水稻生育进程与产量形成.ppt
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1、,第五节 水稻生育进程与产量形成,一、水稻的“三性”,感光性:因日照时间缩短生育期缩短 粳稻籼稻;晚稻中稻早稻;晚熟中熟早熟感温性:因高温生育期缩短 粳稻中稻晚稻,二、水稻生育进程,(一)水稻生育时期 水稻一生需经历出苗、分蘖(第4叶期)、拔节(N-n+3叶期或倒n-2叶期)、穗分化(倒4叶期)、孕穗(剑叶平展、叶耳距为0)、抽穗、成熟等生育时期。按拔节与穗分化的先后关系,将所有品种划分为3种生育类型:重叠型:先穗分化后拔节,n4的品种 衔接型:穗分化与拔节同时,n=5的品种 分离型:先拔节后穗分化,n6的品种 生育类型不同决定了前后期肥料运筹比例,重叠型品种穗肥用量减少,分离型品种穗肥用量增
2、加。,(二)水稻生育阶段划分,三、构成产量的物质来源,构成稻谷产量的干物质 98.5%以上为光合作用形成的碳水化合物,从土壤中吸收的矿质元素所占比例1.5%。产量的 90%以上来自叶片光合作用,来自非叶片光合器官(茎鞘、穗等)的光合作用部分10%。稻谷产量的 80%以上来自抽穗后干物质生产,并随产量提高而增加。抽穗前干物质积累转运到籽粒中的部分对产量的贡献20%。,研究证明,抽穗期干物质积累量与产量为一元二次抛物线。表明抽穗期生物产量与经济产量存在着既统一,又矛盾的关系,有一个适宜值问题。,抽穗期干物质积累量适宜值为产量干重的1.11.2倍,研究证明,抽穗至成熟期间干物质生产量与产量极显著正相
3、关。说明产量的高低,最直接、最主要地决定于抽穗至成熟期的干物质生产量,这个值愈大,产量愈高。,抽穗后群体干物质生产量是提高产量的核心,产量越高抽穗后群体干物质生产量越高,大约为产量干重的倍。,产量=穗数每穗颖花数结实率粒重,四、产量结构及决定时期,水稻产量各构成因素的形成过成也是各部器官建成与群体物质生产和转运的过程。穗数形成时期:直播稻第5叶期拔节前一叶龄期,因为直播稻第5叶期才普遍分蘖。小苗移栽稻(移栽叶龄+2)叶龄期拔节前一叶龄期,因为小苗移栽稻在大田新生2叶后才普遍分蘖。,大中苗移栽稻(移栽叶龄+1)叶龄期拔节前一叶龄期,因为大中苗移栽水稻在大田新生1叶后才普遍分蘖。但无论如何,决定时
4、期是在有效分蘖临界叶龄期(N-n)以前的有效分蘖阶段,这一阶段的总茎蘖数是形成穗数的主体部分。(N-n)以后拔节前一叶龄期只能起巩固穗数的作用,即争取部分动摇分蘖成穗和减少(N-n)以前发生分蘖的死亡。,每穗颖花数(总粒数)形成时期:每穗颖花数形成包括颖花数增加和退化两个时期。颖花数增加期从倒4叶期 雌雄蕊分化期(倒1.5叶期),其决定在二次枝梗分化和颖花分化两个时期。由于第1 伸长节间大维管束数与一次枝梗数密切相关,而上一节间维管束数的形成又是建立在下一节间维管束数基础之上的,不可能突然增多。因此,秧苗和分蘖期植株健壮程度也是增加颖花数的基础。,颖花数退化期从雌雄蕊分化末期(倒1.5叶期)孕
5、穗期(剑叶平展、叶耳距为0),其中减数分裂期(倒1叶后半期)退化最多,为减少退化的关键时期。结实率形成时期:结实率与颖花发育状况有关,因此从穗分化开始到成熟整个过程都影响结实率。但决定时期主要为减数分裂期、抽穗期 和 灌浆盛期(齐穗齐穗25d)。,现已明确,结实率主要受开花期温度和湿度影响。抽穗前茎鞘中积累非结构碳水化合物的多少对结实率也有一定作用。因为水稻开花后众多籽粒同时发育,需要大量碳水化合物,仅靠当时的光合产物往往不够,必须分解抽穗前贮藏的物质来加以补充。对大穗型品种,尤为重要。粒重形成时期:粒重形成始于二次枝梗分化期到成熟,决定时期为齐穗齐穗35d。抽穗前主要影响谷壳容积,是粒重形成
6、的基础时期。,由于水稻产量是源(光合作用)库(籽粒库容)互作结果,生产上常按源与库的关系划分品种的类型。源限型品种:每穗总库容大(颖花数多、千粒重高),抽穗后单位干物质负担的颖花数多,相比之下光合源不足,结实率低或出现二次灌浆特性。栽培上以增加穗前储存和穗后光合生产为主攻目标。库限型品种:穗数多,每穗总库容小(穗型小,千粒重低),结实率高。栽培上以增加每穗颖花量为主攻目标。源库互作型品种:源库特征介于前二者之间。栽培上增源、扩库并重。,五、水稻品种源库类型,六、高产群体的特征,(一)群体茎蘖动态发展合理 群体茎蘖合理发展是穗数形成的基础,高产群体最明显的一个特征是有效分蘖临界叶龄期(N-n)群
7、体茎蘖数够苗(达到目标穗数),拔节前一叶龄期(N-n+2)分蘖停止发生,出现高峰苗数,高峰苗数为目标穗数的倍,成穗率75%以上。,(二)抽穗期LAI适当、质量高,茎秆叶系配置合理 群体LAI是光合物质主要生产源,高产群体一般有一个较大的LAI,但不是越大越好,过大LAI势必导致群体下部叶片和茎鞘接受的光照少,根系发育不良,节间伸长过快,长度增加,纤维化程度低,增加倒伏风险。按同伸关系,以N-n叶龄期为界,此前出生的叶着生在分蘖节上,称为近根叶,到抽穗期这些叶基本死亡;N-n叶龄期以后出生的叶着生在伸长节上,称茎生叶,其数量和茎伸长节间数相等,成为抽穗期以后的功能叶。,茎生叶同化产物的流向是有分
8、工的。上3叶光合产物主要供应给籽粒,下部2-3叶主要供应给根系和节间。若下部叶受光量低于1000 LX(稻叶的光补偿点),叶自身会“饥饿”而死。下部叶受光量在2000LX以上,叶片才有多余光合产物向外输出。由于不同地区抽穗期自然光照强度不同,不同品种叶角不同导致消光系数不同。因此,不同地区不同品种适宜LAI是不同的。可由门司正公式定量:,I0为抽穗期自然光照强度K消光系数,K=Sin(a);a为上三叶叶角,江苏南部水稻抽穗期光照强度45000LX左右,粳稻品种顶部3张叶片的平均叶角为20度左右。,适宜LAI仅反映了群体的数量,还存在构成质量问题。,抽穗期LAI,从横向上可分为有效茎蘖叶面积、无
9、效分蘖叶面积;纵向上由于具有与伸长节间相等的绿叶数,其中上三叶的生长与穗分化同步,并处于受光良好的上层,生理年龄有轻,为籽粒灌浆的主要功能叶,故称为高效叶。而处于有效茎蘖基部的叶片,生理年龄老,受光条件差,相对而言是低效叶,但它们又是高产所必需的。因此,在抽穗期LAI中有效叶面积与无效叶面积各占的比例,在有效叶面积中高效叶面积与低效叶面积各占的比例,对群体光合性能和产量影响较大。高产群体高效叶面积率75-80%,有效叶面积率95%。,高产群体除有一个较好的叶面积组成外,抽穗期每个有效茎蘖上叶系的配置也非常重要。一般情况下,抽穗期水稻茎生倒3叶最长。高产群体中,一般为倒2叶最长,叶长序为倒2叶倒
10、3叶倒1叶倒4叶倒5叶,即23145叶长序。因为倒2叶伸长是与二次枝梗和颖花分化是同步的,倒2叶较长是大穗的标志。,(三)大库容 群体库容=穗数穗颖花数粒重 因此,提高产量有3个途径,即增穗、增每穗颖花数和增粒重。理论上,任何途径都能提高产量,但现实并非完全如此。(1)粒重主要受环境影响,同一品种在同一地区正常年份是比较稳定的,奇异年份才有较大变动。除非有重大栽培失误,如缺肥早衰或过肥贪青倒伏,又如病虫为害。,(2)我国水稻生产已完成了低产向中产的转变,这一转变主要通过增加穗数实现。目前亩穗数普遍居高不下,增穗增产的潜力已丧失。因为一般品种抽穗期单茎叶面积都在200cm2以上,增穗势必过快扩大
11、叶面积,导致群体通风透光条件恶化,影响产量。鉴于上述两方面的原因,进一步提高产量,即中产变高产、高产超高产,只有增加每穗颖花数。近年来江苏水稻高产就是通过稳定穗数、提高每穗颖花数实现的。,武育粳2号百亩示范方穗粒结构演进(江苏武进),关于颖花量与结实率和千粒重的关系 过去认为群体颖花量与产量呈二次抛物线关系,颖花量超过一定值,结实率和粒重下降而减产,现在看来如果把颖花量限制为一个适宜的量即宣告了产量的限度。作为一个品种,在LAI适宜时,颖花量提高肯定有一个限度,但这一限度值又是很难确定的。近年生产实践证明,对一具体品种只要将LAI控制在适宜水平上,不断增加颖花量、结实率和粒重并不会下降,但如促
12、进颖花量增加的同时叶面积过大,郁蔽严重、群体光合量下降或倒伏,结实率和粒重才会下降。,提高颖花量的意义 有利于提高抽穗至成熟期光合生产 从源流库关系看,高颖花量扩大了库容量,就使稻穗具有主动向光合生产系统提取光合产物的能力,调节流的运转方向和速度,形成所谓的容器拉力,反过来又促进叶片的光合生产效率。这一事实已被以下研究证实。1、相对于源的库容量愈大,单位叶面积的同化量愈高。2、相对于源的库容量大,分配到谷粒中的光合产物比例提高。,提高颖花量是实现高产的前提,但提高颖花量的同时往往伴随叶面积增大,当群体叶面积随颖花数增加而增大到一定程度,群体内受光条件恶化,引起一系列生理失调现象,而造成库大源不
13、足,导致结实率和粒重下降。如何解决这一矛盾。松岛提出了“最适颖花量”的概念;吉田昌一、刘敬良等主张适宜叶面积,增加颖花量和物质生产量;凌启鸿等从生产实际出发,将库容与叶量的关系用粒叶比表示,并用此衡量源库是否协调。,(四)高粒叶比,粒叶比的三种表示:(1)颖花/叶=群体总颖花数/最大叶面积(2)实粒/叶=群体结实粒数/最大叶面积(3)粒重/叶比=群体产量/最大叶面积 颖花叶反映了单位叶面积所负载的库容;实粒叶不仅反映了单位叶面积所负载的库容,同时反映了抽穗前灌浆物质积累状况和抽穗后光合环境的优劣;粒重叶是源对库的实际贡献,它既反映了源与库的两个方面,又表达了流的信息。研究发现上述个比值与产量以
14、及个比值之间均呈极显著正相关(r0.9)。因此任何一种表示方法均可作为粒叶比的指标。,粒叶比的生理意义已被下列实验所证实:1、相同LAI条件下,粒叶比高的群体光合强度大。,2、粒叶比越大根系活力越强。,(五)茎系粗壮,由于一次枝梗与节间大维管束是有联系的,第1伸长节间3个大维管束连节1个一次枝梗。因此,茎杆越粗壮,穗子越大。由于节间长度是植株高度的重要组成部分,同时也是叶系空间分布的支持者。从抗倒伏上看,越短越好。从叶系空间分布上看,越长越好。高产群体基部第1、2节间要短,总长度株高10%,在这一条件下穗下节尽可能长。由于叶鞘对节间具有保护作用,节间的充实也依赖于叶鞘。因此,成熟期活叶鞘数也是
15、高产茎秆的重要指标。,(六)根系发达、活力旺盛,保证水稻分蘖早发及时够苗,要靠根系发得早;改善株型,培育壮秆,要靠根系扎得深;争穗大粒多粒饱,要靠根活力高,不早衰。水稻次生根发生终止期4个节间品种在抽穗期,5个节间品种在孕穗期,6个节间品种在剑叶抽出时。终止发根叶龄期及前1叶龄期发生的根着生于第1伸长节间上、下2个节上,在地表层或地面上,形成“浮根”。浮根出现是水稻根系发达的标志,也是高产水稻所必须的条件。,终止发根叶龄期以后水稻根数不再增加,但根的分枝要到成熟期才停止。因此,维持抽穗后根系活力是防止叶片早衰、提高结实率和粒重的重要途径。根系活力的鉴别:1、白、黄、黑根比例;2、-奈胺酸(-N
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