第三章熱帶牧草栽培的生物學(xué)基礎(chǔ)

第三章熱帶牧草栽培的

生物學(xué)基礎(chǔ)第三章熱帶牧草栽培的生物學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)熱帶牧草的生長和發(fā)育第二節(jié)熱帶牧草生長發(fā)育與環(huán)境的關(guān)系

第一節(jié)熱帶牧草的生長和發(fā)育一、植物器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能

一株完整的植物通常具有根、莖、葉、花、果、種子六大部分。植株的各個部分稱為器官，各個器官都具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能。如根縱橫延伸，適于從土壤中吸收水分和養(yǎng)分；莖支撐植株，向其他器官輸送養(yǎng)分和水分；葉平展，以充分接受陽光進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物質(zhì)；花色不同，其鮮艷程度也各異，以吸引昆蟲傳粉授粉，等等。其中，根、莖、葉以吸收和合成自身生長發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)為主，被稱為營養(yǎng)器官。它們是植物產(chǎn)生花、果、種子的基礎(chǔ)。花、果、種子主要與繁衍后代有關(guān)，稱為繁殖器官。(一)根1．根的形態(tài)結(jié)構(gòu)根構(gòu)成植物的地下部分。一株植物地下部分所有根的總體稱為根系。直根系（圓錐根系）：根系中有一條較粗壯的主根，在主根上著生各級側(cè)根的根系稱直根系。須根系：根系中主根不發(fā)達(dá)（不明顯），主要由不定根（須根）組成的根系稱須根系。從基部莖節(jié)等根以外的部位發(fā)生的須根稱不定根。2．根的主要生理功能固定和支撐的作用從土壤吸收大量水分和養(yǎng)分貯藏養(yǎng)分的作用合成氨基酸、細(xì)胞分裂素和植物生長素(二)莖1．莖的形態(tài)結(jié)構(gòu)莖就是植物地上部的枝條、主桿。如豆科牧草的主軸和分枝，禾本科牧草的稈都是莖。莖上有明顯的節(jié)和節(jié)間，節(jié)上生葉。莖的頂端有頂芽，節(jié)上有腋芽。禾本科植物的莖呈圓柱形，節(jié)間中空或有髓，稱為稈。2．莖的類型直立莖：莖直立向上生長。纏繞莖：莖細(xì)長柔弱，自身不能直立生長，必須螺旋纏繞于其他植物或支架上才能直立起來。匍匐莖：莖匍匐于地面生長，并在與地面接觸的節(jié)上生出不定根。攀援莖：莖依靠卷須等特殊的變態(tài)器官攀援于其它物體上才能直立生長。根狀莖：莖蔓生于土壤中，節(jié)上有小而退化的鱗片葉，腋芽能向上長出新的植株，并產(chǎn)生不定根。塊莖：莖短縮、膨大成塊狀，頂端有頂芽，四周螺旋排列有許多“芽眼”。3．莖的主要生理功能具有支持葉片、花、果等器官的作用輸導(dǎo)作用貯藏有機(jī)物、水分能進(jìn)行部分光合作用可用于無性繁殖(三)葉

葉是高等植物進(jìn)行光合作用的主要場所，牧草生長發(fā)育所需的有機(jī)物質(zhì)和能量主要來自于葉的光合作用。1．葉的形態(tài)結(jié)構(gòu)雙子葉植物的成熟葉由葉片、葉柄和托葉三個部分組成。三部分俱全的稱完全葉，如三葉草、百脈根等。缺少任何一部分或兩部分的稱不完全葉。禾本科植物的葉由葉片、葉鞘、葉舌、葉耳、葉枕五部分組成。凡具有葉片和葉鞘兩部分的為完全葉；葉片退化，只具葉鞘的為不完全葉。2．葉片的類型單葉：一個葉柄上只生一個葉片的稱為單葉。復(fù)葉：一個葉柄上著生兩個以上完全獨(dú)立小葉的稱為復(fù)葉，如豬屎豆、柱花草、銀合歡等。復(fù)葉根據(jù)小葉著生的方式，又可分為羽狀復(fù)葉、掌狀復(fù)葉和三出復(fù)葉。3．葉的主要生理功能葉的主要功能是光合作用葉的另一個重要功能是蒸騰作用葉片還有合成氨基酸等其它有機(jī)物的功能（四）花1．花的形態(tài)結(jié)構(gòu)被子植物的花由花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊和雌蕊組成?；ㄝ唷⒒ü?、雄蕊和雌蕊四部分完全具備的，叫做完全花；反之，叫做不完全花?；ū哼\(yùn)輸、支持作用，花梗成為果柄。花托：是花柄頂端著生花萼、花冠、雄蕊、雌蕊的部分?；ㄝ嗪突ü冢嚎偡Q為花被?；ㄝ嘤扇舾奢嗥M成，多數(shù)植物開花后萼片脫落。花冠由若干花瓣組成，帶有各種顏色，有時還能散發(fā)出特殊的香味。雄蕊是種子植物產(chǎn)生花粉的器官。每個雄蕊由花藥和花絲兩部分組成。雌蕊是種子植物的雌性繁殖器官，生于花的中央。由一至若干個心皮卷合而成，包括柱頭、花柱、子房三部分。雌雄花同在一花朵內(nèi)的叫做兩性花；僅有雄蕊而無雌蕊或雌蕊退化者，叫單性花。2．花序花序是指花在花軸上的排列情況，可分為無限花序和有限花序兩大類?？偁罨ㄐ颍夯ㄓ泄?，排列在一個不分枝且較長的花軸上?；ㄝS能不斷向上生長。如油菜等。穗狀花序：和總狀花序相似，只是花無梗。如柱花草、黑麥草等。穗狀花序如果花軸膨大，則稱肉穗花序，其基部常為若干苞片組成的總苞所包圍，玉米的雌花序即為肉穗花序。圓錐花序：花軸上生有多個總狀或穗狀花序，形似圓錐。即復(fù)總狀花序和復(fù)穗狀花序。如薏苡、燕麥、高粱等。傘形花序：花梗近等長或不等長，均著生于花軸的頂端，形狀像張開的傘。如幾個傘形花序生于花序軸的頂端叫復(fù)傘形花序，如胡蘿卜。頭狀花序：花無梗，集生于一平坦或隆起的總花托上，形成一個頭狀體，如大部分菊科植物、白三葉等。3．花的主要生理功能完成植物的授粉與受精作用，形成合子可產(chǎn)生各種植物激素，促進(jìn)植物的生殖生長（五）果實(shí)1．果實(shí)的形態(tài)結(jié)構(gòu)果實(shí)由被子植物成熟的子房或子房及其附著部分（花托、花萼等）發(fā)育而來，結(jié)構(gòu)比較簡單，外為果皮，內(nèi)含種子。果皮由外果皮、中果皮和內(nèi)果皮三層構(gòu)成。

2．果實(shí)的主要類型穎果：果皮與種皮愈合不易分開，果中只有一粒種子。莢果：果實(shí)扁平或圓筒形，成熟后果皮易沿背腹開裂成2片，含種子1至數(shù)粒，種子著生于腹側(cè)。角果：成熟時果皮易裂成兩片而脫落，留在中間的為假隔膜，兩側(cè)著生多數(shù)種子。瓠果：瓜類特有的果實(shí)?；ㄍ信c外果皮結(jié)合為堅(jiān)硬的果壁，中果皮和內(nèi)果皮肉質(zhì)，內(nèi)生多數(shù)種子。3．果實(shí)的主要生理功能保護(hù)種子傳播種子提供營養(yǎng)（六）種子種子：由胚珠經(jīng)受精作用發(fā)育而來的器官1．種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)（1）種皮（2）胚乳（3）胚：胚根、胚芽、胚軸和子葉。禾本科等植物的種子中只有1片子葉，著生于胚軸的一側(cè)，被稱為單子葉植物；豆科、十字花科、菊科等植物的種子中有2片子葉，被稱為雙子葉植物。二、植物的生長發(fā)育

（一）生長發(fā)育的概念從種子萌發(fā)到新的種子產(chǎn)生，要經(jīng)歷一系列形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理上的復(fù)雜變化，這個過程稱為植物的生長發(fā)育。生長是指細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞體積的擴(kuò)大，外觀上表現(xiàn)為植株的長大、體積和重量的增加。不可逆。發(fā)育是指細(xì)胞的分化、組織器官功能的特化，如莖、葉、穗、花等的分化，可逆。（二）生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)1．光合作用概念光合作用與栽培生產(chǎn)（提高作物產(chǎn)量途徑）（1）提高凈同化率使用反光薄膜、遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)；大棚栽培；澆水、施肥；增施有機(jī)肥、秸桿還田（2）增加光合面積合理密植；改變株型（3）延長光合時間提高復(fù)種指數(shù)；延長生育期；補(bǔ)充人工光照2．呼吸作用概念（有氧呼吸；無氧呼吸）意義：（1）為植物生命活動提供能量（2）中間產(chǎn)物是合成植物體內(nèi)重要有機(jī)物質(zhì)的原料（3）在植物抗病免疫方面有著重要作用呼吸作用與栽培生產(chǎn)在作物生長發(fā)育、物質(zhì)吸收、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)變方面起著十分重要的作用。3．有機(jī)物質(zhì)的積累只有光合作用大于呼吸作用，才有有機(jī)物質(zhì)的積累，植物生長發(fā)育才得以進(jìn)行。（三）生長發(fā)育的特點(diǎn)1、順序性和周期性從種子萌發(fā)至新的種子成熟稱為一個生長周期

2、重疊性和階段性3、生長發(fā)育曲線呈“S”形生長發(fā)育曲線（四）植物器官之間的生長相關(guān)性植物體各個器官之間相互制約和相互影響的現(xiàn)象稱為器官生長的相關(guān)性。1．地下部和地上部的生長相關(guān)根深葉茂，本固枝榮，“壯苗必先壯根”2．營養(yǎng)器官和生殖器官的生長相關(guān)3．源、庫、流之間的關(guān)系源是庫形成和充實(shí)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)庫對源的大小有明顯反饋?zhàn)饔脦煸创笮〖捌浠钚詫α鞯姆较?、速率、?shù)量，起“拉力”和“推力”的作用（五）生育期和生育時期一、生育期1.概念牧草種子田，以籽實(shí)為播種材料又以新的籽實(shí)為收獲對象的牧草，其生育期是指種子出苗（返青）到新種子成熟所經(jīng)歷的總天數(shù)。生產(chǎn)田中對于以地上營養(yǎng)體為收獲對象的牧草，則是指播種材料出苗到地上部收獲適期所持續(xù)的總天數(shù)。需要育苗（秧）移栽的牧草，通常還將生育期分為秧田（苗床）生育期和田間生育期。秧田（苗床）生育期是從出苗到移栽的天數(shù)，田間生育期是指移栽到成熟的天數(shù)。2.影響生育期長短的因素（1）牧草的遺傳性（2）環(huán)境條件根據(jù)50年以來我國的物候觀測發(fā)現(xiàn)，物候的地理差異有以下規(guī)律性：①南北差異。②東西差異。③垂直差異。（3）栽培技術(shù)措施3.生育期與產(chǎn)量一般早熟品種單株產(chǎn)量低，晚熟品種單株產(chǎn)量高。但這并不是絕對的。對成熟期不同的品種進(jìn)行對比試驗(yàn)時，必須將它們種植在可比較的條件之下。所謂可比較的條件是指早、晚熟品種的群體都能達(dá)到其最適宜的葉面積指數(shù)。早熟品種和晚熟品種生育期長短的差別，主要是在營養(yǎng)生長期上，而不是在生殖生長期上。2.生育時期牧草的某一生育時期是指其一年中在外部形態(tài)特征上呈現(xiàn)顯著變化的若干時期。如禾本科牧草：出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、結(jié)實(shí)期、成熟期等。生育時期含義的兩種不同解釋：一種是把各個生育時期視為牧草地出現(xiàn)狀態(tài)顯著變化的植株達(dá)到規(guī)定百分率的日期。另一種是把各個生育時期看成形態(tài)出現(xiàn)變化后持續(xù)的一段時期，各生育時期的持續(xù)時間是以前一生育時期的始期到下一生育時期的始期來計(jì)算的。牧草生育時期記載標(biāo)準(zhǔn)禾本科牧草：⑴出苗期（返青期）種子萌發(fā)后的幼苗露出地面時為出苗期，越年生、二年生和多年生禾本科牧草越冬后萌發(fā)，綠葉開始旺盛生長的時期稱返青期。⑵分蘗期植株基部分蘗節(jié)長出側(cè)枝時為分蘗期。⑶拔節(jié)期植株主桿的第一莖節(jié)開始伸長，莖節(jié)已露出地面1-2cm時。⑷孕穗期植株的劍葉全部露出葉鞘，花被包在劍葉葉鞘中而未顯露出來，莖桿中上部呈現(xiàn)紡錘形。⑸抽穗期幼穗從莖桿頂部葉鞘中露出，但未授粉。⑹開花期穗中部小穗花瓣張開，花絲伸出穎外，花藥成熟散粉，具有受精能力。⑺成熟期

禾草受精后，胚和胚乳開始發(fā)育，進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化、積累的過程叫成熟。禾草的成熟又分為三個時期：①乳熟期②蠟熟期③完熟期豆科牧草：⑴出苗期（返青期）種子萌發(fā)子葉露出地表（子葉出土型牧草）或真葉伸出地表（子葉留土型牧草）芽葉伸直的日期為出苗期。越年生、二年生和多年生豆科牧草越冬后萌發(fā)綠葉開始生長的日期為返青期。⑵分枝期植株主莖基部側(cè)芽伸長，上有一小葉展開的日期。⑶現(xiàn)蕾期植株上部葉腋開始出現(xiàn)花蕾的日期。⑷開花期植株上花朵旗瓣和翼瓣張開的日期。⑸結(jié)莢期植株上個別花朵凋謝后，挑開花瓣能見到綠色幼莢的日期。⑹成熟期植株上莢果脫綠變色（黃、褐、紫、黑等色），籽粒呈本種（品種）所固有形狀、大小、色澤和硬度，用手壓莢有裂莢聲，有些種搖動植株有響聲。⑺再生期果后生育期記載才用第一茬生育時期記載所用的術(shù)語。3.生長期牧草可能生長的時期或某種牧草從出苗（返青）到種子成熟（種子生產(chǎn)時）或地上部枯黃（牧草生產(chǎn)時）所經(jīng)歷的天數(shù)。前者稱為氣候生長期，后者稱為牧草生長期。氣候生長期依農(nóng)事活動、草地類型等不同要求采用日平均氣溫≥0.5℃或10℃期間的日數(shù)表示，也可用無霜凍期表示。牧草生長期因牧草種類、品種而異，并受環(huán)境條件的綜合作用。第二節(jié)熱帶牧草生長發(fā)育

與環(huán)境的關(guān)系一、光照光是光合作用的能源，在光的作用下，牧草表現(xiàn)出光合效應(yīng)、光形態(tài)建成和光周期現(xiàn)象，使之能自身制造有機(jī)物，得以生存和正常發(fā)育。這些效應(yīng)，是光量、光質(zhì)和光時所作用的結(jié)果。光質(zhì)是指太陽輻射光譜成分及其各波段所含能量。光長，是指光照時間長短，以小時為單位，牧草對光照長短的反應(yīng)，最突出的是光周期，同時也與生長發(fā)育有關(guān)。光照對牧草生長發(fā)育的影響：1.通過光合成和物質(zhì)生產(chǎn)從量的方面影響生長發(fā)育。2.以日照長度為媒介從質(zhì)的方面影響生長發(fā)育。二、溫度溫度是牧草生命活動最基本的生態(tài)因子。牧草只有在一定的溫度條件下才能生長發(fā)育，達(dá)到一定的產(chǎn)量和品質(zhì)。對牧草生長發(fā)育關(guān)系最密切的溫度有土溫、氣溫和體溫。溫度的三個基點(diǎn)，即最低、最適和最高溫度。最低和最高溫度是指牧草的生命、生長或發(fā)育終止時的上、下限溫度。其最適溫度是指牧草生命活動最適和生長、發(fā)育時最快的溫度。熱帶牧草最適溫度在30-35℃。溫度對牧草生長發(fā)育的全過程均有影響，各生育過程產(chǎn)生的結(jié)果無一不與溫度有關(guān)。每一時期的最佳溫度及溫度效應(yīng)模式各不相同，品種內(nèi)及品種間也不相同。同一植物種（品種）在不同生育期對溫度的要求也會有差異。不同器官的也有差異。三、水分水對牧草的生態(tài)作用主要是通過不同形態(tài)、數(shù)量和持續(xù)時間三個方面的變化而起作用的。不同形態(tài)是指固、液、氣三態(tài)。數(shù)量是指降水特征量（降水量、強(qiáng)度和變率等）和大氣濕度高低。持續(xù)時間是指降水、干旱、淹水等的持續(xù)日數(shù)。雨是降水中最重要的一種形式，通常也是牧草所需水分最主要的來源。降水量或降水特征既影響牧草生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)而起直接作用，又引起光、熱、土壤