作物生长发育和群体发展

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1、第2章 作物生长发育和群体发展,第1节 作物生长与发育的概念 第2节 作物的种子及其萌发 第3节 作物器官的生长发育 第4节 作物的群体结构 第5节 作物生长分析,本章思考题,1、何谓生长、发育？二者的区别何在？ 2、作物种子萌发过程分为哪3个阶段？ 3、种子寿命、种子休眠、种子后熟的概念？ 4、种子初生休眠与次生休眠的差别？ 5、须根系单子叶作物和直根系双子叶作物的根由哪些部分组 成？ 6、作物的茎由哪些部分组成？ 7、水稻、小麦的分蘖和棉花的营养枝、果枝是由什么发育而 成的？,8、单子叶作物和双子叶作物的叶至少由哪几部分组成？ 9、何谓分叶间隔、出叶间隔和叶的功能期？ 10、禾本科作物和双

2、子叶作物花的基本结构？ 11、何谓开花、授粉和受精？ 12、何谓碳氮比（C/N）和根冠比（根/冠）？ 13、何谓叶龄、叶龄余数和叶龄指数？ 14、个体、群体、单作群体、复合群体、群体结构的概念？ 15、群体大小、群体水平分布、群体垂直层次、群体长相和 群体动态的内涵？ 16、叶基角、叶开张角、叶倾角、弯曲度、披垂度的含义？,17、作物生长率、叶面积指数 、净同化率、比叶面积、比叶 重、叶日积的概念？ 18、群体生物量的积累S形曲线划分为哪三个阶段？,第1节 作物生长与发育的概念,一、 作物的生育过程,二、 作物生长与发育 作物生命周期分生长和发育两种基本现象。 生长(growth) 指作物器官

3、体积增大、重量增加的过程。 生长是通过细胞分裂和伸长来完成的，包含营养体和生殖体的生长；是一个数量变化过程，同时伴随植株形态的规律性变化。, 发育 (development) 指作物体内发生的一系列质变过程。如从叶原基分化是叶的发育；由茎端分生组织形成花原基，进而转化为花蕾和开花是花的发育。 发育的结果是植株根、茎、叶和花、果实、种子的形成。 作物生活中，生长和发育是交织在一起进行的，有时很难区分。, 生长与发育的关系 统一关系： 生长是发育的基础，没有生长的物质基础就没有发育。如停止生长的细胞就不能完成发育。 发育分化更多的新器官，又促进了生长，没有发育也就没有进一步的生长。 矛盾关系： 生

4、长与发育对环境条件要求不同，对生长有利，不一定对发育有利。如低肥对生长不利，而加快了发育。,第2节 作物的种子及其萌发,一、 作物种子分类,作物生产用的种子是泛指用于繁殖下一代的材料，包括3类器官。 植物学种子：由胚珠发育而成。如豆类、麻类、棉花、油菜、花生的种子。 果实：由子房等发育而成。如水稻的颖果。 营养器官：如甘薯块根，马铃薯块茎，甘蔗茎节等。,二、 作物种子的结构,种子一般包括种皮、胚和胚乳3部分。 种皮：种子外面的保护组织。 胚：由受精卵发育而成的幼小植物体，一般可分为胚芽、胚轴、胚根和子叶4个部分。 胚乳：营养物质贮存的部分。有的种子有，如水稻、小麦、荞麦；有的种子则没有，营养物

5、质贮存在子叶内，如棉花、油菜、大豆、花生。,小麦种子,水稻种子,三、 作物种子萌发过程,种子的萌发(germination)分为吸胀、萌动和发芽三个阶段。 吸胀：种子内有机亲水胶体吸收水分的物理过程。 萌动：种子内一系列代谢活动恢复的生理生化过程。 发芽：胚根、胚芽突破种皮的生长发育过程。禾谷类作物将根长一粒谷、芽长半粒谷作为发芽标准。,水稻在发芽过程中种子的吸水方式（高桥，1962）,油菜种子的萌发过程,四、种子发芽的条件, 水分 含淀粉较多的禾谷类种子吸收自身重量40%-60%的水，含蛋白质多的豆类种子吸收自身重量的120%-180%水，才能萌发。 氧气 种子内淀粉、蛋白质、脂肪水解需要氧

6、，缺氧进行无氧呼吸，导致乙醇中毒。氧不足，根系生长受抑制。, 温度 种子萌发也有其最低温度、最适温度和最高温度。不同作物不同，小麦分别为3-5、15-31、30-43，水稻分别为10-12、30-37、40-42 。 光照 大多数大田作物种子的萌发不受光照的影响，但有部分作物受光影响。烟草和莴苣种子需光，番茄、茄子、瓜类、苋菜种子需暗。红光可破除休眠，而蓝光尤其是远红外光却抑制种子萌发 。,五、种子的寿命和休眠, 种子寿命 种子寿命是指种子从采收到失去发芽力的时间。一般贮存条件下，多数种子的寿命为13年，少数种子达611年。 种子休眠 种子休眠是指在适宜萌发的条件下，种子和供繁殖的营养器官暂时

7、停止萌发的现象。分初生休眠和次生休眠2种情况。,初生休眠：指种子在生理成熟时或收获后立即进入休眠状态。大多数作物种子为初生休眠。 次生休眠：指种子在正常情况下能萌发，遇上不利环境条件的诱导便转入休眠状态。很多野生植物的种子具备次生休眠特性。, 种子活力的鉴别方法 组织还原力法：用0.1-1%三苯基氯化四唑测定，活种子有呼吸，遇三苯基氯化四唑后其胚呈红色，而死种子不着色。 原生质着色力法：用0.1%靛蓝洋红测定，活种子胚不着色，而死种子胚着色或全部染上色。 细胞萤光法：用紫外线萤光灯照射纵切的种子，有生活力种子能发出蓝色、蓝紫色等萤光，而无生活力种子为黄色、褐色或无色。, 种子休眠的破除方法 促

8、进后熟法：一般作物的种子收获后，其胚在生理上还未成熟不能萌发，称为后熟。这类种子可以采用低温和水分处理，促进后熟，使之萌发。 化学药剂处理法：有些种子含某种抑制发芽物质，可采取赤霉素、细胞激动素、乙烯等化学药剂处理。 伤皮法：对因种皮硬实、不透水气而引起休眠的种子，采用机械或乙醇、硫酸、双氧水等擦伤或溶解种皮，增强透水、透气性。,第3节 作物器官的生长发育,一、 作物根系及其生长发育,（一）根系的类型 作物的根系由初生根、次生根和不定根演变而成，根据有无主根，分为须根系和直根系2类。 须根系 单子叶作物（水稻、小麦、玉米等）为须根系，由种子根（或胚根）和近地表之下茎节上发生的次生根（也称不定根

9、、节根或冠根）组成。,大豆的根系 主根 2.侧根 3.细根 4.根瘤,水稻的根系, 直根系 双子叶作物（棉花、油菜、大豆等）为直根系，由粗大的主根（胚根）和一些细小的分枝侧根组成。,（二）根系的生长,水稻根系, 单子叶作物 单子叶作物种子萌发后首先长出初生根（胚根），随植株长大，依次从近地表之下茎节上长出次生根。 初生根和次生根生长到一定程度，其上再长出分枝根。,（三）影响根系生长的因素 土壤湿度与氧气：水分是主要因素，适宜值为田间持水量的65%-85%，过于潮湿不利于根系的生长。 土壤酸碱度：适宜pH 58。 土壤温度：适宜20-30。, 双子叶作物 双子叶作物种子萌发后首先长出主根（胚根）

10、，随植株长大，从主根上依次长出侧根。 侧根生长到一定程度，其上再长出细根。,二、 作物茎及其生长发育,（一）茎的组成 作物的茎由节和节间组成，节上着生叶和腋芽（或花芽）。 单子叶作物的节间 单子叶作物（如稻、麦）下部节间一般不伸长，称为分蘖节；上部少数节间伸长，称为伸长节间。 水稻、小麦等作物的伸长节间中间是空心的，玉米等作物的伸长节间中间是实心的。, 双子叶作物的节间 双子叶作物（如棉花）节间一般都伸长，节间中间是实心的。,棉花的节和节间,节,节间,（二）茎的生长 茎秆的高度取决于节间数和节间的长度，茎主要靠节间居间分生组织分裂和体积扩大，使每个节间伸长而逐渐长高。 单子叶作物居间分生组织一

11、般在节间基部，双子叶作物在茎尖顶端。 节间生长一般分为组织分化、伸长长粗、物质充实和物质输出4个时期。,组织分化： 分化形成茎内输导、机械等组织。 伸长长粗： 节间急速伸长、长粗。 物质充实： 机械组织厚壁细胞中纤维素、木质素充实，薄壁细胞中积累淀粉。 物质输出： 淀粉、脂肪和蛋白质降解，以糖和氨基酸向外转运。,（三）影响茎生长的因素 温度：适宜的高温条件下节间伸长较快。 光照：日光中的紫外线有抑制节间伸长的作用。在群体较大条件下，光照不足，植株串高就是这个道理。 营养：氮肥促进节间伸长。 激素：赤霉素GA3促进节间伸长，矮壮素CCC抑制节间伸长。,三、 作物的分枝,（一）分枝的类型 作物具有

12、分枝特性，水稻、小麦、棉花、油菜、花生、大豆等作物较强，玉米、烟草、芝麻等作物较弱。 分枝都是由节上叶腋内的腋芽发育而来的。 水稻、小麦等作物的腋芽将发育成为一个独立的茎秆，称为分蘖。 棉花等作物的腋芽，有的发育成为枝条（营养枝、果枝），有的直接转化为花芽（花）。,小麦的分蘖,水稻的分蘖,棉花的分枝,（二）影响分枝的因素 密度：种植密度越大，分枝越少。 营养：氮肥越多，分枝越多。 激素：赤霉素GA3抑制水稻分蘖。 品种：有的分枝能力强。 顶端优势：顶端优势弱，分枝多。,四、 作物叶及其生长发育,（一）叶的组成 单子叶作物 单子叶作物的叶至少由叶片和叶鞘2部分组成，有些作物，如水稻还有叶枕、叶耳

13、和叶舌。,水稻的叶, 双子叶作物 双子叶作物的叶至少由叶片和叶柄2部分组成，有些作物，如棉花、大豆还有托叶。,棉花的叶,大豆的叶,（二）叶的生长 叶起源于茎尖基部的叶原基。叶原基发生于茎生长点的某些细胞的分化。在茎生长点转化为生殖生长前，可以不断分化叶原基，前后两个叶原基出现的间隔时间称为分叶间隔（plastochrom）。,叶原基长成叶，一般分为顶端生长、边缘生长和居间生长3个阶段。顶端生长分化叶轴（原始叶柄/叶鞘和叶片），边缘生长形成叶的雏形，居间生长使叶长大至成熟。,小麦的叶原基,禾谷类作物居间生长的结果使叶片和叶鞘迅速伸长，从下位叶的叶鞘内抽出。前后两个叶片叶尖出现的间隔时间称为出叶间

14、隔（phyllochrom）或出叶周期。 出叶间隔对指导禾谷类作物生产意义重大，对双子叶作物而言则没有太大价值。 叶片平展后即可进入光合作用，定型不久后达到高峰. 叶片光合物大部分外输，从开始输出光合物到失去输出能力的间隔时间称为叶的功能期。,（三）影响叶生长的因素 温度：温度主要影响出叶间隔，温度越高，出叶间隔越短。 营养：氮肥主要促进叶柄/叶鞘变长、叶面积增大。,五、 作物花的发育,（一）花的基本结构 禾本科作物 花由雄蕊、雌蕊、浆片和稃片组成，称为小花。,稻花的构造, 双子叶作物 花由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊。,棉花花的构造,（二）花（穗）分化 禾谷类作物幼穗分化 禾谷类作物幼

15、穗分化开始较早，稻、麦作物一般在主茎拔节前后开始幼穗分化 。, 双子叶作物花芽分化 棉花2-3叶期花芽分化，大豆无限结夹品种第1复叶全展开花芽分化，油菜10多叶时花芽分化，花生3片真叶时花芽分化。,小麦、水稻幼穗分化阶段及基本特征,单棱期,生长锥伸长期,小穗原基,二棱期（侧面）,二棱期（正面）,小穗原基,苞叶原基,小花原基分化期,小麦幼穗分化,1,3,2,4,3,雌雄蕊原基分化期,芒原始体,药隔形成期,四分体形成期,雌蕊原基,雄蕊原基,小麦幼穗分化,5,5,6,7,棉花、油菜花芽分化阶段及基本特征,（三）开花、授粉和受精 开花 开花是指花朵张开，已成熟的雄蕊和雌蕊（或两者之一）暴露出来的现象。

16、,水稻开花,油菜开花,开花习性 同一株上的顺序：主茎先开花，然后为一次分枝（蘖），二次分枝（蘖） 同一花序上则有三种顺序： 下部花先开，然后向上，如棉花、油菜、花生、豆类等； 中部先开，然后向上向下，如小麦、大麦、玉米等； 上部先开，然后向下再向上，如水稻、高梁等。 开花时间：一般从早晨到下午5时左右开花，但高粱是从半夜到凌晨。 花期：禾谷类作物小于10天，豆类作物15-70天，油菜25-50天，棉花50- 60天，花生50-120天。, 授粉 成熟的花粉粒借助于外力的作用从雄蕊花药传到雌蕊柱头上的过程，称为授粉。 自花授粉作物：具自交亲和性，可以进行自花授粉，完成受精过程。如水稻、小麦、大麦、大豆、花生等。 异花授粉作物：具自交不亲和性，不能进行自花授粉，完成受精过程。如白菜型油菜、向日葵等。 常异花授粉作物：具有自交亲和性，可以进行授粉，但异交率通常在5%以上，有的高达40%。如甘蓝型油菜、棉花、高粱、蚕豆等。, 受精 授粉后，卵细胞和精子相互融合的过程，称为受精。,受精过程 a受精前， b花粉管侵入助细胞，c精核放出，g受精结束,