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1、实验五、作物生长分析v一、目的v通过对作物生长过程的分析,了解作物的物质生产量,即干物质增长的规律及其定量研究的方法。二、内容说明v作物的经济产量是由生物产量中经济价值较高的部 分组成。生长分析法就是以干物重量的积累与分配 来衡量产量的一种方法。所以,作物的生育过程也 是以植物体干物质增长过程为中心进行研究,这种 方法具有两个特点:v1. 在测定干物质增长过程中同时测定同化作用的器 官叶面积。即与光合作用的生理功能密切结合, 从而越出生育特性与丰产性能的简单相关关系,深 入到生理生态的因果关系。v2. 对不同种类的作物,同一作物的不同品种和同一 品种的不同栽培条件的生育差异,均可进行比较。三、
2、材料及用具v1. 所需测定的作物植株v2. 1/100天平、剪刀、直尺、光电叶面积测定仪、烘箱、铝盒等。四、方法与步骤v在预定供试作物的田块中,每隔一、二周等适当间隔期,取样调查叶面积和干物质重,然后就前后两次的数值进行下列项目的计算。计算项目v1. 相对生长率RGR(Relative Growth Rate )v2. 净同化率NAR(Net Assimilation Rate)v3. 叶面积比率LAR(Leaf Area Rate)v4. 作物生长率CGR(Crop Growth Rate)(一)作物叶面积的测定 v作物叶面积的大小与作物光合产物的形成、分配、积累密 切相关,作物叶面积是作物
3、生长分析中的主要因素之一。 要进行作物生长动态分析,就必须在作物生长过程中根据 需要多次进行叶面积的测定。v测定方法:测定作物叶面积有多种方法,因作物不同而异 ,常用的方法有以下几种:v(1)纸样称重法:将各点取样叶片(未展开的和枯黄叶 片除外)逐叶平辅于厚薄均匀的纸上,用铅笔沿叶缘描下 ,然后用剪刀按铅笔所画的叶形剪下,全部称重得W1, 另取已知面积A1的纸,称得重W2,则叶面积: 叶面积的测定v(2)比叶重法:v 鲜重法:将取样的全部叶片鲜样称重。再选其中 大、小两个类型的叶片各10片,叠集起来,分别用 两种规格的已知面积纸板(或木板、玻璃板),压 在叠好的叶片上,用刀片小心沿纸板边缘切割
4、,切 下一定面积的样叶在扭力天平上称重。或者用已知 面积的打孔器,将其打孔图片称重。经过计算得出 比叶重值(g/cm2)两个值平均后得平均比叶重( g/cm2)。(下式中0. 0001为将平方厘米转化为平方米的 转换系数。)叶面积的测定v(2)比叶重法:v 干重法:按上述方法将切割后已知面积的叶片及其余 叶片,分别置于102105鼓风干燥箱中烘8小时,冷却 至室温,用扭力平平称重,求得比叶重(g/cm2),再求 出其取样点的叶面积。v(3)叶面积仪测定法:v(4)长宽系数法:长宽的积、常比实际叶面积为大,因此要有一个校订系数。 叶面积指数计算: (二)作物干物质的测定v作物干物质是作物叶片光合
5、作用的产物,作物生长分 析的重要因素之一作物的净同化率,就是指一日内或 一周内,整株植株或若干植株干物质量的增加量与其 叶面积的比值,所以必须在测定叶面积的同时,要进 行整株干物重的测定,从而了解单位面积内的干物质 的增长速度。干物质的测定同叶面积的测定一样,每 隔一定的时间进行一次。v1. 取样:根据作物生长田块的形状,大小、作物种类 及生长均匀程度定点若干,每点选择有代表性的样株 5株,全田1020株(兜),洗去泥沙,带回实验室 进行测定。作物干物质的测定v2. 烘干与称重:将样品器官分解,然后分别剪成适当大 小(茎杆约6cm长),盛在瓷盘内,放入预先调到102 的鼓风干燥箱中烘烤。样品放
6、进后待箱温升至100或 102开始记时,并让其在1022范围内恒定,连续烘6 小时,稍冷却、称重。再烘两小时,稍冷却再称重,直至 前后两次重量恒定为止,大样品两次称重的1%内就算恒 重了,以最后两次重量的平均进行计算。v对于多种作物样品,由于组织幼嫩或含糖分多时,在 100下烘烤往往有焦化的反应,为了减少高温引直的损 失,在测定干物质重量时,常用这样的办法,即先将样品 置入100烘箱内1小时,使植株体的全部生命活动停止, 然后在80下烘干。 (三)作物生长分析的计算方法v1. 相对生长率(RGR)v按照生物生长是呈几何级数或指数函数的形式增加的规律 ,植物在生长过程中,株体越大,其生产效能就越
7、高,则 形成的干物质就越多。生产的干物质用于形成植物体,从 而下一部分的生长则以更大的生产为主体,这种生长过程 称之为植物生长的复利法则,用公式为 v vW0:表示t0时植株重。vR:表示利率(即相对增长率)vt:表示时间1. 相对生长率(RGR)v据此,则处于某个阶段的株体,见按照某个阶段的本利合 计,增长率为利率,干物质增长部分为利息,而干物质增 长过程则按复利法则,于是株体便不断扩大。如果相当于利率的相对增长R用下式表示: v如假定R为恒定,将上式变为: 积分得:v从上式可知,植物体的干物质可以认为是受最初干物质, 开始生长后的时间以及相对生长率三项因子所决定。如果 将上式两边取对数,则
8、有:1. 相对生长率(RGR)v即lnw与t之间为一直线关系,R便是直线的斜率。如果确 定生长的实测值是满足复利法则,只要看lnw和t是否呈直 线关系则可。v然而,在多数情况下,R并不是一常数(不恒定),而是 随着生长进程而变化。因此有人提出以下关系式:v 积分得:v上式发展了复利法则,对任何生长的曲线都适应。为了求 出t2t1间的平均生长率 ,则用下式计算。上式R一般用小时-1作单位,但更多的是日-1周-1或年-1。2. 净同化率(NAR)v表示单位叶面积及单位时间的干物质增长量,它大体相当 于用气相分析法所测定的单位叶面积同化率的数值。是根 据植物干物质增长与植物叶片表面积测定法两者间接计
9、算 出来的。它是从叶片真正同化作用中减去了叶片,茎部和 根系呼吸作用所消耗的部分以及落叶失去的部分。根据实 测值可用下式计算:vL:表示叶面积,NAR的单位可用克/米2周或毫克/分米2/天3. 叶面比率(LAR)v若把NAR概念引进到相对生长率中,生长率R便可分解为二 部分。即:v式中L/W项即作物单位重量的叶面积,称为叶面积比率( LAR), 则为NAR。v根据实测值可用下式计算:4. 作物生长率(CGR) v在作物群体生长情况下,群体产量可以用土地面 积上的干物重表示,它的增长速度称为作物生长 率,可用下式表示:v式中的F为单位土地面积上的总叶面积,即叶面积 指数LAI。此式表明,产量增长速度与NAR和LAI 两者呈正比例。由于NAR的变幅较窄,所以对产 量而言,LAI具有更重要的意义。 五、作业与思考题v1. 把测定结果进行分析,填入下表生长分析各量记 载表:(要提供原始数据)v2. 进行作物生长分析应测定哪些内容?v3. 作物的叶面积大小在作物生长中的意义何在?