项目5中药植物的栽培环境与生长发育

中药植物栽培的环境条件与产量品质的形成,中药植物产量和品质,自身遗传条件,生长发育,环境条件,第一节 中药植物的栽培环境与生长发育,植物的生长发育是一个极其复杂的过程，表现为种子发芽、生根、长叶、植物体长大成熟、开花、结果，直至最后衰老、死亡。,植物的生长发育是一个从量变到质变的过程,是植物按照自身固有遗传模式和顺序，在一定外界环境下，利用外界物质和能量进行分生、分化的结果。,Diagram,生长(growth) 植物直接产生与其相似器官的现象，生长的结果引起植物体积或质量的增加。 量变过程,生长与发育,发育(development) 植物通过质变，产生与其相似个体的现象，主要表现为各种细胞、组织和器官的分化，发育的结果产生新的器官。 质变过程,体积或质量,形态、结构、机能,中药材内在品质,外界因素（环境因素）,正常生长发育,中药材最终品质,遗传因素,地道药材的产生,一、植物生长发育概论,（一）植物的生命周期 一个植物体从合子经种子发芽，进入幼年期、成熟期，形成新合子的过程，称为植物的生命周期。,牛蒡、菘蓝,薏苡、红花,人参、贝母、延胡索、忍冬,根、茎、叶等营养体生长旺盛期、休眠期。,从种子的形成至开始萌发的阶段。,逐渐转向生殖生长，孕蕾、开花、结实。,个体发育植物从种子萌发开始到再收获种子为止的过程称为个体发育。以用种子繁殖的植物为例，可将植物的个体生长发育进程分为三个阶段。,1.植物生长曲线和生长大周期,在不同的生长期、不同的生长环境和植物自身的遗传因素等内外因素的共同影响下，植物体的生长速度呈现出“慢快慢”的S形变化曲线，即植物体初期生长缓慢，以后加快，并达到高峰，之后又减慢，甚至停止生长。这种S形变化曲线，称为植物生长的Logistic曲线。,这种生长速率呈周期性变化所经历的三个阶段过程称为植物生长大周期，或称大生长周期（grand period of growth）。,2.季节周期性,随着一年四季的变化，中药植物的生长也呈现周期性变化。,营养生长,生殖生长,越冬准备,冬季休眠,温带地区,中药植物有效成分的季节性周期变化,春季采收,益母草,夏秋季采收,盐酸水苏碱含量高,叶、花盐酸水苏碱含量高茎含量少,3、植物生长的日周期性,植物在一天的生长进程中，经历白昼与黑夜，必然受到昼夜节奏生长因子的影响，也表现出周期性变化。温度,体内水分充足,提高光合速率,减慢呼吸速率,适当高温,适当低温,净积累增多,在一定温度范围的昼夜变化中，温差越大，植物的生长速率越快，产量越高，品质越好。,青蒿有效成分青蒿素日变化,光照,（二）植物生长发育的相关性,高等植物的各种器官是一个统一整体。植株体内不同器官之间相互依存、相互制约的关系称为生长的相关性。,1、顶芽与侧芽、主根与侧根的相关性,植物的顶芽和侧芽由于发育迟早的不同以及所处的位置不同，在生长上有着相互制约的关系。主茎顶端在生长上占有优势的地位，影响侧芽的生长。植物的顶芽优先生长，影响了侧芽或侧枝生长的现象称为顶端优势。应用： 菊花摘心可以促进分枝，使产量增加。,主根与侧根的关系也和茎相似，主根生长旺盛，使侧根生长受到抑制。育苗移栽时，主根受伤或被截断，可使侧根生长加快，根冠比（R/T）增大，肥水吸收更多，有利于地上部生长。应用： 白芍定期清理侧根可以提高产量。,2、地上部分与地下部分的相关性,植物的地上部分与地下部分有着相互促进、相互制约的相关性。“根深叶茂”、“本固枝荣”、 “育秧先育根” 。产生：营养物质和生长调节物质的相互交换。,有机营养物质,水、矿质营养,合成有机营养物质,吸收水和无机盐,通常用根冠比来表示两者的生长相关，即植物的地下部分和地上部分的质量（鲜重或干重）之比，这一比例关系称为根冠比（R/T）。,土壤营养状况：,N多 R/T 小,N少 R/T 大,土壤水分状况：,水少 R/T 大,水多 R/T 小,影响根冠比的因素,“旱长根，水长苗”。蹲苗，水稻旱育秧， R/T，根系发达，地上部生长稳健；修剪与整枝，R/T，刺激侧芽，侧枝生长，光合产物向下运输少；中耕与移栽，R/T，刺激根系生长，地上部对根系供应量相对增多。,3、营养生长与生殖生长的相关性,营养生长：根、茎、叶等营养器官的生长出苗至植物生长发育的前期提供物质积累。生殖生长：花、果实、种子等生殖器官的生长植物生长发育的中后期（花芽的分化为起始）。植物的营养生长和生殖生长之间存在着相互依赖、相互制约的辩证统一关系。,依赖关系 生殖生长以营养生长为基础。营养生长为生殖器官提供生长所需的养料，植物的花芽必须在一定的营养生长的基础上才分化，而花芽的分化为生殖生长的起始。,对立关系 (1)营养器官生长过旺，会影响生殖器官的形成和发育。肥水过多徒长影响结实 (2)生殖生长抑制营养生长。生殖生长消耗大量营养，与营养生长产生竞争。果树大小年,应用：,山茱萸、枸杞等木本果实类药材产量的大小年现象。 （1）与树体的营养条件有关。 （2）与体内激素变化有关。 生产上常用修剪及生长调节剂来疏花疏果，调节营养生长和生殖生长的矛盾，确保年年丰收。,栽培中注意事项：,根、茎、叶入药的中药植物： 保证水分的充足供应，增施氮肥，摘除花芽等措施来促进营养器官的生长，防止营养器官的早衰，从而抑制或推迟生殖器官的生长，以保证产量。 花、果实、种子入药的中药植物： 1、生殖生长期控制营养器官生长量，以免与生殖器官竞争营养物质； 2、适当疏花、疏果以控制花、果实数量，避免过度消耗营养，并有积余，以保证产量及年年丰产，消除大小年。,4、极性与再生性,极性是指植物体器官、组织或细胞的形态学两端在生理上具有的差异性（即异质性）。植物体的极性在受精卵中已形成，并延续给植株。当胚长成新植物体时，仍然明显地表现出极性。,极性产生的原因：一般认为与生长素（IAA）的极性运输有关。生长素运输：形态学上端 下端 另外，由于不同器官IAA的极性运输强弱不同，如茎根叶，因此不同器官的极性强弱也存在差异。一般来说，茎根叶。,一段枝条形态学下端（近基端）生长素含量多分化生根形态学上端（远基端）生长素含量少分化成芽。倒挂（倒挂潮湿环境）,柳树枝条的极性与再生A.正放：上端出芽，下端生根 B.倒置：下端出芽，芽朝上； 上端长根，根朝下,应用,植物的极性现象在生产上早就受到了人们的注意。在扦插、嫁接以及组织培养时，都需将其形态学的下端向下，上端朝上，避免倒置。,再生能力就是指植物体离体的部分具有恢复植物体其他部分的能力。 生产上的扦插、分根、组培等无性繁殖，就是植物再生能力的实践应用。,远志叶片的愈伤组织分化的不定芽,NAA（萘乙酸）为2.0/L 诱导后生长情况,1,长春花丛生芽增殖,左：无根苗,右：根诱导,（三）植物的发育理论,植物感受外界环境的变化（昼夜节律、温度等）使体内产生一系列生理生化变化，从而诱导植物的生长发育，保证植物的营养生长和生殖生长正常进行并顺利转换。植物的发育理论及假说产生：植物体生理生化变化对生长发育的影响的探索和研究。,1、光周期现象,光周期现象：植物通过感受昼夜长短变化而控制开花的现象。按照植物对光周期的反应，常分为三类： 在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数（一般1214 h以上）才能成花的植物。如：大麦、萝卜、牛蒡、红花等。 在24h昼夜周期中，日照长度短于一定时数（一般1214 h以上）才能成花的植物。如水稻、苍耳、紫苏、大麻、菊花等。 这类植物的成花对日照长度不敏感，只要其他条件满足，在任何长度的日照下均能开花。如月季、地黄、蒲公英等。,长日植物（long-day plant，LDP）：,短日植物（short-day plant，SDP） ：,日中性植物（day-neutral plant，DNP）：,临界日长：昼夜周期中诱导短日植物开花所需的最长日照时数或诱导长日植物开花所需的最短日照时数。,临界日长,长日植物开花,临界日长,短日植物开花,应用,苍耳的临界日长是15.5h，天仙子的临界日长是11h。将SDP苍耳和LDP天仙子放置在14h日照长度下，是否都能开花？,6 12 18 24 每天光期长度 （ h）,短日植物 苍 耳,长日植物 天仙子,日中性植物,临界日长,相对开花反应,相对开花反应,相对开花反应,6 12 18 24 每天光期长度 （ h）,6 12 18 24 每天光期长度 （ h）,临界日长,临界暗期与暗期间断,试验证明，植物开花决定于暗期的长度而不是光期的长度。临界暗期：指昼夜周期中LDP能够开花的最长暗期长度或SDP开花所需的最短暗期长度。SDP实际上是长夜植物，LDP是短夜植物。SDP的成花反应需要长暗期，但光期过短亦不能成花。,2、温周期反应与春化现象,温周期：自然条件中的温度周期性变化，对植物生长有极大影响，相应的周期性变化称为温周期。 温度日周期 温度年周期温周期反应：植物对温度周期性变化的反应。,低温，呼吸降低，物质积累、促进生长及花芽发育,光合作用，营养物质积累,春化作用：植物必须经历一段时间的持续低温才能由营养生长阶段转入生殖生长阶段的现象称为春化作用。中药植物通过春化的方式有两种： 1、萌动种子的低温春化，如芥菜、大叶藜、萝卜等，种子的胚为感知低温的部位； 2、营养体的低温春化，如当归、白芷、牛蒡、及菊花等，茎尖生长点为感知低温的部位。 春化处理：用人工方法满足植物对低温的要求而完成春化过程称为春化处理。,植物对低温要求的两种类型：,1、相对低温型：低温处理促进植物开花，如冬性一年生植物，种子吸涨后即可感受低温。2、绝对低温型：若不经低温处理，植物绝对不能开花。一般二年生植物和多年生植物属此类。各种植物春化所要求的温度不同，有效温度界于010 ，最有效的春化温度是17 。一般低于生长的最适温度对成花就具有诱导作用。但植物原产地不同，通过春化所需的温度也不同。,3、碳氮比假说Klebs,C/N较大时，植物开花； C/N较小时，则延迟开花或不开花。研究表明：C/N高时，仅促进LDP或日中性植物开花，对SDP并非如此。在农业生产上应用广泛。果树砍伤或环剥树皮，提高果树产量。作物施肥。（如N肥过多，徒长，开花延迟。）,二十四节气,反映一年中自然现象和农事活动季节特征的二十四个节候。春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。 秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。,二十四节气在黄道上的位置,立春：立春春打六九头，春播备耕早动手， 一年之计在于春，农业生产创高优。 雨水：雨水春雨贵如油，顶凌耙耘防墒流， 多积肥料多打粮，精选良种夺丰收。 惊蛰：惊蛰天暖地气开，冬眠蛰虫苏醒来， 冬麦镇压来保墒，耕地耙耘种春麦。春分：春分风多雨水少，土地解冻起春潮， 稻田平整早翻晒，冬麦返青把水浇。 清明：清明春始草青青，种瓜点豆好时辰， 植树造林种甜菜，水稻育秧选好种。 谷雨：谷雨雪断霜未断，杂粮播种莫迟延， 家燕归来淌头水，苗圃枝接耕果园。,立夏：立夏麦苗节节高，平田整地栽稻苗， 中耕除草把墒保，温棚防风要管好。 小满：小满温和春意浓，防治蚜虫麦秆蝇， 稻田追肥促分孽，抓绒剪毛防冷风。 芒种：芒种雨少气温高，玉米间苗和定苗， 糜谷荞麦抢墒种，稻田中耕勤除草。夏至：夏至夏始冰雹猛，拔杂去劣选好种， 消雹增雨干热风，玉米追肥防粘虫。 小暑：小暑进入三伏天，龙口夺食抢时间， 玉米中耕又培土，防雨防火莫等闲。 大暑：大暑大热暴雨增，复种秋菜紧防洪， 勤测预报稻瘟病，深水护秧防低温。,立秋：立秋秋始雨淋淋，及早防治玉米螟， 深翻深耕土变金，苗圃芽接摘树心。 处暑：处暑伏尽秋色美，玉米甜菜要灌水， 粮菜后期勤管理，冬麦整地备种肥。 白露：白露夜寒白天热，播种冬麦好时节， 灌稻晒田收葵花，早熟苹果忙采摘。 秋分：秋分秋雨天渐凉，稻黄果香秋收忙， 碾谷脱粒交公粮，山区防霜听气象。 寒露：寒露草枯雁南飞，洋芋甜菜忙收回， 管好萝卜和白菜，秸秆还田秋施肥。 霜