生理基础课件

牧草与饲料作物生长发育的

生理生态学基础

第一节牧草与饲料作物的生长发育一、植物器官的形态结构和生理功能

完整的植物具有根、茎、叶、花、果、种子。植株的各个部分称为器官。器官具有一定的形态结构和生理功能。根、茎、叶以吸收和合成自身生长发育所需的营养物质为主，被称为营养器官。花、果、种子主要与繁衍后代有关，称为繁殖器官。（一）根

1．根的形态结构

根构成植物的地下部分。一株植物地下部分所有根的总体称为根系。直根系（圆锥根系）：根系中有一条较粗壮的主根，在主根上着生各级侧根的根系称直根系。须根系：根系中主根不发达（不明显），主要由不定根（须根）组成的根系称须根系。从基部茎节等根以外的部位发生的须根称不定根。贮藏根：某些植物的根，因行使特殊的生理功能，在形态上发生很大的变异，适应于贮藏大量的营养物质，称为贮藏根。直根系（紫花苜蓿）须根系（多年生黑麦草）2.根的主要生理功能

固定和支撑的作用从土壤吸收大量水分和养分贮藏养分的作用合成氨基酸、细胞分裂素和植物生长素3.与根相关的器官根茎：部分植物具有的埋藏于地面下可横向生长并具有向下生根与向上发芽抽枝的茎。根颈：豆科牧草根与茎相接的部分，分蘖节集在它的上面。根蘖：部分植物的根具有横向生长的特性，当生长一定距离又可向上发枝向下生根，这种习性成为根蘖。

二.茎

1.茎的形态结构

茎就是植物地上部的枝条、主杆。如豆科饲料作物的主轴和分枝，禾本科饲料作物和牧草的秆，叶菜类饲料作物的薹都是茎。茎上有的节和节间，节上生叶。茎的顶端有顶芽，节上有腋芽。禾本科植物的茎呈圆柱形，节间中空或有髓，称为秆。

2．茎的类型

（1）直立茎：茎直立向上生长。玉米、大豆、黑麦草等。（2）缠绕茎：茎细长柔弱，自身不能直立生长，必须螺旋缠绕于其他植物或支架上才能直立起来。葛藤、野大豆等。（3）匍匐茎：茎匍匐于地面生长，并在与地面接触的节上生出不定根。白三叶、狗牙根等。（4）攀援茎：茎依靠卷须等特殊的变态器官攀援于其它物体上才能直立生长。南瓜、苕子等。（5）根状茎：茎蔓生于土壤中，节上有小而退化的鳞片叶，腋芽能向上长出新的植株，并产生不定根。根状茎珍藏有丰富的营养物质，可存活一至多年，繁殖能力很强。草地早熟禾、无芒雀麦等的茎根状茎。（6）块茎：茎短缩、膨大成块状，顶端有顶芽，四周螺旋排列有许多“芽眼”。马铃薯是典型的块茎。直立茎杂交狼尾草鸭茅匍匐茎白三叶攀缘茎图5-9箭筈豌豆（《中国饲用植物》，陈默君，贾慎修主编，2002）图5-8毛苕子（《饲料生产学》，南京农学院主编，1980）块根、块茎及瓜类饲料甘薯木薯胡萝卜饲用甜菜芜菁甘蓝南瓜3.茎的主要生理功能

支持叶片、花、果等器官的作用输导作用

贮藏有机物、水分能进行部分光合作用可用于无性繁殖

４.相关名词分蘖：禾本科牧草在生长到一定时期距离地表较近的几个节上向上发出新枝、向下生根成为分蘖。密丛型禾草：分蘖节接近地表，形成的株丛比较紧密。上繁草：植株上部分枝较多而下部较少，适合于刈割。下繁草：植株下部分枝较多而上部较少，适合于放牧。（三）叶

叶是植物进行光合作用的主要场所，牧草和饲料作物生长发育所需的有机物质和能量主要来自于叶的光合作用。

1.叶的形态结构

双子叶植物的成熟叶在形态上具有叶片、叶柄和托叶三个部分。完全叶，如三叶草、百脉根等。不完全叶。禾本科植物的叶由叶片、叶鞘、叶舌、叶耳、叶枕五部分组成。凡具有叶片和叶鞘两部分的为完全叶；叶片退化，只具叶鞘的为不完全叶。叶片上有许多清晰可见的脉纹称为叶脉。叶片中央纵向最大的一条叶脉称为中脉。中脉的分枝称侧脉。从其构造上可分为表皮、叶肉和叶脉禾本科叶片图示双子叶叶片示意图2.叶片的类型

单叶：一个叶柄上只生一个叶片的称为单叶。复叶：一个叶柄上着生两个以上完全独立小叶的称为复叶，如大豆、苜蓿、苕子等。复叶根据小叶着生的方式，又可分为羽状复叶、掌状复叶和三出复叶。

复叶示意图3.叶的主要生理功能叶的主要功能是光合作用叶的另一个重要功能是蒸腾作用叶片还合成氨基酸等其它有机物的功能

（四）花

1.花的形态结构

花梗：运输、支持作用，花梗成为果柄。花托：是花梗顶端略为膨大的部分。花萼：花的最外一轮变态叶，由若干萼片组成。花冠：位于花萼的内轮，由若干花瓣组成。花瓣之间完全分离，称为离瓣花；花瓣之间部分或全部合生，称为合瓣花。花冠带有鲜艳的颜色，并散发出特殊的香味，以吸引昆虫传粉，这类花为虫媒花。花冠退化，适应风力传粉，这类花为风媒花。雄蕊：花药和花丝。雌蕊：柱头、花柱、子房。根据花中雌、雄蕊的有无，可分为两性花、单性花和无性花（中性花）三类。

2.花序花序是指花在花轴上的排列情况。花序可分为无限花序和有限花序两大类。（1）总状花序：花有梗，排列在一个不分枝且较长的花轴上。花轴能不断向上生长。如油菜等。（2）穗状花序：和总状花序相似，只是花无梗。如大麦、黑麦草等。穗状花序如果花轴膨大，则称肉穗花序，其基部常为若干苞片组成的总苞所包围，玉米的雌花序即为肉穗花序。（3）圆锥花序：花轴上生有多个总状或穗状花序，形似圆锥。即复总状花序和复穗状花序。如苇状羊茅、燕麦、高粱等。（4）伞形花序：花梗近等长或不等长，均着生于花轴的顶端，形状像张开的伞。如几个伞形花序生于花序轴的顶端叫复伞形花序，如胡萝卜。（5）头状花序：花无梗，集生于一平坦或隆起的总花托上，形成一个头状体。菊科。圆锥花序3.花的主要生理功能完成植物的授粉与受精作用，形成合子可产生各种植物激素，促进植物的生殖生长4.相关概念小穗：禾本科牧草花序的二级单位，由小花构成。小花：禾本科牧草花序的最小单位，每小花可发育成一粒种子.（五）果实

1．果实的形态结构果实由子房（部分植物还有花托等成分参与）发育而来，结构比较简单，外为果皮，内生种子。果皮由外果皮、中果皮和内果皮三层构成。2.果实的主要类型（1）颖果：果皮与种皮愈合不易分开，果中只有一粒种子。禾本科的颖果。（2）荚果：果实扁平或圆筒形，成熟后果皮易沿背腹开裂成2片，含种子1至数粒，种子着生于腹侧。大豆、苜蓿、三叶草等豆科牧草的果实。（3）角果：成熟时果皮易裂成两片而脱落，留在中间的为假隔膜，两侧着生多数种子。油菜、萝卜等十字花科的果实。（4）瓠果：瓜类特有的果实。花托与外果皮结合为坚硬的果壁，中果皮和内果皮肉质，内生多数种子。南瓜、葫芦等果实。3.果实的主要生理功能保护种子传播种子提供营养

（六）种子

1．种子的形态结构由胚珠经受精作用发育而来的器官（1）种皮（2）胚乳（3）胚：胚根、胚芽、胚轴和子叶。禾本科等植物的种子中只有1片子叶，着生于胚轴的一侧，被称为单子叶植物；豆科、十字花科、菊科等植物的种子中有2片子叶，被称为双子叶植物。

Grassplantdiagram.Close-upofcollarregion(junctureofsheathandblade).Spikelet.禾本科牧草植物图示叶颈特写（叶片和叶鞘连接处）小穗禾本科牧草Grasses:Poaceae

花轴

旗叶

花序小穗花序花梗

叶片叶鞘匍匐茎叶颈

根冠

根颈根茎

茎秆

谷芒

小花轴

小花

外苞

花梗

内颖

外颖

小穗花序叶舌叶鞘叶耳

叶片Legumeplantdiagram.Close-upsofcompoundleaves.Stipuleatjunctionofstemandleafpetiole.豆科牧草植物图示

复叶特写

茎与叶柄交界处的托叶

豆科牧草

Legumes:Fabacea

Stipule托叶CompoundLeaves复叶花序托叶叶叶柄

小叶根

二.植物的生长与发育（一）生长发育：从种子萌发到新的种子产生，要经历一系列形态结构和生理上的复杂变化，这个过程称为植物的生长发育。

生长，是指细胞数目的增加和细胞体积的扩大，外观上表现为植株的长大、体积和重量的增加。不可逆的过程，

发育是指细胞的分化、组织器官功能的特化，如茎、叶、穗、花等的分化，是可逆的，如组织培养。

（二）生长发育的物质基础

1．光合作用：CO2+H2O(CH2O)+O22．呼吸作用:(CH2O)+O2CO2+H2O3．有机物质的积累:只有光合作用大于呼吸作用才有有机物质的积累。

（三）生长发育的特点1．顺序性和周期性从种子萌发至新的种子成熟称为一个生长周期。种子-幼苗-植株-新种子-新幼苗-新植株---2．重叠性和阶段性：营养生长期（抽穗或开花期前的生长阶段）、生殖生长期（抽穗或开花后的生长阶段）。3．生长发育曲线呈“S”形

：“慢-快-慢”的特点。植物生长周期典型生长发育曲线（四）植物器官之间的生长相关性1．地下部和地上部的生长相关：根深叶茂、本固枝荣；

2．营养器官和生殖器官的生长相关：营养生长和生殖生长之间的平衡状态是牧草及种子生产的重要生理基础。3．源、库、流之间的关系：相互联系、相互促进，相互补偿。（五）相关概念苗期：禾本科牧草从出苗到三叶期之间和豆科牧草从出苗到长出第一片真叶的时期成为苗期。返青：多年生植物在夏季或冬季枯黄后在秋季或来年春季恢复生长现出绿色成为返青。生育期：植物从种子到种子所要经理的时间。生长时期：植物在一个生长季内真正生长的时间。子叶出土：豆科牧草萌发后下胚轴生长较快使子叶伸出地表。子叶留土：豆科牧草萌发后上胚轴生长较快使子叶留在地下。露白：种子萌发时胚根突破种皮。孕穗期：禾本科牧草花序开始发育的时期，标志着牧草进入了生殖生长期。开花期：群体中花开放时期。20\50\80%.乳熟：作物成熟过程中种子形成后呈乳状时成为乳熟。蜡熟：作物成熟过程中种子形成后呈蜡状时成为蜡熟。完熟：种子达到其固有形态和硬度，种子含水量降低到20%左右。营养生长期：植物开花前的生长为营养生长，这一时期为营养生长期。生殖生长期：植物开花后到种子成熟期间的生长为生殖生长，这一时期为营养生长期。

第二节牧草与饲料作物的生长发育与环境的关系

一、光照

（一）光照强度光饱和点光补偿点（二）光照时间（1）长日照植物：鸡脚草、多年生黑麦草。（2）短日照植物：如苍耳、大豆、甘薯。（3）中日性植物：如甘蔗12h左右开花（4）日中性植物：番茄、四季豆、蒲公英

（三）光质（光谱）

叶面积指数：单位土地面积上的作物叶片面积总和。光周期：关照随昼夜和季节的变化而周期性的变化。二、温度

温度直接影响酶的活性温度三基点热带牧草：最适温度在30℃左右，在低于16℃时停止生长的牧草。春化：部分植物花芽的分化需要低温短日照，这一条件常在春天得到满足，所以称为春化。温度应激：植物体随环境温度的持续变化作出的反应。高温应激：植物体在遇到不适合其生长的高温条件时所表现出来的在生理、生化等方面的反应。低温应激：植物体在遇到不适合其生长的低温条件时所表现出来的在生理、生化等方面的反应。三、水分

1．水是原生质的组成部分。2．水是代谢过程中的反应物质。3．水是植物吸收和运输无机物质和有机物质的溶剂。4．水分能保持植物的固有姿态。萎蔫。5．吸收水分、养分的重要动力，维持CO2进入植物体内的通道的重要物质。6．缓减温度聚变。青藏铁路护坡草皮试验试验区典型景观需水系数饲料作物和牧草生长发育需要消耗大量水分。植物每生产单位重量干物质所需要消耗的水量称为需水量或需水系数。因物种而异因阶段而异

水分应激：植物体在环境水分过多或过少时生理、生化等方面的变化临界含水量：牧草吸水速度与蒸腾速率相等时土壤的含水量。水分临界期：植物生长发育过程中对水分最敏感的时期，在这一时期如果缺水会造成大幅度减产。萎蔫：植物体由于缺水而失去表面张力，使叶片下垂的现象，此时应及时灌溉。田间持水量：土壤含水量与土壤干重的比例。土壤含水量：土壤水分与土壤湿重的比例。四、空气

空气的组成成分中（N2、O2、CO2以及He、Ne、Ar、H2等）与饲料作物和牧草生产有关的主要是CO2、O2和N2。

（一）CO2对植物生长发育的作用

光合作用的原料，限制光合速率的因素;CO2补偿点;CO2补偿点与光照强度有密切关系;不同的植物种类和品种，不一样。一般，C4植物的CO2补偿点小于C3植物;增施有机肥来促进土壤好气性微生物活动，促使土壤释放出更多CO2来部分满足饲料作物和牧草光合作用的需要;

（二）O2对植物生长发育的作用

植物正常呼吸作用氧化有机物，释放出能量供植物生长发育所不可缺少的。

（三）N2对植物生长发育的作用

不能为绝大多数植物所直接利用。豆科植物因在根系或茎上共生有固氮菌，可将空气中的N2转化为结合态的N2而吸收利用。豆科植物的生物固氮在施肥较少的地区及草地对改善饲料作物和牧草氮素营养具有重要作用。固氮菌的固氮能力因不同植物而不同，紫花苜蓿每年每hm2可从空气中固定氮素200kg左右，而大豆只能固氮50kg左右。

五、矿质营养元素

（一）植物生长发育必需的营养元素

必需元素必需元素在植物体内或是细胞结构物质的组成成分，或是酶活性的调节者。C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg在植物体内含量较多，称为大量元素；Fe、Cl、Mn、Zn、B、Cu、Mo、Na8种元素，植物需要量极微，称为微量元素。

（二）一些必需元素的生理功能与缺素症

1．氮

:氮素供应充足，植株生长健壮，叶大而鲜绿，光合作用旺盛；缺氮时，代谢和生长受到严重影响，植株矮小、出叶慢、叶色发黄、功能叶早衰。2．磷:植株幼嫩部位生长缓慢，植株矮化，分枝或分蘖减少，叶色深绿发乌，叶短、窄，抗逆性减弱。

3．钾

:植株缺钾时，蛋白质合成、光合作用、光合产物运输等均会受到影响4．钼:对豆科植物的固氮作用具有重要影响。5．镁:在光合作用等植物的重要代谢中起着非常重要的作用。

表1-2植物缺乏矿质元素的病症检索表

B．病症常遍布整株，基部叶片干焦和死亡

C．植株浅绿，基部叶片黄色，干燥时呈褐色，茎短而细………

氮

C．植株深绿，常呈红或紫色，基部叶片黄色，干燥时暗绿，茎短而细………

磷

B．病症常局限于局部，基部叶片不干焦但杂色或缺绿，叶缘杯状卷起或卷皱

C．叶杂色或缺绿，有时呈红色，有坏死斑点，茎细……………

镁

C．叶杂色或缺绿，