作物栽培学-水稻：第二节 水稻栽培的生物学基础

1、第二节第二节 水稻栽培的生物学基础水稻栽培的生物学基础一、稻的起源与分类一、稻的起源与分类二、水稻的发育特性及其在生产上二、水稻的发育特性及其在生产上的应用的应用三、水稻的生育过程与器官建成三、水稻的生育过程与器官建成一、稻的起源与分类一、稻的起源与分类 栽培稻种在植物分类学上属禾本科栽培稻种在植物分类学上属禾本科（GramineaeGramineae）稻属）稻属( (OryzaOryza) )植物。目前全球稻植物。目前全球稻属植物有属植物有2020多个种。多个种。栽培稻栽培稻普通栽培稻普通栽培稻Oryza sativa非洲栽培稻非洲栽培稻Oryza glaberrima（一）栽培稻种的起源（

2、一）栽培稻种的起源 新华社杭州新华社杭州2013年年2月月13日专电日专电 水稻养活水稻养活了一半以上的世界人口，中国是稻作农业了一半以上的世界人口，中国是稻作农业的起源地，我们的先人从何时开始驯化野的起源地，我们的先人从何时开始驯化野生水稻？最新考古发现：生水稻？最新考古发现：9000年前的中国年前的中国人已开始驯化了水稻。人已开始驯化了水稻。 浙江省文物考古研究所的考古专家浙江省文物考古研究所的考古专家2010年在浙江省中部的永康市发现湖西遗址。年在浙江省中部的永康市发现湖西遗址。经过两年多的调查工作，他们在这里发现经过两年多的调查工作，他们在这里发现了相当数量的、距今了相当数量的、距今9

3、000年前的炭化稻谷年前的炭化稻谷以及水稻小穗轴。而后者是区别野生水稻以及水稻小穗轴。而后者是区别野生水稻和驯化水稻的重要依据。和驯化水稻的重要依据。普通野生稻普通野生稻普通栽培稻普通栽培稻栽培稻起源于野生稻普通野生稻与普通栽培的差异普通野生稻与普通栽培的差异性状性状普通野生稻普通野生稻普通栽培稻普通栽培稻落粒性落粒性很强很强较不易落粒较不易落粒繁殖特性繁殖特性有性繁殖或无性繁殖有性繁殖或无性繁殖有性繁殖有性繁殖成熟特性成熟特性成熟不整齐，成熟不整齐，穗上着粒甚少穗上着粒甚少成熟整齐，成熟整齐，穗上着粒多穗上着粒多谷草比谷草比极低极低较高较高株型株型分蘖散生，茎叶长大分蘖散生，茎叶长大株型较紧

4、凑株型较紧凑芒芒长芒长芒短芒或无芒短芒或无芒米色米色赤褐赤褐通常为白色通常为白色（二）栽培稻种的分类（二）栽培稻种的分类 我国栽培稻由于分布区域辽阔，栽培历史悠久，我国栽培稻由于分布区域辽阔，栽培历史悠久，生态环境多样，在长期自然选择和人工培育下，出现生态环境多样，在长期自然选择和人工培育下，出现了繁多的适应各稻区和各栽培季节的品种。了繁多的适应各稻区和各栽培季节的品种。 丁颖根据其起源、演变和栽培发展过程，把我国丁颖根据其起源、演变和栽培发展过程，把我国栽培稻种分为栽培稻种分为5级。级。 亚种（籼亚种（籼/ /粳）粳） 群（晚季稻群（晚季稻/ /早、中季稻）早、中季稻） 型（水稻型（水稻/

5、/陆稻）陆稻） 变种（粘稻变种（粘稻/ /糯稻）糯稻） 品种（栽培品种）品种（栽培品种） 籼亚种籼亚种 粳亚种粳亚种普通栽培稻普通栽培稻晚季稻晚季稻早、中季稻早、中季稻 水水 稻稻 陆陆 稻稻粘稻粘稻糯稻糯稻 水水 稻稻 （同上）（同上） 陆陆 稻稻 （同上）（同上） 晚季稻晚季稻早、中季稻早、中季稻（以下全部同上）（以下全部同上）（以下全部同上）（以下全部同上）品种品种品种品种粘稻粘稻糯稻糯稻品种品种品种品种1.1. 籼亚种和粳亚种籼亚种和粳亚种（1 1） 区别区别 祖先都是普通野生稻，但亲缘关系相距较远。祖先都是普通野生稻，但亲缘关系相距较远。籼粳杂交亲和力弱，杂交结实率低。在形态和生理籼

6、粳杂交亲和力弱，杂交结实率低。在形态和生理上都有明显的差别。上都有明显的差别。粳粳稻稻籼籼稻稻籼稻稻穗籼稻稻穗粳稻稻穗粳稻稻穗籼稻稻谷籼稻稻谷粳稻稻谷粳稻稻谷籼籼 米米粳粳 米米区别项目区别项目籼稻籼稻粳稻粳稻叶片叶片叶宽、色淡、毛多叶宽、色淡、毛多叶窄、色浓、少毛叶窄、色浓、少毛稻芒稻芒无芒或有短直芒无芒或有短直芒多有芒、芒略弯曲多有芒、芒略弯曲粒形粒形扁长扁长短圆短圆分蘖分蘖较强较强较弱较弱脱粒脱粒易易较难较难后熟后熟较弱较弱较强较强耐寒耐寒弱弱强强耐旱耐旱较弱较弱较强较强耐肥耐肥较弱较弱较强较强耐阴耐阴较弱较弱较强较强抗病抗病较强较强较弱较弱（2 2）籼、粳稻是两种不同的地理气候生态型）

7、籼、粳稻是两种不同的地理气候生态型 籼稻和粳稻种性所以有明显差别的原因，是由于它们所籼稻和粳稻种性所以有明显差别的原因，是由于它们所分布的地理气候环境不同引起。籼稻和粳稻是由于纬度和海分布的地理气候环境不同引起。籼稻和粳稻是由于纬度和海拔高低不同的生态因子，主要是拔高低不同的生态因子，主要是温度条件温度条件的影响而演变形成的影响而演变形成的两个亚种。的两个亚种。（3 3）籼稻和粳稻的演变）籼稻和粳稻的演变 籼稻的形态特征和生理特性与野生稻较为接近。籼稻是籼稻的形态特征和生理特性与野生稻较为接近。籼稻是基本型，即最先由野生稻经人工驯化而演变成栽培稻。而粳基本型，即最先由野生稻经人工驯化而演变成栽

8、培稻。而粳稻是从籼稻植株中在不同的气候生态条件下稻是从籼稻植株中在不同的气候生态条件下( (主要是气温主要是气温) )，通过人工选育而形成的变异型。通过人工选育而形成的变异型。 2. 2. 晚稻和早稻晚稻和早稻 （1 1）晚稻和早稻的分别）晚稻和早稻的分别 晚稻和早稻的亲缘关系较密切晚稻和早稻的亲缘关系较密切, , 两者杂交的结实率两者杂交的结实率比较高。主要区别在于栽培季节的气候环境不同，形成比较高。主要区别在于栽培季节的气候环境不同，形成了对栽培季节的适应性不同。晚稻保存着与野生稻相同了对栽培季节的适应性不同。晚稻保存着与野生稻相同的发育特性，属于典型的短日性植物，早稻对日长反应的发育特性

9、，属于典型的短日性植物，早稻对日长反应钝感和无感。晚稻和早稻是属于适应不同钝感和无感。晚稻和早稻是属于适应不同日长条件日长条件而形而形成的两种气候生态型。成的两种气候生态型。（2 2）晚稻和早稻的演变）晚稻和早稻的演变 普通野生稻对日长反应敏感。晚稻的发育特性与普普通野生稻对日长反应敏感。晚稻的发育特性与普通野生稻相似，所以晚稻是通野生稻相似，所以晚稻是基本型基本型，早稻是通过长期的，早稻是通过长期的自然和人工选择，从晚稻中分化而来的自然和人工选择，从晚稻中分化而来的变异型变异型。3. 3. 水稻和陆稻水稻和陆稻 根据栽培地区土壤水分和生态条件不同，可分根据栽培地区土壤水分和生态条件不同，可分

10、水稻水稻( (包括浅水稻、深水稻、浮水稻包括浅水稻、深水稻、浮水稻) )和，陆稻和，陆稻( (又称又称旱稻或坡禾旱稻或坡禾) )两个类型。主要区别在于两者耐旱性的两个类型。主要区别在于两者耐旱性的不同。它们在形态解剖和生理生态上的一些差别，不同。它们在形态解剖和生理生态上的一些差别，都是两者的耐旱性不同的表现。都是两者的耐旱性不同的表现。 水稻和野生稻一样，都是属于沼泽性植物，适水稻和野生稻一样，都是属于沼泽性植物，适宜分布于有水层的土壤环境。由于栽培水稻与野生宜分布于有水层的土壤环境。由于栽培水稻与野生稻的特性相近，可认为水稻是稻的特性相近，可认为水稻是基本型基本型，而陆稻是在，而陆稻是在不

11、同土壤水分条件下形成的地理生态型，属于不同土壤水分条件下形成的地理生态型，属于变异变异型型。旱稻旱稻深水稻深水稻浮水稻浮水稻水稻水稻4. 4. 粘稻和糯稻粘稻和糯稻 粘稻和糯稻在形态特征和生理特性方面都没有粘稻和糯稻在形态特征和生理特性方面都没有明显的差异，两者杂交的子代结实率也很高。明显的差异，两者杂交的子代结实率也很高。 野生野生稻都属粘稻，未发现有糯稻类型。据此认为粘稻属稻都属粘稻，未发现有糯稻类型。据此认为粘稻属基本型而糯稻是变异型。基本型而糯稻是变异型。糯稻糯稻粘稻粘稻糯米食品糯米食品性状性状糯稻糯稻粘稻粘稻米粒色泽米粒色泽乳白色，不透明乳白色，不透明略透明，有光泽略透明，有光泽淀粉

12、组成淀粉组成几乎全部为支链淀粉，几乎全部为支链淀粉，不含或含很少直链淀粉。不含或含很少直链淀粉。直链淀粉直链淀粉202030%30%支链淀粉支链淀粉70%70%80%80%碘液反应碘液反应淀粉吸碘性小，淀粉吸碘性小，遇碘显棕红色。遇碘显棕红色。淀粉吸碘性大，淀粉吸碘性大，遇碘显蓝色。遇碘显蓝色。煮饭煮饭糊化温度低，胀性小。糊化温度低，胀性小。糊化温度高，胀性大糊化温度高，胀性大糯稻和粘稻的主要区别糯稻和粘稻的主要区别5. 5. 栽培品种的演变与利用栽培品种的演变与利用 稻种分类的最后一级是栽培品种。栽培品种是稻种分类的最后一级是栽培品种。栽培品种是经长期人工培育和选择而成的，其经济性状明显优经

13、长期人工培育和选择而成的，其经济性状明显优越，株型改良，群体物质生产量高等。从栽培品种越，株型改良，群体物质生产量高等。从栽培品种演进和利用出发，分类如下：演进和利用出发，分类如下：按熟期按熟期 分为早稻早、中、迟熟，中稻早、中、分为早稻早、中、迟熟，中稻早、中、迟熟，晚稻早、中、迟熟品种共九个类型。迟熟，晚稻早、中、迟熟品种共九个类型。按穗粒性状按穗粒性状 分为大穗型和多穗型。大穗型：秆分为大穗型和多穗型。大穗型：秆粗叶大分蘖少，每株的穗数少而穗大粒多。多穗型粗叶大分蘖少，每株的穗数少而穗大粒多。多穗型秆细叶小而分蘖多，每株的穗数多而穗小粒少。秆细叶小而分蘖多，每株的穗数多而穗小粒少。 按株

14、型按株型 按茎秆长度可分高、中、矮秆品种。粳稻偏按茎秆长度可分高、中、矮秆品种。粳稻偏矮、籼稻偏高。籼稻以短于矮、籼稻偏高。籼稻以短于100cm100cm的为矮秆品种，的为矮秆品种，高于高于120cm120cm的为高秆品种，的为高秆品种，100100120cm120cm的为中的为中秆品种。秆品种。 按杂交稻种和常规稻种按杂交稻种和常规稻种 杂交稻遗传基础丰富，表现杂交稻遗传基础丰富，表现明显的杂种优势，易取得大面积高产稳产。常规稻种明显的杂种优势，易取得大面积高产稳产。常规稻种不用制种，有利良种加速繁育，成本较低。现在我国不用制种，有利良种加速繁育，成本较低。现在我国水稻生产是杂交稻与常规稻并

15、存。水稻生产是杂交稻与常规稻并存。 按高产种和优质种按高产种和优质种 我国人多地少，因此，水稻生产我国人多地少，因此，水稻生产把高产放在第一位，米质放在第二位。随着人民生活把高产放在第一位，米质放在第二位。随着人民生活水平改善，扩大出口，对优质稻米的要求不断增高。水平改善，扩大出口，对优质稻米的要求不断增高。二、水稻的发育特性及其在生产上的应用二、水稻的发育特性及其在生产上的应用 品种的生育期，短的不足品种的生育期，短的不足100100天，长的超过天，长的超过180180天，其中生殖生长期一般为天，其中生殖生长期一般为60607070天，其天，其余为营养生长期。余为营养生长期。 品种生育期长短

16、的不同，主要是营养生长期品种生育期长短的不同，主要是营养生长期的差异。的差异。 (一一)品种生育期的变化特点品种生育期的变化特点1. 1. 生育期生育期营养生长阶段营养生长阶段生殖生长阶段生殖生长阶段秧田期秧田期分蘖期分蘖期长穗期长穗期开花结实期开花结实期秧田秧田分蘖期分蘖期返青返青期期有效有效分蘖分蘖无效无效分蘖分蘖分化分化 形成形成 完成完成乳熟期乳熟期 蜡熟期蜡熟期 黄熟期黄熟期种子种子萌发萌发幼穗幼穗分化分化抽穗抽穗开花开花种子种子成熟成熟水稻的一生简图水稻的一生简图移栽移栽35d拔节长穗期拔节长穗期早稻早稻 25-30d中晚稻中晚稻 35-50d营养营养生殖生殖营养生长阶段营养生长阶

17、段生殖生长阶段生殖生长阶段营养营养生殖生殖营养生长阶段营养生长阶段生殖生长阶段生殖生长阶段营养营养生殖生殖生育期生育期130天天生育期生育期160天天p 在同一地域，随纬度增高，生育期延长；在同一地域，随纬度增高，生育期延长；p 纬度相近，随海拔增高，生育期延长；纬度相近，随海拔增高，生育期延长；p 在同一地点，随播期推迟，生育期缩短；在同一地点，随播期推迟，生育期缩短；p 不同条件下品种生育期的这种差异也主要是营不同条件下品种生育期的这种差异也主要是营养生长期的差异；养生长期的差异；p 不同生育期的品种异地播种，一般生育期长的不同生育期的品种异地播种，一般生育期长的品种生育期的变化比生育期短

18、的变化大。品种生育期的变化比生育期短的变化大。2. 2. 品种的生育期随环境变化的规律品种的生育期随环境变化的规律变化的内在原因变化的内在原因发育特性发育特性: 三性三性 品种因受日照长短的影响而改变生育品种因受日照长短的影响而改变生育期的特性，称期的特性，称感光性。感光性。 品种因受温度高低的影响而改变生育品种因受温度高低的影响而改变生育期的特性，称为期的特性，称为感温性感温性。(二二) 决定品种生育期的决定品种生育期的“三性三性” 不同水稻品种的基本营养生长期，其长短各不同水稻品种的基本营养生长期，其长短各异，这种基本营养生长期长短的差异特性，称之异，这种基本营养生长期长短的差异特性，称之

19、为品种的为品种的基本营养生长性基本营养生长性。短日、高温条件下，水稻品种仍需经一个最短的短日、高温条件下，水稻品种仍需经一个最短的营养生长期，才能转入生殖生长，这个最短的营营养生长期，才能转入生殖生长，这个最短的营养生长期，称为品种的养生长期，称为品种的短日高温生育期短日高温生育期，也称为也称为基本营养生长期基本营养生长期。品种的感光性、感温性和基本营养生长期，是决品种的感光性、感温性和基本营养生长期，是决定水稻品种育期的定水稻品种育期的3个主要内在特性，常简称为水个主要内在特性，常简称为水稻品种的稻品种的“三性三性”。1. 1. 感温性的品种间差异感温性的品种间差异 大多数晚稻品种在短大多数

20、晚稻品种在短日条件下，高温对其生育日条件下，高温对其生育期缩短幅度较早稻大，表期缩短幅度较早稻大，表明晚稻较早稻感温性强。明晚稻较早稻感温性强。除此之外，感温性的强弱除此之外，感温性的强弱与水稻品种系统发育的条与水稻品种系统发育的条件也关系密切，一般北方件也关系密切，一般北方的早粳稻品种比南方的早的早粳稻品种比南方的早籼稻品种的感温性强。籼稻品种的感温性强。 水稻品种在适宜生长发水稻品种在适宜生长发育的日照长度范围内，短日育的日照长度范围内，短日照可使生育期缩短，长日照照可使生育期缩短，长日照可使生育期延长。可使生育期延长。一般原产一般原产低纬度地区的品种感光性强，低纬度地区的品种感光性强，而

21、原产高纬度地区品种对日而原产高纬度地区品种对日长的反应钝感或无感。长的反应钝感或无感。2. 2. 感光性的品种间差异感光性的品种间差异 南方稻区的晚稻品种感光性强，而早稻品种的感南方稻区的晚稻品种感光性强，而早稻品种的感光性钝感或无感；中稻品种的感光特性介于早、晚稻光性钝感或无感；中稻品种的感光特性介于早、晚稻之间。感光性强的品种，在长日照条件下不能抽穗。之间。感光性强的品种，在长日照条件下不能抽穗。 短日高温生育期是品种在短日短日高温生育期是品种在短日高温条件下最短的营养生长期，实高温条件下最短的营养生长期，实验确定最短营养生长期的长度比较验确定最短营养生长期的长度比较困难。通常用一定的高温

22、和短日照困难。通常用一定的高温和短日照条件下的营养生长期来表示，进行条件下的营养生长期来表示，进行品种间相互比较。品种间相互比较。3. 3. 短日高温生育期的品种间差异短日高温生育期的品种间差异 全国各地各熟期类型品种的短日高温生育期的长全国各地各熟期类型品种的短日高温生育期的长短，情况比较繁杂，但有几点是明确的：东北、西北短，情况比较繁杂，但有几点是明确的：东北、西北的早熟种，因当地水稻生长季节短，其短日高温生育的早熟种，因当地水稻生长季节短，其短日高温生育期均短；华南双季晚稻，绝大多数属于期均短；华南双季晚稻，绝大多数属于“短短”的等级。的等级。 早稻是由晚稻演变而来的短日照不再敏感的变异

23、早稻是由晚稻演变而来的短日照不再敏感的变异型。一般早稻品种都具有基本营养生长性小、感光性型。一般早稻品种都具有基本营养生长性小、感光性弱、感温性较强的特点。因此，早稻生育期的长短，弱、感温性较强的特点。因此，早稻生育期的长短，主要决定于温度的高低。主要决定于温度的高低。 晚稻品种一般都具有基本营养生长性长，而感光晚稻品种一般都具有基本营养生长性长，而感光性、感温性都强的特点。其生育期的长短，主要决定性、感温性都强的特点。其生育期的长短，主要决定于日照的长短，同时又受温度高低的影响，光、温联于日照的长短，同时又受温度高低的影响，光、温联应效果甚为明显，只能在短日、高温条件下完成发育应效果甚为明显

24、，只能在短日、高温条件下完成发育转变，开始幼穗分化。转变，开始幼穗分化。 中稻品种中稻品种 “三性三性”特点为晚稻和早稻的过渡类型。特点为晚稻和早稻的过渡类型。4. 4. 水稻水稻“三性三性”特点特点 水稻品种的发育特性是确定种植制度、品种搭配、水稻品种的发育特性是确定种植制度、品种搭配、栽培措施的重要依据。栽培措施的重要依据。 例：早稻因其感光性弱、短日高温生育期短，秧例：早稻因其感光性弱、短日高温生育期短，秧龄不能长，以防早穗减产。晚稻感光性强，故秧龄弹龄不能长，以防早穗减产。晚稻感光性强，故秧龄弹性大，但不可迟播，因夏季性大，但不可迟播，因夏季7 7、8 8月份日长较长，完成月份日长较长，完成光周期诱导所需时间长，如播种过迟，则原已较迟的光周期诱导所需时间长，如播种过迟，则原已较迟的出穗期还将进一步延迟，影响安