第四章作物的生長發(fā)育及

1、第四章作物的生長發(fā)育及其產(chǎn)量、品質(zhì)形成第一節(jié)作物的生長發(fā)育一、生長和發(fā)育的概念()生長生長是指作物個體、器官、組織和細(xì)胞在體積、重量和數(shù)量上的增加，是作物植株或器官由 小到大、由輕到重的不可逆的數(shù)量增長過程，它是通過細(xì)胞分裂和伸長來完成的。作物的生長 包括營養(yǎng)體（根、莖、葉）的生長和生殖體(花、果實、種子）的生長。風(fēng)干種子在水中的吸脹，只 是體積上的量變，不是通過細(xì)胞分裂和伸長來完成的數(shù)量增長過程，因而不是生長。(二）發(fā)育發(fā)育是指作物一生中其形態(tài)、結(jié)枸、機(jī)能的質(zhì)變過程，表現(xiàn)為細(xì)胞、組織和器官的分化，最 終導(dǎo)致植株根、莖、葉和花、果實、種子的形成。發(fā)育是作物發(fā)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上質(zhì)的變化， 有時

2、這種過程是可逆的，如幼穗分化、花芽分化、維管束發(fā)育、分蘗的產(chǎn)生、氣孔發(fā)育等?，F(xiàn)以 葉的生長情況來解釋生長和發(fā)育。葉的長、寬、厚、重的增加謂之生長；而葉脈、氣孔等組織和 細(xì)胞的分化則為發(fā)育。(三）生長與發(fā)育的關(guān)系作物的生長和發(fā)育是交織在一起進(jìn)行的。沒有生長便沒有發(fā)育，沒有發(fā)育也不會有進(jìn)一 步的生長，因此生長和發(fā)育是交替推進(jìn)的。二、營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系及其調(diào)控(一）營養(yǎng)生長與生殖生長的概念作物營養(yǎng)器官(根、莖、葉）的生長稱為營養(yǎng)生長；生殖器官（花、果實、種子）的生長稱為生 殖生長。作物營養(yǎng)生長和生殖生長的劃分通常是以穗分化或花芽分化為界限，把生長過程分為兩 段，穗或花芽分化之前，為營養(yǎng)生長階段

3、，其后開始進(jìn)人生殖生長階段。實際上兩種生長之間 并無嚴(yán)格界限，有相當(dāng)一段時間營養(yǎng)生長和生殖生長是同時進(jìn)行的，常常交錯在一起，稱為并 進(jìn)時期。例如，麥類作物在拔節(jié)前幼穗已分化，同時莖、葉也繼續(xù)生長，兩者并進(jìn)生長(圖4-1)。(二）營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系營養(yǎng)生長是作物轉(zhuǎn)向生殖生長的必要準(zhǔn)備。一般而言，只有根深葉茂，才能穗大粒飽。圖4-1小麥生育時期與三段生長在營養(yǎng)生長期間，若植株生長健壯，地下有強(qiáng)大的根系吸收水分和養(yǎng)分，地上有大量的綠色葉 片制造并積累有機(jī)物質(zhì)，就能促進(jìn)生殖器官的生長發(fā)育。營養(yǎng)生長和生殖生長彼此影響。由于營養(yǎng)生長和生殖生長在相當(dāng)長的時間內(nèi)交錯在 一起，并行生長。在同一個時間，根、

4、莖、葉、果（穗）、種子等各自處于生育進(jìn)程的不同時期，彼 此之間不可避免地會發(fā)生相互影響。如小麥，在拔節(jié)時莖的節(jié)間迅速生長，穗在分化，而低位 葉片已趨向老化。此時，若及時適量施肥澆水則有良好的增產(chǎn)效果；但如果施肥灌水過多，則 往往造成營養(yǎng)生長過盛，莖葉徒長，植株倒伏，子實反而不飽滿。(三）營養(yǎng)生長和生殖生長的調(diào)控由于不同作物的收獲器官不同，在促控植株的生長發(fā)育、調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長和生殖生長上就要 因作物而異。對于以果實或種子為收獲對象的作物，在開花之前，重點要培育壯苗，使?fàn)I養(yǎng)器 官生長發(fā)育健壯，先“搭好豐產(chǎn)架子”，為花、果、種子的生長發(fā)育奠定物質(zhì)基礎(chǔ)，但也要注意防 止?fàn)I養(yǎng)器官生長過旺，以免進(jìn)人生殖生長

5、階段時不能建立起生殖器官生長的優(yōu)勢。三、作物生長的一般進(jìn)程()作物S形生長過程1.S形生長曲線作物器官、個體、群體的生長通常是以大小、數(shù)量、重量來度量的。作物植株的個體或器官 的生長過程、群體的建成及產(chǎn)量的形成過程均呈現(xiàn)出前期較慢、中期加快、后期又慢以至停滯 衰落的過程。這種生長隨時間的延長而變化的關(guān)系，在坐標(biāo)圖上可用曲線表示。如果以時間 為橫坐標(biāo)，以作物生長量為縱坐標(biāo)畫出一條曲線，則曲線呈英文字母“S”形狀，因此這條曲線 稱為S形生長曲線（圖4-2)。2.S形曲線的變化過程作物的S形生長過程（以群體干物質(zhì)積 累為例）可劃分為緩慢增長期、直線增長期和 減緩?fù)谌齻€階段。緩慢增長期。在作物生長

6、初期，作物 葉面積較小，干物質(zhì)積累量較少，生長比較緩 慢，呈指數(shù)增長，也叫指數(shù)增長期。直線增長期。在這一時期，植株變 大，葉面積增長較快，群體干物重的增長速度 維持定值，呈直線增長趨勢。減緩?fù)凇ｋS著葉片變黃（或脫 落）和機(jī)能衰退，群體干物質(zhì)積累速度減緩。 當(dāng)?shù)匠墒炱跁r，生長進(jìn)人停滯狀態(tài)，干物質(zhì)積 累停止，植株干重趨于穩(wěn)定不再增加。二）S形生長進(jìn)程的應(yīng)用檢驗作物的生長發(fā)育進(jìn)程作物的群體、個體、器官、組織乃至細(xì)胞，它們的生長發(fā)育過程都是符合S形生長曲線的。 如果在某一階段偏離了 S形曲線的軌跡，未達(dá)到或超越了，都會影響作物的生育進(jìn)程和速度， 從而最終影響產(chǎn)量。因此，在作物生育過程中應(yīng)密切注視苗

7、情，使之達(dá)到該期應(yīng)有的長勢長 相，向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)方向發(fā)展。促控柑施的應(yīng)用促控措施要適時。各種促進(jìn)或抑制作物生長的措施，都應(yīng)該在作物生長發(fā)育最快速度 到來之前應(yīng)用。例如，用矮壯素控制小麥拔節(jié)，應(yīng)在基部節(jié)間尚未伸長前施用，如果基部節(jié)間 已經(jīng)伸長，再施矮壯素，就達(dá)不到控制該節(jié)間伸長的效果；水稻曬田可使基部12節(jié)間矮壯， 若曬遲了，不但達(dá)不到這一目的，反而可能影響穗的分化。促控措施要兼顧不同器官。同一作物的不同器官，通過S形生長周期的步伐不同，生 育速度各異，在控制某一器官生育的同時，應(yīng)注意這項措施對其他器官的影響。例如，拔節(jié)前 對稻麥?zhǔn)┯盟傩缘?，雖然能對稻麥的小花分化起促進(jìn)作用，但同時也能促使基部1

8、2個 節(jié)間的伸長，而易引起以后植株的倒伏。四、作物的生育期和生育時期(一）作物的生育期作物生育期的概念作物從出苗到成熟之間的天數(shù)，稱為作物的生育期。在生產(chǎn)上，由于作物收獲的產(chǎn)品器官 不同，生育期的計算方法也不同。根據(jù)收獲對象的不同，有以下4種情況：收獲子粒。一般以子粒為播種材料又以新的子粒為收獲對象的作物，其生育期是指子 粒播種后從出苗開始到成熟所經(jīng)歷的總天數(shù)。這類作物在生產(chǎn)上最多，如小麥、玉米、大豆、高粱等。收獲營養(yǎng)體。對于以營養(yǎng)體為收獲對象的作物，如麻類、薯類、牧草、綠肥、甘蔗、甜菜、 煙草等，其生育期是指播種材料出苗到主產(chǎn)品收獲適期的總天數(shù)。煙草的生育期是從出苗到 “工藝成熟”之間的天數(shù)

9、。育苗移栽。需要育秧(育苗）移栽的作物，如水稻、甘薯、煙草等，通常還將其生育期分 為秧田（苗床)期和大田期。秧田（苗床)期是指從出苗到移栽的天數(shù)，大田期是指從移栽到成 熟的天數(shù)。棉花。棉花具有無限生長習(xí)性，在棉花開始吐絮后，要持續(xù)很長時間才能收獲完畢。 一般將播種出苗至開始吐絮的天數(shù)稱為生育期，而將播種到全田收獲完畢的天數(shù)稱為大田生 育期。影響作物生育期長短的因素作物生育期長短不同，主要由作物的遺傳性和所處的環(huán)境條件決定?；蛐蛯ι诘挠绊憽；蛐筒煌瑢?dǎo)致不同作物、同一作物不同類型及不同品種的 生育期長短不同。如北京地區(qū)，冬小麥生育期為250 d左右，春小麥生育期僅100 d左右。同 為冬小

10、麥又有早熟品種、中熟品種和晚熟品種之分。早熟品種生長發(fā)育快，主莖節(jié)數(shù)少，葉片 少，成熟早，生育期較短；晚熟品種生長發(fā)育緩慢，主莖節(jié)數(shù)多，葉片多，成熟遲，生育期較長。 中熟品種在各種性狀上均介于兩者之間。環(huán)境條件對生育期的影響。溫度和日照長度變化會引起生育期變化。如玉米、大豆、 水稻等喜溫短日照作物，當(dāng)從南方向北方引種時，由于緯度增高，溫度較低，日長較長，其生育 期延長;相反，從北方向南方引種，由于緯度低，日長較短，溫度較高，生育期縮短。強(qiáng)冬性小麥 為低溫長日照作物，若作春小麥栽培則當(dāng)年不能抽穗成熟。此外，不同海拔高度和不同栽培措施對作物生育期也有影響。如在相同緯度下，高海拔地 區(qū)溫度較低，作物

11、生育期較長;低海拔地區(qū)溫度較高，生育期就短；同一玉米品種在春播時生育 期較長而夏播情況下較短。作物的生育期與產(chǎn)量一般來說，早熟品種單株生產(chǎn)力低，晚熟品種單株生產(chǎn)力髙，但這也不是絕對的。如湖南、 江西兩省晚熟油菜品種產(chǎn)量低于中熟油菜品種產(chǎn)量，其主要原因是這兩省人春后，溫度上升 快，晚熟品種灌漿成熟時，常遇高溫逼熟，導(dǎo)致產(chǎn)量和種子含油量下降，而中熟品種則成熟條件 好，產(chǎn)量和種子含油量高。此外，從群體產(chǎn)量看，早熟品種多適于密植，而晚熟品種多適于稀 植，因此，早熟品種群體產(chǎn)量也不一定比晚熟品種低。(二）作物的生育時期生育時期是指作物一生中植株外部形態(tài)呈現(xiàn)顯著變化的若干時期。依此顯著變化可將每 種作物的

12、一生劃分為若干個生育時期?，F(xiàn)將常見作物的生育時期介紹如下：稻、麥類。一般劃分為出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、成熟期（圖4-1)。玉米。一般劃分為出苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、開花期、吐絲期、成熟期。豆類。一般劃分為出苗期、分枝期、開花期、結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期。棉花。一般劃分為出苗期、現(xiàn)蕾期、花鈴期、吐絮期。油菜。一般劃分為出苗期、現(xiàn)蕾抽薹期、開花期、成熟期。對各種作物生育時期的劃分，目前尚未完全統(tǒng)一，有的劃分粗些，有的劃分細(xì)些。例如，成 熟期還可細(xì)劃為乳熟期、蠟熟期和完熟期。需要說明的是，在日常的生產(chǎn)和科研實踐中，對作物的生育時期的含義有兩種解釋，一種 是把各生育時期

13、視為作物全田出現(xiàn)形態(tài)顯著變化的植株達(dá)到規(guī)定百分率的日期，如出苗期是 指出苗植株達(dá)到全田植株50%的那一天，即某月某日；另一種是把每個生育時期看成出現(xiàn)顯 著形態(tài)變化后持續(xù)的一段時期，并以該時期開始到下一生育時期開始的前一天為止之間的天 數(shù)計算，例如，分蘗期，即是指從分蘗開始的那一天起至拔節(jié)期開始前一天之間的天數(shù)。在進(jìn) 行科學(xué)試驗記載時，常常采用前一種方法。關(guān)于達(dá)到各生育時期的“ ”標(biāo)準(zhǔn)，一般以10%為 始期，以50%為盛期作為記載某生育時期的標(biāo)準(zhǔn)。五、作物器官的建成(一）種子及種子萌發(fā)種子的概念作物生產(chǎn)上所說的種子是泛指用于播種繁殖下一代的播種材料，它包括植物學(xué)上的三類 器官。第一類即由胚珠受精

14、后發(fā)育成的種子，即植物學(xué)上的種子，如豆類、麻類、棉花、油菜、煙 草等作物的種子；第二類為由子房發(fā)育而成的果實，如稻、麥、玉米、髙粱、谷子等的穎果，蕎麥 和向日葵的瘦果，甜菜的聚合果等，第三類為進(jìn)行無性繁殖用的根或莖，如甘薯的塊根，馬鈴薯 的塊莖，甘蔗的莖節(jié)等。近年來，隨著農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，通過組織培養(yǎng)技術(shù)，把植物組織的細(xì)胞培養(yǎng)成在形態(tài) 及生理上與天然種子胚相似的胚狀體(體細(xì)胞胚），把胚狀體包埋在膠囊內(nèi)形成球狀結(jié)構(gòu)，使其 具備種子機(jī)能e這種顆粒體稱為人工種子（Artificial seeds)，又稱合成種子（Synthetic seeds) 或體細(xì)胞種子（Somatic seeds)。種子的組

15、成除用于無性繁殖的營養(yǎng)器官，如根和莖外，作物的種子一般由種皮、胚和胚乳(有些作物胚 乳退化，所以看起來不明顯）三部分組成。具體有以下幾種情況：單子葉作物。小麥、玉米、高粱等禾谷類作物的種子有胚、胚乳，不僅有種皮，還有果皮 包被著，種皮和果皮緊密相連不易分開；而水稻、大麥、谷子等甚至還包括果實以外的內(nèi)外稃 (殼）。胚乳是種子養(yǎng)分的貯藏場所，有胚乳的種子，一般 內(nèi)胚乳比較發(fā)達(dá)（圖4-3)。有胚乳的雙子葉作物。種子由胚、胚乳、種皮三部 分組成，如蓖麻、蕎麥、黃麻、苘麻、煙草等。無胚乳的作物。種子有胚、種皮，但沒有胚乳，養(yǎng)分貯藏于胚內(nèi)，尤其是子葉內(nèi)，如棉花、油菜、芝麻、甜 菜、大麻及大豆、花生等作物。

16、由于胚或子葉中貯藏養(yǎng) 分多少關(guān)系到種子發(fā)芽和幼苗初期生長的強(qiáng)弱，所以選 用粒大、飽滿、整齊一致的種子，對保證全苗壯苗有重要 意義。種子發(fā)芽條件種子和用于進(jìn)行繁殖的營養(yǎng)器官能否發(fā)芽，首先決定 于自身是否具有發(fā)芽能力，只有具有發(fā)芽能力的種子才可能發(fā)芽。除自身因素外，水分、溫度 和空氣是發(fā)芽的主要外部條件，種子發(fā)芽要求水分、溫度和空氣三個因素的適度配合，三者缺 一不可。水分。水分是制約種子發(fā)芽的首要因素。種子必須在吸足水分后才能萌發(fā)，如吸收水 分不足，即使其他條件滿足種子也不能開始發(fā)芽。不同作物種子發(fā)芽所需水量也不同，含淀粉 多的種子吸水量較少，如小麥為種子干重的150%160%，玉米為137%;含

17、蛋白質(zhì)、脂肪較多 的種子則吸水量較多，如大豆為220%240%。溫度。作物種子發(fā)芽是在一系列酶的參與下進(jìn)行的，而酶的催化活力與溫度有密切關(guān) 系。不同作物種子發(fā)芽所需最低、最適、最高溫度不同，即使同一種作物，也因生態(tài)型、品種或 品系不同而有差異。一般原產(chǎn)北方的作物需要溫度較低，如小麥種子發(fā)芽的最低溫度為3 5C，最適溫度為1520C，最高溫度為3540C ;原產(chǎn)南方的作物所需溫度較高，如水稻種子 萌發(fā)的最低溫度為1012C ,最適溫度為2832C，最高溫度為4042C?？諝猓ㄑ鯕猓?。在種子發(fā)芽過程中，旺盛的物質(zhì)代謝和物質(zhì)運輸?shù)刃枰獜?qiáng)烈的有氧呼 吸作用來保證，因此氧氣對種子發(fā)芽極為重要。各種作物種

18、子萌發(fā)需氧程度不同，花生、大 豆、棉花等種子含油較多，萌發(fā)時較其他種子要求更多的氧。水稻種子與一般作物種子有 些不同。水稻正常發(fā)芽也需要充足的氧氣，但在缺氧情況下，水稻種子具有一定限度忍受 缺氧的能力，可以進(jìn)行無氧呼吸，但缺氧時間不能過久，否則影響幼根、幼葉生長，并且導(dǎo)致 酒精中毒。此外，有些作物種子發(fā)芽還需要光，如煙草種子在間歇照光時萌發(fā)率較高，其作用機(jī)理目 前還不太清楚，可能與光期產(chǎn)生光反應(yīng)，隨后產(chǎn)生暗反應(yīng)有關(guān)。種子萌發(fā)過程有性繁殖作物。種子的萌發(fā)分為吸脹、萌動和發(fā)芽三個階段。首先是吸脹階段，種子 吸收水分膨脹達(dá)到飽和。接著是萌動階段，貯藏物質(zhì)中的淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪通過酶的活動， 分別水解

19、為可溶性糖、氨基酸、甘油及脂肪酸等，這些物質(zhì)運輸?shù)脚叩母鱾€部分，作為種子萌發(fā) 的結(jié)構(gòu)物質(zhì)并提供能量;繼而在適宜的溫度和通氣條件下，胚根伸長突破種皮，露出白嫩的根 尖，即完成萌動階段。最后是發(fā)芽階段，胚繼續(xù)生長，禾谷類作物當(dāng)胚根長至與種子等長，胚芽 長度達(dá)到種子長度一半時，即為發(fā)芽。無性繁殖作物。以塊根繁殖的甘薯，依靠塊根薄壁細(xì)胞分化形成的不定芽原基的生長 發(fā)育，突破周皮而發(fā)芽。馬鈴薯、甘蔗、苧麻等的發(fā)芽，則是由莖節(jié)上的休眠芽在適宜條件下伸 長并長出幼葉。這類根、莖萌發(fā)的共同點是：一般都可萌發(fā)2個以上的芽，形成一種多芽，以后又可分離成 獨立的植株;根、莖都具有頂端優(yōu)勢，即在塊根、塊莖的頂部（開始

20、膨大的一端）和上部莖節(jié)上的 芽首先萌發(fā)，依次向下，在一種多芽的情況下，上部芽常常會抑制下部芽的萌發(fā)；塊根、塊莖內(nèi) 本身含水量較多，所以沒有吸脹過程，只要有一定濕潤的土壤環(huán)境，溫度與空氣適宜時就可以 萌發(fā)。種子壽命和休眠種子壽命。種子壽命是指種子從采收到失去發(fā)芽力的時間。在一般貯存條件下，多 數(shù)種子的壽命較短，一般為13年，如花生種子的壽命僅有1年，小麥、水稻、玉米、大豆等 種子為2年。也有少數(shù)作物種子壽命較長，如蠶豆、綠豆能達(dá)611年。種子壽命長短與 貯存條件有密切關(guān)系，如低溫貯存可以延長種子的壽命，保持種子密封干燥也可延長種子 壽命。種子休眠。具有生活能力的新種子，即使在適宜的萌發(fā)條件下亦不

21、能發(fā)芽的現(xiàn)象稱為 種子的休眠。休眠是植物對不良環(huán)境的一種適應(yīng)。稻、小麥、大麥、玉米、高粱、豆類、棉花、油 菜的種子和馬鈴薯的塊莖等大多具有休眠特性。種子休眠的原因及破除方法。種子休眠的原因大致分為三種類型。胚的后熟。是 種子休眠的主要原因，即種子收獲或脫落時，胚組織在生理上尚未成熟，因而不具備發(fā)芽能力。 這類種子可通過低溫和水分處理，促進(jìn)后熟，使之發(fā)芽。硬實引起休眠。硬實種皮不透水， 不透氣，故不能發(fā)芽，如豆類作物在干燥、高溫、氮肥多的環(huán)境下種植容易產(chǎn)生硬實。為促使硬 實種子發(fā)芽，一般采用機(jī)械磨傷種皮或用酒精、濃硫酸等化學(xué)物質(zhì)處理使種皮溶解，增強(qiáng)其透 性。種子或果實中含有某種抑制發(fā)芽的物質(zhì)。如

22、種子中含有脫落酸、酚類化合物、有機(jī)酸等 而未能發(fā)芽，在這種情況下，可通過改變光、溫、水、氣等條件，或采用植物激素等予以處理，使 休眠解除。1.胚芽鞘2.主胚根3.胚根4.種子 圖4-4小麥種子萌發(fā)和出苗子葉出土類型作物種子在田間萌發(fā)出土的過程中，根據(jù)下胚軸 伸長與否，將子葉出土情況分為子葉出土、子葉不出 土及子葉半出土三種類型。子葉出土的作物。種子發(fā)芽時，其下胚軸生 長快且伸長，能將子葉帶出地面，隨后展開變綠，下胚 軸成為幼莖，如棉花、大豆等。此類作物播種時，要求 土壤要疏松，播種不能太深，否則不易出苗。子葉不出土（留土）的作物。種子發(fā)芽時，下 胚軸不伸長，只有上胚軸伸長，將胚芽帶出地面，而子

23、 葉殘留在土中，直至養(yǎng)分耗盡，其幼莖由上胚軸轉(zhuǎn)成， 如蠶豆、豌豆等。另外，小麥、玉米等種子發(fā)芽時，首 先鉆出地面的是錐狀的胚芽鞘，它的鉆土能力強(qiáng)。胚 芽鞘一出地面見到光照立即停止生長，包在里邊的真葉則從胚芽鞘孔口處伸出地面（圖4-4)。子葉半出土作物。種子在萌發(fā)時，其上胚軸和胚芽生長較快，同時下胚軸也相應(yīng)生長。 當(dāng)播種較深時，子葉不出土；而播種較淺時則可見子葉露出地面，如花生種子。由于上述情況，在生產(chǎn)上確定播種深度時，應(yīng)考慮到作物子葉是否出土以及根莖（胚軸）長 短等特性。一般子葉出土或根莖短的作物播種要淺一些，子葉不出土或根莖長的作物播種可深一些。根作物的根系作物的根系由初生根、次生根和不定根

24、組成。作物 的根系可分為兩類：一類是須根系，如單子葉作物的根； 另一類是直根系，如雙子葉作物的根。須根系。單子葉作物如禾谷類作物的根系屬于 須根系。它由種子根（初生根或胚根）和莖節(jié)上發(fā)生的次 生根（不定根、節(jié)根）組成。種子萌發(fā)時，先長出1條初生 根（有的可長出37條），隨著幼苗的生長，基部莖節(jié)上 長出次生根，次生根是從地下接近土表的莖節(jié)上發(fā)生的， 所以叫節(jié)根；因為其數(shù)目不定，所以又叫不定根；它的出 生順序是自芽鞘節(jié)開始，漸次由下位節(jié)移向上位節(jié)，節(jié)根 在莖節(jié)上呈輪生狀態(tài)。當(dāng)拔節(jié)以后，多數(shù)作物的莖節(jié)不 再生出節(jié)根，但有些作物（玉米、高粱、谷子）則在近地面 莖節(jié)上常發(fā)生一輪或數(shù)輪較粗的節(jié)根，稱為支持

25、根，又叫 氣生根，這些根人土以后，對植株抗倒伏和吸收水分、養(yǎng) 分都有一定作用，還具有合成氨基酸的作用（圖4-5)。直根系。雙子葉作物如豆類、棉花、麻類、油菜等 的根系屬直根系。它由一條發(fā)達(dá)的主根和各級側(cè)（支）根 構(gòu)成。主根由胚根不斷伸長形成，逐步分化長出側(cè)根，主 根較發(fā)達(dá)，側(cè)根逐級變細(xì)，形成直根系（圖4-6)。根的生長與分布禾谷類作物根系隨著分蘗的增加根量不斷增 加，生長前期橫向生長顯著，拔節(jié)以后轉(zhuǎn)向縱深伸 展，到孕穗或抽穗期根量達(dá)最大值，以后逐步下 降。根入土較深，水稻可達(dá)5060 cm，而小麥可 達(dá)100 cm以上。小麥根系主要分布在020 cm 耕層土壤中，占總根量的70%80%，204

26、0 cm 的土層中占10%15%。雙子葉作物棉花、大豆等的根系也是逐步形1主根側(cè)根1細(xì)根4根瘤成的，苗期生長較慢，現(xiàn)蕾后逐漸加快，至開花期S4-6根量達(dá)最大值，以后又變慢。棉花根入土深度可(資料來源:曹衛(wèi)星作物栽培學(xué)總論26)達(dá)8020 cm,約80%的根量分布在040 cm土層中。一般來說，作物在30 cm耕層中根分布最多，所吸收的養(yǎng)分和水分也主要來自這一土層。根生長的越向性(1)向水性。根系入土深淺與土壤水分有很大關(guān)系。水田中水稻根系扎得較淺，而旱地作物根系較深。適度的表層土壤干旱，有利于根系下扎。當(dāng)然土壤極度干旱或土壤淹澇，都不利 于根系的生長。為了后期生長健壯，苗期要控制水分供應(yīng)，可促

27、使根系向縱深發(fā)展。趨肥性。在肥料集中的土層中，一般根系比較密集。所以在生產(chǎn)上強(qiáng)調(diào)深施肥，不僅 可以提高肥料利用率，還可促進(jìn)根系下扎。向氧性。根系具向氧性，所以要求耕層土壤通氣性要好，這是根系生長的必要條件。 在生產(chǎn)上經(jīng)常中耕，使土壤疏松通氣，是促根的常用手段之一。根據(jù)作物根的這三個特性，生產(chǎn)上經(jīng)常采用“蹲苗”措施來控上促下，培育壯苗。而蹲苗的 3個措施就是不灌水、不施肥、勤中耕。(三）壟作物的莖單子葉作物的莖。禾谷類作物的莖多數(shù)為圓形，大多中空，如稻、麥等。但有些禾谷類 作物的莖為髓所充滿而成實心，如玉米、髙粱、甘蔗等。莖稈由許多節(jié)和節(jié)間組成，節(jié)上著生葉 片。禾谷類作物的莖主要靠每個節(jié)間基部的

28、居間分生組織的細(xì)胞進(jìn)行分裂和伸長，使每個節(jié) 間伸長而逐漸長高，其節(jié)間伸長的方式為居間生長。禾谷類作物拔節(jié)后不久幾個節(jié)間同時生 長，是莖伸長最快的時期。禾谷類作物基部莖節(jié)的節(jié)間極短，密集于土內(nèi)靠近地表處，稱為分蘗節(jié)，分蘗節(jié)上著生的 腋芽在適宜的條件下能長成分蘗。從主莖葉腋長出的分蘗稱為一級分蘗，從一級分蘗上長出 的分蘗叫二級分蘗，從二級分蘗上長出的分蘗叫三級分蘗，依此類推。雙子葉作物的莖。雙子葉作物的莖一般接近圓形，實心，由節(jié)和節(jié)間組成。此類作物 莖的生長有兩種方式。一種是單軸生長，即主軸從下向上呈無限生長，主軸上的側(cè)芽可發(fā)展為 側(cè)枝。單軸生長的莖稈外形直立，如向日葵、無限結(jié)莢習(xí)性的大豆、棉花的

29、主莖和營養(yǎng)枝等。 另一種是合軸生長，即主軸生長了一段時間之后停止生長，由靠近頂芽下方的一個側(cè)芽代替頂 芽形成一段主軸，以后新的主軸頂芽又停止生長，再由其下方側(cè)芽產(chǎn)生新的一段主軸，依次類 推，便形成稍有彎曲的莖枝，如棉花的果枝。雙子葉作物的莖，主要靠莖尖頂端分生組織的細(xì) 胞分裂和伸長，使節(jié)數(shù)增加，節(jié)間伸長，植株逐漸長高，其節(jié)間伸長的方式為頂端生長。莖的節(jié)數(shù)因作物種類及品種而異；每節(jié)著生一葉，葉腋間都有腋芽，可萌發(fā)為分枝。分枝 習(xí)性因作物種類不同而不同，分枝性強(qiáng)的作物，如棉花、油菜、花生、豆類等，其分枝對產(chǎn)量構(gòu)成 的作用較大，在栽培上，要促分枝早生、多發(fā)。分枝性弱的作物，如大麻、煙草等，分枝對莖（

30、大 麻）和葉（煙草）的產(chǎn)量和品質(zhì)不利。影響分枝(分?。┥L的因素作物種類和品種。不同的禾本科作物分蘗特性不同，稻、麥類分蘗能力強(qiáng)，在生產(chǎn)上， 稻、麥類可形成數(shù)十個分蘗，一般有510個分蘗能夠成穗。玉米、高粱分蘗能力弱，產(chǎn)生的分 蘗少，而且普通玉米分蘗不能成穗，高粱分蘗成穗率較低。同一作物不同品種分蘗能力也有很 大差異，如冬小麥品種分蘗能力比春小麥分蘗能力強(qiáng)；大豆不同品種之間分枝差異也大，有的 品種無分枝，有的品種有45個分枝，有的品種可達(dá)1015個分枝。種植密度。合理種植密度和較稀種植，有利于作物主莖的生長。對于分枝（或分蘗）的 作物，種植密度影響分枝(或分蘗）的形成?？偟恼f來，苗稀，單株營養(yǎng)

31、面積大，光照充足，植株 分枝（或分蘗)力強(qiáng)；反之，苗密，則分枝力（或分蘗力）弱。施肥。施足基肥、苗肥，增加土壤中的氮素營養(yǎng)，可以促進(jìn)主莖和分枝（分蘗）的生長。如氮、磷、鉀施用比例得當(dāng)，則更有利于主莖和分枝（分蘗）的生長。但氮肥過多，碳氮比例失 調(diào)，對莖枝(分蘗)生長不利。(四）葉作物的葉作物的葉是光合作用的主要器官，作物生產(chǎn)依賴于葉片的光合作用，在作物生產(chǎn)中特別重 視葉片的生長狀況。1.葉舌2.葉片3.葉鞘 圖4-7離粱葉構(gòu)造單子葉作物的葉。禾谷類作物的葉為單葉，一 般包括葉片、葉鞘、葉耳和葉舌4部分，葉的下方為葉 鞘，包圍著節(jié)間。葉片位于葉鞘上方，呈扁平形狀，有 利于接受陽光。在葉片和葉鞘相

32、連處的內(nèi)側(cè)，有葉舌， 其形狀大小以及茸毛有無因作物種類而不同。有些禾 谷類作物在葉片基部的兩側(cè)還各有一個葉耳。葉舌和 葉耳可作為鑒別作物、雜草的標(biāo)志（圖4-7)。雙子葉作物的葉。雙子葉作物的葉由葉片、葉柄 和托葉三部分構(gòu)成。棉花、苧麻、大豆、向日葵的葉三部 分俱全，叫完全葉。缺少任何一部分或兩部分的葉，叫不 完全葉，如甘薯、油菜的葉無托葉，煙草的葉無葉柄。1.葉片2.葉柄3.托葉 圖4-8棉花的葉葉可分為單葉和復(fù)葉。凡一個葉柄上只生一片葉，不論其完整與否， 都叫單葉，如棉花、向日葵、油菜等作物的葉（圖4-8)。葉 柄上著生著兩個以上完全獨立的小葉片，叫復(fù)葉。復(fù)葉 又分羽狀復(fù)葉如豌豆、花生、紫云

33、英的葉；掌狀復(fù)葉如大 麻的葉；豆類中的大豆、紅小豆、綠豆的葉片由三片小葉 構(gòu)成，稱三出復(fù)葉。葉的功能期作物的葉片展開后，即可進(jìn)行光合作用，在葉片生 長定型后不久光合作用達(dá)到峰值，后因葉片年齡老化， 而逐漸衰老枯死。葉片的光合產(chǎn)物除部分用于本身的 呼吸和生理代謝消耗外，大部分向植株其他器官輸出。 葉從開始輸出光合產(chǎn)物到失去輸出能力所持續(xù)時間的 長短，稱為葉的功能期。禾谷類作物葉片的功能期一般 為葉片定長到1/2葉片變黃所持續(xù)的天數(shù)；雙子葉作物 則為葉平展至全葉1/2變黃所持續(xù)的天數(shù)。影響葉生長的因素葉的分化、出現(xiàn)和伸展受溫、光、水、礦質(zhì)營養(yǎng)等多 種因素的影響。較高的氣溫對葉片長度和面積增長有利，

34、而較低的氣溫則有利于葉片寬度 和厚度的增長。光照強(qiáng)，葉片的寬度和厚度增加；光照弱，則對葉片長度伸長有利。充足的 光照有利于葉綠素的形成，葉片光合效率髙。充足的水分促進(jìn)葉片生長，葉片大而薄；缺水使葉生長受阻，葉片小而厚。礦質(zhì)營養(yǎng)中，氮能促進(jìn)葉面積增大，但過量的氮又會造成莖葉 徒長，對產(chǎn)量形成不利。在生長前期，磷能增加葉面積，而在后期卻又會加速葉片的老化。 鉀對葉有雙重作用，一是可促進(jìn)葉面積增大，二是能延遲葉片老化。五）花器的分化與發(fā)育禾谷類作物穗的分化與發(fā)育禾谷類作物的花序通稱為穗。作物花序的特點見 表1。它們的小穗由二片護(hù)穎和一朵或數(shù)朵小花組 成。小花有外穎、內(nèi)穎各一片，雄蕊3個（水稻6個）、

35、雌蕊一個。禾谷類作物幼穗分化開始較早，稻、麥作物#胃 一般在主莖拔節(jié)前后或同時，粟類作物則在主莖拔節(jié) 伸長以后。禾谷類作物穗的分化可概括為五個階段：生長錐伸長期，穗枝梗（圓錐花序)或穗軸節(jié)片（穗狀花 序）分化期，小穗、小花分化期，雌雄蕊分化期及性細(xì)胞 形成期（圖4-9)。表4-1主要作物花序種類和特點花序類型代表作物花序特點穗狀花序小麥、大麥、黑麥由具有帶節(jié)的穗軸和著生在穗軸節(jié)上的小穗所組成圓錐花序水稻、玉米的雄穗、高粱、谷子具有主軸和第一至第四級枝梗，小穗著生于枝梗上(復(fù)總狀花序）總狀花序豆類、花生、油菜有一條長花軸，花軸上著生花柄長短大致相等的花頭狀花序向日葵花軸縮短，頂端膨大，上面密生許

36、多無柄或近無柄小花聚傘花序煙草花軸頂端或中心花先形成，不能繼續(xù)伸長，依次向下或 向外形成花軸單花棉花、芝麻葉腋處開獨立的花雙子葉作物花芽的分化與發(fā)育圖4-10棉花花器縱剖面雙子葉作物的花均由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊組成。雙子葉作物花芽分化一般 也較早，如棉花在23葉期即開始花芽分化;南方冬油菜一般10多片葉時開始花芽分化;有的 花生品種在主莖只有3片真葉時（出苗后34天），第一花芽即開始分化。由于雙子葉植物花器 比較分散，花芽分化開始和結(jié)束時間各不相同。花的 分化發(fā)育過程可概括為五個階段:花萼形成期、花冠 和雄雌蕊分化期、花粉母細(xì)胞和胚囊母細(xì)胞形成期、四分體形成期、胚囊和花粉粒形成期

37、（圖4-10)。(六）開花、授粉和受精開花與開花順序開花是指花朵張開，已成熟的雄蕊和雌蕊（或兩 者之一)暴露出來的現(xiàn)象。禾本科作物由于花的構(gòu) 造較為特殊，開花時，內(nèi)、外稃張開，花絲伸長，花藥 上升，散出花粉。各種作物開花都有一定的規(guī)律性，具有分枝(分蘗）習(xí)性的作物，通常是主莖花序先開花，然后是第一次分枝（分蘗）花序、第二次 分枝(分蘗)花序依次開花。同一花序上的花，開放順序因作物而不同；由下而上的有油菜、花 生和無限結(jié)莢習(xí)性的大豆等；中部先開花，然后向上向下的有小麥、大麥及玉米及有限結(jié)莢習(xí) 性的大豆等；由上而下的有水稻、高粱等（圖4-11)。1.穎片張開2.柱頭露出3.花藥伸出4.授粉合穎 圖

38、4-11離粱開花過程授粉成熟的花粉粒借助外力的作用從雄蕊花藥傳到雌蕊柱頭上的過程，稱為授粉。作物的授 粉方式有三種：自花授粉，異交率小于5%，如小麥、大麥、水稻、大豆、豌豆、花生等。異花 授粉，異交率50%以上。如玉米、蓖麻、白菜型油菜等。常異花授粉，異交率5%50%。如 棉花、高粱、蠶豆等。受精作物授粉后，雌雄性細(xì)胞即卵細(xì)胞和精子相互融合的過程，稱為受精。其過程是：花粉落 在柱頭上后，通過相互“識別”或選擇，花粉粒開始在柱頭上吸水、萌發(fā)，長出花粉管，穿過柱頭， 經(jīng)花柱誘導(dǎo)組織向子房生長，把兩個精子送到位于子房內(nèi)的胚囊，分別與胚囊中的卵細(xì)胞和中 央細(xì)胞融合，形成受精卵和初生胚乳核，完成“雙受精

39、”過程。第二節(jié)作物的產(chǎn)量及產(chǎn)量形成一、作物的產(chǎn)量(一）生物產(chǎn)置和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)置作物的產(chǎn)量是指單位面積作物產(chǎn)品的數(shù)量。作物產(chǎn)量通常分為生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。生 物產(chǎn)量是指作物一生中生產(chǎn)和積累的有機(jī)物質(zhì)的總量(含有一定水分），即整個植株(一般不包 括根系）的總收獲量。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量(一般所指的產(chǎn)量）則是指栽培目的所需要的產(chǎn)品收獲量。由于作物種類和人們栽培目的的不同，作物被利用作為產(chǎn)品的部分也不同，如禾谷類、豆 類、油料作物的產(chǎn)品是子粒;薯類、甜菜是塊莖塊根;棉花是纖維和種子;麻類作物是韌皮纖維； 煙草是葉片；綠肥是整個植株等。同一作物，因利用目的不同，其產(chǎn)量概念也發(fā)生變化。如玉 米，收獲子粒作為糧食或飼料，其子

40、粒便是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；若收獲莖、葉作為青飼料，則莖葉便是經(jīng) 濟(jì)產(chǎn)量。(二）經(jīng)濟(jì)系數(shù)在一定的生物產(chǎn)量中，究竟能得到多大比例的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，這就要看生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn) 量的效率，這種轉(zhuǎn)化效率即經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值，稱為經(jīng)濟(jì)系數(shù)或收獲指數(shù)。經(jīng)濟(jì)系數(shù)（收獲指數(shù)）=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量/生物產(chǎn)量經(jīng)過人類長期的選擇和培育，作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)已達(dá)到相當(dāng)髙的水平。在正常生長情況下，各 種作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)是相對穩(wěn)定的。例如，禾谷類作物的水稻和小麥的經(jīng)濟(jì)系數(shù)為0. 3550;玉米為0. 300. 50;薯類作物為0. 700. 85;甜菜、煙草為0. 60. 7;油菜0. 28;大豆250.40;棉花（籽棉）0. 350.40;皮棉0.

41、 130. 16;葉菜類可接近1.0等。不同作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異較大，這與人們所需要的器官及其化學(xué)成分有關(guān)。凡是以營養(yǎng) 器官作為主產(chǎn)品的作物（如薯類、甜菜、煙草等作物），由于形成主產(chǎn)品的過程比較簡單，所以經(jīng) 濟(jì)系數(shù)較高；凡以生殖器官作為主產(chǎn)品的作物（如禾谷類、豆類、油料等作物），由于其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 的形成要經(jīng)歷生殖器官的分化發(fā)育直到結(jié)實成熟，同化產(chǎn)物要經(jīng)過復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程，因而經(jīng)濟(jì) 系數(shù)較低。主產(chǎn)品的化學(xué)成分不同，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也不一樣。產(chǎn)品以碳水化合物為主的，在形成過 程中需要的能量較少，而含脂肪和蛋白質(zhì)較多的產(chǎn)品，在形成過程中需要的能量較多。因此， 大豆、花生及油菜的經(jīng)濟(jì)系數(shù)較禾谷類作物低，但它們單位產(chǎn)

42、量所貯積的能量較高。必須指出，經(jīng)濟(jì)系數(shù)的髙低表明光合作用的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)運到有主要經(jīng)濟(jì)價值的器官中的 效率，單用經(jīng)濟(jì)系數(shù)并不能說明產(chǎn)量的高低，欲提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，只有在提高生物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上， 提髙經(jīng)濟(jì)系數(shù)，才能達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的目的。二、產(chǎn)量構(gòu)成因素(一）產(chǎn)量的構(gòu)成因素在作物生產(chǎn)實踐中，作物產(chǎn)量是按單位土地面積上有經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)品數(shù)量來計算的。一 般地，作物產(chǎn)量是由單株平均產(chǎn)量與單位面積上的株數(shù)(或穗數(shù)）兩個因素構(gòu)成的。例如，禾谷 類作物產(chǎn)量的構(gòu)成為：產(chǎn)量=單位面積的穗數(shù)X平均單穗產(chǎn)量=穗數(shù)X單穗粒數(shù)X單粒重量上式中穗數(shù)、單穗粒數(shù)及單粒重量（粒重）稱為產(chǎn)量的構(gòu)成因素。作物種類不同，它們的產(chǎn)量構(gòu)成因素也不

43、同（表4-2)。表4-2不同作物產(chǎn)量構(gòu)成因素作物種類產(chǎn)量構(gòu)成因素水稻、玉米d、麥等禾谷類穗數(shù)、穗粒數(shù)、粒重大豆、蠶豆、綠豆等豆類株數(shù)、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、粒重馬鈴薯、甘薯、等薯類株數(shù)、單株薯塊數(shù)、薯塊重棉花株數(shù)、單株成鈴數(shù)、鈴重、衣分油菜株數(shù)、單株分枝數(shù)、分枝莢果數(shù)、莢果粒數(shù)、粒重甘蔗莖數(shù)、莖重?zé)煵葜陻?shù)、單株葉數(shù)、葉重苜蓿、草木樨、三葉草等牧草株數(shù)、單株鮮重(二）產(chǎn)置構(gòu)成因素間的相互關(guān)系相互制約理論上分析，各個產(chǎn)量構(gòu)成因素的數(shù)值越大，作物產(chǎn)量就越高。但事實上這些因素很難同 步增長，它們之間有一定的相互制約關(guān)系。例如，如果增加禾谷類作物的穗數(shù)，則單穗粒數(shù)或 單粒重就有下降的趨勢。在作物生產(chǎn)上，主要

44、強(qiáng)調(diào)的是各個產(chǎn)量構(gòu)成因素間的相互協(xié)調(diào)，使它 們的乘積達(dá)到最大值，從而使產(chǎn)量達(dá)到最高。相互補(bǔ)償作物的產(chǎn)量構(gòu)成因素之間有自動調(diào)節(jié)能力。作物種類不同，其補(bǔ)償能力也不同。禾谷類 作物產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的補(bǔ)償能力最具代表性。穗數(shù)。穗數(shù)是禾谷類作物產(chǎn)量構(gòu)成中補(bǔ)償能力最大的因素。成熟時的穗數(shù)，是生育期 中分蘗的發(fā)生和消亡演替的結(jié)果。分蘗發(fā)生的多少和最后成穗的數(shù)量，表明了作物對環(huán)境相 應(yīng)的有效調(diào)節(jié)能力。在一定群體范圍內(nèi)，通過補(bǔ)償作用的調(diào)節(jié)，可達(dá)到一定的產(chǎn)量水平。當(dāng)因 播種量不足等原因造成密度不夠時，就可以通過大量發(fā)生分蘗形成較多的穗數(shù)來補(bǔ)償；但是， 當(dāng)單位面積上穗數(shù)的增加不能彌補(bǔ)單株產(chǎn)量減少的損失時，就會出現(xiàn)減

45、產(chǎn)。小穗和小花。小穗原基對產(chǎn)量有一定的補(bǔ)償能力。以小麥為例，若早期有效分蘗少， 而且在小穗分化期間的外界環(huán)境有利于小穗原基大量發(fā)生時，就能起到較大的補(bǔ)償作用。小 花也有一定的補(bǔ)償能力，例如，小麥穗中部的小穗可能出現(xiàn)10個小花原基，在良好的條件下， 可能有6個完全小花，通常只結(jié)實34粒。在生產(chǎn)上，每穗結(jié)實子粒只占總小花數(shù)的20% 30%，其余的均退化或不育。粒重。在穗數(shù)、穗粒數(shù)不足時，小麥的粒重也可略作補(bǔ)償。禾谷類作物產(chǎn)量構(gòu)成因素的補(bǔ)償作用表現(xiàn)為生長前期的補(bǔ)償作用往往大于生長后期，而 補(bǔ)償程度則取決于種或品種，并隨生態(tài)環(huán)境和氣候條件的不同而有較大差異。(三）產(chǎn)量形成禾谷類作物的產(chǎn)量形成禾谷類作物

46、單位面積穗數(shù)是由株數(shù)(基本苗）和單株成穗數(shù)決定，因此，穗數(shù)的形成從作物 播種就開始。播種密度和播種質(zhì)量決定了株數(shù)，分蘗期是成穗數(shù)的決定階段，這一時期分蘗的 多少對穗數(shù)影響特別大;拔節(jié)、孕穗期是鞏固階段；分蘗期形成的分蘗要在抽穗前進(jìn)行兩極分 化，有效分蘗可以抽穗結(jié)實，無效分蘗則退化了。每穗粒數(shù)的多少取決于小穗、小花的分化和退化。每穗粒數(shù)的形成開始于幼穗分化期，決 定于開花期。粒重取決于子粒容積與充實度，主要決定期是子粒灌漿成熟時期。雙子葉作物的產(chǎn)量形成不同的雙子葉作物其產(chǎn)量構(gòu)成因素不同，產(chǎn)量形成過程也各有特點。一般來說，單位面積 果數(shù)(棉花的鈴數(shù)、大豆的莢數(shù)、油菜的角果數(shù)）取決于單位面積株數(shù)和單

47、株成果數(shù)。單位面積 株數(shù)與播種量和出苗率有關(guān)，作物定苗(或育苗移栽成活）株數(shù)確定，單株果數(shù)從花芽分化開始 形成，開花結(jié)實階段是決定時期，果實發(fā)育期是鞏固階段。每果種子數(shù)開始于花芽分化，決定 于果實的發(fā)育D粒重由果實發(fā)育成熟時期來決定。三、作物產(chǎn)量潛力與增產(chǎn)途徑()作物產(chǎn)量潛力作物單位面積產(chǎn)量究竟能達(dá)到多髙水平，也就是作物的生產(chǎn)能力究竟有多大，這是人們十 分關(guān)心的問題。對于作物生產(chǎn)潛力的大小有多種估算方法，最常用的是根據(jù)對太陽輻射的光 能利用率進(jìn)行估算。太陽輻射能進(jìn)入地球大氣后，能量是相當(dāng)大的，這些射到地面作物群體上的太陽能有3個 去向，一是被反射掉，二是漏射到地面被土壤吸收，三是被作物群體利用

48、。在被作物吸收的這 部分也并不能全部用于光合作用，能夠用于光合作用的部分（光合有效輻射）約占總輻射的 47%，其余的一半多轉(zhuǎn)化成熱而散失于空氣中。光合有效輻射也不能全部轉(zhuǎn)化到光合產(chǎn)物中， 據(jù)測定，光合作用的最大轉(zhuǎn)化效率為28%。假設(shè)在最優(yōu)條件下，按反射和漏射占15%，光合有效輻射占總輻射的47%，最大光合作用 轉(zhuǎn)化效率為28%，呼吸消耗占50%，非光合器官吸收10%，那么：最大光能利用率=(1 . 15)X0. 47X0. 28X(1 0. 5)X(1 0. 1)=5%也就是說，太陽總輻射的最大利用率理論值為5%左右。國內(nèi)外不少學(xué)者也大致得出了 5%6%的結(jié)論。而目前我國農(nóng)田的平均光能利用率僅

49、為0.32%0.40%，全世界農(nóng)田平均 為0. 2%，地球上水陸植物平均僅有0. 1%，可見作物產(chǎn)量還有很大的潛力可挖。(二）作物增產(chǎn)途徑從理論上講，要達(dá)到光合潛力理論值的髙限（5%6%)，必須具備下列條件：具有充分 利用光能的髙光合效能的作物品種；空氣中co2濃度正常；環(huán)境因素均處于最佳狀態(tài)； 具備最適于接受和分配陽光的群體結(jié)構(gòu)。在作物生產(chǎn)上提高光能利用率應(yīng)從改良品種和改 善環(huán)境兩方面考慮。培育高光效品種要求作物品種具有高光合能力，低呼吸消耗，光合作用能保持較長時間，葉片大小、著生角 度適當(dāng)，株型、長相均有利于田間群體最大限度地利用光能。合理安排種植制度充分利用生長季節(jié)，合理安排種植制度。采

50、用間作、套種及復(fù)種等方式，增加復(fù)種指數(shù)，在 溫度許可的范圍內(nèi)，一年內(nèi)在同一塊土地上延長作物生長時間，特別是在光合潛力最大的時 期，使單位土地面積上有較大的綠葉面積，以求提高光能利用率。采用科學(xué)的種植技術(shù)首先要因地制宜合理安排種植方式，調(diào)節(jié)群體內(nèi)的光分布，建立一個合理的群體結(jié)構(gòu)，最 大限度地利用光能。其次要加強(qiáng)科學(xué)管理，正確運用水肥促控措施，以滿足作物各個階段對外 界環(huán)境的要求，適時防治病蟲害，保證作物健壯生長。采用高新技術(shù)隨著作物生產(chǎn)集約化程度的提高，作物栽培的促控技術(shù)日益受到人們的重視。如利用現(xiàn) 代數(shù)學(xué)方法和電子計算機(jī)等手段建立作物生長模型，利用多指標(biāo)多手段調(diào)控作物生長發(fā)育向 有利于人們需要

51、的方向發(fā)展;作物模式化栽培、專家決策支持系統(tǒng)、地膜覆蓋技術(shù)、化控技術(shù)等 的應(yīng)用，對挖掘作物增產(chǎn)潛力均起了很重要的作用。第三節(jié)作物的品質(zhì)及品質(zhì)形成、作物的品質(zhì)(一）品質(zhì)的概念作物產(chǎn)品的品質(zhì)是指產(chǎn)品的質(zhì)量，直接關(guān)系到產(chǎn)品的使用價值和經(jīng)濟(jì)價值。作物產(chǎn)品品 質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn)，即所要求的品質(zhì)內(nèi)容因產(chǎn)品用途而異。對大多數(shù)糧食作物及飼料作物來說，作 物產(chǎn)品的品質(zhì)主要體現(xiàn)在食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)兩個方面。而對大多數(shù)經(jīng)濟(jì)作物而言，評價品 質(zhì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)通常為工藝品質(zhì)和加工品質(zhì)。對所有農(nóng)產(chǎn)品來說，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的順利銷售，商業(yè) 品質(zhì)十分重要。在生產(chǎn)中，人們總希望生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。優(yōu)質(zhì)主要是指農(nóng)產(chǎn)品自身及其延 伸所表現(xiàn)出的優(yōu)良品

52、質(zhì)。(二）品質(zhì)的內(nèi)涵營養(yǎng)品質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)是指農(nóng)產(chǎn)品所含的營養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉以及各種維生素、礦質(zhì)元素、 微量元素等；還包括人體必需的氨基酸、不飽和脂肪酸、支鏈淀粉與直鏈淀粉及其比例等。營 養(yǎng)品質(zhì)反映產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。好的營養(yǎng)品質(zhì)一方面要求富含營養(yǎng)成分，另一方面要求各種營 養(yǎng)成分的比例合理。食用品質(zhì)食用品質(zhì)主要指適口性，即人食用時的感覺好壞，也就是通常說的好吃不好吃。如稻米蒸 煮后的食味、黏性、軟硬、香氣等的差異，就表現(xiàn)為不同的食用品質(zhì)。小麥、黑麥、大麥等麥類作 物的食用品質(zhì)主要是指烘烤品質(zhì)，烘烤品質(zhì)與面粉中面筋含量和質(zhì)量有關(guān)。一般面筋含量越 高，其品質(zhì)越好，烘制的面包質(zhì)量越好。工藝品質(zhì)作物

53、的工藝品質(zhì)是指影響產(chǎn)品質(zhì)量的原材料特性。例如，棉花纖維的長度、細(xì)度和強(qiáng)度 等；煙葉的色澤、油分、成熟度等。工藝品質(zhì)不同可以加工成不同質(zhì)量的產(chǎn)品。例如，棉花纖維 長度與成紗指標(biāo)有密切的關(guān)系，在其他品質(zhì)指標(biāo)相同時，纖維越長，其紡紗支數(shù)越高，強(qiáng)度越 大。優(yōu)質(zhì)棉要求纖維長度在2931 mm。加工品質(zhì)1加工品質(zhì)一方面指農(nóng)產(chǎn)品是否適合加工，另一方面指加工以后所表現(xiàn)出來的品質(zhì)。加工 品質(zhì)不僅與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)，而且與加工技術(shù)有關(guān)。加工品質(zhì)的評價指標(biāo)隨作物產(chǎn)品不同而 不同。水稻的碾磨品質(zhì)是指出米率，品質(zhì)好的稻谷糙米率大于79%，精米率大于71%，整精米 率大于58%。小麥的磨粉品質(zhì)是指出粉率，一般子粒近球形、腹

54、溝淺、胚乳大、容重大，粒質(zhì)較 硬的白皮小麥出粉率高。商業(yè)品盾商業(yè)品質(zhì)是指農(nóng)產(chǎn)品的外觀和包裝等，也包括是否有化學(xué)物質(zhì)的污染。農(nóng)產(chǎn)品中的植酸、 單寧、芥酸、棉酚等，從營養(yǎng)學(xué)觀點看是一類有害的化學(xué)成分。植酸的存在，影響人體對鈣、磷 的吸收;高粱中的單寧，不僅有澀味，還會降低蛋白質(zhì)的利用率；油菜中的芥酸，在人體內(nèi)消化 吸收較慢，并可能帶有毒性；棉酚的存在影響棉花系列產(chǎn)品的綜合利用。由此可見，農(nóng)產(chǎn)品中 有害化學(xué)成分的高低，直接影響著人類的健康，但通過選用無毒品種或采用一些物理、化學(xué)、生 物方面的脫毒技術(shù)，即可提高其品質(zhì)。(三）作物產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)生化指標(biāo)生化指標(biāo)中包括作物產(chǎn)品所含的生化成分，如碳水化合物、脂

55、肪、蛋白質(zhì)、微量元素、維生 素等，還有有害物質(zhì)含量以及化學(xué)農(nóng)藥、有毒金屬元素等污染物質(zhì)的含量等。物理指標(biāo)包括產(chǎn)品的形狀、大小、色澤、滋味、香氣、種皮厚度、整齊度、纖維長度及纖維強(qiáng)度等。不 同作物根據(jù)其利用方面的不同，對其品質(zhì)的要求不同，如水稻的出米率、小麥的面筋含量、棉花 的纖維長度、油料作物的含油量等；同一作物，用途不同，品質(zhì)要求也不同，如玉米作為淀粉工 業(yè)原料時，要求玉米子粒淀粉含量較高，煮食時要求玉米為糯玉米或甜玉米。在生產(chǎn)實踐中，作物品質(zhì)通常要根據(jù)物理指標(biāo)和生化指標(biāo)綜合評定優(yōu)劣，生化指標(biāo)和物理 指標(biāo)不是彼此獨立的。某些生化指標(biāo)和物理指標(biāo)關(guān)系密切。如優(yōu)質(zhì)啤酒大麥要求為：發(fā)芽率 和發(fā)芽勢高

56、，千粒重高，浸出率大，蛋白質(zhì)含量低，淀粉含量高。二、作物產(chǎn)品品質(zhì)形成過程作物產(chǎn)品的化學(xué)成分和品質(zhì)是在作物干物質(zhì)積累的總過程及產(chǎn)品器官或組織的生長、發(fā) 育和成熟過程中形成的。在作物產(chǎn)品生化成分中，蛋白質(zhì)、脂肪、糖類含量高低對作物的品質(zhì) 影響最大，下面簡單敘述這三種成分在作物產(chǎn)品品質(zhì)形成過程中的積累規(guī)律。(一）蛋白質(zhì)的積累過程作物的種子內(nèi)含有貯藏性蛋白質(zhì)，在豆類作物種子中尤為豐富，大豆種子的蛋白質(zhì)含量可 達(dá)40%左右。豆類作物在果實、種子形成前，植株體內(nèi)一半以上的蛋白質(zhì)和含氮化合物都貯 藏于葉片中，并主要存在于葉綠體內(nèi)。在果實形成后，則開始向果實和種子轉(zhuǎn)移。在豆類種子 成熟過程中，果實的莢殼常起暫

57、時貯藏的作用，即從植株其他部位運輸而來的含氮化合物及其 他物質(zhì)先貯藏在莢殼內(nèi)，到了種子發(fā)育后期才轉(zhuǎn)移到種子中去。谷類作物種子中的貯藏性蛋白質(zhì)，在開花后不久便開始積累。在成熟過程中，種子中所含 的蛋白質(zhì)總量持續(xù)增加，但蛋白質(zhì)的相對含量則由于子粒不斷積累淀粉而逐步降低。(二）脂類的積累過程作物種子中貯藏的脂類主要為甘油三酯，包括脂肪和甘油。油料作物種子含有豐富的脂 肪，如向日葵種子可達(dá)56%左右，油菜可達(dá)40%左右。在種子發(fā)育初期，植株光合產(chǎn)物和體內(nèi) 貯藏物質(zhì)以蔗糖的形態(tài)被輸送至種子后，以糖類的形態(tài)積累起來，以后隨著種子的成熟，糖類 逐步轉(zhuǎn)化為脂肪，使脂肪含量逐漸增加。油料作物種子在形成脂肪的過程中，先形成的是飽和脂肪酸，然后轉(zhuǎn)變成不飽和脂肪酸； 同時，在種子成熟過程中，先形成脂肪酸，以后才逐漸形成甘油酯。因此，種子只有達(dá)到充分成 熟時，才能完成這些轉(zhuǎn)化過程。如果油料作物種子在未完全成熟時就收獲，由于這些脂肪的合 成過程尚未完成，種子不但含油量低，而且油質(zhì)也差。(三）糖類的積累過程作物產(chǎn)量器官中貯藏的糖類主要是蔗糖和淀粉。蔗糖以液體的形態(tài)，淀粉以固體（淀粉 粒）的形態(tài)積累于薄壁細(xì)胞內(nèi)。在甘蔗和甜菜中貯藏的主要是蔗糖，