作物栽培學(xué)總論-第三章 作物的產(chǎn)量與品質(zhì)

第三章作物的產(chǎn)量與品質(zhì)第一節(jié)作物的產(chǎn)量形成

第二節(jié)作物產(chǎn)品品質(zhì)及其影響因素第一節(jié)作物的產(chǎn)量形成

一、作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素二、作物產(chǎn)量形成的生理根底一、作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素1．生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量作物的生物產(chǎn)量也稱(chēng)生物學(xué)產(chǎn)量，是單位面積上作物生育期間光合產(chǎn)物形成和積累的有機(jī)物的重量，即作物根、莖、葉、枝、花、果實(shí)、種子各局部有機(jī)物質(zhì)重量的總和。經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指種植該作物所要收獲的主產(chǎn)品的重量，也就是具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的作物軀體某局部的重量。經(jīng)濟(jì)系數(shù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比率，稱(chēng)為經(jīng)濟(jì)系數(shù)〔收獲指數(shù)〕，是指作物光合作用生產(chǎn)的有機(jī)物轉(zhuǎn)運(yùn)到具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值收獲器官的能力，它反映了生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的效率。即：

經(jīng)濟(jì)系數(shù)=經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量∕生物產(chǎn)量×100％作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)（％）水稻、小麥35~45玉米（糧用）30~40大豆20~25油菜25~30棉花（籽棉）30~40甜菜60~70薯類(lèi)70~80煙草60~70葉菜類(lèi)接近100表1不同農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)

①不同作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)差異較大，這與作物產(chǎn)品器官種類(lèi)及其化學(xué)組成有關(guān)。②同一作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)也有一定的變幅，但相比照較穩(wěn)定。2.產(chǎn)量構(gòu)成因素及其形成特點(diǎn)①產(chǎn)量構(gòu)成因素表2各類(lèi)農(nóng)作物的產(chǎn)量構(gòu)成因素作物名稱(chēng)產(chǎn)量構(gòu)成因素棉花每畝株數(shù)、每株有效鈴數(shù)、每鈴籽棉重、衣分麻類(lèi)每畝株數(shù)、每株麻桿重量、出麻率禾谷類(lèi)每畝穗數(shù)（基本苗、單株分蘗數(shù)、分蘗成穗率）、

每穗實(shí)粒數(shù)（每穗著粒數(shù)、結(jié)實(shí)率）、粒重（千粒重）豆類(lèi)每畝株數(shù)、每株莢果數(shù)、每莢果粒數(shù)、粒重油菜每畝株數(shù)、每株角果數(shù)、每角果粒數(shù)、粒重薯類(lèi)每畝株數(shù)、每株薯塊數(shù)、單薯塊重量甘蔗每畝有效莖數(shù)、單莖重?zé)煵菝慨€株數(shù)、每株葉數(shù)、單葉重飼料與綠肥作物每畝株數(shù)，單株重葉菜類(lèi)每畝株數(shù)、單株重產(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經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品產(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=株數(shù)×單株有效穗〔分枝〕數(shù)×每穗〔分枝〕?！补v〕數(shù)×粒重2.產(chǎn)量構(gòu)成因素及其形成特點(diǎn)②產(chǎn)量構(gòu)成因素的形成特點(diǎn)：a.產(chǎn)量構(gòu)成因素的形成具有順序性和重疊性。b.各產(chǎn)量構(gòu)成因素之間在形成過(guò)程中具有自動(dòng)調(diào)節(jié)〔自動(dòng)補(bǔ)償〕的功能，即：某一項(xiàng)產(chǎn)量構(gòu)成因素小，那么其它的某一項(xiàng)產(chǎn)量構(gòu)成因素就大。二、作物產(chǎn)量形成的生理根底1.光合作用與產(chǎn)量形成早在1928年，Mason等人首先提出了“源庫(kù)〞學(xué)說(shuō)。葉——源；果實(shí)〔或塊根、塊莖等〕——庫(kù)連接二者之間的有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)輸系統(tǒng)，——運(yùn)轉(zhuǎn)流1972年，A.R.Rees等人從生理學(xué)的角度闡述了“源、庫(kù)、流〞的概念?！霸川暋魑锶~片通過(guò)光合作用產(chǎn)生同化物的能力“庫(kù)〞——作物新生幼嫩器官〔如根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等〕通過(guò)呼吸作用消耗同化物質(zhì)以及最終貯存同化物質(zhì)的能力而“流〞——“源〞與“庫(kù)〞之間同化物的運(yùn)輸能力顯然，作物“源足、流暢、庫(kù)大〞即可獲得高產(chǎn)?！霸川曋饕侵腹夂袭a(chǎn)物供給源，是制造和提供養(yǎng)料的器官，主要指作物莖、葉為主體的全部營(yíng)養(yǎng)器官?！皫?kù)〞既包括最終貯存同化物質(zhì)的果實(shí)、種子、塊根、塊莖又包括正在生長(zhǎng)的幼嫩器官〔如根、莖、葉、花、果實(shí)、種子等〕“流〞是指源與庫(kù)之間同化物的運(yùn)輸器官，即輸導(dǎo)系統(tǒng)。作物“源足、流暢、庫(kù)大〞即可獲得高產(chǎn)。源與作物產(chǎn)量生物產(chǎn)量=光合面積Ⅹ光合〔能力〕強(qiáng)度Ⅹ光合時(shí)間—消耗〔呼吸、脫落等〕經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=生物產(chǎn)量Ⅹ經(jīng)濟(jì)系數(shù)〔1〕光合面積與產(chǎn)量〔2〕光合能力與產(chǎn)量〔3〕光合時(shí)間與產(chǎn)量庫(kù)與作物產(chǎn)量〔1〕庫(kù)的大小與產(chǎn)量產(chǎn)量貯藏庫(kù)容=每平方米穗數(shù)×每穗穎花數(shù)×谷殼容積〔2〕庫(kù)對(duì)源的反響作用庫(kù)具有主動(dòng)影響和控制源的生產(chǎn)效率和流的運(yùn)轉(zhuǎn)方向及速度的功能。流與產(chǎn)量?jī)?nèi)容物的運(yùn)輸和分配〔1〕同化物的運(yùn)輸同化物質(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。

同化物的運(yùn)輸受多種因素的制約?！?〕同化物的分配主要取決于各種庫(kù)的吸力大小及其與源相對(duì)距離的遠(yuǎn)近。作物產(chǎn)量作物產(chǎn)量包括生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，它們與光合作用的關(guān)系可表示為：生物產(chǎn)量=光合面積×光合強(qiáng)度×光合時(shí)間-消耗〔呼吸、脫落等〕經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=生物產(chǎn)量×經(jīng)濟(jì)系數(shù)所以，生產(chǎn)上利用適宜的光合面積、提高光合強(qiáng)度、有效延長(zhǎng)光合時(shí)間、并減少一定的消耗、提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)等均可提高作物產(chǎn)量。①光合面積廣義上，是指作物植株上所有的綠色面積，包括所有具有葉綠體、能進(jìn)行光合作用的各個(gè)部位。狹義上，主要是指葉面積，因其與產(chǎn)量的關(guān)系十分密切，又是最容易控制的一個(gè)因素。葉面積的大小以葉面積指數(shù)〔LAI〕表示。葉面積指數(shù)是指葉面積總和與所占土地面積的比值。即：葉面積指數(shù)=總?cè)~面積〔cm2〕∕土地面積〔cm2〕=平均單株面積×株數(shù)∕土地面積每種作物都有一個(gè)最適宜的葉面積指數(shù)。葉面積指數(shù)在作物生育期內(nèi)是個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。②光合強(qiáng)度也稱(chēng)光合速率或光合能力。是指單位葉面積在單位時(shí)間內(nèi)吸收、同化CO2的毫克數(shù)，即“CO2毫克∕分米2∕小時(shí)“〔mg∕dm2∕hr〕。因作物在進(jìn)行光合作用的同時(shí)也進(jìn)行呼吸作用，所以在測(cè)定光合強(qiáng)度時(shí)有兩種表示方法：a.總光合強(qiáng)度〔TAR：totalassimilationrate〕，亦稱(chēng)總同化率，即光合同化率與呼吸消耗率之和。b.凈光合強(qiáng)度〔NAR：netassimilationrate〕，亦稱(chēng)凈同化率，即光合同化率與呼吸消耗率之差。是指單位葉面積在單位時(shí)間內(nèi)所積累的干物質(zhì)的數(shù)量，即“g∕m2∕d〞。②光合強(qiáng)度影響光合強(qiáng)度的因素有：A、作物或品種B、光照強(qiáng)度隨著光照強(qiáng)度的增加，作物的光合強(qiáng)度增強(qiáng)，開(kāi)始產(chǎn)生光合產(chǎn)物；當(dāng)光照強(qiáng)度增加到一定數(shù)量時(shí)，作物制造的有機(jī)物質(zhì)和消耗的有機(jī)物質(zhì)到達(dá)平衡，表現(xiàn)出光合強(qiáng)度等于零，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱(chēng)為“光補(bǔ)償點(diǎn)〞。隨著光照強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，光合強(qiáng)度也隨之增加。光照強(qiáng)度在“光補(bǔ)償點(diǎn)〞以上時(shí)，光合產(chǎn)物的累積超過(guò)呼吸消耗，就可積累有機(jī)物質(zhì)，但當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的光照強(qiáng)度時(shí)，作物不再進(jìn)一步增加光合強(qiáng)度和累積有機(jī)物質(zhì)，即光合強(qiáng)度到達(dá)最大值，此時(shí)的光照強(qiáng)度稱(chēng)為“光飽和點(diǎn)〞。C、溫度D、水分E、CO2③光合時(shí)間光合時(shí)間是指作物能夠進(jìn)行光合作用、形成光合產(chǎn)物的時(shí)間。作物的有效光合時(shí)間與作物的生育期長(zhǎng)短光照時(shí)數(shù)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度及葉片有效功能期長(zhǎng)短有密切關(guān)系。④光合產(chǎn)物的消耗作物在制造光合產(chǎn)物的同時(shí)，也進(jìn)行光合產(chǎn)物的消耗，主要包括呼吸消耗、器官脫落和病蟲(chóng)危害等，對(duì)光合產(chǎn)物的累積極為不利，因此，在生產(chǎn)上應(yīng)盡量減少消耗。呼吸作用是作物正常的生理活動(dòng)，由其產(chǎn)生的消耗是不可防止的。據(jù)測(cè)定，一晝夜呼吸作用所消耗的有機(jī)物占全天光合產(chǎn)物的15~25％，而在不良條件下那么高達(dá)30~50％。因此，要最大限度地減少呼吸作用所造成的消耗，需要從改善不良條件著手。至于某些器官不必要的脫落及病蟲(chóng)危害等，對(duì)產(chǎn)量的損失那么更是不言而喻的。⑤經(jīng)濟(jì)系數(shù)在生產(chǎn)上主要通過(guò)栽培管理,諸如合理密植、水肥管理、化學(xué)調(diào)控等措施，協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，在爭(zhēng)取高額生物產(chǎn)量的根底上提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，獲得高額的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。①作物群體的根本概念1.作物群體的概念是指同一地塊上的作物個(gè)體群。2.作物群體的特點(diǎn)〔1〕作物產(chǎn)量是單位面積上作物群體的產(chǎn)量?！?〕作物個(gè)體與群體環(huán)境存在“反響〞現(xiàn)象?！?〕在群體的動(dòng)態(tài)開(kāi)展中普遍存在“自動(dòng)調(diào)節(jié)〞現(xiàn)象。2、作物群體和群體光能利用率2.作物群體結(jié)構(gòu)與指標(biāo)體系作物群體組成有單作群體和復(fù)合群體群體大小是隨生育進(jìn)程而動(dòng)態(tài)消長(zhǎng)作物群體的分布是指組成這一群體的各個(gè)單株以及總?cè)~面積、總莖數(shù)、總根重在空間的分布和排列的動(dòng)態(tài)情況。作物群體的分布群體的垂直分布：包括光合層、支持層和吸收層三個(gè)層次。群體的水平分布：是指作物個(gè)體在土地上的均勻分布、株行距的合理配置等。群體的時(shí)間分布：群體隨生育進(jìn)程而動(dòng)態(tài)的消長(zhǎng)作物高產(chǎn)群體的特點(diǎn)(1)產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)開(kāi)展(2)主莖和分枝(蘗)協(xié)調(diào)開(kāi)展(3)群體與個(gè)體、個(gè)體與個(gè)體、個(gè)體內(nèi)部器官之間協(xié)調(diào)開(kāi)展(4)生育進(jìn)程與生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)移、生產(chǎn)中心更替、葉面積指數(shù)、莖蘗消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)等進(jìn)程合理一致(5)葉層受光態(tài)勢(shì)好，光合效能大，物質(zhì)積累多,轉(zhuǎn)運(yùn)效率高。2、作物群體和群體光能利用率②群體光能利用率群體光能利用率是指作物通過(guò)光合作用，將投射到一定土地面積上的太陽(yáng)總輻射或有效輻射能量轉(zhuǎn)化成為化學(xué)能貯存在光合產(chǎn)物的百分率?！沧ⅲ禾?yáng)有效輻射僅指400~800nm的可見(jiàn)光局部〕光能利用率〔％〕=單位土地面積上作物干物質(zhì)重量〔克〕×所含能量〔千卡〕∕單位土地面積上接受太陽(yáng)輻射總量〔千卡〕×100％〔最大≈5.2％〕或：光能利用率〔％〕=單位土地面積上作物干物質(zhì)重量〔克〕×所含能量〔千卡〕∕單位土地面積上接受太陽(yáng)有效輻射能量〔千卡〕×100％〔最大≈12％〕我國(guó)主要地區(qū)單季稻的產(chǎn)量潛力及光能利用率地名潛在生產(chǎn)力現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力理論產(chǎn)量（kg/畝）光能利用率（％）實(shí)際產(chǎn)量（kg/畝）光能利用率（％）成都1067.12.97864.351.59南昌1401.02.93748.151.57武漢1224.82.62654.051.40南京1209.72.77654.051.40昆明1397.63.84746.352.05遵義1039.62.73581.91.46西安1437.43.14739.21.62北京1710.93.30877.651.69沈陽(yáng)1470.03.67785.151.98哈爾濱1359.33.73726.051.99蘭州1583.73.46846.01.85提高作物的光能利用率的主要途徑第一，培育和選用高光效的作物品種高光效品種應(yīng)具有的特征是：葉片分布合理、葉片較短而直立、耐蔭性較強(qiáng)及矮稈抗倒。第二，合理密植合理密植的主要原那么是處理好群體和個(gè)體之間的關(guān)系。第三，間、套、復(fù)種充分利用生長(zhǎng)季節(jié)的日光能；可以充分發(fā)揮邊際效應(yīng)；可以充分利用地力；可以防止病蟲(chóng)害〔生物多樣性控制稻瘟病〕。第四，加強(qiáng)田間管理，改善環(huán)境條件1.提高光合能力選育葉片挺厚，株型緊湊，光合效率高的品種;合理調(diào)控光、溫、水、肥、氣等。2.增加光合面積合理密植、改變株型。

葉面積系數(shù)(leafareaindex，LAI)，即作物葉面積與土地面積的比值。水稻的LAI(max):~7；小麥~6;玉米6～7較為適宜。3.延長(zhǎng)光合時(shí)間提高復(fù)種指數(shù)、延長(zhǎng)生育期〔如防止功能葉的早衰〕及補(bǔ)充人工光照等。4.減少有機(jī)物質(zhì)消耗

（1）利用光呼吸抑制劑降低光呼吸；如乙醇酸氧化酶的抑制劑α-羥基磺酸鹽類(lèi)化合物，可抑制乙醇酸氧化為乙醛酸。用100mg·L-1NaHSO3噴灑大豆，可抑制光呼吸32.2%，平均提高光合速率15.6％。

（2）增加CO2濃度；以抑制光呼吸。

（3）防除病蟲(chóng)草害。

第二節(jié)作物產(chǎn)品品質(zhì)及其影響因素一、產(chǎn)品品質(zhì)作物產(chǎn)品的品質(zhì)是指產(chǎn)品的質(zhì)量，即到達(dá)人們某種要求的適合度，直接關(guān)系到產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。品質(zhì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即所要求的品質(zhì)內(nèi)容因產(chǎn)品用途而異。作物的產(chǎn)品品質(zhì)包括兩層含義：第一層含義是指產(chǎn)品內(nèi)部組成物質(zhì)的種類(lèi)及含量。如，糧食作物的品質(zhì)主要指蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉、氨基酸、面筋等的含量；油料作物的品質(zhì)主要指總脂肪的含量和必需脂肪酸的組成；糖料作物的品質(zhì)主要是指含糖量及糖純度。第二層含義是指產(chǎn)品外觀、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)、貯藏加工的性能等。如，纖維作物的纖維長(zhǎng)度、強(qiáng)度、細(xì)度、木質(zhì)化程度等；飼料作物的營(yíng)養(yǎng)成分和適口性；水稻的米飯香味等。作物產(chǎn)品品質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)作物產(chǎn)品品質(zhì)，一般采用兩類(lèi)指標(biāo)，一是生化指標(biāo)二是物理指標(biāo)每種作物都有一定的品質(zhì)指標(biāo)體系。糧食作物的品質(zhì)可概括為營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、食用品質(zhì)、加工品質(zhì)及商品品質(zhì)等。營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)是指產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，是產(chǎn)品品質(zhì)的重要方面，它主要決定于產(chǎn)品的化學(xué)成分及其含量。不同產(chǎn)品，其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的要求標(biāo)準(zhǔn)不同。食用品質(zhì)是蒸煮食味品質(zhì)、口感和食味、外觀品質(zhì)等特性。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。經(jīng)濟(jì)作物的品質(zhì)

主要包括工藝品質(zhì)和加工品質(zhì)。纖維品質(zhì)由纖維長(zhǎng)度、細(xì)度和強(qiáng)度決定；油料作物種子的脂肪含量及組分決定其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、貯藏品質(zhì)和加工品質(zhì)；煙葉品質(zhì)由外觀品質(zhì)、化學(xué)成分、香味和實(shí)用性決定。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。第二節(jié)作物產(chǎn)品品質(zhì)及其影響因素二、影響產(chǎn)品品質(zhì)的因素1.不同作物或品種(遺傳因素)不同類(lèi)別作物的有機(jī)物含量〔％〕作物類(lèi)別蛋白質(zhì)脂肪碳水化合物備注(代表作物)禾谷類(lèi)10.63.770.9小麥