总论第二章作物生长发育

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1、作物栽培学总论讲稿第二章作物的生长发育第一节作物生长发育及其特点一、作物生长与发育的概念在作物的一生中，有两种基本生命现象，即生长和发育。（一）生长发育的概念1．什么是生长？生长是作物体积或重量的量变过程，是作物植株或器官由小到大、或由轻到重的不可逆的数量增长过程，它是通过细胞分裂和伸长来完成的，作物的生长包括营养体(根、茎、叶)的生长和生殖体(花、果实、种子)的生长。生长是指作物个体、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，如风干种子在水中的吸胀，体积增加，就不能算作生长，因为死的风干种子同样可以增加体积。而营养器官根、茎、叶的

2、生长等，通常可以用大小、轻重和多少来度量，则是生长。2．什么是发育？发育是指作物一生中，其形态、结构、机能的质变过程，它的表现是细胞、组织和器官的分化，最终导致植株根、茎、叶和花、果实、种子的形成。发育是指作物细胞、组织和器官的分化形成过程，也就是作物发生形态、结构和功能上质的变化，有时这种过程是可逆的，如幼穗分化、花芽分化、维管束发育、分蘖芽的产生、气孔发育等。现以叶的生长和发育为例加以说明。叶的长、宽、厚、重的增加谓之生长；而叶脉、气孔等组织和细胞的分化则为发育。（二）生长与发育的关系作物的生长和发育是交织在一起进行的。没有生长便没有发育，没有发育也不会

3、有进一步的生长，因此生长和发育是交替推进的。在作物栽培学中，有时将发育视为生殖器官的形成过程，这与通常将生长与营养生长联系在一起、发育与生殖生长联系在一起有关。二、作物生长的一般进程(一)S形生长过程1.什么是S型曲线？作物器官、个体、群体的生长通常是以大小、数量、重量来度量的。这种生长随时间的延长而变化的关系，在坐标图上可用曲线表示。作物植株的个体或器官的生长过程、群体的建成及产量的形成过程均呈现出前期较慢、中期加快、后期又慢以至停滞衰落的过程。这一过程可用“S”型曲线来描述(图2—1)。2．为什么形成S型曲线？在生长速度(相对生长率)不变，且空间和环境不

4、受限制的条件下，作物的生长类似于资本以连续复利累积，称之为指数增长，在图上呈“J形曲线(A)。实际上，当作物器官、个体、群体以“J形生长到一定的阶段后，由于内部和外部环境(包括空间、水、肥、光、温等条件)的限制，相对生长率下降，使曲线不再按指数增长方式继续上升，而发生偏缓。这样一来，便形成了“S”形曲线(B)。3．S型曲线的数学模型。“S”生长过程可用精确的数学模型来描述，并可划分为指数增长期、直线增长期和减缓停滞期三个阶段。（1）指数增长期。在植株生长初期，群体干物质积累呈指数增长，可用下式表示：W1＝WOeK（t1-t0）其中W1为测定时的干重；W0为原

5、始干重；tl为测Wl时的时间；t0为测W0时的时间；t1—t0为这一时期经历的时间；K为干重增长系数。由上式可知，某一时期的干重决定于原始干重、干重增长系数和该时期的长短。在指数增长期内，W1与时间t1—t0呈指数关系，W0的大小对W1的影响很大。(2)直线增长期。在这一时期，群体干物重的增长速度维持定值，干物质依时间成正比增加，故称直线增长期，可用下式表示：W2＝W1十P(t2一t1)式中，W1表示该时期开始时的干物重；P表示群体干物重增长速度；t2一t1表示该时期所经历的时间(日数)。(3)减缓停滞期。随着叶片变黄(或脱落)和机能衰退，群体干物质积累速度

6、减缓。当到成熟期时，生长进入停滞状态，干物质积累停止，植株干重趋于稳定不再增加。（以下供参考：“S”形曲线若按作物种子萌发至收获来划分，则可细分为4个时期：1．缓慢增长期种子内细胞处于分裂时期和原生质积累时期，生长比较缓慢。2．快速增长期细胞体积随时间而呈对数增大，因为细胞合成的物质可以再合成更多的物质，细胞越多，生长越快。3．减速增长期生长继续以恒定速率(通常是最高速率)增加。4．缓慢下降期（S型曲线怎么能下降呢？）生长速率下降，因为细胞成熟并开始衰老。现以玉米株高生长为例加以说明(图2—2)。图2—2资料表明，玉米播种后0—18天为缓慢增长期；播种后18

7、—45天为快速增长期；播种后45—55天为减速增长期；播种后55—90天为缓慢下降期。（株高能下降吗？）作物群体的建成和产量的积累也经历前期较缓慢、中期加快、后期又减缓以至停滞衰落的过程，其生长曲线依然如同一个S形。中国科学院植物生理研究所以无芒早粳为供试品种，测定了密、中、稀3种密度早稻田群体干重的增长状况，所得结果均符合S形增长曲线(图2—3)。值得指出的是，不但作物生长过程遵循S形增长曲线，而且作物对养分吸收积累的过程也符合S形曲线。前期可用指数方程y＝aebx(b＞0)（该方程表示越长越快）予以表示，式中y为时间x天时的养分积累量，a为时间0时的起始

8、养分量，b为指数方程的常数。中期为快速积累期，这一时