开花时间和光的强弱和有无有关,在一个精心设计的花坛里,按花卉开花的时间顺时针排列,制作出世界上第一个“花时钟”。
3.光周期对花卉生长发育的影响
光周期是指一日中日出日落的时数(一日的日照长度)。光周期现象是指光周期对植物生长发育的影响。它是每一种植物赖以开花的必需因子,它不仅控制植物的花芽分化和发育开放过程,而且还影响植物的其他生长发育现象,如分枝习性,块茎、球茎、块根等地下器官的形成以及其他器官的衰老、脱落和休眠。
各种植物都依赖于一定的日照长度和相应的黑夜长度的相互交替,才能诱导花的发生和开放。按对日照长度的要求将花卉分为长日照植物、短日照植物、中性植物。长日照和短日照的极限以每天日照长度超过12小时的为长日照植物,不足12小时的为短日照植物。
光周期对花卉生长发育的影响:日照长度还能促进某些植物的营养繁殖。如:落地生根属的某些花卉,其叶缘上的幼小植物体只能在长日照下产生。虎耳草腋芽发育成的匍匐茎只能在长日照下才能产生。另外,长日照还能促进禾本科植物的分蘖。
短日照能促进某些植物块茎、块根的形成和生长。如:菊芋块茎的发育是在短日照下发生的,于长日照下只在土层下产生匍匐茎,并不加粗。大丽花块根的发育对日照长度也很敏感,某些在正常日照下不能产生块根的变种,经短日照处理后能诱导形成块根,并且在以后的长日照下能继续形成块根。球根秋海棠的块茎发育也为短日照所促进。
研究表明:短日照经常促进休眠;长日照促进营养生长。在短日照周期中给予间歇光照,可以获得长日照效应。
4.光质对花卉生长发育的影响
光质(即光的组成)是指具有不同波长的太阳光谱成分,根据测定,太阳光的波长范围主要在150~4000纳米之间,其中可见光(即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫)波长在380~760纳米之间,太阳光辐射为52%;不可见光红外线占43%,紫外线占5%。
红光、橙光有利于植物碳水化合物的合成,加速长日照植物的发育,延迟短日照植物发育。红光能促进叶子的伸长,抑制茎的过度伸长,对黄化恢复最有效。
蓝、紫光能加速短日照植物发育,延迟长日照植物发育,能阻止黄化。蓝光有利于蛋白质的合成。
蓝紫光和紫外线能抑制茎的伸长和促进花青素的形成,高山上紫外线丰富,因此,高山植物大多数较矮小,但紫外线又是植物色素形成的主要光能,它有利于维生素C的合成。
红外线有促进植物枝条延伸的作用。
植物同化作用时吸收最多的是红光和橙光,其次为黄光,而蓝紫光的同化效率仅为红光的14%。在太阳直射光中红光和黄光最多只有37%,在散射光中,红、黄光占50%~60%,散射光对半阴性花卉及弱光下生长的花卉效用大于直射光。但直射光所含紫外线比例大于散射光,对于防止徒长,使植株矮化的效用较大。高山上花卉色彩艳丽和热带花卉的色彩艳丽与紫外线较强有关。
三、花卉与水分
水是植物体的重要组成部分,也是植物生命活动的必要条件,植物生活所需要的元素很多来自于水中,矿物质被根毛吸收后供给植物生长和发育,光合作用也只有在水存在的情况下,光作用于叶绿素时才能进行,因此,植物对水的需求量很大。植物体内的一系列生化反应都要在水的参与下进行,植物缺水,会产生萎蔫,甚至死亡;水分过多,植株烂根烂茎,落花落果,甚至死亡。
1.水分对花卉生长发育的影响
(1)生长过程中对水分的需求 同一种花卉生长过程中对水分要求不同,种子萌发时,需要较多的水分,以使水分渗入种皮,有利于胚根的抽生,并供给种胚必要的水分;种子萌发后,在幼苗状态时,因根系弱小,在土壤中分布较浅,抗旱力极弱,必须保持湿润,以后应逐渐降低土壤湿度,以防苗木徒长,促使植株老熟;花芽分化时,相对干旱能抑制枝条加长生长,体内贮存的营养物质可集中供应花芽分化;开花后如果土壤水分过多,花朵会很快完成授粉而败落,种子不饱满,为延长花期应尽量少浇水,对观果类花卉应多浇水,以满足果实发育的需要;在种子成熟时,则要求空气干燥。
(2)水分对花芽分化的影响 控制对花卉的水分供给,以达到控制营养生长,促进花芽分化的目的。梅花的“扣水”,就是控制水分供给,致使新梢顶端自然干梢,叶片卷曲,停止生长,转向花芽分化。
对于球根花卉来说,凡球根含水量少,则花芽分化也早,早挖的球根或含水量较高的球根,花芽分化也延迟。球根鸢尾、水仙、风信子、百合等用30~35℃的高温处理,使其脱水而达到提早花芽分化和促进花芽伸长的目的。
广州的年橘就是在7月份控制水分,使花芽分化,开花结果,供春节观赏。
三角梅若只长叶不开花,可用控制水分和氮肥的方法促使其开花。
(3)水分对花色的影响 一般在水分缺乏时,花色变浓,因为此时色素较多,故色彩变浓。
在花卉栽培中,当水分不足时,即呈现萎蔫现象,叶片及叶柄皱缩下垂,特别是一些叶片较薄的花卉更易显露出来。中午由于叶面蒸发量大于根的吸水量,常呈现暂时的萎蔫状态,此时若能使它在温度较低,光照较弱和通风少的条件下,就能很快恢复过来;若让它长期在萎蔫状态下,老叶及下部叶片就脱落死亡。多数草花在干旱时,植株各部分由于木质化的增加,常使其表面粗糙而失去叶子的鲜绿色泽。
当水分过多时,一部分根系遭受损伤,土壤中缺少空气,根系失去正常作用,吸水减少呈现不正常的干旱状态;水分过多,还常使叶片发黄或植株徒长,易倒伏,易受病菌侵害。因此水分过多过少都不利生长。
2.浇水原则
对于旱生花卉应掌握宁干勿湿的原则。对于半耐旱花卉应掌握干透浇透的原则。对于中性花卉应掌握间干间湿的原则,即保持60%的土壤含水量。对于耐湿花卉应掌握宁湿勿干的原则。
3.空气湿度
在花卉进行无性繁殖时,大多都要求80%以上的空气湿度,才能使繁殖材料长期处于鲜嫩状态,防止凋萎,从而提高成活率。
花卉植物生长期间,一般都要求湿润的空气,特别对于耐湿花卉,要求的空气湿度更大,但空气湿度过大,易引起徒长。开花结实时,要求空气湿度较小,否则会影响开花和花粉自花药中散出,使授粉作用减弱;在种子成熟时,更要求空气干燥。
四、花卉与土壤
土壤是花卉生长的主要基础之一,它能不断地提供花卉生长发育所需要的空气、水分和营养元素,所以土壤的理化性质及肥力状况对花卉的栽培、生长发育具有重要意义。
1.各类花卉对土壤的要求
(1)露地花卉 对土壤的要求不严,只要不是沙土和重黏土,其他土质均可适应多数露地花卉的要求。
① 一、二年生花卉:在排水良好的土壤中均能生长,表土深厚,地下水位高,富含有机质的土壤中生长较好。
② 宿根花卉:其根系较强大,要40~50厘米的土层,栽植时应施入大量有机肥,以维持良好的土壤结构。
③ 球根花卉:对于土壤的要求很严格,一般以富含腐殖质而排水良好的沙质壤土和壤土为宜,以下层排水良好而表层浓厚的沙质壤土最理想。
(2)盆栽花卉 盆栽花卉由于盆的限制,要求营养物质丰富、物理性状良好的土壤,因此,盆栽花卉用土一般要人工配制培养土进行栽培。
培养土的最大特点是:含大量腐殖质,土壤疏松,空气流通,排水良好,保水保肥性好,不易干燥,可适宜于花卉的生长。
2.花卉与营养
花卉对营养元素的要求:维持植物正常生活所必需的大量元素,通常认为有十种,其中碳、氢、氧、氮是构成有机质的元素,其余六种是形成灰分的矿物质元素,即磷、钾、硫、钙、镁、铁等。在植物生活中,氢、氧二元素可从水中大量取得,碳元素从空气中取得,矿物质元素均从土壤中吸收。
植物生活还必需微量元素,如:硼、锰、锌、铜、钼等,在植物体内含量虽少,但是不可缺少。亦有植物生活所必需的多种超微量元素,如:镭、钍、铀、锕等天然放射性元素,它们能促进植物生长。
(1)有机肥料 有机肥料指各种植物体和动物经加工或发酵腐熟形成的肥料。
施用有机肥料可以改良土壤结构,提高土壤肥力,使土壤疏松,增加土壤的保水、保温、透气和保肥能力。一般多用作基肥。
(2)无机肥料 无机肥料指化学肥料。
无机肥料肥效快,含量高,但长期使用不利改善土壤的理化性状,用量少,施用方便,节省劳力。
复合肥:一次施用可以增加两种以上肥料元素,肥效高,运输方便。常用的有磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸钾、磷酸二氢钾、硝酸磷肥、偏磷酸铵和氮、磷、钾复合肥。通常作基肥、追肥、种肥。
(3)微量元素 花卉所需要的微量元素有镁、锌、锰、铁、铜、硫、硼、钼等。植物所需的微量元素,其功能各不相同,如果某种微量元素缺乏,就会引起花卉生理机能的紊乱,导致花卉出现各种症状,影响叶色和花姿,甚至使植株衰弱以至死亡。
(4)细菌肥料 用科学方法,将对植物有益的微生物从土壤中分离出来,经人工培养,调制而成的各种菌剂肥料称为细菌肥料。
菌肥不含营养元素,主要起辅助作用,要与化肥和有机肥配合使用,才能显示出增产的效果。它可改善植物营养条件,固定空气中的营养元素,促进养分转化吸收,刺激根部发育。
氮、磷、钾细菌肥,使用方便,加水拌种,或与有机肥混合施用。
五、花卉与气体
空气中有许多气体,有的气体对花卉生长有利,有的气体对花卉生长有害。
(1)氧气 植物呼吸需要O2,空气中O2含量为21%,足够植物的需要。在一般栽培条件下,出现O2不足的情况较少,只在土壤过于紧实或表土板结,水分过多的情况下,才引起O2不足,CO2聚集,根呼吸困难;种子由于O2不足,会停止发芽甚至腐烂。松土或减少水分,可使O2增加,CO2减少,使根系正常生长。
(2)二氧化碳 空气中CO2的含量虽然很少,仅有0.03%左右,但对植物生长影响很大,是植物光合作用的重要物质之一。增加空气中CO2的含量,就会增加光合作用的强度,从而可以增加产量。实验表明:当空气中CO2的含量比一般高出10~20倍时,光合作用则有效地增加,但当含量增加到2%~5%以上时就会引起光合作用过程的抑制。一般温室可以维持在1000~2000微升/升。在加大CO2量时,应增加光照,才能提高光合效率。过量CO2对植物有害。经常松土,提高室温,增加光照,可降低CO2的含量。
(3)二氧化硫 空气中SO2含量有10微升/升,都会使植物受害,浓度越高,危害越大。SO2会从气孔及水孔浸入叶部组织,使细胞内叶绿体破坏,组织脱水,坏死。表现症状:叶脉发生许多褪色斑点,受害严重时,致使叶脉变为黄褐色或白色。不同花卉对SO2敏感度不同,对SO2抗性强的花卉有:金鱼草、美人蕉、金盏菊、鸡冠花、大丽花、石竹等。
(4)氨(NH3) 氨含量达到0.1%~0.6%时,叶缘开始黄枯,含量达到0.7%时,出现质壁分离现象,含量达到4%时,经过24小时大部分花卉中毒死亡。温室养护,施氮素肥水或沤肥时,可能使NH3量增加,应使温室通风透气,降低NH3量。
(5)其他有害气体 乙烯、乙炔、丙烯、HCl、H2S、HF、SO、CO、Cl2和氰化氢,对植物都有严重危害,当乙烯的含量达到1微升/升,H2S达到40微升/升以上,会使大部分花卉植物遭损害,工厂矿区里烟囱排出的气体及一些重金属,会将叶片烧伤,使叶片脱落。环境绿化中应使用一些抗性强的树木,且应使叶片保持清洁。