作物的生长与发育.ppt

第二章 作物的生长与发育,第一节 作物的生命周期,一、作物生命周期概念,由播种出苗到新种子成熟这一过程称为作物生命周期（作物一生）,播种出苗,新种子成熟,完成这一过程要经历营养生长、营养生长和生殖生长并进以及生殖生长三个阶段，作物完成一个生命周期需要1年、2年、多年或越年。,1、生育期与作物生产的关系,生育期是指作物由出苗到成熟所需要的天数。是一定生态条件下作物对生态环境适应的一个重要性状，它与作物分布、产量和品质密切有关。一般在一定条件下晚熟的品种产量高，但也有例外，如黑龙江省小麦生产，晚熟与早熟对产量的影响。,*地膜覆盖与应用作物品种生育期的关系。*例如黑龙江省玉米地膜覆盖生产上存在的问题？,*选择适合当地生长的作物和与之相适应的生育期，保证作物安全成熟，是提高作物产量和保证作物品质的重要保证。,*作物引种与生育期,2、生育时期与作物生产的关系,*生育时期与生育期是两个完全不同的概念，它是指作物在生长发育过程中，在形态特征上表现出若干个明显变化的过程，可将作物一生划分几个不同阶段，称为作物的生育时期。,*禾谷类作物和豆类作物生育期,*生育时期与作物生长发育的关系,3、无霜期与作物生产的关系,无霜期指由终霜冻日的第二天开始到初霜冻日的前一天之间的一段时期，是作物安全生产的时期。,*无霜期与作物生产的关系,*一般大田作物要求在初霜来临的前一周能够达到生理成熟，保证作物正常脱水，使作物获得较高的产量和保证作物的品质,第二节 种子萌发,一、种子活力及影响种子活力的因素,种子活力与种子发芽速率和整齐度以及幼苗健壮、生长密切有关，可以作为种子发发芽、生长、生产性能和产量内在潜力。活力高的种子，发芽速度快，而且整齐，田间出苗率高且苗齐，否则苗不壮，受不良环境影响大。,*影响因素：1、种子成熟度；2、种子大小和含水量；3、贮藏条件；4、种子加工及种子萌发过程外界环境条件,1、种子成熟度:乳熟期、蜡熟期和完熟期,2、种子大小和含水量,3、贮藏条件,4、种子加工及种子萌发过程外界环境条件,小麦不同成熟度种子的活力（陈文彤 倪安丽，1986）,高梁大、中、小粒种子百粒重与苗重的关系,（徐本美，顾增辉，1984）,20,百粒重,苗重,大粒 中粒 小粒,3,30,2,1,10,百粒重,(g),苗重,（mg）,二、种子萌发,1、种子萌发的概念,种子的萌发一般是指胚根或胚芽突破种皮，也称为“破胸”或“露白”。,作物发芽的标准定为胚根与种子等长或胚芽为种子的1/2（禾谷类作物）。,2、种子萌发过程,种子萌发即发芽过程是从种子吸水膨胀开始的。,A、种子的吸水,B、水合作用和酶的活化,C、合成作用和胚的伸长,种子在正常条件下发芽过程的吸水特点,(Bewley&Black,1985),时 间,吸水鲜重增长,阶段1 阶段2 阶段3,3、影响种子萌发和出苗的田间环境条件,水分、温度和氧气等都是影响种子萌发的田间环境条件,A、土壤液态水 B、土壤与种子密接程度 C、土壤类型 D、土壤水分过多或过少,*适时早播与土壤水分,*作物发芽三基点温度,*适时早播与土壤温度和种子萌发,主要作物发芽的最低、最高和最适温度范围,种子发芽时需要氧气,严格控制播种深度,不同作物的播种深度范围（Martin et ai.,1976）,三、作物的生长发育与器官形成,（一）生长与发育1、生长与发育的概念作物的生长是一个体积或重量不可逆的增加过程，它是通过细胞分裂增殖和伸长扩大来完成的。,1、生长与发育的概念,作物的发育是指作物一生中，其结构机能发生生理质变的过程，它的表现是细胞、组织和器官的分化。长根、长叶、长茎，最后导致开花、结实，形成种子、果实。,常与性质不同的新生器官的分化有关，尤其是自营养体转向生殖体的阶段性转变。注意哟！,2、生长和发育的关系,生长是发育的基础生长的方式又受发育质变的影响作物的生长和发育是在作物整个生活周期中是交织在一起的,生长和发育对环境的要求也不尽相同,为作物人工调控提供了余地,3、作物的营养生长与生殖生长,作物营养体根、茎、叶的生长为营养生长。生殖器官花、果实、种子的生长为生殖生长。,营养生长,花芽分化,生殖生长,（二）生长发育与器官形成的关系,作物的器官,营养器官,生殖器官,1、营养器官间的生长关系,1）主茎和分蘖的同伸关系 如水稻的主茎叶龄为n，与叶腋产生的分蘖的关系为n-3。,2）叶片、叶鞘、节间伸长的关系,作物的叶片、叶鞘、节间伸长有一定对应关系。按照小麦这些器官在伸长过程中呈“S”形曲线，大体可分为待伸长、伸长初、伸长中、伸长末和定形5个伸长期。,A、同名异位器官间，在同一时间，由下往上顺延一个伸长期。B、同位异名器官间，依叶片、叶鞘、节间的顺序相继伸长，在同一时期内按叶片、叶鞘、节间顺延一个伸长期。,3）地上器官与地下器官生长的关系,双子叶作物器官间的生长相关,蚕豆：主茎叶节和分枝的出生大体符合n-3的规律。（俞世蓉等）花生：认为主茎展开叶数可作为化器分化的外在指标。（王瑞舫等）,2、繁殖器官与外部形态的关系,禾谷类作物穗分化与植株外部形态有密切关系，禾谷类作物穗分化过程是作物产量形成的主攻目标。,五、影响生长发育的主要外界条件,作物生产是在一定外界环境条件下进行的。只有充分了解影响作物生长发育的外界环境条件，才能很好地为作物生长创造条件，使作物生产达到高产高效。,（一）作物与温度,1、作物的温度三基点,温度下限,温度上限,温 度,最低,最高,死亡带,生活力降低,生活力降低,死亡带,最适范围,几种作物开花期的温度三基点,2、耐寒作物和喜温作物,3、春化现象 李森科把作物在某一期间需要一定温度才能进入下一阶段的现象叫做春化阶段。而把温度对于春化阶段的作用叫做春化作用。以小麦为例，不同地区小麦长期适应不同温度，形成了对温度高低和所需时间长短不同的春化特性，一般分为春性、冬性和介于二者之间的中间类型。停止茎叶原基分化，转向穗的分化形成是通过这一阶段的标志。,4、变温与作物生产（1）季节变温与作物的生长发育（2）昼夜变温与温周期（3）变温对作物的影响A、变温与种子萌发B、变温与生长C、变温与产量D、变温与作物品质,变温对产量的影响,5、积温与作物生产 对于作物生产来说，积温有两个方面的意义。（1）积温是表示热量资源的指标，指某地高于某一界限温度的温度总和。根据一个地区的积温，可以合理安排作物布局，确定种植制度。（2）积温又是对热量要求的指标，它表示作物某一生育时期或全生育期所要求的积温总和。,了解作物所需要的积温，可以为农业生产服务。合理安排作物布局确定种植制度确定安全播种期估计作物的生长速度对产量进行预测,6、地温与作物生长（1）种子发芽与土温 了解土温变化和作物种子萌发的温度需求是确定合理播期的基础。生产中采用人工催芽、温床育苗、地膜覆盖等措施就可以为发芽和幼苗生长创造良好的环境条件。（2）根系的生长与土温 根系的生长与土温密切相关。在一定范围内，土温上升会使根系的生长加快。通常根系生长的温度三基点低于地上部。,（二）作物与光照,从作物栽培学的角度，光照强度、日照强度和光谱成分都与作物的生长发育密切相关，并对作物的产量和品质产生影响。,1、光周期现象 作物的开花受白昼黑夜轮回交替的日照长度的反应叫做光周期现象。把这种现象定为与春化阶段相接的光照阶段。一般情况下，春化阶段要求低温的往往接下来需要较长的日照，反之需要高温的则往往需要短日照。黄季芳等对我国秋播小麦品种进行研究，根据对日照长度的反应分为三种类型。反应迟钝：在8小时和12小时日照下都能抽穗。反应中等：在8小时下不能抽穗，在12小时下可以抽穗。反应敏感：在8小时和12小时日照下都不能抽穗,作物在达到一定的生理年龄时才能接收光引变。对长日照作物，绝非日照越长越好，短日作物亦然。以小麦为例，光照阶段结束于雌雄原基形成，植株开始拔节时，顶端小穗随光照阶段的结束而形成。延迟光照阶段通过，推迟拔节，有利于形成更多小穗。,理解作物对光周期反应时应注意,光周期反应在生产上的应用,纬度调节：在作物引种时应特别注意作物对光周期反应的要求。播期调节：根据光周期反应确定播期，调节器官形成。人为调节：温室栽培等。,2、光照强度,光照强度对作物生长发育的影响是通过对作物光合作用的影响来实现的。田间作物都是喜光的，不存在真正耐荫作物。充足的光照对于作物生长发育是不可缺少的。植株种植过密，株间光照不足，由于顶端的趋光性，植株会过度伸长，节间会过分拉长，影响分蘖和分枝；光照不足还影响花芽分化。开花期间光照弱，常造成落蕾、落花和落果。,表观光合速度,0,a,b,B,A,A1,光照强度,光照强度与光合速度的关系图,光照强度（kLux）,1.1021南充秋子；2.Moram03A;3.1035百日熟;4.431白马牙;5.707大红粒；6.778大扒蹚；7.468麦包玉米；8.胜利仙白马牙,不同玉米品种之光强光合曲线（吴尔福，1982）,3、光谱成分对作物的影响,光谱成分的作用红光有利于碳水化合物的合成。蓝光对蛋白质合成有利。紫外光对果实成熟有良好作用，并增加含糖量。作物生产高山、高原栽培的作物作物群体生产上采用淡蓝色薄膜,（三）作物与水分,水是连接土壤作物大气的这一系统的介质，水在吸收、输导和蒸腾的过程中把土壤、作物、大气连接在一起。对作物生产来说，水的收支平衡是高产的前提条件之一。水具有独特的理化性质，是生化反应的溶剂和细胞的主要组成成分，在生命活动中起着不可替代的作用。,1、作物对水的反应,水分的多少,作物根系的生长,在潮湿的土壤中，作物根系不发达，生长缓慢，分布于浅层；土壤干燥，作物根系下扎，伸展至深层。,需水量,萎蔫甚至枯萎,根系缺氧，最后死亡,低于,高于,不同的作物所要求的土壤含水量不同,豆类、马铃薯,是田间持水量的7080%,禾谷类,6070%,各类作物光合作用开始降低时的土壤含水量为：水稻57%，大豆45%，小麦41%，花生32%。,水分对作物的品质有较大影响,夏季高温少雨，粮食作物籽粒蛋白质含量高；低温、多雨有利于淀粉的形成。根据对小麦的研究，干旱区的小麦蛋白质含量高，而在灌溉条件下小麦产量增加，蛋白质含量却有所下降。,要想增加粮食产量，又不降低蛋白质，必须在灌溉条件下增施氮肥。,对于油料作物，土壤水分充足有利于籽实中油分的积累。大豆开花期灌水，可以提高籽实含油率0.390.53%。甜菜，自然降水和人工降水都能提高含糖量。纤维作物在生育期间，适时适量的灌水可以促进优质韧皮纤维的形成。,2、作物需水量和需水临界期,作物需水量,用蒸腾系数来表示,作物的蒸腾系数不是固定不变的1、不同作物需水量不同2、同一作物不同品种的需水量并不一致3、同一品种不同栽培条件作物需水量不同A、气象条件：大气干燥，气温高，风速大，蒸腾作用旺盛，作物需水多；反之，则需水量少。B、土壤条件：土壤肥沃比贫瘠需水量少,几种作物需水临界期,作物的需水临界期,苗期,开花,结铃,吐絮,日平均耗水量,1,2,3,4,（四）作物与空气,二氧化碳,氮 气,作 物,田间二氧化碳浓度的变化,作物群体内的二氧化碳浓度有明显的规律性变化。,二氧化碳浓度（ppm）,600,500,400,300,200,100,4,8,12,16,20,24,作物群体二氧环碳的分布,二氧化碳,群体以上,群体下部,群体中上部,群体下部,浓度低,浓度高,二氧化碳浓度与作物产量,1、二氧化碳浓度的富集将增加产量2、事情并非如此,二氧化碳浓度对作物产量的影响,各种作物补充二氧化碳后的产量,二氧化碳施肥,迄今为止，二氧化碳施肥一般只是在温室或塑料薄膜保护下进行。正式推广有一定难度。以气体状态存在，应用起来比较困难。价格较昂贵。简单易行的方法是施用有机肥。,2、共生固氮,豆类作物固氮量相差悬殊原因在于：豆类作物自身长势不同。共生固氮菌株不同。栽培条件特别是肥水条件不一致。,（五）作物与土壤条件,土壤是作物生长的基质，是水分和矿质营养的主要来源。土壤对作物的生长发育具有重要影响。特别是土壤的酸碱度和土壤养分对作物的影响最大,1、作物与土壤的酸碱度,各种作物适宜的pH范围,根据作物对酸碱性的要求将作物分为,耐酸作物：荞麦、甘薯、烟草、花生耐碱作物：甜菜、高粱、向日葵、紫花苜蓿,2、作物与土壤养分,根据施肥和作物对营养元素的反应，将作物分为喜氮作物：水稻、小麦、玉米、高粱喜磷作物：油菜、大豆、花生、蚕豆喜钾作物：糖料、淀粉、纤维作物,氮素与生物产量的关系,生物产量=24/n式中n为生物产量的平均含氮量。以水稻为例，稻谷含氮量大约是1.5%，稻草含氮量大约是0.5%，如谷:草=1:1，试求水稻的生物产量和稻谷产量。,各种作物的养分需要量,第三节作物的适应性和生态类型,一、作物的适应性 作物的适应性是作物适应环境条件的一种性状，是长期自然选择和人工选择的结果。作物对环境条件的适应是随着环境条件的改变而改变的，不同品种类型所适应的环境条件不同。了解和掌握这些特性才能创造条件，充分发挥品种的生产潜力，获得高额产量。,二、作物的生态类型,（一）作物生态类型的概念 作物所处的环境千差万别，作物对不断变化的生态因子除进行积极的生理和形态的适应变化外，还通过广泛的遗传变异，产生不同条件的种类繁多的基因型，这些不同的基因型就是不同的生态类型。生态类型就是同一作物的不同个体群长期处于不同的自然生态条件和人工栽培条件下，经过长期的自然选择和人工选择而分化出的在生理生态特性及形态特征上不同、适应相应生态条件的基因型类群。,（二）作物生态类型分类,根据形成生态类型的主导因子不同，可将生态类型分为：1、气候生态类型2、土壤生态类型3、生物生态类型,生态类型,作物,环境,栽培技术,作物所处的环境条件错综复杂，作物就应具有多种生理生态特性来适应复杂的环境，否则该作物品种的适应性较差，最终被其它类型所替代。,第四节作物的生长发育与逆境,作物在生长发育过程中，经常会遇到冷、热、冻、旱、盐碱和环境污染等不利环境条件，即逆境。逆境对作物的生长发育有诸多影响。作物对不同逆境条件常产生相同或相似的适应方式。作物经常通过避免和忍耐来适应和逃避逆境。,一、旱涝害与作物的抗逆性,我国是季风气候显著的国家，降水空间和时间分布上不均，造成不同地区的干旱和水涝灾害。其中，干旱是影响我国农作物生产的主要自然灾害之一。由于东部降水多，涝灾也时常发生，为我国农业生产和人民生活带来很大危害。,（一）干旱对作物生产的危害,1、干旱 干旱一般分为气候干旱和土壤干旱。土壤干旱即长期缺少降水，土壤干燥引起作物缺水，造成生理失调和产量下降；大气干旱是指空气湿度较低，作物蒸腾失水过快，引起体内水分失调，导致暂时性萎蔫。,2、作物对高温干旱的适应方式,（1）抗旱与耐旱：抗旱性是指作物许多形态生理等生物学特性的综合表现，是在干旱条件下适应和抵抗干旱使作物不受旱害的特性；耐旱性是作物受旱害后反应出的适应性。（2）作物对干旱逆境的不同反应（3）作物不同生育时期的抗旱性不同,（二）水分过多的危害和作物的适应性,1、水分过多对作物的危害（1）涝灾的影响（2）渍害对作物的影响2、作物的抗涝能力,（三）旱涝害的防御,1、选择合适的作物和品种2、增施肥料3、精细整地，蓄水保墒4、喷施某些化学物质，减少蒸腾5、苗期抗旱锻炼6、保护地栽培7、采取高畦深沟栽培、台田栽培、暗沟排水防涝8、适时灌溉,二、低温冷害和冻害对作物的影响,（一）低温对作物的伤害霜害：伴随霜而来的低温使作物所受的危害。冻害：作物体受到零下低温的伤害使作物细胞间隙结冰引起的伤害。冷害：生长季节内零上低温使作物生长发育受害，造成生育延迟甚至生理障碍，导致减产的现象。,（二）低温冷害延迟型冷害：作物生育期间遇到较长时间低温，使生理活性减弱甚至停止延迟抽穗和成熟，使作物产量和品质下降。障碍型冷害：在作物生殖生长期间遭受短时间的低温，使生殖器官的结构和功能受到破坏，造成不育或部分不育而减产。混合型冷害：延迟型冷害和障碍型冷害在生育期间混合发生。,（三）主要作物对低温冷害的反应,低温年（1955、1957、1969、1972）作物对低温的反应,（四）低温冷害对作物生长发育的影响,在生理上，冷害可造成生物膜的伤害，光合速率下降，呼吸作用变化，物质代谢紊乱，水分平衡失调。在营养生长方面，可影响发芽，造成粉种和烂种，苗期失绿或烂秧；节间缩短，植株矮化，叶片减少，叶面积缩小。生殖生长方面，可延迟抽穗和开花，不育率提高，结实率和粒重下降。,1、选育耐寒高产的作物品种2、对作物进行抗低温锻炼3、合理施肥4、保护地栽培5、正确确定播期，预防冷害6、加强田间管理，采取综合农业技术措施,（五）低温冷害的防御,三、作物盐害与适应性,在干旱和半干旱地区，水的蒸发量大于降水量，因此可溶性盐分和交换性钠就能大量积聚于土壤上层，以致改变土壤的理化性质从而成为盐害。不同作物抗盐能力不同：高粱甜菜、向日葵大豆、花生、蚕豆黑龙江省盐碱土主要作物的耐盐顺序为：向日葵甜菜玉米小麦谷子大豆,