温度日变化对生物生长发育的影响

在自然条件下气温是呈周期性变化的，许多生物适应温度的某种节律性变化，并通过遗传成为其生物学特性，这一现象称为温周期现象。F．W.Went提出季节、月和日的温周期现象，其中研究最多的是日温周期现象。如热带植物适应于昼夜温度高振幅小的日温周期，而温带植物则适应于昼温较高夜温较低，振幅大的日温周期。余优森曾根据试验得出水稻、棉花、小麦、马铃薯的开花期适宜日温周期的曲线[35](图 2—11)。

昼夜变温对植物生长有明显的促进作用， F.W．Went 1944年的著名试验表明，番茄的生长与结实在昼夜变温下(白天26.5℃，夜间7—19℃)要比恒温(26.5℃)下要好得多(图2-12)。

气温日变化对作物生长发育有很大影响。在日温周期的有效范围内，即日最低温度不低于下限温度，同时日最高温度也不超过上限温度，这时生长发育速度在最适温度以下随温度升高而加快，而在最适温度以上则随温度升高而减慢，超过有效温度范围不但将成为无效温度，甚至会对作物产生危害，在靠近下限温度或上限温度时，温度的日较差大对生长发育往往不利，就是因为容易出现危害温度。

在作物生育期间，常见的情况是气温处于下限温度与最适温度之间，这时日较差大通常是有利的，因为白天适当的高温有利于增强光合作用，夜间适当的低温有利于减弱呼吸消耗。我国西北地区特别是新疆东部和南部的瓜果含糖量高与气温日较差大有着密切的关系。张连敏的分析表明日较差与厚皮甜瓜果实的含糖量成极显著相关，尤其是采收前5天日平均气温7～15℃期间。[36]

当日平均气温较低而日较差较大时，夜间温度接近或低于下限温度，作物生长很慢或不能生长，但白天温度高于下限温度时仍能生长。因此，在高纬度温差大的地区，早春播种可在相对低的平均温度下，利用白天较高的温度以提前发芽出苗，有利于躲避后期可能遇到的冷害或霜冻。如华北的春玉米需在日平均气温稳定通过10℃后才播种，而东北在通过7℃后就开始播种，可争取延长生育期和利用返浆水分确保全苗。当日平均温度较高时，白天午后的温度往往接近或超过上限温度，抑制作物生长。如冬小麦在中午前后就常因温度过高光合效率下降和呼吸消耗加大，CO2浓度降低以及其它生理原因而出现净光合效率降低的“乍睡现象”，温度越高，净光合效率下降的时间越长。早晨和夜间的温度对于作物的发芽和生长有更重要的作用。因此，在较低温度下， 日较差大有利于发芽；而在较高温度下，则日较差小有利于发芽(表2-24)。

温度日变化的影响还与高低温的配合有关，如北京冬小麦灌浆期间的气温日较差要比拉萨大，但最高气温达28.8℃，超过了小麦光合作用的最适温度。而拉萨最高气温为 21.7℃，处于适宜范围。如以15～24.9℃为小麦光合作用的适宜温度范围，则北京每天只有6.9h，拉萨却有9.7h；北京高于适温妁时间有5.7h，拉萨只有0.1h；低于适温的时间北京有0.4h，拉萨有3.6h。总的看，拉萨的气温日变化有利于白天光合积累和夜间抑制呼吸消耗，加上灌浆期长度几乎相当于北京的两倍，在拉萨可获得很高的小麦粒重，这是青藏高原屡展出现小麦全国单产最高记录的重要原因。但另一方面，小麦茎秆贮存的蛋白质向籽粒转移主要发生在灌浆后期，需要高温干燥天气。在温度较低的青藏高原小麦籽粒蛋白质含量又普遍偏低，品质较差。春小麦蛋白质含量也与生育期间的平均日较差具有显著的线性相关[38]。汪永钦的研究也表明河南冬小麦蛋白质含量与5月气温日较差及日平均气温成正相关[39]。全国杂交水稻气象科研协作组1983年的研究表明，在盛夏抽穗的杂交中稻蛋白质含量与日较差成极显著的负相关，而在秋季抽穗的杂交中稻蛋白质含量与日较差成极显著的正相关

温度的年变化对作物生长也有很大影响，高温对喜凉作物生长不利，而喜温作物却需要一段相对高温期。如四季如春的云南高原由于缺少夏季高温，有些水稻品种不能充分成熟；但在年平均气温相近的湖北却生长良好。由于大陆性季风气候的影响，中国温度的年变幅要大于世界大部分同纬度地区，导致一年生喜温作物的分布北界是世界上纬度最高的，而越冬作物分布北界的纬度却明显低于世界其它地区。

气温年变化对畜禽生殖机能也有明显的影响，大多数动物在温度适宜的春秋季繁殖机能旺盛。高温对公畜的生殖机能和活动有害，如印度水牛精液质量以夏季最差，台湾公猪的性欲和精液量都以秋季最大，夏季最低，母猪受胎率也以8月为最低。