作物栽培學總論第3章作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質.ppt

第三章 作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質的形成,第一節(jié) 作物產(chǎn)量及其構成因素 第二節(jié) 作物的“源、流、庫”理論及其應用 第三節(jié) 作物品質及其形成,一、作物產(chǎn)量 1生物產(chǎn)量：是指作物全生育期內通過光合作用 和吸收作用，所生產(chǎn)和累積的各種有機物的總量。 2經(jīng)濟產(chǎn)量：是指栽培目的所需要的產(chǎn)品的收獲量。 （1）不同作物其經(jīng)濟產(chǎn)品器官不同 （2）同一作物，因栽培目的不同，其經(jīng)濟產(chǎn)量的概念也不同。 3經(jīng)濟系數(shù)（收獲指數(shù)）：經(jīng)濟產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比例，即生物產(chǎn)量轉化為經(jīng)濟產(chǎn)量的效率。 （1）不同作物的經(jīng)濟系數(shù)有所不同，其變化與遺傳基礎、收獲器官及其化學成分以及栽培技術和環(huán)境對作物生長發(fā)育的影響等有關。 （2）通常，薯類作物的經(jīng)濟系數(shù)為0.700.85，甜菜、煙草為0.600.70，水稻、小麥為0.350.50，玉米0.300.50，大豆0.250.40，油菜0.28左右。 經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量經(jīng)濟系數(shù),第一節(jié) 作物產(chǎn)量及其構成因素,二、產(chǎn)量構成因素 作物產(chǎn)量是指單位土地面積上的作物群體的產(chǎn)量，即由個體產(chǎn)量或產(chǎn)品 器官數(shù)量所構成。 作物產(chǎn)量可以分解為幾個構成因素(Engledow，1923；松島，1957)，并 依作物種類而異： 表31 各類作物的產(chǎn)量構成因素,產(chǎn)量構成因素,作物名稱 禾 谷 類,穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、粒重,豆 薯 油 煙,類 類 菜 草,株數(shù)、每株有效分枝數(shù)、每分枝莢數(shù)、每莢實粒數(shù)、粒重 株數(shù)、每株薯塊數(shù)、單薯重 株數(shù)、每株有效分枝數(shù)、每分枝角果數(shù)、每角果粒數(shù)、粒重 株數(shù)、每株葉數(shù)、單葉重,綠肥作物,株數(shù)、單株重,（一）產(chǎn)量因素的形成 1產(chǎn)量因素的形成是在作物整個生育期內不同時期依次而重疊進行的。 2產(chǎn)量因素在其形成過程中具有自動調節(jié)現(xiàn)象，這種調節(jié)主要反映在對群體產(chǎn)量的補償效應上。 實踐證明：禾谷類作物產(chǎn)量因素的補償作用，主要表現(xiàn)為生長后期形成的產(chǎn)量因素可以補償生長前期損失的產(chǎn)量因素。 (二)干物質的積累與分配 作物產(chǎn)量形成的全過程包括光合器官、吸收器官及產(chǎn)品器官的建成及產(chǎn)量內容物的形成、運輸和積累。 作物光合生產(chǎn)的能力與光合面積、光合時間及光合效率密切相關。 作物的干物質積累動態(tài)遵循Logistic曲線(S形曲線)模式。,三、作物產(chǎn)量形成特點, =, = （ ,相對生長率主要由遺傳特性控制，但環(huán)境條件對其影響也較大。 2.凈同化率(NAR)：單位葉面積在單位時間內的干物質增長量。,3.葉面積比率(LAR)：葉面積與植株干重之比(L/W)稱葉面積比率，,(三) 生長分析 1.相對生長率(RGR)：單位時間單位重量植株的重量增加，通常用 g/g.d或g/g周表示。,InW2 InW1 t2 t1,R21 =,dW dt,1 L,InW2 InW1 t2 t1,InL2 InL1 L2 L1,NAR =,dW dt,RGR =,） = LAR NAR,dW L 1 dt W L,1 W,W2=W1e,R(t2-t1),L W,L2 L1 InL2 InL1,InW2 InW1 W2 W1,LAR =,=,RGR = （ ,） = W（ ,= （ ,5.葉干重比(LWR)：是葉的干重與植株干重之比。,6.作物生長率(CGR)：又叫做群體生長率，它表示在單位時間、單位 土地面積上所增加的干物重。,(三) 生長分析 4.比葉面積(SLA)：也稱葉面積干重比，為葉面積與葉干重之比，在 某種意義上是葉子相對厚度的一種度量。,L LW,SLA =,LW W,LWR =,dW dt,dW dt,LW W L,） = SLALWR NAR,L L 1,L 1 W L,dW dt,CGR =,） F = NAR LAI,dy 1 dt L,一、源,定義：源是指生產(chǎn)和輸出光合同化物的葉片。就作物群體而言，則是指群體的葉面積及其光合能力。 1穎殼、葉鞘和莖的綠色部分也能進行光合作用，雖然干物質生產(chǎn)量很小，但在逆境條件下，對穩(wěn)定產(chǎn)量具有重要作用。 2在籽粒產(chǎn)量形成期，產(chǎn)量內容物除直接來源于光合器官的光合作用外，部分來源于莖鞘貯藏物質的再調運(殷宏章等，1956；彭永欣等，1992；吉田昌一，1984)； 3根系除吸收水分和礦質元素外，還能合成氨基酸、蘋果酸等，也參與產(chǎn)量內容物的合成。 因此，嚴格意義上來說，源應包括葉源、鞘源和根源三個部分。,第二節(jié) 作物的“源、流、庫”理論及其應用,禾谷類作物開花前光合作用生產(chǎn)的營養(yǎng)物質主要供給穗、小穗和小 花等產(chǎn)品器官形成的需要，并在莖、葉、葉鞘中有一定量的貯備。開花 后的光合產(chǎn)物直接供給產(chǎn)品器官，作為產(chǎn)量內容物而積累。 不同作物開花前的貯備物質的再調運對籽粒產(chǎn)量的貢獻率不同。 環(huán)境條件及栽培管理水平對開花前和開花后源的供給能力影響較 大，在氮肥供應較少的低產(chǎn)栽培條件下，開花后光合作用逐漸降低，光 合產(chǎn)物少，產(chǎn)量內容物主要依賴于花前貯備物。在高產(chǎn)栽培條件下，產(chǎn) 量的大部分來自花后的光合產(chǎn)物。 源的同化產(chǎn)物有就近輸送的特性。 除了葉面積大小和光合速率以外，穎花葉比、粒葉比等也用來表示 源的供給能力或強度，其比值越高，說明單位葉面積供給物質量越多。,一、源,定義：庫主要是指產(chǎn)品器官的容積和接納營養(yǎng)物質的能力。 廣義的既包括最終貯存同化物的器官，如種子、果實、塊根、 塊莖等，也包括還在生長中的幼嫩器官，如根、莖、葉、花、 果實等；狹義的則專指收獲對象。 產(chǎn)品器官的容積隨作物種類而異。 庫的潛力存在于庫的構建中。 生態(tài)條件對庫的建成也有明顯影響（光照、水分等） 禾谷類作物籽粒的貯積能力取決于灌漿持續(xù)期和灌漿速度。,二、庫,定義：流是指作物植株體內輸導系統(tǒng)的發(fā)育狀況及其運轉速率。 流的主要器官是葉、鞘、莖中的維管系統(tǒng)，其中穗頸維管束可看作源通向庫的總通道，同化物質運輸?shù)耐緩绞琼g皮部，韌皮部薄壁細胞是運輸同化物的主要組織。在韌皮部運輸?shù)耐镔|中，大部分是碳水化合物，少部分是有機氮化合物。 同化物的運輸受多種因素的制約。韌皮部輸導組織的發(fā)達程度，是影響同化物運輸?shù)闹匾蛩亍?三、流,源、流、庫是決定作物產(chǎn)量的3個不可分割的重要因素，只有當作物群體和個體的發(fā)展達到源足、庫大、流暢的要求時，才可能獲得高產(chǎn)。 源是產(chǎn)量庫形成和充實的物質基礎；庫對源的大小和活性有明顯的反饋作用。 源、庫器官的功能是相對的，有時同一器官兼有兩個因素的雙重作用。 一般來說，流不會成為限制產(chǎn)量的主導因素。 源、庫的發(fā)展及其平衡狀況往往是支配產(chǎn)量的關鍵因素。源、庫在產(chǎn)量形成中相對作用的大小隨品種、生態(tài)及栽培條件而異。,四、源、流、庫的協(xié)調及其應用,一、作物品質的概念,定義：作物產(chǎn)品的品質是指產(chǎn)品的質量，直接關系到產(chǎn)品的經(jīng)濟價值。品質評價一般采用兩種指標，一是化學成分，二是物理指標。 (一)糧食作物的品質 禾谷類作物：蛋白質含量及其氨基酸組分是評價營養(yǎng)品質的重要指標。 食用豆類作物：蛋白質的氨基酸組成比較合理，因此營養(yǎng)價值高 薯芋類作物：塊根或塊莖中含有大量的淀粉 作為食物，不僅要求營養(yǎng)豐富、生物價值高，而且要食用品質好。加工品質和商品品質的評價指標隨作物產(chǎn)品不同而不同。,第三節(jié) 作物品質及其形成,(二)經(jīng)濟作物的品質 1.纖維作物:除棉花外，主要是麻類作物，其品質決定于纖維長度、寬度和纖維束拉力。 2.油料作物:種子的脂肪含量及組分(油酸、亞油酸、亞麻酸、芥子酸等)決定其營養(yǎng)品質、貯藏品質和加工品質。一般說來，種子中油酸和亞油酸含量較高，且兩者比值(0/L)適宜，亞麻酸或芥酸(油菜油)含量低，是提高出油率、延長貯存期、食用品質好的重要指標。 3.糖料作物:甜菜和甘蔗塊根和莖稈是提取蔗糖的主要原料。出糖率是糖料作物的加工品質評價指標。 4.嗜好作物:煙葉品質由外觀品質、化學成分、香氣味和實用性決定。 (三)飼料作物的品質 飼用品質主要決定于莖葉中蛋白質含量、氨基酸組分、粗纖維含量等。,一、作物品質的概念,作物品質的形成是由遺傳因素和非遺傳因素兩個方面決定的。 （一）優(yōu)質品種的選用 禾谷類作物品質改良的重點，長期以來是圍繞著提高蛋白質及其必需氨基酸組分含量進行的。 1.小麥蛋白質含量，種間差異較大。 野生一粒小麥（18%-30%）和栽培一粒小麥（16%-27%）大于圓錐小麥(9%-16%)和硬粒小麥(12%-16%)。 我國栽培品種蛋白質含量在8.07%-20.42%，賴氨酸含量變化在0.28%- 0.55%之間，春小麥高于冬小麥，地方品種高于育成品種 2.大豆蛋白質和油分含量，種間和品種間變化較大。 我國栽培品種的蛋白質含量變化在34.70%-50.75%之間(徐豹等，1984)； 籽粒含油量隨種皮顏色不同變化在17.83%-19.58%之間，種皮黃色種皮黑色和綠色褐色 (吉林市農(nóng)業(yè)科學研究所，1982)。,二、作物品質形成的決定因素,（二）環(huán)境條件對品質的影響 1.環(huán)境條件對蛋白質含量的影響 (1)禾谷類作物籽粒蛋白質含量有明顯的地區(qū)差異性。 小麥籽粒中蛋白質含量由北向南和由西向東逐漸提高，在同一經(jīng)度 上由北向南每推進10，籽粒中蛋白質平均提高4.5%，而在同一緯度上 由西向東推進40，蛋白質含量提高了5.47%。 (2)溫度對禾谷類作物籽粒蛋白質含量的影響 (3)水分對作物籽粒中蛋白質含量的影響不盡相同。 (4)施肥可以改善作物的營養(yǎng)條件，也影響其產(chǎn)品的化學成分和品質。 施肥可以提高籽粒中蛋白質含量，但蛋白質的生物價值卻有所降低。,二、作物品質形成的決定因素,2.環(huán)境條件對油分含量的影響 高緯度和高海拔地區(qū)氣溫較低，日照較長，晝夜溫差大，有利于油分的合成(丁振麟，1965；祖世亨，1983)。 (1) 油料作物種子中脂肪含量隨地區(qū)、水分、溫度條件的不同而有很大變化。 一般說來，油料作物在低溫和水分充足條件下，種子中積累脂肪多，碘價(不飽和脂肪酸)也高。 (2) 肥料對油料作物種子中脂肪含量和質量有明顯影響。 在氮素營養(yǎng)適中時，施用磷肥和鉀肥可提高種子的脂肪含量，降低飽和脂肪酸的含量;氮肥用量高時，油分中飽和脂肪酸增加，不飽和脂肪酸減少，游離脂肪酸含量增加，使油脂的質量變劣。,（二）環(huán)境條件對品質的影響,3.環(huán)境條件對碳水化合物形成的影響 淀粉是種子、塊根或塊莖的主要貯藏物質。淀粉含量、組成成分（直鏈/支鏈）及品質均受環(huán)境因素的影響。 研究表明，馬鈴薯種植在較南地區(qū)，塊莖中淀粉含量明顯增加，由中緯度向高緯度每北移1度，淀粉含量平均降低0.5%。 在塊莖形成期，降雨少或土壤水分降低至30%40%時，塊莖中淀粉含量有所增長，但產(chǎn)量卻大大減少了。 施用鉀肥和磷肥有利于塊莖淀粉含量的提高，氮肥能引起淀粉含量的下降。 糖用甜菜塊根含糖量隨土壤含水量的降低而增加，但是，土壤水分低時，植株生長不良，產(chǎn)量降低。水分過多，塊根品質變壞。磷肥可提高塊根含糖量。,（二）環(huán)境條件對品質的影響,4.環(huán)境條件對纖維品質的影響 麻類作物，如亞麻和大麻等的纖維是韌皮纖維或結構纖維，要求濕潤而溫暖的氣候條件，或在人工灌溉條件下栽培。 麻類作物生長期間水分供應充足，可促進形成品質優(yōu)良的韌皮纖維，防止木質化。 5.環(huán)境條件對特殊物質含量及品質的影響 煙草煙葉成熟時要求較高溫度，溫度低于20，葉薄，煙堿含量低，味淡不成熟，不宜作卷煙原料； 煙草生長季內，土壤水分含量高使煙葉煙堿含量降低，反之，則有利于煙堿的積累； 煙葉中蛋白質、煙堿、鉀含量隨施氮量增加而提高，而總糖和還原糖含量降低。磷能加速煙堿合成之前的硝酸還原過程。施用鉀肥使煙堿、 總糖、還原糖含量升高(曹文藻，1992)。,（二）環(huán)境條件對品質的影響,作物栽培的目的是要獲得高額的有經(jīng)濟價值的產(chǎn)品，同時，對產(chǎn)品品質也有較高的要求。 在大多數(shù)作物上觀察到，一般高成分，特別是高蛋白質、脂肪、賴氨酸等含量很難與豐產(chǎn)性相結合。 禾谷類作物，如小麥、水稻、玉米，其籽粒蛋白質含量與產(chǎn)量呈負相關，高賴氨酸玉米比普通同型種產(chǎn)量低。 一般認為，不利的環(huán)境條件往往會增加蛋白質含量，提高蛋白量的多數(shù)農(nóng)藝措施往往導致產(chǎn)量降低(Ahmadi，1993)。 國際水稻研究所(1973)提出