高粱栽培的生物学基础.doc

高粱栽培的生物学基础 高粱是禾本科高粱属的一年生草本作物。是我国栽培最古老的作物之一。据前人的研究，高粱原产于非洲和我国，在我国至少有五千年的栽培历史。主要分布在亚洲、非洲和北美洲，栽培最多的国家有印度、美国及中国。是我国北方的主要粮食作物之一。高粱籽粒淀粉含量为78%，比玉米高5%左右，是酿酒、淀粉工业的重要原料。高粱具有广泛的适应性和较强的抗逆能力，无论平原肥地，还是干旱丘陵、瘠薄山区，均可种植。了解高粱的生物学特性，根据高粱的特性和生长发育规律及当地的自然特点和生产条件，采取相应的栽培措施，才能达到高产稳产的目的。一、高粱的形态特征 组成高粱植株的器官包括营养器官根、茎、叶和生殖器官花、果实。1、根高粱为须根系，没有主根。高粱的根系发达，须根比玉米细，总根量比玉米多一倍。纵向可入土140170cm，横向分布范围可达60120cm。遇干旱时，根系还可以向土层深处发展，但大多数根系集中分布在030cm土层内。高粱根系由初生根、永久根、和支持根组成。由胚根长出的第一条根叫种子根，以后发育成初生根，幼苗生长初期吸收营养和水分；当幼苗长至34叶时，由近地面的茎节处发生出第一层永久根，随后至下而上发生各层永久根，一般可生出56层，是高粱吸收营养和水分的主要部分；拔节以后，在植株地上部近地面第二至三节发生的根为支持根，又叫气生根，表皮角质化，坚硬耐折，支持和稳固植株，增强抗倒伏的能力，同时还能吸收部分养分和水分。2、茎高粱的茎杆直立，一般较玉米的茎杆细而高，节间较玉米长而园，茎干表面有白色蜡粉，干旱时能减少水分蒸发，增强抗旱能力。一般品种地上部约有1018个节，在茎的地下部分密集35个节。高粱的每一个节间有一条沟，在节上沟内有一个腋芽，通常呈休眠状态，当主穗遭受损伤，土壤肥沃、水分充分，腋芽可萌发出侧枝，并能成穗，这种侧芽越靠上部，萌发力越强，生育期越短。 利用高粱的这一特性，进行再生栽培，可提高高粱的产量。由茎基部节上的腋芽长成的侧枝称为分蘖。3、叶每个茎节长一片叶，高粱的叶片比玉米的叶片宽，边缘较平直，叶面光滑而有蜡质。高粱的叶片在茎杆上顺序互生，由叶鞘、叶片和叶舌组成。高粱主茎上叶片数目的多少，就一个地区相对稳定，一般叶片数越少，成熟越早；叶片数越多，成熟越晚。高粱叶片是进行光合作用、制造营养的主要器官。4、花序高粱是圆锥花序，中间有一根主轴，穗轴上有410个节，每个节上环生510个枝梗，生长在主轴上的枝梗为第一级枝梗，穗中部的较长，上下较短，第一级枝梗上着生第二级枝梗，在第三级枝梗上一般不再分枝，在而生出一对或数对小穗。由于各级枝梗的长短不同，因而形成了不同的穗型。一般有扫帚型、伞型、筒型、纺锤型、卵园型。高粱的小穗分有柄小穗和无柄小穗两种。有柄小穗较小，为不完全花，仅有雄蕊，没有雌蕊，不能结实；无柄小穗较大，为完全花，能结实。5、籽粒高粱的籽粒就是通常所称的种子，在植物学上称为颖果。高粱种子的外形有纺锤型和卵圆型两种。种子的色泽有红、黄、白和青等颜色。一般千粒重约2530g，最小的只有15g，最大的40g以上。单穗粒数约25003000粒，多者达4000粒以上，单穗粒重6080g，大穗达100克以上。二、高粱的生长与发育 高粱的生长发育大体可以分为两个阶段，穗分化前为营养生阶段，穗分化到种子成熟为生殖生长阶段，在一定时期内，这两个阶段是同时进行的，两个阶段的长短与栽培和品种有关。1、种子发芽：高粱种子在适宜的温度、水分和空气条件下，种胚萌动发芽，长出幼根和幼叶。2、幼苗期：从种子发芽到拔节初期，是营养生长第一阶段，一般品种在这个时期展开810片叶，生长锥不断分化出叶原基。3、拔节期：茎基部露出地面第一个节可以用手摸到的日期，一般品种在出苗以后4050天（外部叶片展开1011片叶）开始拔节。拔节以后，在营养器官加速生长的同时，幼穗枝梗开始分化，营养生长锥转化为生殖生长锥，并分化逐步形成三级枝梗。拔节到孕穗初，叶片展开5片叶左右，历时1820天。4、孕穗期：拔节末，小穗原基开始形成和分化，进入孕穗期，营养生长和生殖生长同时并进。孕穗期将分化形成小穗原基、雄蕊和雌蕊及柱头、子房等花器官，直到产生完整的小穗。孕穗初到抽穗，叶片展开3片左右，历时1214天。拔节期和孕穗期是高粱一生中生长最旺盛的时期。5、抽穗期：花序轴迅速生长，幼穗伸出旗叶。6、开花授粉与灌浆：高粱抽穗后35天开始开花。高粱开花的顺序是先由穗顶部开始，依次是中部、下部；较少的时候也有至下而上逐次开放的。高粱开始开花到开花完毕需69天，开花后25天为开花盛期，白天开花极少，一般高粱从晚上19时开花至翌日7时，凌晨2时为开花最盛期，一朵花由开放到闭合需6070分钟。高粱柱头的生活力达10天之久，以26天授粉结实最好。7、灌浆、成熟：高粱从开花至成熟约需4050天，成熟过程分为以下几个阶段：乳熟期：开花受精后籽粒形成，营养器官的干物质开始向籽粒转移。籽粒颜色为绿色或浅绿色，表面光泽鲜艳。胚乳中充满乳白色汁液或粉红色汁液，用手掐破时喷出浆液。蜡乳期：主要的生理过程是脱水，从蜡乳期开始含水量急剧下降，干物质有微小增加，鲜重则明显下降。子粒颜色由绿色转为红色或粉白色，由软变硬，在蜡熟末期已无浆液，而呈蜡质状。完熟期：子粒变干硬，干物质达到最大值，呈现出本品种固有的体积、形状、质地和色泽。这三个时期以蜡熟经历时间最长，完熟时间较短。三、高粱的生长发育对环境条件的要求 1、温度高粱原产热带，是喜温作物，比玉米所需温度高，并具有一定的耐热性，但不同的生育阶段对温度的要求不同。种子发芽最低温度为610，最适温度2030，最高温度3540。高粱幼苗不耐低温霜冻，小于10，幼苗基本停止生长，出苗至拔节最适温度为2025。 拔节至抽穗是高粱生长发育最旺盛的时期，要求较高的温度，一般以2030为宜，温度过高，植株生长发育快，抽穗早，发育不充分，影响产量，大于40，易发生灼烧现象；温度过低，推迟高粱抽穗，影响穗部发育，造成贪青晚熟，发生闷苞现象，造成减产。 开花期是整个生育期中要求温度最高的时期，开花授粉的最适温度为2630，低于1415，不能正常开花，但高温伏旱影响结实率。 灌浆至成熟阶段需要适当的低温和较大的昼夜温差，以利于物质的积累和籽粒灌浆成熟，这一时期温度以不低于20为宜，小于20，延迟成熟，小于15影响成熟，小于11，不能成熟。 2、日照：大多数高粱品种属短日照作物，整个生育期都要求充足的日照。缩短每天日照时数，能加速发育，提早抽穗和成熟；延长日照时数，延迟抽穗，甚至不能抽穗。一般品种的临界光周期为1213小时。我国北方日照长，南方日照短，原产南方的品种引向北方，其生育期明显推迟，以至不能成熟，北方品种引至南方，其生育期便明显缩短，而且因过早成熟而减产。 3、水分：高粱根系发达，入土深，茎杆和根系的细胞具有较高的渗透压，因而在土中吸取水分的能力强，同时叶面蜡质能减少水分蒸发，因此高粱具有较强抗旱能力。但是为了保持其正常生长，获得较高的产量，在生育的各个时期也需一定的水分补充，就整个生育期而言，苗期和后期需水较少，而中期需水较多。 4、土壤：高粱对土壤的适应范围较广，即使种植在瘠薄的土壤上也能生长，并能获得一定的产量。但要使高粱生育良好，达到高产稳产，必须为之创造土质肥沃，结构良好的土壤条件。一般高产品种要求种植在土层深厚、肥力较高的土地上；产量较低的品种，一般耐瘠性较强，种植在土层较薄的山区或肥力较低的沙土地