作物栽培學(xué)總論第3章作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì).ppt

第三章 作物產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)的形成,第一節(jié) 作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 第二節(jié) 作物的“源、流、庫”理論及其應(yīng)用 第三節(jié) 作物品質(zhì)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(nèi)通過光合作用 和吸收作用，所生產(chǎn)和累積的各種有機(jī)物的總量。 2經(jīng)濟(jì)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(jì)產(chǎn)品器官不同 （2）同一作物，因栽培目的不同，其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的概念也不同。 3經(jīng)濟(jì)系數(shù)（收獲指數(shù)）：經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量占生物產(chǎn)量的比例，即生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率。 （1）不同作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)有所不同，其變化與遺傳基礎(chǔ)、收獲器官及其化學(xué)成分以及栽培技術(shù)和環(huán)境對(duì)作物生長發(fā)育的影響等有關(guān)。 （2）通常，薯類作物的經(jīng)濟(jì)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(jì)產(chǎn)量=生物產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)系數(shù),第一節(jié) 作物產(chǎn)量及其構(gòu)成因素,二、產(chǎn)量構(gòu)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(gè)體產(chǎn)量或產(chǎn)品 器官數(shù)量所構(gòu)成。 作物產(chǎn)量可以分解為幾個(gè)構(gòu)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(gòu)成因素,產(chǎn)量構(gòu)成因素,作物名稱 禾 谷 類,穗數(shù)、每穗實(shí)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(shí)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(gè)生育期內(nèi)不同時(shí)期依次而重疊進(jìn)行的。 2產(chǎn)量因素在其形成過程中具有自動(dòng)調(diào)節(jié)現(xiàn)象，這種調(diào)節(jié)主要反映在對(duì)群體產(chǎn)量的補(bǔ)償效應(yīng)上。 實(shí)踐證明：禾谷類作物產(chǎn)量因素的補(bǔ)償作用，主要表現(xiàn)為生長后期形成的產(chǎn)量因素可以補(bǔ)償生長前期損失的產(chǎn)量因素。 (二)干物質(zhì)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(nèi)容物的形成、運(yùn)輸和積累。 作物光合生產(chǎn)的能力與光合面積、光合時(shí)間及光合效率密切相關(guān)。 作物的干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)遵循Logistic曲線(S形曲線)模式。,三、作物產(chǎn)量形成特點(diǎn), =, = （ ,相對(duì)生長率主要由遺傳特性控制，但環(huán)境條件對(duì)其影響也較大。 2.凈同化率(NAR)：單位葉面積在單位時(shí)間內(nèi)的干物質(zhì)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(duì)生長率(RGR)：單位時(shí)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(shí)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(duì)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(jìn)行光合作用，雖然干物質(zhì)生產(chǎn)量很小，但在逆境條件下，對(duì)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(nèi)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(zhì)的再調(diào)運(yùn)(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(zhì)元素外，還能合成氨基酸、蘋果酸等，也參與產(chǎn)量內(nèi)容物的合成。 因此，嚴(yán)格意義上來說，源應(yīng)包括葉源、鞘源和根源三個(gè)部分。,第二節(jié) 作物的“源、流、庫”理論及其應(yīng)用,禾谷類作物開花前光合作用生產(chǎn)的營養(yǎng)物質(zhì)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(nèi)容物而積累。 不同作物開花前的貯備物質(zhì)的再調(diào)運(yùn)對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率不同。 環(huán)境條件及栽培管理水平對(duì)開花前和開花后源的供給能力影響較 大，在氮肥供應(yīng)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(nèi)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(qiáng)度，其比值越高，說明單位葉面積供給物質(zhì)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(zhì)的能力。 廣義的既包括最終貯存同化物的器官，如種子、果實(shí)、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(shí)等；狹義的則專指收獲對(duì)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(gòu)建中。 生態(tài)條件對(duì)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(nèi)輸導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)育狀況及其運(yùn)轉(zhuǎn)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(zhì)運(yùn)輸?shù)耐緩绞琼g皮部，韌皮部薄壁細(xì)胞是運(yùn)輸同化物的主要組織。在韌皮部運(yùn)輸?shù)耐镔|(zhì)中，大部分是碳水化合物，少部分是有機(jī)氮化合物。 同化物的運(yùn)輸受多種因素的制約。韌皮部輸導(dǎo)組織的發(fā)達(dá)程度，是影響同化物運(yùn)輸?shù)闹匾蛩亍?三、流,源、流、庫是決定作物產(chǎn)量的3個(gè)不可分割的重要因素，只有當(dāng)作物群體和個(gè)體的發(fā)展達(dá)到源足、庫大、流暢的要求時(shí)，才可能獲得高產(chǎn)。 源是產(chǎn)量庫形成和充實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)；庫對(duì)源的大小和活性有明顯的反饋?zhàn)饔谩?源、庫器官的功能是相對(duì)的，有時(shí)同一器官兼有兩個(gè)因素的雙重作用。 一般來說，流不會(huì)成為限制產(chǎn)量的主導(dǎo)因素。 源、庫的發(fā)展及其平衡狀況往往是支配產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。源、庫在產(chǎn)量形成中相對(duì)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(diào)及其應(yīng)用,一、作物品質(zhì)的概念,定義：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)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。品質(zhì)評(píng)價(jià)一般采用兩種指標(biāo)，一是化學(xué)成分，二是物理指標(biāo)。 (一)糧食作物的品質(zhì) 禾谷類作物：蛋白質(zhì)含量及其氨基酸組分是評(píng)價(jià)營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。 食用豆類作物：蛋白質(zhì)的氨基酸組成比較合理，因此營養(yǎng)價(jià)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(jià)值高，而且要食用品質(zhì)好。加工品質(zhì)和商品品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)隨作物產(chǎn)品不同而不同。,第三節(jié) 作物品質(zhì)及其形成,(二)經(jīng)濟(jì)作物的品質(zhì) 1.纖維作物:除棉花外，主要是麻類作物，其品質(zhì)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(zhì)、貯藏品質(zhì)和加工品質(zhì)。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(zhì)好的重要指標(biāo)。 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(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。 4.嗜好作物:煙葉品質(zhì)由外觀品質(zhì)、化學(xué)成分、香氣味和實(shí)用性決定。 (三)飼料作物的品質(zhì) 飼用品質(zhì)主要決定于莖葉中蛋白質(zhì)含量、氨基酸組分、粗纖維含量等。,一、作物品質(zhì)的概念,作物品質(zhì)的形成是由遺傳因素和非遺傳因素兩個(gè)方面決定的。 （一）優(yōu)質(zhì)品種的選用 禾谷類作物品質(zhì)改良的重點(diǎn)，長期以來是圍繞著提高蛋白質(zhì)及其必需氨基酸組分含量進(jìn)行的。 1.小麥蛋白質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(xué)研究所，1982)。,二、作物品質(zhì)形成的決定因素,（二）環(huán)境條件對(duì)品質(zhì)的影響 1.環(huán)境條件對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響 (1)禾谷類作物籽粒蛋白質(zhì)含量有明顯的地區(qū)差異性。 小麥籽粒中蛋白質(zhì)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(jìn)10，籽粒中蛋白質(zhì)平均提高4.5%，而在同一緯度上 由西向東推進(jìn)40，蛋白質(zhì)含量提高了5.47%。 (2)溫度對(duì)禾谷類作物籽粒蛋白質(zhì)含量的影響 (3)水分對(duì)作物籽粒中蛋白質(zhì)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(xué)成分和品質(zhì)。 施肥可以提高籽粒中蛋白質(zhì)含量，但蛋白質(zhì)的生物價(jià)值卻有所降低。,二、作物品質(zhì)形成的決定因素,2.環(huán)境條件對(duì)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(jià)(不飽和脂肪酸)也高。 (2) 肥料對(duì)油料作物種子中脂肪含量和質(zhì)量有明顯影響。 在氮素營養(yǎng)適中時(shí)，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(shí)，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(zhì)量變劣。,（二）環(huán)境條件對(duì)品質(zhì)的影響,3.環(huán)境條件對(duì)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(zhì)。淀粉含量、組成成分（直鏈/支鏈）及品質(zhì)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(shí)，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(shí)，植株生長不良，產(chǎn)量降低。水分過多，塊根品質(zhì)變壞。磷肥可提高塊根含糖量。,（二）環(huán)境條件對(duì)品質(zhì)的影響,4.環(huán)境條件對(duì)纖維品質(zhì)的影響 麻類作物，如亞麻和大麻等的纖維是韌皮纖維或結(jié)構(gòu)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(yīng)充足，可促進(jìn)形成品質(zhì)優(yōu)良的韌皮纖維，防止木質(zhì)化。 5.環(huán)境條件對(duì)特殊物質(zhì)含量及品質(zhì)的影響 煙草煙葉成熟時(shí)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(nèi)，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(zhì)、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(duì)品質(zhì)的影響,作物栽培的目的是要獲得高額的有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的產(chǎn)品，同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)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(zhì)、脂肪、賴氨酸等含量很難與豐產(chǎn)性相結(jié)合。 禾谷類作物，如小麥、水稻、玉米，其籽粒蛋白質(zhì)含量與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，高賴氨酸玉米比普通同型種產(chǎn)量低。 一般認(rèn)為，不利的環(huán)境條件往往會(huì)增加蛋白質(zhì)含量，提高蛋白量的多數(shù)農(nóng)藝措施往往導(dǎo)致產(chǎn)量降低(Ahmadi，1993)。 國際水稻研究所(1973)提出