草地學(xué)1草地植物的生物學(xué)基礎(chǔ)課件

1、經(jīng)濟(jì)學(xué)人類學(xué)社會(huì)科學(xué)野生動(dòng)物動(dòng)物科學(xué)草 地草地資源；草地建植與管理；放牧利用；牧草生產(chǎn)與加工；草地退化與管理；植物科學(xué)農(nóng)學(xué)-林學(xué)家畜管理植物生理動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)植物分類植物生態(tài)環(huán)境科學(xué)氣象水文土壤Holechek等，2004第1頁(yè)，共81頁(yè)。本章重點(diǎn)草地植物的生長(zhǎng)發(fā)育牧草的分蘗（分枝）及營(yíng)養(yǎng)繁殖方式牧草生長(zhǎng)發(fā)育中的物質(zhì)動(dòng)態(tài)第一章 草地植物的生物學(xué)基礎(chǔ)第2頁(yè)，共81頁(yè)。3草地植物生物學(xué)特性主要是多年生牧草生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖以及牧草對(duì)生活條件的適應(yīng)性和充分利用外界環(huán)境條件形成有機(jī)物質(zhì)的能力。第3頁(yè)，共81頁(yè)。4植物體生活世代第4頁(yè)，共81頁(yè)。5百脈根玉米墨西哥玉米沙打旺第一節(jié) 草地植物的生長(zhǎng)發(fā)育第5頁(yè)，共8

2、1頁(yè)。一、牧草的生長(zhǎng)發(fā)育第6頁(yè)，共81頁(yè)。 種子萌發(fā)環(huán)境條件：溫度、水分、土壤脅迫生理因素：種子休眠、母體植株的影響（自體毒害現(xiàn)象）第7頁(yè)，共81頁(yè)。 幼苗及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)遺傳因素環(huán)境條件光照溫度：適宜生長(zhǎng)溫度，積溫和有效積溫水分土壤養(yǎng)分：氮、磷、鉀、其他元素第8頁(yè)，共81頁(yè)。禾本科牧草豆科牧草種子穎果(種皮、胚和胚乳） 莢果（種皮、子葉、胚）幼苗分蘗禾本科牧草出苗后，在幼苗的三到五葉期開(kāi)始從母株的地表或地下莖節(jié)、根莖、根蘗上形成側(cè)枝的現(xiàn)象為分蘗。子葉出土（苜蓿）和子葉留土（豌豆）兩種類型分枝：豆科牧草在3葉期后在根頸上形成側(cè)枝的過(guò)程為分枝。根頸： 膨大的根莖過(guò)渡處，有許多更新芽，春季萌發(fā)，是每次刈

3、割后再生的基礎(chǔ)。根系須根系：主根早已死亡或完全不發(fā)育，或與其它根（側(cè)根、不定根）一樣生長(zhǎng)，形成強(qiáng)大的成簇的細(xì)根。直根系：胚根發(fā)育為主根，其上分生支根，形成直根系，支根上產(chǎn)生根瘤。9第9頁(yè)，共81頁(yè)。二、牧草的生殖生長(zhǎng) 牧草生長(zhǎng)發(fā)育到一定時(shí)期，在光、溫度等因素及其誘導(dǎo)的某些激素的作用下，植株就進(jìn)入了生殖生長(zhǎng)階段，在一定部位上形成花芽，然后開(kāi)花、受精、結(jié)實(shí)產(chǎn)生種子。第10頁(yè)，共81頁(yè)。 牧草進(jìn)入生殖生長(zhǎng)時(shí)，莖尖的分生組織不再形成葉原基和腋芽原基，而形成花或花序原基，并逐漸形成花或花序。1. 花芽分化過(guò)程第11頁(yè)，共81頁(yè)。12 在豆科和禾本科牧草中從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯成L(zhǎng)過(guò)程中主要誘導(dǎo)因素是: 2

4、. 花芽分化所需條件光周期和溫度。第12頁(yè)，共81頁(yè)。 牧草的花芽分化中，雄蕊的花藥發(fā)育成熟或雌蕊的胚囊發(fā)育成熟后，包被雌雄蕊的花器官展開(kāi)，使雄蕊或雌蕊（或二者同時(shí)）暴露出來(lái)稱為開(kāi)花，即指花器官發(fā)育完全至成熟花粉從花藥中釋放出來(lái)的過(guò)程。 3. 開(kāi)花第13頁(yè)，共81頁(yè)。14第14頁(yè)，共81頁(yè)。15Yellow alfalfa第15頁(yè)，共81頁(yè)。16Birdfoot trefoil第16頁(yè)，共81頁(yè)。17第17頁(yè)，共81頁(yè)。18Thickspike wheatgrassmammoth wildrye第18頁(yè)，共81頁(yè)。19Tall wheatgrass第19頁(yè)，共81頁(yè)。20Creeping fo

5、xtail第20頁(yè)，共81頁(yè)。成熟的花粉粒借助于外力從雄蕊開(kāi)裂的花藥傳到雌蕊的柱頭上。自花傳粉常異花傳粉 異花傳粉 4. 傳粉第21頁(yè)，共81頁(yè)。22第22頁(yè)，共81頁(yè)。是指到達(dá)柱頭的花粉粒借助于花粉管將精細(xì)胞送入胚囊中，使精子和卵子結(jié)合，形成合子的過(guò)程。 5. 受精花粉粒的形態(tài)（引自邵小明，2009；植物生物學(xué)精品課程）第23頁(yè)，共81頁(yè)?；ǚ哿Ｃ劝l(fā)生長(zhǎng)進(jìn)入胚珠雌蕊的結(jié)構(gòu)模式及花粉的萌發(fā)過(guò)程1.花粉落在柱頭上； 2.吸水水合；3.萌發(fā)； 4.侵入花柱細(xì)胞；5.花粉管伸長(zhǎng)至胚囊 （引自邵小明，2009；植物生物學(xué)精品課程）第24頁(yè)，共81頁(yè)。 雙受精第25頁(yè)，共81頁(yè)。26多年生牧草每年隨著氣

6、候的季節(jié)交替表現(xiàn)出生長(zhǎng)發(fā)育中形態(tài)和生理上的幾個(gè)不同時(shí)期，包括萌發(fā)期、分蘗（分枝）期、拔節(jié)期、抽穗（現(xiàn)蕾）期、開(kāi)花期、結(jié)實(shí)期、果后營(yíng)養(yǎng)期、枯黃期 。三、多年生草類的物候期第26頁(yè)，共81頁(yè)。271.萌發(fā)期春季多年生牧草溫度適宜時(shí)開(kāi)始萌發(fā)，或稱返青期。日平均氣溫3-5,不同地帶、類型、年份萌發(fā)期不同，一般稱50%植株返青為萌發(fā)期。2.分蘗（分枝）期禾本科植物分蘗節(jié)上產(chǎn)生分蘗枝，豆科、雜類草根頸上產(chǎn)生分枝或新苗基部葉腋產(chǎn)生側(cè)枝的時(shí)期，萌發(fā)后15-20天。一般稱50%植株分蘗（分枝）為分蘗（分枝）期。第27頁(yè)，共81頁(yè)。283.拔節(jié)期禾本科植物地面出現(xiàn)第一節(jié)時(shí)為拔節(jié)期，標(biāo)準(zhǔn)為50%植株第一節(jié)露出地面1

7、-2厘米。 4.抽穗（現(xiàn)蕾）期禾本科50%植株的穗從頂部葉鞘伸出，豆科、雜類草50%植株形成花蕾時(shí)。第28頁(yè)，共81頁(yè)。295.開(kāi)花期花冠（內(nèi)外稃）張開(kāi)，雄蕊伸出，開(kāi)始散布花粉。禾本科50%植株開(kāi)花為開(kāi)花期，花期為6-12天，豆科、雜類草植株20%開(kāi)花為初花期，80%開(kāi)花為盛花期，花期一直延續(xù)到深秋。6.結(jié)實(shí)期從受精到種子完全成熟稱為結(jié)實(shí)期，一般需10-15天，成熟種子變硬后3-7天脫落，禾本科結(jié)實(shí)期可分為乳熟、臘熟、完熟三期。第29頁(yè)，共81頁(yè)。307.果后營(yíng)養(yǎng)期結(jié)實(shí)后，進(jìn)入夏秋分蘗，分蘗枝條進(jìn)入生長(zhǎng)期。8.枯黃期溫度下降，霜凍使植株變枯，自此直至次年返青期為枯黃期。 第30頁(yè)，共81頁(yè)。第

8、31頁(yè)，共81頁(yè)。開(kāi)花期結(jié)實(shí)期現(xiàn)蕾期分枝期第32頁(yè)，共81頁(yè)。第33頁(yè)，共81頁(yè)。第二節(jié) 多年生牧草的分蘗（分枝）與營(yíng)養(yǎng)繁殖方式 第34頁(yè)，共81頁(yè)。351 概念 營(yíng)養(yǎng)繁殖：從營(yíng)養(yǎng)器官（除種子、孢子等有性生殖器官）上形成新個(gè)體的過(guò)程。分蘗（分枝）：從禾本科等植物的分蘗節(jié)、根頸、根蘗以及葉腋或根上形成新枝條的過(guò)程。種子營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)放牧利用休 眠衰 亡第35頁(yè)，共81頁(yè)。分蘗（tiller）：在接觸地面處的莖節(jié)上發(fā)生分支，并產(chǎn)生不定根，這種分支稱為分蘗。術(shù)語(yǔ)多年生禾本科牧草第36頁(yè)，共81頁(yè)。根莖（rhizoma）：又叫根狀莖，是指延長(zhǎng)直伸或匍匐生長(zhǎng)于土壤中的地下莖。有明顯的節(jié)和節(jié)間，葉退化為膜質(zhì)鱗片

9、狀，頂芽和腋芽明顯并可發(fā)育成地上枝，節(jié)上產(chǎn)生不定根。蓮藕，肥厚肉質(zhì)的根莖。術(shù)語(yǔ)多年生禾本科牧草第37頁(yè)，共81頁(yè)。根頸（crown）：位于軸根頂部，其上具有可以發(fā)育成新枝條或基生葉的芽。術(shù)語(yǔ)多年生豆科牧草第38頁(yè)，共81頁(yè)。根蘗（rootstalk）：從植株水平根上長(zhǎng)出不定芽伸出地面而形成的小植株。術(shù)語(yǔ)第39頁(yè)，共81頁(yè)。株叢： 多年生牧草的分蘗或分枝使其植株形成叢狀。枝條類型： 生殖枝條 營(yíng)養(yǎng)枝條 長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)枝 拔節(jié)后 短營(yíng)養(yǎng)枝 未拔節(jié)2 牧草的株叢結(jié)構(gòu)第40頁(yè)，共81頁(yè)。株叢類型：依葉片在莖上著生位置的高低、數(shù)量及營(yíng)養(yǎng)枝和生殖枝的多少形成的植株外貌類型。多年生草類按其葉量和生長(zhǎng)的特點(diǎn)，可分為下

10、繁草、上繁草和半上繁草。第41頁(yè)，共81頁(yè)。42下繁草：株叢以短營(yíng)養(yǎng)枝為主，每年只有少數(shù)枝條發(fā)育為生殖枝，莖上葉少，2-3片，大量葉片集中于株叢基部，植株矮小，高度不超過(guò)40厘米，刈割后殘茬量大，約占總產(chǎn)量的20%以上，最適宜放牧利用，分布于干草原和荒漠草原。如糙隱子草、羊茅、草地早熟禾。Russian wildrye第42頁(yè)，共81頁(yè)。上繁草：以長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)枝和生殖枝為主的株叢，短枝可發(fā)育為長(zhǎng)枝，植株50-170厘米高，莖上葉多，生殖枝有3-5片葉，占葉量20%，長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)枝有5-11片葉，占葉量50%，刈割后留茬不超過(guò)總產(chǎn)量5-10%，適宜刈割調(diào)制干草。分布于草甸草原和干草原化濕地上。如鴨茅、象草、

11、無(wú)芒雀麥。第43頁(yè)，共81頁(yè)。44半上繁草：中間型，長(zhǎng)枝與短枝約各占一半，介于上繁草和下繁草之間，植株高度為50-70厘米，每年有較多的短營(yíng)養(yǎng)枝形成生殖枝，適宜刈牧兼用。如看麥娘、多年生黑麥草、垂穗披堿草、草地羊茅等。第44頁(yè)，共81頁(yè)。根莖型；根頸型；根蘗型；疏叢型；密叢型；根莖疏叢型；匍匐莖型；鱗莖型；等多年生草類按照新枝形成特點(diǎn)，分為:第45頁(yè)，共81頁(yè)。從地下分蘗節(jié)長(zhǎng)出與主枝垂直的橫莖根莖。根莖分布于距地表5-10厘米處，通氣良好的土壤可達(dá)20厘米，根莖短者2-3厘米，長(zhǎng)者達(dá)100-150厘米，甚至幾十米。根莖既是營(yíng)養(yǎng)繁殖器官，又是貯藏器官。根莖具有很強(qiáng)的繁殖能力，人工耙切后每一段都可

12、變?yōu)橐粋€(gè)獨(dú)立的繁殖體。對(duì)土壤要求較嚴(yán)，需疏松及通氣良好的土壤，否則以分蘗節(jié)逐漸上移來(lái)滿足對(duì)生長(zhǎng)的需要，移到一定程度，根莖便死亡。根莖型草類第46頁(yè)，共81頁(yè)。47第47頁(yè)，共81頁(yè)。48無(wú)芒雀麥第48頁(yè)，共81頁(yè)。49Western wheatgrass第49頁(yè)，共81頁(yè)。50具明顯的主根，主根上長(zhǎng)出許多粗細(xì)不同的側(cè)根，入土從10厘米到200或300厘米不等。主根和莖的過(guò)渡處形成膨大的根頸。越冬時(shí)地上部分死亡，在根頸上形成許多休眠芽，越冬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)貯藏于直根和根頸中。春天萌發(fā)形成地上枝條，每個(gè)枝條產(chǎn)生分生側(cè)枝，側(cè)枝可繼續(xù)分枝，形成發(fā)達(dá)的株叢。刈割和放牧后根頸上的更新芽和留在枝條上的潛在芽都可生長(zhǎng)

13、新生枝條。豆科、菊科、藜科等草原植物均屬此類。根頸型草類（軸根型）第50頁(yè)，共81頁(yè)。51第51頁(yè)，共81頁(yè)。52Alfalfa root第52頁(yè)，共81頁(yè)。53SweetcloverBirdfoot trefoil第53頁(yè)，共81頁(yè)。54地下橫走的水平根，長(zhǎng)4-5米，位于地面下5-30厘米處，其上春夏秋可產(chǎn)生不定芽，萌發(fā)生長(zhǎng)形成地上枝條，壽命長(zhǎng)。多沙地上可形成多層水平根，根蘗型草類繁殖力強(qiáng)，被切斷的水平根可產(chǎn)生不定芽，形成地上枝條。如柳穿魚(yú)、甘草、黃芩。根蘗型草類第54頁(yè)，共81頁(yè)。55第55頁(yè)，共81頁(yè)。分蘗節(jié)位于地面以下1-5厘米處，側(cè)枝由主枝成銳角方向發(fā)出，發(fā)育完全的側(cè)枝又形成次級(jí)側(cè)枝

14、，在地表形成疏松的株叢。株叢邊緣為新生枝條，中央為老枝條，中央老枝死亡后積累大量死亡而未分解的有機(jī)殘余物使中央變空，能形成較好的生草土。對(duì)土壤空氣的要求較少，在水分暫時(shí)過(guò)多的情況下能很好生長(zhǎng)。如鴨茅、多年生黑麥草。疏叢型草類第56頁(yè)，共81頁(yè)。57第57頁(yè)，共81頁(yè)。58分蘗節(jié)位于土表或接近地表，分蘗自分蘗節(jié)發(fā)生后，彼此緊貼和母枝平行向上生長(zhǎng)，因而形成緊密的小丘狀株叢。分蘗節(jié)上移是對(duì)土壤中缺乏空氣的一種適應(yīng)，使分蘗節(jié)處于空氣充足的條件下，在通透性不良或完全厭氣的土壤中能正常生長(zhǎng)發(fā)育。分蘗枝緊密，被死去的有機(jī)物所包，可蓄水保持分蘗節(jié)的濕度又便于分蘗節(jié)通氣及抵御低溫。密叢型草類第58頁(yè)，共81頁(yè)。

15、59第59頁(yè)，共81頁(yè)。60由短根莖把許多疏叢型株叢連在一起，形成稠密網(wǎng)狀，如草地早熟禾、肥披堿草等?？尚纬善教埂⒂袕椥院筒灰灼屏训纳萃?，是放牧地最理想的生草土。根莖-疏叢型草類第60頁(yè)，共81頁(yè)。61第61頁(yè)，共81頁(yè)。從根頸、分蘗節(jié)、葉腋等分生出橫臥地面向前生長(zhǎng)的莖匍匐莖。匍匐莖的節(jié)向下產(chǎn)生不定根，節(jié)部的腋芽向上產(chǎn)生枝條或繼續(xù)產(chǎn)生匍匐莖，向各個(gè)方向生長(zhǎng)。耐放牧、踐踏。如狗牙根、結(jié)縷草、白三葉等。匍匐莖草類第62頁(yè)，共81頁(yè)。63第63頁(yè)，共81頁(yè)。64第64頁(yè)，共81頁(yè)。65Buffalo grass第65頁(yè)，共81頁(yè)。結(jié)縷草第66頁(yè)，共81頁(yè)。在地面以下5-10厘米處形成鱗莖盤，節(jié)間縮

16、短的莖的節(jié)上著生著肉質(zhì)葉片，上部葉腋處的腋芽發(fā)育為新枝條，肉質(zhì)葉鞘間的腋芽活動(dòng)可產(chǎn)生新的小鱗莖。葉片的形狀各異，或是生長(zhǎng)在緣葉的基部，或是特化為肉質(zhì)的莖生葉。鱗莖盤下部生有許多不定根，主根死亡早，主要借助莖出不定根吸收養(yǎng)分，這種根每年更新。鱗莖既是繁殖器官也是貯藏器官，適應(yīng)于干草原及半荒漠地區(qū)。尤其是高山草原地區(qū)及山地的旱生植物群落地區(qū)。具有大量死枯葉鞘保護(hù)處于土壤中的鱗莖。如蔥屬、百合屬。鱗莖型草類第67頁(yè)，共81頁(yè)。68第68頁(yè)，共81頁(yè)。69第69頁(yè)，共81頁(yè)。70葉直接從根頸長(zhǎng)出，形成蓮座狀葉叢，無(wú)莖，花果著生在從根頸上長(zhǎng)出的花梗（或花莖）上，如車前、蒲公英等，黃土高原、干草原上較多。

17、蓮座狀草類第70頁(yè)，共81頁(yè)。71牧草的物質(zhì)動(dòng)態(tài) 是研究牧草生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的干物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)和貯藏物質(zhì)的變化規(guī)律。第三節(jié) 牧草生長(zhǎng)發(fā)育中的物質(zhì)動(dòng)態(tài)第71頁(yè)，共81頁(yè)。72多年生牧草干物質(zhì) 拔節(jié)后積累增加， 抽穗到現(xiàn)蕾顯著增加， 開(kāi)花中期或末期，干物質(zhì)積累達(dá)最大量； 隨后因葉子和果實(shí)的大量脫落，干物質(zhì)產(chǎn)量下降。一、年內(nèi)牧草干物質(zhì)動(dòng)態(tài)第72頁(yè)，共81頁(yè)。73羊草草群產(chǎn)草量動(dòng)態(tài)變化刈割時(shí)間抽穗(6月)開(kāi)花(7月)結(jié)實(shí)(8月)果后(9月)枯黃(10月)產(chǎn)量kg/hm2399.75837.001098.001040.75757.50占8月份的%36.476.2100.095.269.0羊草在草群中的比重

18、(%)11.569.468.371.770.5第73頁(yè)，共81頁(yè)。74牧草的化學(xué)成分隨生長(zhǎng)階段而有不同，生長(zhǎng)初期含水分較多，干物質(zhì)較少，隨著牧草的生長(zhǎng)，水分減少，干物質(zhì)含量逐漸增多。牧草的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是隨生長(zhǎng)而變化的，蛋白、脂肪在牧草生長(zhǎng)初期含量最高，以后下降?？扇苄蕴妓衔镫S牧草的生長(zhǎng)逐漸增加，開(kāi)花期大量消耗后減少，粗纖維幼嫩時(shí)含量低，隨牧草生長(zhǎng)逐漸增加，胡蘿卜素和維生素C幼嫩時(shí)含量高，隨植物成熟而降低，灰分含量隨生長(zhǎng)季的延長(zhǎng)而降低。二、生育期內(nèi)化學(xué)物質(zhì)動(dòng)態(tài)第74頁(yè)，共81頁(yè)。75新疆紫花苜蓿不同生育期主要營(yíng)養(yǎng)成分和消化率的變化生育期粗蛋白質(zhì)粗灰分ADF木質(zhì)素消化率分枝期27.0612.0125.184.4283.01現(xiàn)蕾期24.1211.4525.105.2178.09開(kāi)花期20.6911.0326.456.9774.17結(jié)實(shí)期14.399.9844.279.0064.59（單位：%）第75頁(yè)，共81頁(yè)。76貯藏物質(zhì)的種類 合成有機(jī)物除用于正在生長(zhǎng)的莖、葉和根之外，多余的有機(jī)物質(zhì)便送到貯藏器官貯藏起來(lái)，以可溶性物質(zhì)