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第一章 绪论本章重点:作物生产和作物学的地位,作物的起源、分类与分布作物栽培学性质难 点:作物生产的本质与地位,作物栽培学研究的基本方法。作物与作物学作物:广义的作物是指由野生植物经过人类不断的选择、驯化、利用,演化而来的具有经济价值的被人们栽培的一切植物。农作物 作物 林木作物对广义的作物进行栽培与管理的行业就是种植业。对狭义的作物进行栽培与管理就是作物栽培。作物学:一般指大田作物生产管理和遗传改良的科学理论与技术体系。作物学范畴:作物栽培学与耕作学作物遗传育种学作物栽培学与耕作学——主要研究作物生长发育、产品品质形成规律及其与环境条件的关探索通过生长调控、管理优化决策实现作物高产、优质、高效与可持续发展的理论、方法与技术。作物遗传育种学——主要研究作物种质资源利用与品种选育、遗传改良以及种子生产等理论、方法和技术作物学性质应用学科:自然学科:主要应用于——对农业资源和社会经济资源的利用;——获取产品高产、优质、高效;——产品生产过程保护生态环境。可持续发展的生态学科:人类所需的农产品数量、质量的安全平衡人类所从事的作物生产利用的资源的平衡生产系统可持续发展作物生产的特点:作物种植的地域性 作物生产的持续性作物种植的季节性 作物生产的综合性 作物生长的周期作物生产的重要性:人民生活资料的主要来源 工业生产的重要原料出口创汇的重要物 资重要生物质能源作物栽培学 研究作物生长发育、产量和品质形成规律及其与环境条件的关系,探索通过栽培管理、生调控和优化决策等途径,实现作物高产、优质、高效及可持续发展的理论、方法与技术的科学。作物栽培学的研究对象:2个规律:作物生长发育规律、产量及品质形成规律。1个关系:作物生长发育规律、产量及品质形成规律及其与环境条件的关系。1个探讨:作物高产、优质、高效及可持续发展的栽培理论和技术措施。研究对象:以农田作物栽培系统为研究对象,研究环境、作物及措施三者关系的一门科学。栽培技术措施;实现作物栽培品种的基因型得以表达,使其遗传潜力得到充分发挥;实现自然资源的充分利积累的过程进行跟踪研究。分别进行测定,以便进行分析比较。穗分化状况等的测定,因为这些性状直接关系到稻麦的最终产量构成和产量。生长发育研究法:生长发育研究法是在生长分析法和发育研究法的基础上形成的。察穗分化(禾谷类作物)和花芽分化进程,追踪小穗、小花(或花芽)分化数、退化数(或脱落数)产量构成的各个因素。20世纪作物栽培学科的主要成就代表性理论成就作物产量源库理论作物叶龄模式理论作物群体质量理论作物化学调控理论标志性技术成果:精量播种与培育壮苗技术、优化施肥技术、节水简栽培技术等。作物栽培科学技术的未来方向优质高产栽培 节本简化栽培机械化栽培技术绿色安全栽培标准化培设施栽培信息化栽培12个作物起源中心作物传播的途径自然界植物的传播途径是多方面的,而作物的传播,则以人类活动,即人类迁徙为主要传播途径,包括:陆路途径——随迁徙的渐进,形成带状传播水路途径——有海岸线传播和跨越型传播(谷子赤小豆、苦荠、ft药、芋、紫芋、麻芋、紫苏、油菜、大麻、苎麻、红麻、中国甘蔗、紫云英、草木樨等。作物的分类由作物的定义可知,作物包括农作物、园艺作物和林木作物,其中林木作物划入林业生产,园艺作物由园艺专业讨论,在此不予讨论,仅讨论农作物。农作物的分类方法农作物——大田作物、庄稼其分类一般有下列方法:——按作物用途和植物学系统相结合分类——按作物生物学特性分类——按作物播种或收获季节分类——其他分类方法按作物用途和植物学系统相结合的方法 主要分为粮食作物、工业原料作物和饲料及绿肥作物。粮食作物a、禾谷类作物b、豆菽类作物c、薯类作物bd、其他专用作物(药料)饲料及绿肥作物豆科的苕子、紫云英、苜蓿、田菁、草木犀雨久花科的水葫芦,天南星科的水浮莲按作物的生物学特性分类按感光周期反应特性分:长日照作物(小麦、油菜、蚕豆)短日照作物(水稻、棉花、玉米、大豆)作物(荞麦、豌豆)定日照作物(甘蔗)按感温反应特性分:喜温作物(最低最适最高(10-8-30-40)(1-3-20-25-28-30)CO2C3作物(稻、麦、棉、豆类、油菜)C4作物(玉米、高粱、甘蔗)CAM物(菠萝)④按感水反应特性分为水生作物(莲、菱、萍、喜水作物(水稻、茭瓜、耐涝作物(高粱、麻、耐旱作物(粟、棉花;⑤按根系形态分为直根系作物(棉花、油菜、大豆、烟草、麻、花生)和须根系作物(稻、玉米);⑥按茎秆形态分为高秆作物(玉米、红麻、甘蔗、向日葵、矮秆作物(稻、麦、油菜、大豆、棉花)作物(甘薯、苕子)。按播种或收获季节分类春播作物(棉花、玉米、夏播作物(水稻、大豆、花生、玉米、秋播作物(小麦、蚕豆、油菜;②夏收作物(小麦、油菜、蚕豆、秋收作物(水稻、玉米、棉花、花生、甘蔗、甘薯、大豆)。作物的区域分布与光照、温度、水分等自然资源分布相适应(海拔、纬度、江河湖平、社会经济资源密切相关;逐步增加小宗粮食作物的面积,发挥其增产潜力。对经济作物要注意择优种植,适当集中,提高商品率。我国种植业划分为10个一级区和31个二级区:第二章 作物的生长发育特性的应用。难 点:作物生长的S形曲线;作物温光反应基本理论生长与发育生长——作物个体、器官、组织和细胞在体积、重量和数量上的增加,是一个不可逆的量变过程。分化——从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程。发育——作物的组织、器官或整体在形态结构和功能上在生命周期中的变化过程。作物生长、分化与发育的关系可分为四个类型:协调型 徒长型 早衰型 僵苗型作物生长的一般进程“S”形生长过程:作物的个别器官、整个植株的生长以及作物群体的建成和产量的积累均经历前期较缓慢、中期加快、后期又减缓以至停滞衰落的过程,这个过程遵循一条“S”形的曲线。“S”形生长进程理论的应用S形曲线可作为检验作物生长发育进程是否正常的依据之一。S这项措施对其他器官的影响。共识的植物学种子:由被子植物经过有性生殖形成的胚珠或子房发育成的种子或果实。——胚珠发育而成的种子——育而成的果实——无性繁殖器官(稻谷、麦粒、玉米、大豆、蚕豆、棉籽、向日葵、花生、油菜籽、烤烟等种子。一般来说,种子的构造包括三部分:种皮种胚胚乳A、种皮——保卫组织薄膜类:大豆、菜籽坚硬类:棉籽、蓖麻包裹果皮类:稻谷、大麦、小麦B、种胚种胚占种子很小部分例如:玉米、小麦、稻谷等禾谷类种子种胚一般子叶肥大,是种子萌发的营养源(双子叶作物)例如:棉花、大豆、油菜、向日葵、瓜子胚的构造:胚芽——形成作物茎、枝、叶、芽;胚根——形成作物根系;胚轴——形成根、茎过渡区或茎;C、胚乳种子内贮藏营养物质的组织。一类种子的胚乳很发达。例如:水稻、小麦、玉米、蓖麻、番茄一类种子的胚乳退化为一层薄膜(种子萌发过程中被吸收掉种子休眠:在适宜萌发的条件下,作物种子和供繁殖的营养器官暂时停止萌发的现象。作物种子都经历该休眠过程。次生休眠:因未获得发芽必需的条件,被迫处于静止状态。意义:种子休眠是适应环境保持作物种进化的生态特征。——避免发芽——种子的贮藏休眠的原因:——经历种胚的后熟过程组织成熟生理成熟硬实造成透性不良(水、气)存在发芽抑制物质破除休眠————萌发经历的过程:吸胀(——物理过程——禾谷类种子 吸足种子重量60%水分;——豆类种子吸足种子重量100%水分;——花生种子 吸足种子重量40%水分;——棉花种子 吸足种子重量水分萌动生理生化过程+物理过程(高分子有机低分子有机物--高分子有机物(组织)需要条件左右的)发芽——生理生化过程+物理过程——胚根、胚芽伸长突破种皮——长到与种子等长、胚芽长达到种子长度一半种子的寿命种子寿命因作物而异。——大多数农作物种子在一般贮藏条件下寿命1~3年;——淀粉类种子如蚕豆、绿豆可达6~11年;——高含油量作物种子如大豆、棉花一般只1年。——短。种子寿命随贮藏时间延长,生活力逐渐降低。无性繁殖萌发特性由“种”萌发数个芽,形成数个分枝,芽数决定苗数;繁殖材料上幼芽萌发存在“顶端优势”须根系类型单子叶作物水稻、小麦、玉米等。直根系类型双子叶作物棉花、花生、大豆等。肉质根类型,甜菜、萝卜、胡萝卜根系的功能支撑地上部作物体;吸收水分和养分(矿质养分;生长物质、生物碱(豆科作物具有生物固氮能力;分泌有机酸,维持根际土壤H值平衡;——繁殖器官,如甘薯、苎麻。须根系作物种子萌发出生的初生根(种子根)1条类型:水稻、玉米、高粱多条类型:麦类作物3~7条——(节根和气生根以及次生的侧、支根构成次生根系①禾谷类作物的不伸长茎节一般都可发生不定根,该茎节部位发生分蘖,因而在最高分蘖期达最大根系量。②伸长茎节一般不发生不定根直根系建成:双子叶作物的胚根伸长延续形成主根。——主根上发生侧根和次生侧根构成强大的直根系;豆科作物的直根系上着生根瘤,因而具备生物固氮功能块根建成:——肉质根的形状有圆筒形、圆锥形、扁圆形、圆形。影响根系生长的条件两方面的条件影响根系的生长:第一方面:供给根系生长发育的有机物质,决定于地上部的光合作用和给根系的输送量——地上部营养体过分茂盛或瘦小,根系生长差——地上部矮壮,根系长强大。第二方面:根系生长发育所处的环境条件——土壤质地疏松与紧实 有利与不利——土壤温度、湿度适宜,有利;偏高低不利。如干旱条件下,主根和根群向地下深处下扎;土壤速效磷丰富,促进根系生长发育,根冠比大;氮丰富,促进地上部生长,根冠比小。5~68~1210~30%来自于茎蘖积累。茎或分蘖的基部茎节不伸长密集于地表处称为分蘖节(tilleringnode)。谷类作物产生分蘖的特性和能力叫分蘖力。——玉米、高粱为弱分蘖性作物。分蘖规律:——主茎上发生的分蘖为第一次分蘖,一次分蘖上发生的分蘖为第二次分蘖……。——叶蘖同伸规律:主茎(蘖)第N叶出生时,N-3叶的腋芽发育出生分蘖,即:N(N3)节位发生分蘖分蘖期:50%植株出现第一分蘖的时间称为分蘖期——早期发生的低位(低次)分蘖能正常抽穗结实(5粒以上)称为有效分蘖。——有效分蘖具有独立的次生根系。禾谷类作物茎、蘖的生长禾谷类作物的茎或蘖的顶端同时分化形成茎节和叶原基,以后茎节居间分生组织————2~3㎝时称为拔节。节间伸长一般由下部节开始,依次向上。——2~3㎝时称为拔节——向上的分枝直接开花结果。禾本科(单子叶)作物出生的第一片叶为不完全叶,称为胚芽鞘(不含叶绿素)叶片和叶鞘连接着生处的叶耳、叶舌、叶枕状况可作为品种的区别.片、叶柄和托叶组成叶面积指数(I:单位土地面积上总绿叶面积与土地面积的比率。叶片功能期:自叶片定型至二分之一叶片发黄的时期。叶的功能——光合作用~提供物质——蒸腾作用~调节作物体温度、产生输导的动力——呼吸作用~提供能量——贮藏作用~烟草、叶菜——繁殖作用~花卉日高夜低(昼夜温差)较恒温加快生长速度。光照抑制茎、叶的生长光照提高茎、叶内IAA氧化酶活性减少生长素含量增加生长抑制物黑暗条件下茎、叶生长最快,弱光条件下茎细长、叶大而薄,强光条件下茎粗而短、叶小而厚。供水充足——茎生长快,茎长而嫩;——叶生长快,叶片大而薄,叶柄长。供水短缺——茎生长慢,茎短、细;——过多供水或严重干旱——抑制生长,促进茎、叶衰老。N——茎增粗,茎嫩,软长(物质积累少;供氮不足,叶片发黄、寿命缩短,出叶速度减慢、停止,茎木质化快、短。K——供钾充足,叶厚而韧,茎坚实;——供钾不足,叶薄色黄质脆,茎柔细。P——供磷充足,叶厚色深,功能期长,茎健壮;——生长物质生长素类、赤霉素、细胞分裂素等——促进叶、茎的生长,叶大、叶柄长,茎嫩、细长。乙烯和ABA(脱落酸)——抑制叶、茎的生长,促进叶的衰老和脱落。生长抑制物质(剂多效唑缩节胺抑制叶、茎的生长,减慢出叶速度,叶小而厚,茎粗壮而短。构成花序的基本单位——小穗——116个,内外稃各一片,小穗着生于枝梗上;——3~91个,雄蕊33个小穗。成全部分化进程和性发育后开花禾谷类作物开花的标志一般为花药伸长出颖壳外(扬花其他作物开花的标志为花冠伸长展开。1朵到结束开花的时间为花期。——5~10天;——15~70天;——十字花科作物(油菜)20~50天;——50~70天;——50~120天。——水稻、小麦、棉花、8~11时,15~17时;——高粱凌晨2~3时;——花生5~7时。——小麦5~30分——水稻1~2小时——棉花10~12小时——主茎、分枝并列开花型:一般主茎先开花,顺序一次分枝、二次分枝……如水稻、小麦、油菜——分枝由下向上开花型:下部分枝先开花,依次向上……如棉花、小麦、水稻、花生——分枝由上向下开花型顶花序先开花,由上部分枝开花,依次向下……如油菜每个分枝(花序)——由内(下)向外(上)——开花,然后同时向上、向下开花。如小麦、大麦、玉米——顶端首先开花,然后由下向上开花。如水稻、高粱等多数作物的受精为双受精过程。即花粉粒在柱头上萌发形成花粉管,伸入子房的两个精细胞分别与卵细胞和极核相结合形成合子(受精卵)——24内完成。完成正常的受精过程要求:——具有生活力的花粉和发育健全的子房;——适宜的温度和湿度协调的有机养分、矿质营养和激素平衡(棉花有机养分亏缺、激素失衡,导致脱落;油菜缺硼、缺锌导致“花而不实籽粒发育历经3个时期,约需40天左右:——籽粒形成期(花后10~15天内)15%;含水以上。——乳熟期(15~30天)籽粒长度、宽度、厚度达最大值;迅速积累以淀粉为主乳胶状有40%——蜡熟期(30~40天)12~13%;水分减少,籽粒变硬呈蜡状,含水率20%;成熟收获。②不同作物、同一作物不同品种、同一作物不同生育阶段表现不同根冠比。开花至成熟角果发育期约需30~45天,经历:——角果体积增大(花后20天内)过程长度、宽度达最大值;种胚器官分化完成,具发芽能力。——种子发育充实(花后15~35天)种子鲜重达最大;种子干物质积累迅速。——角果成熟(花后40天左右)角果、种子干重达最大值退化与脱落是生理调节的结果——花器官发育的时间、空间优劣势差异,优存劣汰。相关性意义 作物的器官、组织间在生长发育上的相互联系、相互影响的特性为生长发育相关性关性和物质积累上的相关性。物质积累相关性—根系、茎、叶、花、果实各器官在生长过程中消耗协调结果,最终表现出一定的干物质重量的比例。——实干物重或鲜重的比值。①根冠比系相对参数绝对重量绝对重量大
某一作物的生长发育进程中维持适当的根冠比值0.141.76左右。③影响根冠比的外界条件:供氮充足、土壤水分过多可能降低根冠比值;值。营养生长与生殖生长间的相关性生殖生长:花、果实等生殖器官的生长。营养生长和生殖生长间相互依赖——生殖生长是营养生长的基础一颗种子是生殖生长的最终形式,从本质上始;——营养生长是生殖生长的基础作物播种后营养体的根、茎、叶生长到一定长。足够的营养生长基础(搭丰产架子。营养生长和生殖生长相互制约——会推迟生殖生长的发生。——作物生长中后期,营养生长过旺或者生长量不足结实率和籽粒重下降、空瘪粒增加。——作物生殖生长开始后,抑制营养生长。叶迅速衰老。主要作物的生育时期:
过少——生育期缩短、成熟提前水:干旱——生育期缩短、成熟提前施用外源调节物质:禾谷类作物:苗期(秧苗期、分蘖期、拔节孕穗期、——可能因子:如对成长中的果实施用乙烯可促进抽穗结实期、成熟期;——长的这一时期;——作物体生长的绝对量较小,需肥水量不多;——生育期五分之三的时间。拔节孕穗期(或蕾、薹期——官或茎秆开始伸长后一段生殖器官分化、发育的时期;——需肥需水量增大且反应敏感;——这一时期约占全生育期四分之一至五分之一。开花结果期——一般指开始开花(抽穗)至结束开花的这一时期(无限生长型作物通常是大量果实形成——数量,需肥需水量较大,肥水对产量影响大;——这一时期约占全生育期五分之一。成熟期——一般指结束开花到果实收获的这一时期;——水量较小但较敏感,易对产量品质产生影响;——这一时期约占全生育期三分之一至四分之一。决定生育期主导条件——作物品种的遗传性早晚中熟环境条件对生育期的影响敏感因子日照长度温度高低不同作物类型反应各异——重要因子:氮素营养:过多——熟推迟
成熟而缩短生育期。作物的温光反应特性 作物由营养生长向生殖生长过渡,要求一定的外界条件。研究证明,温度的低和日照的长短对许多作物实现由营养生长向生殖生长的质变有着特殊的作用。作物生长发育对温度光周期诱导反应的特性,称为作物的温光反应特性作物的感温性可分为: 冬性类型、半冬性类型春性类型作物的感光性一般分为三种类型作物、日中性作物本型:高温——短日照型——相对较短的日照长度通过感光阶段;——草等。低温——长日照型——相对较长的日照长度通过感光阶段;——代表作物有小麦、大麦、蚕豆、油菜等。上述两种发育特性基本型都可能产生变异类型长日照作物的小麦北种南移,生育期变长;短日照作物的水稻北种南移,生育期变短。在育种上的应用杂交育种(或制种)据亲本的温光反应特性调节播种期。光反应特性决定其是否进行冬繁或夏繁。在我国春小麦和春油菜区若需以冬性小麦和冬性冬油菜为杂交亲本时,则首先应对冬性亲本进行春化处理,使其在春小麦和春油莱区能正常开花,进行杂交。在栽培上的应用品种选用 播种期 密生态因子的分类:气候因子土壤因子生物因子人为因子光、温、水、养分和空气等。光补偿点:指光合作用过程吸收CO2量和呼吸作用释放CO2量相等时的光照强度。质量与呼吸消耗的干物质量相等。的光照强度。C4作物和景天类作物的光补偿点较C3作物低。光强有利于花发育和果实的成熟。光周期现象:为作物对白天和黑夜的相对长度的反应。短日照作物——称为短日照作物。——代表作物:大豆、水稻、棉花、烟草、草莓等。——短日照作物从低纬度地区向高纬度地区引种,或延迟开花或不开花结实,相反提早开花,但可能减产。长日照作物——称为长日照作物。——洋葱、亚麻等。——长日照作物从高纬度地区向低纬度地区引种,或可能减产。日中性作物——不敏感的作物称为日中性作物。——代表作物:番茄、黄瓜、辣椒、四季花卉等。——日中性作物适宜于反季节栽培。引种
——同纬度内引种容易成功、不同纬度间引种趋向不易成功。例: 大豆由低纬度向高纬度跨纬度引种,明显推开花甚至不开花,引种要选早熟型品种;由高纬度向低纬度跨纬度引种,数量陡减、花器官变小,引种要选晚熟型品种。控制花期——导定期开花;——遇进行杂交制种、以提高制种效率;调节营养生长和生殖生长——引种延迟开花时间提高产量和品质;——提早开花时间,促进早熟。有效光;光。长波光占光束优势(强光)时,促进糖类合成;短波光占光束优势(弱光)合成蓝紫光、青光抑制作物体伸长、红光促进作物体伸长;进作物体伸长、促进种子萌发。目前光能利用率低的原因漏光损失、光饱和浪费、条件限制改善光合性能是作物增产的根本途径光合性能的概念光合面积有大小。(数)来表示,要适宜。的株型。期则需防止过早衰老枯黄。5合能力、光合时间、光合产物的消耗和光合产物的分5个方面称为光合性能。光合能力光合能力的强弱一般以光合速率和光合生产率为指标。影响光合能力的因子有光、二氧化碳、温度肥水。改善光合性能是作物增产的根本途径光合时间主要决定于一天中光照时间的长短、昼夜比例和生育期的长短。光合产物的消耗是光合性能中唯一与产量呈负相关的因素,应尽量减少。要想减少呼吸消耗,主要靠调节温度不使之过高,避免干旱,建立合理的群体结构,改善田间小气候等。作物的生命代谢活动要求在一定的温度条件下进行。作物生长发育的温度三基点——发育最快要求的温度——最低温度:作物生长发育要求的起点温度(低限)——最高温度:作物生长发育所能承受的高限温度——同一作物不同生育时期要求不同的温度三基点。(地上部高于地下部作物生长健壮、干物质累积量高(高光合效率)的适宜温度通常稍低于最适温度。——良。作物温度三基点的应用——应用于春播作物;——依据温度临界期的温度三基点调节生育期
错开作物开花期不与最高温度相遇,主要应用于夏收作物;错开作物开花期不与最低温度相遇,主要应用于水稻。积温——量(一般以逐日平均温度之和计。——积温一般以生物学零度(三基点最低温度)点温度。喜温作物10℃喜凉作物0℃活动积温——物学零度的逐日平均温度之和。有效积温——生育期或某一生育阶段内逐日平均温度大于生物学零度部分之和,即(逐日平均温度学零度)累积之和。——有效积温较活动积温提高了准确性。无霜期某地最后一次霜冻到最早一次霜冻出现所持续的时间。无霜期在作物生产上的应用——确定作物布局和种植制度的依据——是满足作物生长安全温度的一个指标寒害亦称冷害,零度以上低温对作物造成的伤害。如水稻的烂秧、空秕粒,油菜的荫角等。——寒害过程的生理效应原生质流动减慢或停止水分平衡失调光合速率减弱呼吸速率起落大,代谢活动紊乱冻害零度以下低温对作物造成的伤害。——冻害过程的生理效应细胞间结冰导致原生质过度失水(蛋白质、原生质凝固变性)细胞内结冰导致机械损伤生物膜弱。作物抗寒性的自我调节性糖含量;减弱呼吸强度,减少糖分消耗;形成较多脱落酸,减慢生长速度直至休眠。高温对作物的危害间接危害:高温导致代谢异常,缓慢渐进伤害作物。——间接伤害的生理效应加剧呼吸强度,消耗糖分导致饥饿阻碍含氮化合物合成导致含氮中间产物(氨)过度积累中毒蛋白质合成受阻、降解加剧蒸腾大于吸水,植株缺水代谢受阻直接伤害:高温直接破坏作物细胞质结构,导致死亡直接伤害的生理效应蛋白质变性生物膜脂溶终止代谢活动作物造成的伤害。作物抗热性的自我调节——植株含水量,减慢代谢活动御措施:——选育、选用抗寒或耐热的作物品种;——采用保护地栽培或设施栽培;地膜覆盖、材料覆盖栽培、人工保护设施。改变土壤、空气湿度;化学诱导或化学保护;——调节生育期;——适当增施磷、钾肥。春化作用——经过低温诱导促使作物开花的作用。——时间不同。时间低温。
感温性——水稻品种在较高温度下促进发育速度、提早抽穗养生长期的现象。——不同的品种感温性强弱不同。水对作物的重要意义 水是作物体重要的组分水是光合作用生产有机物质的原料水是作物原生质体生命代谢活动的基质水是连结土壤、作物、大生态链的介质体外。——维持作物体的正常生活体温——形成作物体内物质输导流(蒸腾拉力生理需水——所需要的水。生态需水——要的水。——干旱影响包括土壤干旱:土壤缺水大气干旱:高温下空气湿度低(10%~20%)体温升高,减低光合作用、代谢紊乱原生质脱水,损伤细胞膜影响产品产量和品质作物的抗旱性包括:抗脱水能力——层发达作物,如向日葵;抗高温伤害能力——兼抗脱水和高温伤害能力————抗旱适应性形成旱生结构提高糖浓度和吸水保水能力增加氨基酸,利于抗旱气孔关闭,减少失水——抑制呼吸作用抑制光合作用作物的耐涝性——地上部向根系供氧能力大小是耐涝性的主要因素;——水稻具有从叶向根输送氧气的通气组织,根系分泌的氧导致根际氧化土壤还原状态;——相应木质化,限制还原物质侵入,增强耐湿性。作物对水分逆境的防御选用抗旱性强或耐涝的作物与品种;增强土壤的蓄水及渗水能力;下水位和地面排水速率;实行节水栽培技术,增强抗旱锻炼;应用抗旱试剂,增强作物抗旱性。空气中CO2CO2作物光合作用和呼吸作用相关。——午夜至凌晨群体内CO2浓度最高——CO2浓度最低CO2——作物旺盛生长季节CO2浓度稍低——非作物生长季节CO2浓度稍高作物群体内CO2浓度的垂直分布与光合作用上、中部光照充足,但光合作用消耗CO2导致CO2浓度较低;下部光合作用较弱,但CO2浓度较高;空气中CO2浓度为300~320ppm;CO2浓度及改善透光性可以提高和光照的合理分布。CO2补偿点——一定光强和温度条件下,作物光合作用同化消耗CO2CO2CO2浓度。C4CO2C3作物CO2浓度的途径
CO2与群体CO2增施CO2。温室效果较好。其它农艺措施,如地膜覆盖等。O2O2缺少因子提高群体内O2浓度的途径改善通风的群体结构,加速空气与群体内O2流通;O2量,促进根系代谢活动。大量元素:C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S九种元素,一般占干物质含量0.1%以上;微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Cl、Mo、Cu七种元素,一般占干物质含量0.1%以下。16种必须营养元素中,矿质营养元素13种。3种非矿质元素中C元素45%,O元素40%,H元素6%。16种矿质元素为植物生长所必SiNaNiSi为大量元素,Na、Ni为微量元素。营养元素需要量虽不多但又很迫切的时期,称为作物的营养临界期。——很大影响,此后供给也往往难以弥补或纠正。——不同作物的营养临界期有差异:养最大效率期。第三章 作物产量与品质形成质的调控途径。难 点:作物生长分析;作物高产的源、库流特征。作物产量包括两个层次上的概念生物产量经济产量生物产量作物在生长发育过程中生产和积累的有机物质总量主要生理基础。经济产量作物栽培目的所需要的产品收获量。的作物经济产量所占比重比较大。收获指数=经济产量/生物产量——在一定的生物产量下,收获指数越高,经济产量——在济产量。只要测得各构成因素的平均值,便可计算出理论产量。
节主要反映在对群体产量的补偿效应上。积累。输、分配与积累。生物产量=光合面积×光合能力×光合时间-消耗经济产量=生物产量×经济系数=(光合面积×光合能力×光合时间-消耗)×经济系数Logistic曲线(S形曲线)模减慢停止期。种、生育时期及栽培条件而异。g/g.dg/g·周表示。(群体)禾谷类作物:单位面积穗数(株数×穗数/株、每穗
1
dW lnW2-lnW1·dt RGR= t2-t1实粒数(每穗颖花数×结实率、粒重薯类作物:单位面积薯块数(株数×薯块数株、单
净同化率表示单位叶面积在单位时间内的干物质增长量,g/m2•d薯重 1
lnL2-lnL1 W2-W1NAR=L·dt(株数×荚果数/株、
= L2-L1 ·t2-t1每荚果实粒数、粒重(株数×铃数/株
叶面积比率 叶面积与植株干重之比称叶面积率,即单位干重的叶面积。衣分 L
lnW2-lnW1 L2-L1W2-W1W2-W1油菜:单位面积有效角果数(株数×角果数株、每
LAR=W=
·lnL2-lnL1角果实粒数、粒重茎用作物:单位面积有效茎数、单茎重(株数×有效叶数/株单叶重根用作物:单位面积有效根数、单根重期依次而重叠进行的。
比叶面积 比叶面积也称叶面积干重比,为叶面与叶干重之比,在某种意义上是叶子相对厚度的一种度量。SLA=LLw叶干重比叶干重比是叶的干重与植株干重之比。LwLWR=W RGR=SLA×LWR×NAR作物生长率作物生长率又叫做群体生长率,它表示在单位时间、单位土地面积上所增加的干物重。
作物生产要求维持较高的净光合速率净光合速率=真正光合速率-呼吸速率dyCGR=dt
1=(L
·dWdt
)·F=NAR×LAI
作物进行光合生产过程中呼吸消耗的干物质量约占总生产干物质量的25~50%,其中大多数作物光呼吸源:是指产生和输出同化产物的器官或组织。——一叶、茎、果皮等;——一类是暂时贮存光合产物、继皮、种皮等。——一类是最终接纳和贮藏有机养分的产品器官;如籽粒、果——一类是接纳有机养分进行代谢活动的器官;——继而转运有机养分给产品器官的非产品器官。如茎、果皮、种皮等(光合产物)向“库”转运和分配的能力(潜力。——者在一定生态条件下相互协调统一的结果。光合产物源的影响因素:产量源=光合面积×光合能力×光合时间-呼吸消耗产量源要素的调节适宜的最适叶面积指数和叶面积消长动态。物量不再增加或下降。光合能力以光合速率表达。作物生产要求维持较高的净光合速率净光合速率=真正光合速率-呼吸速率作物进行光合生产过程中呼吸消耗的干物质量约占总生产干物质量的25~50%,其中大多数作物光呼吸消耗量约20~27%。
消耗量约20~27%。大田作物增强光合效率调节塑造立体高光效株型塑造挺立型叶片增施CO2肥 配置适宜株行施Mg、、Mo素施用光呼吸抑制剂通风透光,提高立体光能、CO2利用效率提高群体内CO2浓度加强叶绿素更新降低光呼吸强度——延长光合时间理施肥维持较长的最适叶面积指数或光合势③人工延长光照(设施化栽培,主要在果实成熟期作物产品库容量的潜力调节——作物光合代谢源的同化产物需要适宜的库容量接容量。——扩大。——定。——产品库容量的调节①调节目标:尽可能大的库容量②调节思路:调节库容量的各构成因素其中关键主导因素:穗数、果实数、根茎数瓜果、果实、块根(茎)产品库容量对源的反馈作用——指库容量主动影响、调控源生产效率的功能。增降低光合器官的光合效率——生理实质:产品库对光合产物源的较强的竞争能量较多。作物产量源、库、流的综合协调源足、库大、流畅是作物高产的基本条件。培育功能叶光合效率高、产品器官个体较大(大铃、大果、大粒)的品种;辅之营养、水分和生长物质等微观调控。情况。影响作物群体结构及物质生产的因素密度和种植方式肥料作物产量潜力和增产途径在充分理想条件下所能形的生产条件下所能形成的产量,称为现实生产力。增产的主要调控途径:——培育高光效作物品种——与最佳光温季节同步——塑造高光合效率株型——配置适宜的群体结构(合理密植、复种与间、套种)——改善水肥条件——增加田间CO2浓度——使用植物生长调节剂度。——作物产品的实用性、安全性、商品性提高作物产品品质的途径选育和采用优良品种调整播期合理施肥合理排灌防治病虫害生育期间喷洒某些生长调节物质
第四、五章 作物栽培基本技术本章重点:各项栽培基本技术措施的原理和主要内项基本技术加以应用。难 点:种植密度和种植方式;肥料运筹。合理轮作施肥养地合理施用化肥,以无机促有机;深耕增施有机肥,积极培肥地力秸秆还田种植豆科绿肥培的最基础的环节。调节土壤三相的适宜比例创造有利于蓄水保墒、防止土壤侵蚀的土壤表层结构层养分的均匀分布,控制并减轻病虫草害。作。包括翻耕、深松耕、旋耕。作业强度较小的耕作。种子处理选种筛选、风选、液体比重选。晒种消毒温汤浸种、石灰水浸种、药剂浸种等。浸种催芽播种期的确定气候条件栽培制度品种特性温光反应特性、生育期。病虫害发生规律调节作物播种期,错开病虫发生季节。种植方式育苗移栽的较直播早。播种量=基本苗数×千粒重(g)/发芽率(%)×种子净度(%)×出苗率(%)×106播种方式撒播条播点播精量播种育苗移栽的意义集中管理培育壮苗确保大田种植密度减少种子及管理成本缓和季节矛盾、拓展生育期育苗方式露地育苗湿润育秧旱育苗设施育苗(保温育苗增温育苗移栽方法:——移栽时要施好安家肥;——带土移栽有利于缩短缓苗期;——水稻小苗抛栽、或机械插秧;——促活棵;——分苗类移栽促进平衡发苗。密度与产量的关系:一般来说,作物群体的单位面积归结为渐近线和抛物线两种类型。确定种植密度的依据气候条件土壤肥力作物种类和品种类型种植方式及收获目的事操作。不同的配置方式:撒播:植株个体不易均匀分布条播:有宽窄行法和等行距法穴播:有宽行窄株法、行穴等距法、宽窄行精量播种养分平衡与最少养分规律:——需元素的综合平衡——最少养分规律(养分互作与最少养分规律养分的协同作用养分的拮抗作用报酬递减规律作物产量目标是确定施肥量的本质依据。所处的介质环境作物生长期间由人工增施的营养元素量。目标产量施肥法肥料需要总量=(当季作物总吸收量-土壤养分供应量)/肥料中该养分的含量×肥料利用率依据土壤质地和土壤肥力实施测土配方施肥依据作物不同生育时期对肥料元素的需求量按培育壮苗目标与植株营养诊断相结合确定施肥配方和施肥量。根际土壤(营养液)在播种或移栽时施入土壤的肥料称基肥作物生长期间施用的肥料称为追肥叶面施肥是作物施肥的重要途径
施肥应注意合理搭配、混合施用不同肥料配合施用微生物肥料以提高作物对土壤肥力利用效率将培养地力构建立合理的轮作制度重视种植绿肥、秸秆还田、增施有机肥料需水量。灌溉定额:是指作物生育期间单位面积上各次灌溉水量之和。灌溉方法地面灌溉地下灌溉喷灌微灌按田间工程和湿润土壤方式分为:畦灌沟灌淹灌漫灌地下灌溉是指在作物根系吸水层下面供水,借助毛细管作用自下而上湿润土壤的方法。蒸发和径流损失,便于田间其它作业;地下水浸润灌溉地下暗管灌溉农田排水:地面水排除与地下水排除相结合杂草一般是指农田中非意识栽培的植物。——凡害大于益的植物都为杂草,如小麦地中的大麦;——菜杂草的危害主要六个方面:——与栽培作物争肥、争水、争光、争空间;——成为作物病害、虫害的中间寄主;——降低作物的产量和质量,如稗草;——除草增加用工和成本;——影响人畜健康,如毒麦;——影响农田水利设施安全。杂草的防治贯彻综合防治原则,组成因地制宜的运用农业、生物、物理及化学等防治体系。
——芽休眠。健全杂草检疫制度农业防治水旱轮作、用养轮作、油菜素内酯BR——促进细胞伸长和分裂,促进光合作生总量;——采用合理的栽培管理措施,直接除去田间杂草;——有计划对农田周边实施人工植被方案,既防除杂草又保持水土。生物防治化学防治人工控旺技术深中耕压苗晒田打(割)叶摘心(打顶)整枝土壤水分蒸发,减少热量消耗。第二,阻碍近地层空间的热量交换。地膜覆盖的保墒作用善土壤理化状况,防止雨水冲击造成土壤板结,减缓土壤浸蚀,为土壤微生物的繁殖创造了更有利的条件,还能有效地防除杂草。促进作物早熟,提高产量,增强作物抗逆性。栽培管理技术 施足基肥、播种和定植、灌水肥、防除杂草、病虫害防治。地膜栽培的注意事项适应范围措施配套增施有机肥消除废膜污染。产品的收获方法:割收采摘挖掘GA——分裂和扩大,诱导开花,打破种子休眠,抑制成熟和衰老。
用,提高抗逆性(花卉保鲜。茉莉酸类JAs抑制作物生长和萌发,促进衰老,促进生根,抑制花芽分化,提高抗性。SA抑制顶端生长,增强抗性(花卉保鲜。多胺类PA促进植物生长、延缓衰老、提高抗性。生长素类吲哚乙酸、萘乙酸、吲哚丁酸(、2,D等。生态因子(1)气候因素光能、温度、空气、水分等。(2)土壤因素3)地形因素(4)生物因素(5)人为因素主要指栽培措施光合性能的基本规律及其调节光合面积(2)力(3)光合时间(4)光合产物的消耗害、甚至死亡相对生长率(RGR):单位时间单位重量植株的重量增加,通常用g/g.d或g/g·周表示。IAA——大多集中
平均相对生长率W2W
=W1
eR(t2-t1)于生长旺盛的幼嫩器官及部位;——的生长和花器官的分化发育。细胞分裂素CTK——存在于进行细胞分裂的根尖、芽
R2-1
lnW2t2t1
11dW尖等;——优势,延缓叶片衰老。ABA——休眠器官中较多;——促进休眠、抑制生长、促进脱落、增强抗逆性ETH——花脱落时产生最多;
瞬时相对生长率RGR=W dt1:水稻Q6号在拔节期13日)重为:2662.3kg/ha,在孕穗期(728日)的干物质重为:4245.16,则:在拔节期-孕穗期的平均相对生长率为:(ln4245.16-ln2662.3)/15=0.031/d绝对生长率(AGR): 单位时间内的绝对增长量。 比叶面积(SLA,SpecificLeafArea):比叶面积也称叶面W2AGR=t
Wt1,W1W2分别为干物质重t
作用性能的一个参数。单位:m2/kg)2 1g,t1、t2分别为时间天净同化率(NAR): 表示单位叶面积在单位时间内干物质增长量。(单位:mg/m2/d)
LWSLR 叶面积,WL=叶的干重)WL比叶重(SLW,SpecificLeafWeight):比叶重为单位叶1NAR=L
dW=dlnLdW=dt dL dt
面积的叶片重量,它与比叶面积互为倒数,是衡量叶片光合作用性能的一个参数。(单位:kg/m2),WlnL2
LnL1
W2 W1
SLW=
L(L=叶面积,W=叶的干重)L LL L t t2 1 2 1
(:叶干重比是叶的干重与植株干重中,L2、L1、t1时间的叶面积,W1为时间t1时的干重,W2为时间t2时的干重。
LWR
WL(L=叶面积,W叶的干重)(72日)18175.12m2/ha,1633.13kg/ha;在孕穗期(723日)的叶面积为:33184.95m2/ha,干物质重为7392.00kg/ha。计算净同化率。解答:W1 = 1633.13kg/ha, L1=18175.12m2/haW2 = 7392.00kg/ha, L2=33184.95m2/hat2-t1=21
W L总结:LAR=LWR×SLARGR=NAR×LAR叶面积指数(leafarea指单位土地面积上的叶面积。LAI=L/A (L为叶面积,A为土地面积)作物生长率(CGR,) 作物生长率又叫做群体生长率,它表示在单位时间、单位土地面积上所增加干物重。(w2-w1×(lnL2-lnL1)/[21*(L2-L1)]= 0.0109kg/m2/d=10.9g/m2/d
CGR
22
W)1t1
W2、W1分别是t2、t1时(lnw2-lnw1)/(t2-t10.07g/g·d
测得的干物重;A为土地面积。CGR的单位是g/(m2·日)。1dW
lnWLnW= 2 1
1dw
1dw L总结:RGR=Wdt t t2 1
CGR
(Adt
)dt A
NARLAI1NAR=
dWlnL = 2
LnL1
W2 W1
作物群体干物质增长速度与净同化率及叶面积指数成比例。但由于两者中NAR变动幅度较窄,所以LAILdt L L t t2 1 2
对群体干物质增长的作用较大。LAR
LlnW=
LnW L L1 2 1
例3 水稻在最高分蘖期(7月2日)的干物质重为1633.13kg/ha;在孕穗期(7月23日)的干物质重为W W W2 1
lnL2
lnL1
7392.00kg/ha。计算作物生长率。RGR=NAR×LAR
kg/ha
解答:W1=1633.13
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