第二章作物生长发育与产量形成课件.ppt

第二章 作物生长发育与产量、品质形成,第一节 作物的生长与发育,一、生长发育的概念,1生长（growth）,生长是指作物个体、器官、组织和细胞在体积、重量和数量上的增加，是作物植株或器官由小到大、或由轻到重的不可逆的数量增长过程，它是通过细胞分裂和伸长来完成的。,2发育,发育是指作物一生中，其形态、结构、机能的质变过程，表现为细胞、组织和器官的分化，最终导致植株根、茎、叶和花、果实、种子的形成。,3.生长与发育的关系,在作物的生活周期中，生长和发育是交织在一起进行的。生长是发育的基础，没有生长便没有发育，发育为作物进一步生长创造了条件，促进了进一步生长。因此生长和发育是交替推进的。,二、作物的营养生长与生殖生长,1.营养生长与生殖生长的概念,营养生长： 营养体(根、茎、叶)的生长。,生殖生长：生殖体(花、果实、种子)的生长。,2.营养生长与生殖生长的关系,(1)营养生长是作物转向生殖生长的必要准备 在营养生长期间，若植株生长健壮，地下有强大的根系吸收水分和无机养分，地上有大量的绿色叶片制造并积累有机物质，就能促进生殖器官的生长发育。,(2)营养生长和生殖生长不可避免会发生矛盾 在相当长的时间内二者交错在一起，在同一个时间，根、茎、叶、穗、种子等各自处于生育进程的不同时期，彼此之间对营养物质有明显的竞争，不可避免地会发生相互影响。,3 营养生长和生殖生长的调控,由于各种作物的收获部位不同，在促控植株的生长发育、调节营养生长和生殖生长上就要因作物而异。 对于以果实或种子为收获对象的作物，在开花之前，重点要培育壮苗，使营养器官生长发育健壮，先“搭好丰产架子”，为花、果、种子的生长发育莫定物质基础，也要注意防止营养器官生长过旺，以免进入生殖生长阶段时不能建立起生殖器官生长的优势。,三、作物生长的一般进程,(一)S形生长曲线 1.什么是S形生长曲线 作物植株的个体或器官的生长过程、群体的建成及产量的形成过程均呈现出前期较慢、中期加快（有一段时间呈直线增长，并达到生长速率高峰）、后期又慢以至停滞衰落的规律。这种生长（生长量）随时间的延长而变化的关系，在坐标图上可以用曲线表示，呈“S”形状。,（二）S形生长进程的应用,1检验作物的生长发育进程 作物的群体、个体、器官、组织乃至细胞，它们的生长发育过程都符合S形生长曲线。如果在某一阶段偏离了S形曲线轨迹，或未达到，或超越了，都会影响作物的生育进程和速度，从而最终影响产量。因此，在作物生育过程中应密切注视苗情，使之达到该期应有的长势长相，向高产方向发展。因此，S形曲线可作为检验作物生长发育进程是否正常的依据之一。,2促控措施的应用,（1）促控措施要适时 各种促进或抑制作物生长的措施，都应该在作物生长发育最快速度到来之前应用。,（2）促控措施要兼顾不同器官 同一作物的不同器官，通过S形生长周期的步伐不同，生长速度各异，在控制某一器官生长的同时，应注意这项措施对其他器官的影响。,四、作物的生育期和生育时期,(一)作物的生育期 1作物生育期的概念 作物从播种到收获的总天数叫作物的大田生育期也叫全生育期，以天数来表示。 作物籽实出苗到新种子成熟之间的总天数叫作物的生育期。 作物生育期根据收获对象的不同，有4种情况。,（1）以种子为播种材料又以新的种子 为收获对象,生育期是指种子播种后从出苗开始到成熟所经历的总天数。如小麦、玉米、大豆等。,（2）以营养体为收获对象,生育期指播种材料出苗到主产品收获适期的总天数，如麻类、薯类、牧草、绿肥、甘蔗、甜菜、烟草等。烟草的生育期是从出苗到“工艺成熟”之间的天数。,（3）需育秧(育苗)移栽的作物,如水稻、甘薯、烟草等，通常将其生育期分为秧田(苗床)期和大田期。秧田(苗床)期是指出苗到移栽的天数，大田期是指移栽到成熟的天数。,（4）棉花,具有无限生长习性，一般将播种出苗至开始吐絮的天数称为生育期; 将播种到全田收获完毕的天数称为大田生育期。,2影响作物生育期的因素,（1）作物不同生育期长短不同。 如冬小麦240270d，玉米80150d等。,（2）同一作物的不同类型和不同品种 生育期不同,如春小麦为100150d，冬小麦为240270d； 春播玉米为110150d，夏播玉米为80110d等。,（3）同一品种在不同的环境条件下 生育期不同,如一个中熟玉米品种在大同生育期为110d左右，到运城则为100d左右。,3.作物生育期与产量,一般说来，早熟品种单株生产力低，晚熟品种单株生产力高。从群体产量看，早熟品种多适于密植，而晚熟品种多适于稀植，因此，早熟品种群体产量也不一定比晚熟品种低。,(二)作物的生育时期,生育时期是指作物一生中植株外部形态及其内部结构呈现显著变化的若干时期。,掌握作物生育时期的目的,观测作物的生育进程适时采用农艺措施,“处暑不出头，割得喂老牛！”,“花期不灌，减产一半。”,1.谷类作物生育时期,出苗,三 叶,分 蘖,对小麦、谷子等分蘖成穗作物特别重要！,拔节,孕穗,玉米称大喇叭口期,抽穗,玉米称抽雄期,开花,吐丝,玉米特有,成熟,出苗,三叶,分蘖,拔节,孕穗,大口期,抽雄,抽穗,开花,成熟,开花,吐丝,玉米特有,其他谷类作物,2.豆类：出苗期、分枝期、现蕾期、开花期、 结荚期、鼓粒期、成熟期。,3 棉花：,出苗期现蕾期花铃期吐絮期,说明：目前对作物的生育时期的含义有两种解释 1.把各生育时期视为作物全田出现形态显著变化的植株达到规定百分率的日期，又称为物候期。在实际记载时常常采用这种方法。达到各生育时期的“%”标准，一般以10%为始期，50%为盛期。 2.另一种是把每个生育时期看成出现显著形态变化后持续的一段时期，并以该时期开始到下一生育时期开始前一天为止的天数计算。,五、作物各个器官的生长发育,(一)种子和种子萌发 1种子的概念 作物生产上的“种子”是泛指用于播种繁殖下一代的播种材料，它包括植物学上的三类器官.,豆类、麻类、棉花、油菜、花生、烟草等作物的种子.,(1) 由胚珠发育而成的种子,(2)由子房发育成的果实,水稻、小麦、玉米、高粱、谷子等的颖果，向日葵的瘦果、甜菜的聚合果等。,(3)进行无性繁殖的 根、茎,甘薯的块根、马铃薯的块茎、甘蔗的茎节等。,2 种子寿命,种子寿命是指种子从采收到失去发芽力的时间。 在一般贮存条件下，多数种子的寿命较短，一般为13年，例如花生种子的寿命仅有1年，小麦、水稻、玉米、大豆等种子为2年。也有少数作物种子寿命较长，如蚕豆、绿豆能达611年。,3种子的休眠及其克服,具有生活能力的新种子，即使在适宜的萌发条件下亦不能发芽的现象叫休眠。,种子休眠的原因,(1) 胚的后熟 种子收获或脱落时，胚组织在生理上尚未成熟，因而不具备发芽能力。 (2) 硬实 种子成熟时变成硬实，种子不透水、不透气，因而不能发芽。 (3)发芽抑制物质作用,破除休眠的方法,对那些有待完成生理后熟的种子，可通过低温和水分处理，促进后熟，使之发芽。促使硬实种子发芽，可采用机械磨伤种皮或用双氧水液浸种、浓硫酸处理。消除发芽抑制物质，可通过改变光、温、水、气等条件以及用乙烯、赤霉素等进行处理。,4种子萌发的条件,水分,温度,空气,5种子出土类型,子叶出土 子叶不出土 子叶半出土,子叶出土的作物 如棉花、大豆等。,子叶不出土的作物,如蚕豆、豌豆等。种子发芽时，下胚轴不伸长，只有上胚轴伸长，将胚芽带出地面，而子叶残留在土中，直至养分耗尽，其幼茎由上胚轴转成。,如花生。 种子在萌发时， 它的上胚轴和胚芽 生长较快，同时下胚轴也相应生长。当播种较深时，子叶不出土；而播种较浅时则可见子叶露出地面。此种情况称为子叶半出土幼苗。,子叶半出土作物,生产上确定播种深度时，应考虑到作物子叶是否出土以及根茎(胚轴)长短等特性。一般子叶出土或根茎短的作物播种要浅一些；子叶不出土或根茎长的作物播种可深一些。,(二)根的生长,1单子叶作物根系 由初生根(胚根、种子根)和次生根（节根、不定根）组成，属须根系。,次生根是从地下接近土表的茎节上发生的，所以叫节根，因为其数目不定，所以又叫不定根。,玉米、高粱、谷子等作物在近地面茎节上常发生一轮或数轮较粗的节根，称为支持根，又叫气生根。 这些根入土以后，对植株抗倒伏和吸收水分、养分都有一定作用，还具有合成氨基酸的作用。,2 双子叶作物的根系,豆类、棉花、麻类、油菜、烟草等的根是直根系，它是由一条发达的主根和各级侧根组成。,3根生长的几种趋性,向水性 根系入土深浅与土壤水分有很大关系。适度的表层土壤干旱，有利于根系下扎。向肥性 在肥料集中的土层中，一般根系比较密集。向氧性 根系有向氧性，所以要求耕层土壤通气性要好，这是根系生长的必要条件。,（三）茎的生长,1 禾谷类作物的茎 (1) 地下茎节(分糵节)： 禾谷类作物基部茎节的节间极短，与节密集于土内靠近地表处，形成分蘖节。分蘖节上着生的腋芽可萌发形成新茎(分糵)，分糵节由下而上依次发生分蘖。,（2）地上茎节：,节间显著伸长，其上着生的腋芽一般处于休眠状态。茎的生长依靠节间的伸长，节间的伸长依靠居间分生组织的分化。,2. 双子叶作物的茎枝,茎都为实心的，由节和节间组成。双子叶作物的每节着生一叶，其叶腋间都有腋芽，可萌发为分枝。,（3）双子叶作物茎枝对产量的影响,分枝习性因作物种类不同而不同，分枝性强的作物，如棉花、油菜、花生等，其分枝对产量构成的作用较大，在栽培上，要促分枝早生、多发。分枝性弱的作物，如大麻、烟草等，分枝对茎(大麻)和叶(烟草)的产量和品质不利，在栽培上要抑制其发生。,(四) 叶的生长,1叶的形态,（1）禾谷类作物的叶,叶由叶片、叶柄和托叶三部分构成。棉花、大豆、向日葵的叶三部分俱全，叫完全叶。缺少任何一部分或两部分的叶，叫不完全叶，如甘薯、油菜的叶无托叶，烟草的叶无叶柄。,（2）双子叶作物的叶,2叶的功能期,叶从开始输出光合产物到失去输出能力所持续时间的长短，称为叶的功能期。 禾谷类作物叶片的功能期为叶片定长到1/2叶片变黄所持续的天数；双子叶作物则为叶平展至全叶1/2变黄所持续的天数。,3影响叶生长的因素,较高的气温或弱光照对叶片长度和面积增长有利，而较低的气温或光照强则有利于叶片宽度和厚度的增长。 充足的光照有利于叶绿素的形成，叶片光合效率高。充足的水分促进叶片生长，叶片大而薄；缺水使叶生长受阻，叶片小而厚。 矿质营养中，氮能促进叶面积增大，但过量的氮又会造成茎叶徒长，对产量形成不利。在生长前期，磷能增加叶面积，而在后期却又会加速叶片的老化。钾可促进叶面积增大，又能延迟叶片老化。,(五)花器的分化与发育,1禾谷类作物穗的分化和发育 这类作物的花序通称穗。 圆锥花序：具有主轴和第一至第四级枝梗，小穗着生于枝梗上。如水稻、高粱、谷子、燕麦等作物的穗。 穗状花序：由带节的穗轴和着生在穗轴节上的小穗组成。小穗由二片护颖和一朵或数朵小花组成。 肉穗花序：玉米雌花。,2双子叶作物花芽的分化与发育,棉花的花是单生的，豆类、油菜、花生为总状花序，烟草为聚伞花序，甜菜为复总状花序。 双子叶作物的花均由花梗、花托、花萼(棉花、花生还有副萼即苞片)、花冠、雄蕊及雌蕊组成。,禾谷类作物穗的分化阶段,生长锥伸长期 穗枝梗(圆锥花序)或穗轴节片(穗状花序)分化期 小穗、小花分化期 雌雄蕊分化期 性细胞形成期。,双子叶花的分化发育阶段,花萼形成期 花冠和雄、雌蕊分化期 花粉母细胞和胚囊母细胞形成期 四分体形成期 胚囊和花粉粒形成期,(六) 开花与授粉,不同作物的开花顺序有所不同。 A 下部花先开，然后向上：棉花、花生、豆类、 油菜 。 B 中部花先开，然后向上、向下：大麦、玉米等。 C 上部花先开，然后向下：水稻、高粱(少数品种 例外)、有限结荚习性的大豆等。,作物授粉方式,A：自花授粉：异交率0%5%。 小麦、大麦、水稻、大豆、豌豆、花生等。 B：异花授粉：异交率50%以上。 玉米、蓖麻、白菜型油菜等 C：常异花授粉：异交率5%50%。 棉花、高粱、蚕豆等,第二节 作物产量和品质的形成,一、作物产量及产量形成 （一）作物的产量 1生物产量和经济产量 作物的产量是指单位面积作物产品的数量。其通常分为生物产量和经济产量。,生物产量：指作物一生中生产和积累的有机 物质的总量(含有一定水分)，即 整个植株(一般不包括根系)的总 收获量。经济产量：指栽培目的所需要的有经济价值 的主产品的数量，即一般所指的 产量。,2经济系数,经济系数又称收获指数。 指经济产量与生物产量的比值。 经济系数= 经济产量生物产量,(二)产量构成因素及产量的形成,1.产量的构成因素 作物种类不同，它们的产量构成因素也不同。 玉米=穗数穗粒数粒重 棉花=株数每株有效铃数铃重衣分,产量构成因素间的相互关系,在作物栽培上，主要强调的是要使各个产量构成要素相互协调，使它们的乘积达到最大值，从而使产量达到最高。不同作物在不同生态条件和栽培条件下，都有它们获得高产的产量构成因素的最佳组合。,各产量构成因素的数值越大，作物产量就越高。,事实上各因素很难同步增长，它们间均呈现不同程度的负相关关系。,不同作物产量构成因素变化比较,2.产量构成因素的补偿,作物的产量构成因素之间的相互关系主要在于它们的补偿能力，即自动调节能力。作物种类不同，其补偿能力也不同。,禾谷类作物产量因素的补偿作用，主要表现为生长后期形成的产量因素可以补偿生长前期损失的产量因素。穗数是禾谷类作物产量构成中补偿能力最大的因素。 生长前期的补偿作用往往大于生长后期，而补偿程度则取决于种或品种，并随生态环境和气候条件的不同而有较大差异。,3.产量形成,（1）禾谷类作物的产量形成 由株数（基本苗）和单株成穗数决定，穗数的形成从作物播种就开始。播种密度和播种质量决定了株数，分蘖期是成穗数的决定阶段；拔节、孕穗期是巩固阶段；分蘖期形成的分蘖要在抽穗前进行两级分化，有效分蘖可抽穗结实，无效分蘖则退化了。 每穗粒数的多少取决于小穗、小花的分化和退化。每穗粒数的形成开始于幼穗分化期，决定于开花期。粒重取决于子粒容积与充实度，主要决定期是子粒灌浆成熟期。,（2）双子叶作物的产量形成,一般来说，单位面积果数（棉花的铃数、大豆的荚数、油菜的角果数）取决于单位面积株数和单株成果数。单位面积株数与播种量和出苗率有关，作物定苗（或育苗移栽成活）株数确定，单株果数从花芽分化开始形成，开花结实阶段是决定时期，果实发育期是巩固阶段。每果种子数开始于花芽分化，决定于果实的发育。粒重由果实发育成熟时期来决定。,二、作物品质的形成及其影响因素,（一）作物品质的概念和评价指标 1品质的概念 (1) 品质 作物产品的品质是指产品的质量，直接关系到产品的使用价值和经济价值。 作物产品品质的评价标准，即所要求的品质内容因产品用途而异。,(2) 营养品质,指农产品所含的营养成分。 营养品质反映产品的营养价值。好的营养品质一方面要求富含营养成分，另一方面要求各种营养成分比例合理。,（3）食用品质,主要指适口性即人食用时的感觉好坏，即通 常说的好吃不好吃。如稻米蒸煮后的食味、黏性、软硬、香气等差异，表现为不同的食用品质。,（4）工艺品质,指影响产品质量的原材料特性。 例如，棉花纤维的长度、细度和强度等；烟叶的色泽、油分、成熟度等。 工艺品质不同可以加工成不同质量的产品。,（5）加工品质,一方面指农产品是否适合加工，另一方面指加工以后所表现出来的品质。 加工品质不仅与农产品质量有关，而且与加工技术有关。,（6）商业品质,指农产品的外观和包装，如形态、色泽、整齐度、容重、装饰等；也包括是否有化学物质的污染。,2评价作物产品品质的指标,（1）生化指标 包括作物产品所含的生化成分，如碳水化合物、脂肪、蛋白质、微量元素、维生素等，还有有害物质含量以及化学农药、有毒金属元素等污染物质的含量等。（2）物理指标 如产品形状、大小、色泽、滋味、香气、种皮厚度、整齐度、纤维长度及纤维强度等。,(二)主要作物的品质,1. 禾谷类作物 蛋白质含量及其氨基酸组分是评价禾谷类作物营养品质的重要指标。小麦籽粒蛋白质含量最高，在9%26%，谷子8%19%，玉米5%20%，水稻最低，为5%11%。 一般根据氨基酸含量，判断蛋白质的生物营养价值。如果把牛奶和鸡蛋的蛋白质作价为100，禾谷类作物种子蛋白质的生物价值为：小麦6268，黑麦6875，燕麦7078，玉米5258，水稻8386。,2 食用豆类作物 大豆籽粒的蛋白质含量约占40%，其氨基酸组成接近“全价蛋白”，生物价值为6480。 其他豆类籽粒蛋白质含量在20%30%，蛋白质组分中，赖氨酸含量较高，但蛋氨酸和色氨酸含量较少。 与禾谷类混合食用，可以达到氨基酸互补的效果。,3 薯芋类作物 甘薯蛋白质的氨基酸种类多于水稻、小麦，营养价值较高。 马铃薯块茎中非蛋白质含氮化合物以游离氨基酸和酰胺占优势，提高了块茎的营养价值。此外，块茎中含有大量的维生素C。,4 纤维作物,棉花纤维品质由纤维长度、细度和强度决定。纤维的外观品质要求洁白、无僵黄花、成熟度好、干爽等。 麻类作物的品质决定于纤维长度、宽度和纤维束拉力。麻纤维质地及色泽决定其外观品质。,出糖率是糖料作物的加工品质评价指标。 糖用甜菜根中含糖12%25%，蔗糖占总糖的80%90%,。 甘蔗茎中含糖12%19%，一般出糖率在9%左右。,5 糖料作物,6.油料作物 油料作物种子的脂肪含量及组分决定其营养品质、贮藏品质和加工品质。 一般说来，种子中脂肪含量高，不饱和脂肪酸中人体必需脂肪酸油酸和亚油酸含量较高，且两者比值（O/L）适宜，亚麻酸或芥酸（油菜油）含量低，是提高出油率、延长贮存期、食用品质好的重要指标。,7 嗜好作物 烟叶品质由外观品质、化学成分、香吃味和实用性决定。烟叶质量通常分为外观质量和内在质量。 外观质量即烟叶的商品等级质量，如成熟度、叶片结构、颜色、光泽等外表性状；内在质量是指烟叶的化学成分、燃吸时的香气吃味、劲头、刺激性等烟气质量以及作为卷烟原料的可用性。,8 饲料作物的品质 饲用品质主要决定于茎叶中蛋白质含量、氨基酸组分、粗纤维含量等。 一般豆科饲料作物在开花或现蕾前收割，禾本科饲料作物在抽穗期收割，茎叶鲜嫩，蛋白质含量最高，粗纤维含量最低，营养价值高，适口性好。,（三）影响作物品质的因素,1.遗传因素（基因型） （1）不同作物的品质不同 禾谷类作物以碳水化合物为主；油料作物以脂肪为主，豆类作物除大豆脂肪含量较高外，其他豆类蛋白质含量较高脂肪含量却较少。这些都与它们的基因型不同有关。,（2）同一作物不同品种的品质不同,如高油玉米脂肪含量高而普通玉米则低。强筋小麦蛋白质和湿面筋含量比弱筋小麦高。大豆不同品种含油量和蛋白质量也不同。,2.气候生态因素,（1）地理因素,（2）季节因素,（3）温光因素,3.栽培措施,栽培技术措施对作物产品品质有很大影响。合理的栽培技术通常能起到改善品质的作用。,（三）提高作物产品品质的途径,1 培育和选用优质作物品种 提高作物产品品质最根本的办法是培育选用品质优良的品种。 2 提高农产品的加工技术 农产品中有害物质（单宁、芥酸）可以通过加工的方法降低或消除。,3.改善栽培技术措施,许多研究和生产实践表明，作物在生长育过程中采取的种种栽培措施，几乎都能影响产量和品质的形成，其中尤以轮作、密度、施肥、灌溉排水、收获时期等影响较大。,栽培技术措施,A. 合理轮作B .合理密植C .科学施肥D .适时灌溉排水E .适时收获,