作物栽培理论与技术

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'作物栽培理论与技术'
1923年英国育种学家Engledow在他发表的《关于禾谷类作物产量的研究》中,首次将作物的产量分解为产量构成三因素,即产量=穗数?单穗粒数?单粒粒重。作者最初的目的是在育种中将这种方法用于品种特性的比较和品种改良。由于该方法直接涉及收获产量的几个组成性状,便于直观准确地了解产量构成因子的生长发育过程和分析产量结果,且易于观察,受到育种和栽培工作者的重视,使其不断发展和完善,至今仍是作物产量研究中常用的基本方法和理论体系。|形式 z 产量=穗数?单穗颖花数?结实率?粒 重 z 产量=穗数?穗重 z 产量=株数?单株铃数?铃重?衣分 (棉花) z 产量=株数?有效分枝数?有效荚数? 每荚实粒数?粒重(豆类) z 产量=株数?单株叶数?单叶重(烟草)|发展过程 z 由增穗(株)增产转变为稳穗增粒增 产 z 由依靠主穗(轴)发展到依靠分蘖 (分枝) z 探索了促进大穗、提高粒重的途径| 由增穗增产转变为稳穗增粒增产 z 在产量构成因素中,穗数(株数)是最易被控 制的因素,所以早期研究着重在如何提高单位 面积的穗数(株数)上。1958年农业生产大 跃进,过大的密度、过高的穗数,使三因素之 间的矛盾更加尖锐,造成大面积的倒伏和减产。 大量的密度试验,得出了各作物在各地不同生 产条件下的“适宜穗数”的数量指标,并认识 到适宜穗数是协调三因素矛盾的主导因素。 z 20世纪60 -70年代末,认为适宜穗数是可以 被突破的,且当时稻麦矮秆多穗型品种的育成 和大面积推广,增穗增产的思路仍占主导地位。 z 杂交水稻的育成及大面积推广应用,高产思路 得到解放。即“稳定穗数,主攻大穗”途径。 到80年代中期后,基本成为共识。| 由依靠主穗(轴)发展到依靠分蘖(分枝) z 认为稻麦的主穗比分蘖穗大,主穗比分蘖穗发育 早,具有成穗的优势。形成了“依靠主穗”的密 植理论。但由于扩大了群体的数量,加剧了群体 与个体的矛盾,使群体质量下降,产量降低。尤 其在土壤肥力愈瘠薄或愈肥沃的情况下,矛盾更 尖锐。开始重视分蘖(分枝)利用的研究。 z 分蘖(分枝)在群体自动调节和产量中的作用 z 分蘖(分枝)可利用的数量 水稻50 %,小麦 30%,“分蘖成穗可靠性低”的观念长期束缚了 科技界和实践者的思想。 z 杂交水稻的问世及叶龄模式的研究,实现了由 “主穗为主” “主茎分蘖并重” “依靠分蘖” 的转变。| 探索了促进大穗、提高粒重的 途径 z 穗发育的形态变化过程与外部形 态变化的准确联系,便于外部诊 断 z 明确了形成大穗的前提是壮苗和 壮株 z 研究了提高粒重的子粒灌浆规律z 提高作物产量可通过提高产量因素 中的任何一个或全部达到。z 穗数和粒数、粒重间常呈负相关。z 育种和栽培的目的,都是为协调三 因素的矛盾,使三者的乘积达最大 值。其中首先使前两个因素的乘积 达最大值,而后使粒重达到或超过 品种的正常水平,实现数量和质量 的统一。z 三因素的协调水平因育种和栽培技 术的改进而不断发展。| 水稻“小壮高”| 小麦精播半精播高产栽培| 小麦“独秆栽培”| 水稻“稀少平”| 水稻“三高一稳”| 水稻“群体质量栽培”| 玉米紧凑型优良组合的应用 作物光合性能理论的形成§ 是长期以来由多种概念结合与深化而成的。§ 1917年人们开始探讨用生长分析法来研究光 合作用。§ 生长分析法的创始人Blackman(1919)提 出了作物干物质的增长恰似银行存款的“复 利法则”。§ Watson(1947,1958)提出了叶面积指数 的概念,并用实验方法研究了LAI与NAR及 干物质增长量的关系。§ Nichiporovch于1954年提出了生物学产量和 经济产量的概念,从而将光合作用与作物产 量紧密结合起来。§ 经济产量=生物学产量*K,其中K为经济系数。§ Donald于1962年提出了收获指数的概念。§ 我国学者于1966年概括了光合性能五因素及 与经济产量的关系,将其表示为§ 经济产量=(光合面积*光合能力*光合时间— 消耗)*经济系数。 光合性能各因素间及其与作物产量的关系§ 由于比较早地知道了干物质积累量的多少主 要取决于群体叶面积及绿叶面积的持续期, 因此通过栽培措施,如合理密植、间套作、 复种、防早衰等扩大叶面积、保持叶片稳定 和持久的功能,从而达到增产的目的一直是 一条行之有效的途径。§ 山东提出“以光定叶,以叶定穗,以穗定蘖, 以蘖定苗”的栽培原则。§ 在株型上,矮秆化和叶直立化占据了20年的 主导地位。§ 理想株型稻辽粳5号和玉米紧凑型品种的培育 成功,进一步完善了理想株型的概念。§ 光合面积与净同化效率呈显著负相关。作物源库理论的形成l Mason和Maskell(1928)年通过碳水化合物 在棉株内分配方式的研究提出了作物的源库学 说。l 大量研究在20世纪60年代开始的植物生理学 的物质运输机理研究中不断丰富源库的概念l 源库的概念通常是根据碳水化合物输入作物生长中心 器官的特点来描述的,一般将生长中心器官定义为库, 而将为生长中心器官提供营养物质的器官定义为源。l 经典的源库理论认为:源(Soune)是指产生或输出同 化物的器官或组织。植株的源系统由绿色的茎、鞘、 叶以及根系等组成,功能叶及其叶鞘是主要的源;库 (Sink)是指利用或贮藏同化物的器官或组织,库系统 由新生的组织及子实等构成,穗(主要是籽粒)是主要 的库。源库划分的相对性l 源库在水稻生长发育过程中是相对的、动态的, 可因其所起作用的不同而变化。l 有些器官是永久的源,有些器官是永久的库, 而有些器官属源库兼用型。如水稻在幼穗分化 之前源主要是叶片,库即是当时生长着的新生 叶、叶鞘、茎和根;幼穗分化至抽穗,源主要 还是叶片,库即是当时生长着的营养器官和穗 部器官;抽穗后源由两部分构成,一部分是叶 片生产的光合产物,另一部分是茎鞘等营养器 官贮藏的非结构性物质,而库主要是籽粒。源库理论的发展Nichi-ponovich经验公式n 经济产量=生物产量×经济系数n合理性:对作物成熟期的群体作理论归纳是合理的,因此,该理论表述式一直被公认并沿用。 经验公式的局限性n 局限性:用该理论公式指导生产过程, 往往产生误导。n 经济产量=生物产量×经济系数n 为了取得高产,首先提高生物产量,把 生物产量提高上去,认为提高经济产量 就有了物质基础,在此基础上再设法提 高经济系数从而创造更高的产量。n 在生产水平低下的情况下,能起到一定 的增产作用;但在肥力水平高时,频频 发生倒伏等减产。原因分析n 对生物产量和经济产量的形成在时间和 数量上没有正确的定量概念n 对经济系数的生理本质没有正确揭示, 认为经济系数是生物产量转移为生物产 量的比值,反映为生物产量通过经济系 数再分配转移为经济产量。n 以结实器官为收获对象的经济产量,来 自于花前和花后两部分,但来自花前的 物质是很有限的。n 花前光合产物的重新调运,仅仅限于贮 藏物质;n 贮藏化合物的重新调运在结实期当光合 作用不能提供库足够的同化产物时才会 发生;n 重新调运的量是有限的。n 大量的试验证明,作物成熟期群体的总 生物产量与经济产量呈密切的正相关, 与Nichi-ponovich 公式是一致的,但分花 前花后两个时期进行分析,结论截然不 同。n 经济产量与开花期的群体干物质积累量 是二次方程曲线关系(y=a+bx-cx2)n 表明在开花期群体只能有适量的光合物 质积累,过多、过少均不宜。n 开花至成熟期的干物质积累量与经济产 量呈极为密切的正相关关系(y=a+bx)经济产量的理论表述式n 经济产量=花后光合积累量+花前贮藏 物质×Rn R:花前贮藏物质的再分配率生产中的意义n 在高产栽培实践中,不能追求作物生长 前、中期高的光合生产积累量,只能控 制其有适当的量;n 提高开花至成熟期的群体光合生产积累 量式高产群体最核心的质量指标作物群体的质量指标n 本质质量指标:经济器官形成期高 的干物质积累量n 成熟期的干物质重-抽穗期的干物质重基础质量指标 n 开花期适宜的叶面积指数 在适宜LAI条件下,扩大总“库容量”,是 提高群体经济产量的形态和生理质量指标n 增大单位面积内经济器 官总“库容”是高产的 基础n 只有在群体适宜LAI条 件下,提高总库容量, 才能妥善解决源库矛盾, 也是今后不断提高产量 的主题目标在适宜LAI范围内提高粒/叶比是库源关系协调的综合质量指标 颖花/叶(cm2)比 实粒数/叶(cm2)比 粒重/叶(cm2)比调整叶系组成,提高有效和高效叶面积率是提高库源比的必要条件,是高光效群体的质量指标n 有效叶面积率:有效茎上的叶面积 占总叶面积的百分比n 高效叶面积率:高效叶面积占总叶 面积的百分比n 高效叶片:与穗分化同步、离穗最 近、光合效率最高 壮秆的质量指标n 单茎茎鞘重根系活力的质量表达:颖花根活量、颖花伤流量群体质量指标的数量表达n 二次回归方程关系n 直线回归关系n 百分率极限值关系n 右偏斜曲线关系n 序数表达式n 所谓群体质量指标,是各项数量指标中最优化 的数值。n 优化群体质量,就是在群体培育过程中努力使 各项数量指标达到质量值,或尽可能向质量值 靠拢。n 使二次回归方程关系的数量指标达到峰值,使 右偏斜回归关系的数量指标达到适宜的峰值, 使百分率极限值关系的数量指标向极限值靠拢。n 当这三者均达到峰值或极限值时,进一步提高 产量主要靠直线关系的各项指标值的不断提高。 斯坦福(Stanford)理论方程 n 达到目标产量的施氮量(kg/667m2)= 达到目标产量的需氮量 -土壤氮素供应量 施用氮肥的当季利用率n 而要使上述公式应用于实际,必须找出 公式中3个参数的稳定可靠值:n (1)目标产量的需氮量和阶段吸氮量; (2)土壤氮素供应量和阶段供应量; (3)氮肥的当季利用率和阶段利用率。 1.目标产量的需氮量 n 目标产量需氮量=目标产量×100 kg稻 谷需氮量/100。n 求取目标产量需氮量,首先得求取100 kg稻谷需氮量。 全 部 点 7 5 0 y = - 8 0 0 . 5 7 x 2 + 3 1 1 6 . 1 x -
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