作物栽培學總論-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)濟產(chǎn)量作物的生物產(chǎn)量也稱生物學產(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物的重量，即作物根、莖、葉、枝、花、果實、種子各局部有機物質(zhì)重量的總和。經(jīng)濟產(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)濟價值的作物軀體某局部的重量。經(jīng)濟系數(shù)經(jīng)濟產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比率，稱為經(jīng)濟系數(shù)〔收獲指數(shù)〕，是指作物光合作用生產(chǎn)的有機物轉(zhuǎn)運到具有經(jīng)濟價值收獲器官的能力，它反映了生物產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟產(chǎn)量的效率。即：

經(jīng)濟系數(shù)=經(jīng)濟產(chǎn)量∕生物產(chǎn)量×100％作物經(jīng)濟系數(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70~80煙草60~70葉菜類接近100表1不同農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)

①不同作物的經(jīng)濟系數(shù)差異較大，這與作物產(chǎn)品器官種類及其化學組成有關。②同一作物的經(jīng)濟系數(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①產(chǎn)量構(gòu)成因素表2各類農(nóng)作物的產(chǎn)量構(gòu)成因素作物名稱產(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、衣分麻類每畝株數(shù)、每株麻桿重量、出麻率禾谷類每畝穗數(shù)（基本苗、單株分蘗數(shù)、分蘗成穗率）、

每穗實粒數(shù)（每穗著粒數(shù)、結(jié)實率）、粒重（千粒重）豆類每畝株數(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)、單莖重煙草每畝株數(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)濟產(chǎn)品產(chǎn)量，即由個體產(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②產(chǎn)量構(gòu)成因素的形成特點：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程中具有自動調(diào)節(jié)〔自動補償〕的功能，即：某一項產(chǎn)量構(gòu)成因素小，那么其它的某一項產(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〞學說。葉——源；果實〔或塊根、塊莖等〕——庫連接二者之間的有機物質(zhì)的運輸系統(tǒng)，——運轉(zhuǎn)流1972年，A.R.Rees等人從生理學的角度闡述了“源、庫、流〞的概念?！霸川暋魑锶~片通過光合作用產(chǎn)生同化物的能力“庫〞——作物新生幼嫩器官〔如根、莖、葉、花、果實、種子等〕通過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〞之間同化物的運輸能力顯然，作物“源足、流暢、庫大〞即可獲得高產(chǎn)。“源〞主要是指光合產(chǎn)物供給源，是制造和提供養(yǎng)料的器官，主要指作物莖、葉為主體的全部營養(yǎng)器官?！皫歙暭劝ㄗ罱K貯存同化物質(zhì)的果實、種子、塊根、塊莖又包括正在生長的幼嫩器官〔如根、莖、葉、花、果實、種子等〕“流〞是指源與庫之間同化物的運輸器官，即輸導系統(tǒng)。作物“源足、流暢、庫大〞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〕強度Ⅹ光合時間—消耗〔呼吸、脫落等〕經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量Ⅹ經(jīng)濟系數(shù)〔1〕光合面積與產(chǎn)量〔2〕光合能力與產(chǎn)量〔3〕光合時間與產(chǎn)量庫與作物產(chǎn)量〔1〕庫的大小與產(chǎn)量產(chǎn)量貯藏庫容=每平方米穗數(shù)×每穗穎花數(shù)×谷殼容積〔2〕庫對源的反響作用庫具有主動影響和控制源的生產(chǎn)效率和流的運轉(zhuǎn)方向及速度的功能。流與產(chǎn)量內(nèi)容物的運輸和分配〔1〕同化物的運輸同化物質(zhì)運輸?shù)耐緩绞琼g皮部，韌皮部薄壁細胞是運輸同化物的主要組織。

同化物的運輸受多種因素的制約?！?〕同化物的分配主要取決于各種庫的吸力大小及其與源相對距離的遠近。作物產(chǎn)量作物產(chǎn)量包括生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量，它們與光合作用的關系可表示為：生物產(chǎn)量=光合面積×光合強度×光合時間-消耗〔呼吸、脫落等〕經(jīng)濟產(chǎn)量=生物產(chǎn)量×經(jīng)濟系數(shù)所以，生產(chǎn)上利用適宜的光合面積、提高光合強度、有效延長光合時間、并減少一定的消耗、提高經(jīng)濟系數(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、能進行光合作用的各個部位。狹義上，主要是指葉面積，因其與產(chǎn)量的關系十分密切，又是最容易控制的一個因素。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)是個動態(tài)變化的過程。②光合強度也稱光合速率或光合能力。是指單位葉面積在單位時間內(nèi)吸收、同化CO2的毫克數(shù)，即“CO2毫克∕分米2∕小時“〔mg∕dm2∕hr〕。因作物在進行光合作用的同時也進行呼吸作用，所以在測定光合強度時有兩種表示方法：a.總光合強度〔TAR：totalassimilationrate〕，亦稱總同化率，即光合同化率與呼吸消耗率之和。b.凈光合強度〔NAR：netassimilationrate〕，亦稱凈同化率，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間內(nèi)所積累的干物質(zhì)的數(shù)量，即“g∕m2∕d〞。②光合強度影響光合強度的因素有：A、作物或品種B、光照強度隨著光照強度的增加，作物的光合強度增強，開始產(chǎn)生光合產(chǎn)物；當光照強度增加到一定數(shù)量時，作物制造的有機物質(zhì)和消耗的有機物質(zhì)到達平衡，表現(xiàn)出光合強度等于零，此時的光照強度稱為“光補償點〞。隨著光照強度進一步增強，光合強度也隨之增加。光照強度在“光補償點〞以上時，光合產(chǎn)物的累積超過呼吸消耗，就可積累有機物質(zhì)，但當?shù)竭_一定的光照強度時，作物不再進一步增加光合強度和累積有機物質(zhì)，即光合強度到達最大值，此時的光照強度稱為“光飽和點〞。C、溫度D、水分E、CO2③光合時間光合時間是指作物能夠進行光合作用、形成光合產(chǎn)物的時間。作物的有效光合時間與作物的生育期長短光照時數(shù)太陽輻射強度及葉片有效功能期長短有密切關系。④光合產(chǎn)物的消耗作物在制造光合產(chǎn)物的同時，也進行光合產(chǎn)物的消耗，主要包括呼吸消耗、器官脫落和病蟲危害等，對光合產(chǎn)物的累積極為不利，因此，在生產(chǎn)上應盡量減少消耗。呼吸作用是作物正常的生理活動，由其產(chǎn)生的消耗是不可防止的。據(jù)測定，一晝夜呼吸作用所消耗的有機物占全天光合產(chǎn)物的15~25％，而在不良條件下那么高達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危害等，對產(chǎn)量的損失那么更是不言而喻的。⑤經(jīng)濟系數(shù)在生產(chǎn)上主要通過栽培管理,諸如合理密植、水肥管理、化學調(diào)控等措施，協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長和生殖生長的關系，在爭取高額生物產(chǎn)量的根底上提高經(jīng)濟系數(shù)，獲得高額的經(jīng)濟產(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體群。2.作物群體的特點〔1〕作物產(chǎn)量是單位面積上作物群體的產(chǎn)量?！?〕作物個體與群體環(huán)境存在“反響〞現(xiàn)象?！?〕在群體的動態(tài)開展中普遍存在“自動調(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)與指標體系作物群體組成有單作群體和復合群體群體大小是隨生育進程而動態(tài)消長作物群體的分布是指組成這一群體的各個單株以及總?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層次。群體的水平分布：是指作物個體在土地上的均勻分布、株行距的合理配置等。群體的時間分布：群體隨生育進程而動態(tài)的消長作物高產(chǎn)群體的特點(1)產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)開展(2)主莖和分枝(蘗)協(xié)調(diào)開展(3)群體與個體、個體與個體、個體內(nèi)部器官之間協(xié)調(diào)開展(4)生育進程與生長中心轉(zhuǎn)移、生產(chǎn)中心更替、葉面積指數(shù)、莖蘗消長動態(tài)等進程合理一致(5)葉層受光態(tài)勢好，光合效能大，物質(zhì)積累多,轉(zhuǎn)運效率高。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光合作用，將投射到一定土地面積上的太陽總輻射或有效輻射能量轉(zhuǎn)化成為化學能貯存在光合產(chǎn)物的百分率。〔注：太陽有效輻射僅指400~800nm的可見光局部〕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有效輻射能量〔千卡〕×100％〔最大≈12％〕我國主要地區(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)實生產(chǎn)力理論產(chǎn)量（kg/畝）光能利用率（％）實際產(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具有的特征是：葉片分布合理、葉片較短而直立、耐蔭性較強及矮稈抗倒。第二，合理密植合理密植的主要原那么是處理好群體和個體之間的關系。第三，間、套、復種充分利用生長季節(jié)的日光能；可以充分發(fā)揮邊際效應；可以充分利用地力；可以防止病蟲害〔生物多樣性控制稻瘟病〕。第四，加強田間管理，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.延長光合時間提高復種指數(shù)、延長生育期〔如防止功能葉的早衰〕及補充人工光照等。4.減少有機物質(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，即到達人們某種要求的適合度，直接關系到產(chǎn)品的經(jīng)濟價值。品質(zhì)的評價標準，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、風味、營養(yǎng)、貯藏加工的性能等。如，纖維作物的纖維長度、強度、細度、木質(zhì)化程度等；飼料作物的營養(yǎng)成分和適口性；水稻的米飯香味等。作物產(chǎn)品品質(zhì)指標評價作物產(chǎn)品品質(zhì)，一般采用兩類指標，一是生化指標二是物理指標每種作物都有一定的品質(zhì)指標體系。糧食作物的品質(zhì)可概括為營養(yǎng)品質(zhì)、食用品質(zhì)、加工品質(zhì)及商品品質(zhì)等。營養(yǎng)品質(zhì)是指產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，是產(chǎn)品品質(zhì)的重要方面，它主要決定于產(chǎn)品的化學成分及其含量。不同產(chǎn)品，其營養(yǎng)品質(zhì)的要求標準不同。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)的評價指標隨作物產(chǎn)品不同而不同。經(jīng)濟作物的品質(zhì)

主要包括工藝品質(zhì)和加工品質(zhì)。纖維品質(zhì)由纖維長度、細度和強度決定；油料作物種子的脂肪含量及組分決定其營養(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)、化學成分、香味和實用性決定。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)不同類別作物的有機物含量〔％〕作物類別蛋白質(zhì)脂肪碳水化合物備注(代表作物)禾谷類10.63.770.9小麥