玉米生长发育与生理特点(一)

玉米,2,内容提要,概述玉米的分类玉米的生长发育和器官的形成玉米高产的土、水、肥条件玉米的合理密植玉米播种和田间管理特用玉米栽培技术,3,玉米概述,玉米别名很多：玉蜀黍苞米苞谷棒子玉茭等学名：eaays.L（1737年，植物学家井奈正式命名为Zeamay.)植物学分类上：禾本科玉米属玉米种。,概述,第一节,4,玉米概述,一、玉米在国民经济中的地位（一）玉米是重要的粮食作物是世界三大粮食作物之一（小麦、水稻、玉米）面积、总产居第三位。与水稻不相上下。过去叫它为“杂粮之首”，（现在是主力部队不是杂牌军）在我省玉米是第二大作物，仅次于小麦。,5,玉米概述,（二）营养价值高据测定玉米籽粒中含：淀粉72%蛋白质8.5%脂肪4.9%纤维素1.92%糖分1.58%矿物质1.56%，还含有维生素、。玉米含的热量很大，每Kg含876千焦耳，而大米为808.8-837.6；面粉为854.4。当然,玉米的食味不如大米、面粉；蛋白质中含赖氨酸、色氨酸和蛋氨酸不多；目前已经培育出一批高赖氨酸品种，如中单206、新玉6号、农大107等。赖氨酸提高50-80甚至倍，色氨酸也提高25-30。,6,玉米概述,（三）玉米是著名的高产作物。玉米是4植物，光呼吸低，净光合率高出小麦、水稻等3植物2-3倍,这是其高产的生理基础。玉米高产的事例很多如：美国1987年全国平均亩产504公斤；希腊全国339万亩玉米平均亩产667公斤；吉林省梨树县193万亩平均亩产623公斤；山东恒台37.5万亩玉米平均亩产611公斤。小面积高产更是惊人：1985年美伊利诺斯州农民沃尔索7.1亩平均亩产1548.3公斤；密执安州农民莱姆60.7亩平均亩产1475.5公斤；我国山东李登海1989年14.9亩夏玉米平均亩产1008.6公斤。这样的高产典型其它作物很难看到。我省在温县出现亩产924.6公斤典型。我国玉米1990年平均亩产307.9公斤,尚有许多潜力可挖。,7,玉米概述,（四）优良的精饲料玉米被称为“饲料之王”；公斤玉米1.3公斤大麦1.35公斤燕麦1.5公斤稻谷。玉米与肉、奶、蛋的关系非同一般，在配合饲料中玉米占60%，有人说菜蓝子里有一半是玉米。玉米也是重要的青贮饲料，公斤玉米青贮其营养价值相当于公斤精饲料,8,玉米概述,现在世界上生产的玉米70-75做饲料；10-15做口粮；10-15做工业原料。世界上畜牧业发达的国家，无一不是靠发展玉米起家的。杂食的猪、鸡、鸭、鹅对玉米的需要量最大，牛羊次之，各国畜牧业最发达的地区，往往是玉米集中产区。对玉米的态度一般分三部曲：生活水平低时重视玉米做口粮；生活水平提高丢掉玉米吃细粮；生活再提高又重视玉米做饲料。,9,玉米概述,（五）玉米是重要的工业原料据不完全统计，以玉米为原料的工业产品达多种。、酿造业：酒精、醋酸、丙酮、丁醇、葡萄糖等。、榨油:保健油（富含维生素E）、食品工业：玉米糖（果糖糖浆，风味独特）等（79年美玉米糖405万吨、蔗糖260万吨，成本低）。、医药：青霉素、链霉素、金霉素、激素、维生素（）等。、杆、穗轴可造电木、漆布、黑色火药、纸、糠醛、尼龙和其它高级塑料。、手工业：草编等。玉米耐连作，是小麦的好前茬，可与许多作物间、套作。有优良的生产特性。,10,玉米的起源,二、玉米的起源及生产概况（一）玉米的起源玉米起源于美洲大陆，起源中心在什么地方？有4种意见：1.起源于墨西哥、危地马拉和洪都拉斯。至今当地生长有玉米野生的祖先大刍草，并有花粉化石。2.起源于南美洲的秘鲁和智利海岸的半荒漠地带，在史前故墓中发掘出大量的玉米化石标本。“秘鲁”则是印地安哥地亚语，意思是大玉米穗。3.有两个起源地，初起源中心在南美洲的亚马逊河流域；第二起源地是墨西哥和秘鲁。4.具有多个起源中心：软质种起源于哥伦比亚，硬粒种起源于秘鲁，爆裂源于墨西哥，甜质种源于巴拉圭，指出软质种是最古老的玉米类型。最终考证区域：从美洲南部、经墨西哥直至秘鲁和智利海岸的狭长地带。,11,在墨西哥、秘鲁以及智利、哥伦比亚等地古墓中出土的文物，以及古代众多的建筑物上，都发现有古代印第安人遗留下来的玉米印迹，昂第安人崇敬地把玉米植株和果穗的图象绘画在庙宇上，塑造在神象上，绘织在衣物上，镶嵌在陶器上。墨西哥传说中的特拉洛克神(Tlaloce)，就是印第安人崇敬的玉米神，广义上说，就是肥沃之神，雨水之神，丰收之神。许多印第安部落以玉米命名，称之为“玉米族”、“青玉米族”。,12,大刍草,玉米进化：大刍草植株细小，茎秆瘦弱，丛生，植株顶端有一个很小的穗状花序，籽粒在一个脆弱的花轴上排成对生的单行，易脱落，种子上却着生一层极硬的、发亮的、象甲虫似的外壳，保护种子免受鸟兽的危害。大刍草还有一种十分特殊的功能，就是它的根部生长着极为强大的、密集的侧枝，尤如今天栽培玉米强大的气生根一样。除大刍草之外，科学家认为还有两种与玉米亲缘比较近的野草。摩擦禾，颖果十分坚硬，成熟时籽粒不易脱落。有稃玉米籽粒有坚硬的颖壳，但成熟时苞叶张开，种子自然散落。,13,人工栽培穗轴的进化,人类最早把玉米作为栽培作物种植的时候，可能是无意识地就开始对玉米果穗进行人工选择了。玉米有一个坚硬的、不易腐烂的木质穗轴。不同时期的玉米穗轴化石，可以看到一部完整的进化史。野生玉米穗轴长2.4cm，人工栽培后穗轴增至5.5cm；16世纪初穗轴增至13cm。现在穗轴增至22cm自然驯化和人工选择的威力是巨大的！,14,世界传播：在美洲玉米种植有4000-5000年以上的历史。年哥伦布发现新大陆，了解到当地有玉米并有文字记载。年经欧洲传到世界各地，成为世界性栽培作物。传入我国的途径有三种说法：.由欧菲我国。.欧麦加我国陕、甘。.欧印度我国西南。我国对玉米的文字记载最早是明正德年（1511）安徽颖州志，此时发现新大陆还只有年。河南省最早的文字记载是明嘉靖年（1543）。到现在已经多年了。（另一说是1551年,明嘉靖三十年,河南襄县志）。,玉米起源,15,玉米生产概况,（二）玉米的生产概况、世界玉米生产概况玉米在世界分布较广，其北界可达北纬45-48N,青贮玉米可达北纬58-60N。南到南纬35-40S。除南极洲外，各大洲都有玉米种植。种植玉米较多的地区是北美，其次是远东地区。其他地区种植面积也不小。美国是玉米最大的生产国，90年总产占世界的42.9%。其它玉米的主要生产国是中国、巴西、墨西哥、印度、菲律宾、罗马尼亚等。,16,世界上单产最高的国家为希腊，1987年全国339万亩玉米平均亩产667公斤。美国也是玉米单产较高的国家，近年来平均亩产都维持在500公斤左右。欧美等国单产水平较高，一般亩产都在400公斤以上。荷兰平均亩产613.3公斤，我们国家单产较低，300多公斤。美国面积最大，为3.824亿亩，平均亩产421.4公斤。,玉米生产概况,17,玉米生产概况,、我国玉米生产概况玉米传入我国以后，发展很快。1952年全国1.8448亿亩,平均亩产89.5公斤;1994年3.1亿亩,平均亩产330.9公斤，高于世界平均水平。玉米在我国的分布是从东北的黑龙江、吉林、辽宁到华北的河南、河北、山东、山西，经湘鄂西到云贵川，一个斜长的玉米带，三大片：东北、华北、西南。,18,我国可分为六个玉米区：北方春玉米区：辽、吉、黑、内蒙、宁夏、河北和陕西北部山西大部，一年一季春玉米。占27。黄淮平原春、夏播玉米区：山东、河南、河北中南部、陕西中部，苏皖北部。是我国面积最大的玉米区，占40。西南山地丘陵玉米区：占25。南方丘陵玉米区：占5。西北内陆玉米区：占3。青藏高原玉米区：栽培时间短，面积很小。,19,玉米生产概况,、河南玉米生产概况河南地处黄淮平原，自然条件非常适于玉米生长，所以玉米发展很快，1914年全省只有14.9万亩玉米亩产仅33公斤；年分面积(万亩)亩产(公斤)总产(万公斤)19491393.5486650019601422.164.59250019701693.2128.521600019802520.6211.553300019893052.827784480019932935.5322.61922000,20,玉米生产概况,目前无论是面积还是单产都有很大潜力可挖。河南玉米可分为六个生态类型区：（）豫北平原积温较少区。包括新乡、安阳、鹤壁、濮阳、焦作等7地市，特点：光照充足，积温少，地势平坦，玉米较适宜区，（稳产系数0.85）增产潜力大。（）豫东平原水温较协调区包括特点：光热水资源丰富，地势平坦，土层深厚，玉米适宜生长区。（稳产系数0.95）（）豫南苗期多雨区包括信阳全部，驻马店、南阳部分，特点：雨量充沛，苗期易涝，抽雄散粉前后易干旱，稳产系数0.570.89。,21,（）豫西南积温较多区包括南阳大部，驻马店、平顶山部分，特点：光热水基本满足要求，但旱涝灾害频繁。（）伏牛、太行山温凉春玉米区部分山麓，降水变幅较大，玉米适生性较差。（）豫西丘陵半干旱区河南当前生产的关键问题是：“种”、“密”、“肥”、“水”、“管”、“喷”、“收”。,22,第二节玉米的分类,一、玉米的分类（一）根据玉米籽粒的形状、稃的有无、淀粉的性质等，分为九类：1.硬粒种角质淀粉在外，品质好，（老的农家种）。2.马齿种角质淀粉在两侧，品质差，产量高。3.半马齿种界于硬粒种和马齿种的中间类型，不稳定。4.甜质种乳熟时含糖量高达15-18，胚大，适于做水果、罐头。5.蜡质种糯质，原产我国，江西、浙江有零星栽培。,23,玉米分类,6.爆裂种籽粒小而坚硬，多为角质胚乳，加热时成爆米花。7.甜粉种上部为角质淀粉，下部为粉质淀粉，我国很少。8.有稃种种子有稃，原始类型，无栽培价值。9.粉质种粉质淀粉，疏松，适于酿造，我国很少。（二）按籽粒的颜色可分为：黄、白、杂,24,25,玉米分类,（三）按生育期分为：早熟种春播85-100天，夏播70-85天。中熟种春播100-120天，夏播85-95天。晚熟种春播120-150天，夏播96天以上。（四）按株型分为：竖叶型（紧凑型）具体指标：穗位上茎叶夹角20250，穗位下茎叶夹角400左右。平展叶型穗位以上茎叶夹角350以上，穗位以下茎叶夹角500以上半竖叶型（半紧凑型）居于两者中间型（五）按用途分为：食用、饲用、粮饲兼用。,26,第三节玉米的生长发育和器官的形成,一、玉米的一生从播种到新种子成熟叫玉米的一生，所经历的天数叫生育期。（图）生育期长短与品种特性有关，又与环境条件（播种期和温度等）有关。早熟种生育期短，晚熟种生育期长；同一品种夏播生育期短，春播生育期长。,27,28,玉米的生长发育,（一）生育阶段根据玉米的形态特征、器官的建成及生理特点，玉米的一生可分为三个生育阶段。1.苗期阶段播种拔节，包括种子萌发、出苗和幼苗生长等过程。其生育特点是分化根、茎、叶等营养器官。.穗期阶段拔节抽雄，经历拔节、小喇叭口、大喇叭口、抽雄等过程。其生育特点是营养生长与生殖生长并行。3.花粒期阶段抽雄籽粒成熟，经历抽雄、开花、吐丝、籽粒形成和成熟等过程。此时以生殖生长为主。,29,玉米的生育时期,（二）玉米的生育时期在玉米的一生中，由于本身的量变、质变及外部环境的影响，形成了在形态、结构及生理上发生一些有特征的变化，把新器官的出现称为生育时期。玉米重要的生育时期有：、出苗幼苗第一片叶出土厘米，田间标准是，均为50植株达到上述标准的日期。、拔节期地上基部第一节间伸长厘米。（50植株达到上述标准的日期）、小喇叭口期拔节后10天，雄穗分化进入伸长期。Malepolarization、大喇叭口棒三叶可见但未全展开，心叶丛生，上平中空，形如大喇叭.Maletetrad,30,玉米的生育时期,、抽雄雄穗尖露出-cm。、开花雄穗主轴上小花开放。、叶丝雌穗花丝吐出厘米。、成熟苞叶松散、变黄，籽粒变硬有光泽，乳线消失，尖冠出现黑层。以上各期的田间记载标准，均为50植株达到上述标准的日期。乳线,31,玉米器官的形态特征,三、玉米器官的形态特征及生理功能（一）根1.根的分类须根系初生胚根（1条）胚根次生胚根（37条）根地下节根（47层）节根地上节根（气生根）（23层）,种子根,32,玉米根的分类,初生胚根,次生胚根,（1）胚根又叫种子根。初生胚根种子萌发时，首先突破胚根鞘伸出的幼根，垂直向下生长，长20-40cm。次生胚根在中胚轴的基部长出3-7条幼根，实际是第一层节根。胚根的功能：供应幼苗出土后2-3周内所需的水分和养分。,33,玉米根的分类,34,玉米节根,（2）节根：不定根，着生于节间，居间分生组织基部。分为：地下节根（次生根）发生在靠近胚芽鞘节上，随着茎的生长，按照向顶的次序生长，一般有4-7层，每层4-6条根，在节上呈轮生状态。,35,玉米节根,地上节根又叫气生根、支持根约2-3层，依据肥水而定，每层的条数约10-20条。玉米的总根数约为50-120条，一般玉米的根长可达1-2km。生长方向：自下而上玉米根长逐层减少，根粗逐层增加，但最上层又减少。根层间距逐渐加长。,地上节根,36,玉米节根的生理功能,节根的生理功能节根中的气生根数与产量组成的相关性最显著，指出气生根是玉米根系发达和花后根系活力的直观诊断指标。,根系组成,玉米节根组成与产量组成的相关系数（江苏扬州，1997）,37,玉米根的生长,2.根的生长根的生长表现为重量和长度的增加，根重对维持地上部生长和功能比根条数更为重要。出苗时，根重占一生最大根重0.33%拔节，根重占一生最大根重10%抽雄散粉期达到最大。散粉后，根重降低，根系衰老。3.根的分布玉米根的分布一般在深1m左右，分布范围直径1m左右，主要集中于茎杆周围15-20cm内。0-20cm，根重占总根重的60%左右；0-30cm，根重占总根重的80%左右；0-50cm，根重占总根重的90%左右；,38,根的功能,4.根的功能吸收功能（absorption)很多根毛，且根汁液渗透压高，吸收水分和养分，一般较高层次的根吸收能力更强，从上至下，各层根的吸收能力呈递减趋势。0-20cm水平范围内是吸收的活跃区。固定支持功能(fixation)合成功能(synthesis)根是合成氨基酸和生理活性物质的重要器官，尤其是气生根合成功能更强。,39,影响根系生长因素,5.影响根系生长的因素（1）品种一般生育期较长的根层数也多；（2）温度根系最适地温24-25，过低根系停止生长，40则抑制生长。（3）水分水分适宜，根系生长迅速，过多不利于根系生长，尤其苗期（芽涝）。（4）养分土壤肥沃，根系发达，土壤贫瘠，根系生长不良。根具有“向肥性”。（5）氧气玉米称为“中耕作物”，需氧多，中耕可以促进根系生长。,40,茎,（二）茎1.茎的形态粗壮、高大，中部有髓，中实，根据茎的高低可将玉米分为：矮杆型：株高低于2m中杆型：株高2-2.7m高杆型：株高大于2.7m玉米茎杆有：节16-24个节1-4节不伸长，1-6节密集地下节间节与节之间下部茎节上的腋芽长成的侧枝叫分蘖，应早除掉。,41,茎的功能,2.功能（1）支持作用支持叶片，均匀分布（2）输导作用茎中的维管束是根与花、叶、果穗之间的运输通道。（3）贮藏作用可以贮藏糖分。3.茎的生长胚轴茎杆种子成熟拔节前拔节后茎节原始体未伸长的茎节茎节伸长散粉后加粗茎节停止生长每个节间从开始伸长到定长大约需要6-14天，伸长同时也不断增粗。,42,影响茎杆生长的因素,4.影响茎杆生长的因素（1）温度最适温度24-28，30随温度升高，生长速度降低。（2）养分需要NPK充足且比例合适，NP丰富缺K时，节间易碎和倒伏，严重缺P植株矮缩。（3）光照短日照作物，光周期和光照强度都有影响，增加日照时数，可延长营养生长，茎节增多。（4）水分水分不足对地上部生长影响大于地下部，拔节到抽雄期缺水，易出现“卡脖旱”。,玉米缺磷,玉米缺钾,43,玉米的叶,（三）叶1.形态结构叶片完全叶着生茎杆上叶鞘叶舌不完全叶胚芽鞘、苞叶、盾片（1）叶片表皮上表皮大型运动细胞支持叶面平展和下表皮降低蒸腾叶肉叶肉维管束有特别发达的维管束鞘，维维管束管束鞘细胞内含有许多特殊化的叶绿体。,44,“棒三叶”穗位叶及上、下两叶“胚叶”玉米最初的5-6片叶，叶面光滑。判断叶位,胚叶,棒三叶,玉米的叶,45,玉米的叶,（2）叶鞘叶鞘肥厚、坚韧，紧包节间，有加固保护茎秆和贮存养分的作用。（3）叶舌着生于叶片和叶鞘的交接处，无色薄膜，有防止雨水、病虫侵染的作用。叶环：叶片与叶鞘交接外侧。,苞叶,叶片,叶鞘,叶舌,叶环,46,玉米叶片,2.叶的生长（1）叶片生长最初3片叶靠种子贮藏的营养，出现较快；4-6片叶则出现较慢，7-12片也出现加快，之后叶片出现速度变慢。玉米叶片展开时间：不同叶位有明显差别，一般中部叶面积较大的展开时间长，上、下部叶片较下的展开时间短。叶面积计算：用系数法，公式：单叶面积（cm2）=叶片中脉长度(cm)叶片最大宽度(cm)0.75单株叶面积=单叶面积,47,玉米叶片,（2）叶片组分类根据叶面积大小和生长速度，一株叶片可分为4组：第1叶组（1-6叶）面积最小，生长速度慢，功能期短，30天左右，供长中心是根，又叫根叶组第2叶组（7-11叶）面积较大，生长速度快，功能期长，30-60天，供长中心是茎杆和雄穗，又叫茎叶组第3叶组（12-16）面积最大，生长速度快而稳，功能期最长，60-63天，供长中心是雌穗，又叫穗叶组第4叶组（17-顶叶）面积较小，生长速度下降，功能期短，40-45天，供长中心是子粒，又叫粒叶组,48,玉米叶片功能,3.叶片的功能（1）光合作用C4作物，光合效率高，棒三叶光合能力最强，对子粒贡献最大。（2）蒸腾作用叶表皮气孔对外交换，蒸散水分，降低叶温（3）吸收作用叶表面气孔和表皮细胞能吸收液态矿质元素，“根外追肥”“叶面喷施”4.影响叶片生长的因素（1）光照光周期和光照度对叶片数量和大小都有影响（2）温度影响叶片数、出生和生长速度及大小，31-32生长最快。（3）施肥是促控叶片生长的重要手段，施肥显著增加叶面积和叶的功能期。（4）水分水分的多少直接影响叶片的寿命、功能和生长。,49,玉米的花,（四）花,玉米是雌雄同株异花，天然杂交率95%以上1.雄花序雄穗，属圆锥花序主轴较粗，着生411行成对排列的小穗侧枝较细，着生两行成对排列的小穗,1.雄花序2.小穗花序3.花药4.小化和颖片,50,玉米的花,（四）花,小穗,有柄小穗（上方）护颖包着，内有两朵雄花,无柄小穗（下方）,每朵雄花由l片内颖(内稃)，l片护颖(外稃)和3个雄蕊组成，可散出15003000万粒花粉。,51,玉米的花,2.雌花序雌穗或果穗，为肉穗花序，由叶腋中的腋芽发育而成。变态的侧枝，果穗着生于侧枝的顶端。侧枝是由短缩的节和节间组成的，通常称穗柄。侧枝上每节生一变态叶，即为苞叶。穗轴15-25%子粒行数是偶数,苞叶,穗柄,穗轴,子粒,52,玉米的花,雌小穗基部两侧各着生一个短而稍宽的护颖，其中一个结实小花，包括内外颖和一个雌蕊及退化的雄蕊。雌蕊由子房、花柱和柱头组成。通常将花柱和柱头总称为花丝。,53,开花授粉与受精,3.开花受粉与受精（1）开花抽穗后25天开始开花，顺序：从主轴中上部开始，然后向上向下同时进行，分枝的小花开放顺序与主轴相同，一般第25天为盛花期，上午开花较多，午后开花显著减少，夜间更少。以上午711时开花最盛，其中上午79时开花最多。,54,开花授粉和受精,雌穗抽出稍晚，穗柄短的比穗柄长的吐丝性好；苞叶短、苞尖紧的品种吐丝性好；在干旱、缺肥或遮光的条件下，容易出现雌雄开花不协调现象。果穗基部以上13处的小花先抽丝，然后向上、向下伸展。因此，当果穗上下部位花丝抽出后，粉源不足时会出现果穗秃顶或基部缺粒现象。,顶部小花的花丝抽出的时间最晚。从第一条花丝露出苞叶到全部花丝吐出，约需57天。花丝长度一般为1530厘米，如果长期得不到受精，可伸长到50厘米左右，受精23天后颜色变褐，并逐渐枯萎。,55,开花授粉与受精,（2）授粉与受精玉米开花时，胚囊和花粉粒都已成熟，雄穗花药破裂散出大量花粉。微风时，花粉只能散落在植株周围l米多的范围内，风大时花粉可散落在5001000米以外的地方。花粉借助风力传到花丝上的过程称为授粉。花粉落在花丝上10分钟就开始发芽，30分钟后大量发芽。花粉发芽形成花粉管进入子房达到胚囊，放出两个精子。一个精子与卵细胞结合，形成合子，将来发育成种子的胚；另一个精子与两个极核结合，将来发育成胚乳。胚囊内同时进行的这两个受精过程，称双受精，从授粉到完成双受精大约需1824小时。,56,影响因素,3.影响开花授粉的因素（1）温度20-28开花最多，38或90%易吸水膨胀破裂。（3）花粉生活力与温湿度有很大关系在温度28.630，相对湿度6581%时，花粉生活力可维持56h，8h后显著下降，24h后完全丧失生活力。花粉曝晒在中午的强光下(380C以上)，2h左右即全部丧失其生活力。植株健壮、生长势强的品种，花丝生活力强；杂交种的花丝活力比自交系的强；高温、干燥的气候条件比阴凉、湿润的气候条件容易使花丝枯萎而提早丧失生活力。,57,种子,（五）种子1.形态结构颖果，子粒，形态、大小和色泽不同。玉米的种子由果皮、种皮、胚乳、胚四部分组成，种子的下端有一“尖冠”，去掉尖冠，黑色覆盖物(黑层)即可出现。,尖冠,58,种子的形成过程,2.形成过程子粒形成期乳熟期蜡熟期完熟期,授粉后15-20天左右，已初具发芽能力，此期末果穗穗轴已达正常大小，子粒体积达最大体积的75%左右。子粒呈胶囊状，胚乳呈浆水状。,乳熟初期-蜡熟初期。约经历20天左右，胚乳开始乳状，后变成浆糊状。此期末，果穗粗度、子粒和胚的体积都达到最大，子粒增长迅速。,蜡熟初期到完熟前，1015天。此期为粒重缓慢增长期，日增干重约在2%左右，子粒水分含量逐渐下降，胚乳失水由糊状变为蜡状。果穗粗度和子粒体积略