第五章作物的产量及其形成规律

第五章作物的产量及其形成规律

产量的概念 作物的产量(yield)是指单位土地面积上果实、籽实、块根等目的器官的生产量（质量）。因此，作物的生产力受作物所需的光、水、养分等资源的供给量支配，而这些资源量又是与土地面积成比例的。作物的生产的形式是群体而不是个体。产量生物产量（Biomass yield）、经济产量（Product yield）（因人类目的不同而异）

收获指数（经济系数） 经济产量收获指数（%）= ×100 生物产量水稻、小麦 0.35-0.5 收获指数和经济系数所指含玉米 0.3-0.4 义实际上一致，只是由不同薯类 0.7-0.85 研究在不同时期分别提出甜菜 0.6 而已（当然出发点略有不油菜 0.28 同）。收获数各异且有原大豆 0.25-0.35 因。栽培技术的要点是要棉花(籽棉) 0.35-0.4 争取生物产量和收获指数的烟草 0.6-0.7同步提高。

收获指数随品种变迁表现出一定规律

Rice Production Phases in China (1949-2005)

产量构成因素 Engledow 产量=穗数×单穗粒数×单粒重量松岛产量=穗数×单穗颖花数×结实率×粒重

产量构成因素分析法 • 构成因素之间的关系 • 形成时间、决定因素及其调控方法 • 产量途径

产量构成因素的形成特点 生育前期：营养体等骨架生长生育中期：生殖器官分化、形成和营养器官旺盛生长的重叠期生育后期：结实期（灌浆期）薯类则一直处于营养生长阶段。

产量成分的补偿及相互关系

光合作用与产量 生物生产量=光合作用总量－呼吸量

产量形成的源、库、流学说 源：叶片、角果、麦芒… 库：周转库、贮藏库流：维管束系统

源源是指生产和输出光合同化物的叶片等，主要指作物群的叶面积及其光合能力，尽管颖壳、叶鞘和茎的绿色部分也能进行光合作用，但干物质生产量很小。作物群体LAI越大，光合效率越高。才能形成强大的源，为库的形成和充实打下基础。禾谷类作物开花前后的光合产物去向具有不同的特点。花后的LAD对产量影响很大。水稻，小麦倒3叶对产量的贡献十分突出，而倒4、5叶对根系健康十分重要，因此，防早衰意义重大。颖花/叶、粒数/叶、粒重/叶可以表示源的供应的相对强度。

库库指产品器官的容积和（或）接纳营养物质的器官（或能力）。小麦库潜力构成因素：穗数×穗粒数×籽粒最大容积×最大充实指数。禾谷类的贮积能力（充实指数）=灌浆持续期×灌浆速度在灌浆持续期长时，应采用多粒品种；灌浆期短时，应采用粒数型品种（少粒）。

流流指作物植株体内输导组织的发育状况及其运输效率。流决定于：韧皮部输导组织的发达程度。禾谷类：穗颈维管束总数×平均来回量×输导时间

作物产量与资源有效利用 投入/产出比自然资源的投入投入的经济法则资源利用效率=投入资源的吸收率×吸收资源的生产效率

产量形成的生产分析 从产量构成因素分析往往无法直接说明产量形成与光合作用（呼吸作用）之间的关系，而以干物质为基础分析作物的生长过程，则有可能解决这一问题。作物在无限制条件下的物质积累W=W0eRt（R为生长率）R值是一个变数。

相对生长率（Relative growth rate，RGR） Blaekman（1919）发现，又称作物生长的复利法则。 RGR=（1/W）·（dw/dt ）→W=W0eRt RGR=（1/W）·（dw/dt ）=（㏑W2- ㏑W1）/（t2-t1）单位：克/克·日，g/g ·week

净同化率（Nex assimslation rate，NAR） Gregory（1917年）发现，单位叶面积上的干物质增长速度 NAR=（1/L）·（dw/dt） NAR= （㏑L2- ㏑L1）/（L2-L1）·（W2-W1）/（t2-t1）单位：g ·t-1·m-2（叶），大体相当于用光合仪测定的净同化率。

叶面积比率（Leaf area rate，LAR）：叶面积对植株干物重之比 LAR=L/W= （㏑W2- ㏑W1）/（W2-W1）·（L2-L1）/ （㏑ L2- ㏑L1）由此，RGR=1/W·dw/dt=L/W（1/L·dw/dt）=L/W·NAR

比叶面积（Specific leaf area，SLA），表示叶的厚度 SLA=L/LW 由于LAR=L/W=（L/LW）·（LW/W）由此RGR=NAR·SLA·LW/W 由此可以推导RGR在田间条件下究竟受哪些因素影响。

作物生产率（Crop growth rate，CGR）：又称群体生长率，它表示在单位时间、单位土地面积上作物群体所增加的干重。 CGR=dy/dt=（1/L·dw/dt）·F=NAR×LAI （10）（F为单位土地面积上的总叶面积） Watson（1958）认为在田间，NAR变幅较窄，LAI变幅较大。故干物质生产主要取决于LAI。对（10）式，假定NAR一定，以LAI对田间（t）积分，则得下式，CGR=（1/F·dy/dt）·∫F（dt） ∫F（dt）称叶面积持续期（LAD），LAD也即光合势。但生产上，并非LAI越大越好，LAI大至一定程度，会导致NAR剧降，从而导致减产。因此存在最适LAI和LAD。物质生产理论的好处在于可以用通用指标比较不同类型作物品种，不同条件下生长状况。

贮藏物质 收获物几乎均以后期特定贮藏物质的形式积累完成。研究这些贮藏物质的性质、组成、积累过程、生化转变特性意义重大。物质形式有蛋白质、脂肪、淀粉、糖分、纤维以及特殊的综合产物如单宁、植物碱、萜类等

作物的品质改良与分子农业 品质改良：针对某一成分含量的定向育种，如蛋白质育种…… 针对某类成分比例的定向育种，如双低油菜育种，油菜中一般含亚麻酸8-9%，芥酸17-28%，油酸与亚油酸含量低。双低油菜是芥酸和硫葡糖苷含量极度减少。分子育种：特定转基因形成具高附价值的某一化学成分。

环境对贮藏物质含量的影响 研究表明，环境条件对贮藏物质含量的影响比遗传因素更大。如大豆蛋白质，南高北低纬度蛋白质＜32°N ＞43.5% 33°-39°N 41-43% ＞40°N ＜40.5%

环境因子影响的原理 主要因子：温度、降水、土壤、N肥、光照、昼夜温差等。举例：①小麦品质：Pr＜8%为薄力粉；8-10%为中力粉；10-12%为标准强力粉；12-14%为强力粉。 ②水稻：早、中、晚、再生；南、北稻区；名牌区。 ③油菜：

环境对纤维品质影响 棉纤品质指标：等级（色泽、杂质含量）、长度、强度等。棉纤形成主要取决于温度与水分，温度应为30℃/18 ℃为好，水分要充足。过高过低温度都对棉花纤维形成不利。新疆独特的条件有利于长绒棉生长。韧皮纤维的麻类：要求湿润而温暖的条件。

作物群体结构 群体的概念：作物生产是以种植作物群体为基本形式的，一定面积上所有作物单株的总和即为群体（population）。形式：单作群体、复合群体。群体内部存在“反馈”调节现象，达到平衡是竞争的结果。

群体结构概述 指组成作物群体的各个单株及其主要器官在空间的分布与排列的动态情况。层次：光合层、支架层、吸收层。生产结构类型：宽叶型与窄叶型

两类重要的生产结构

叶层结构与物质生产 LAIopf概念，LAIMAXX 概念及其与物质生产的关系 LAIopf的高原现象（Plateau）及其与物质生产的关系

叶层配置与消光系数 I=I0e-kF ㏑I/I0=-KF I与F层叶的水平光强度； I0：冠层表面入射光强； K为消光系数（0-1之间）； F为F层及以上总叶面积指数。消光系数越小的群体，越可能有更高的产量。

影响作物群体结构的几个因素(一)株型 株型：植株体整体在空间的存在样式。最初主要指形态特征，后来有人认为它的内涵应包括生理特征。理想株型的概念（ideal type），由Donald 1968年提出。杨守仁关于水稻理想株型：耐肥抗倒；生长量大；谷草比大。包括：半矮杆；叶直立；叶厚增大。松岛：后三叶短、直、厚；株高100cm左右；分蘖程度适中。袁隆平关于超级稻：高冠层，低重心；叶片长、直、凹

影响作物群体结构的几个因素(二)株型比较 超级稻株型与国际水稻所（IRRI）新株型的比较

影响作物群体结构的几个因素(三)种植密度与种植方式影响作物群体结构的几个因素(三)种植密度与种植方式种植密度实质上是指作物群体中每一个体占有的营养面积大小，而种植方式则指每一个体所占营养面积的形状，即行、株距。种植密度狭义指作物播种（定苗）和（或）移栽后的单位面积上的植株个体数。对禾谷类（稻、麦等）作物而言，由于其分蘖与主茎的大小，功能大体一致，因此其密度常处于变动之中，用单位面积的茎孽数表示。但其初始密度多指移栽密度，又称基本苗。最终产量一定法则：wpa=k（a，k为参数） w为个体干物重，p为密度；随生育期推进，a接近于1，因此wp=k（一定）。

合理密度的实质与调节因素 在一块田中，就某一个品种而言，每穗颖花数和每亩有效穗数是一个极度负相关的两个产量构成因素，而这两个因素又是最终产量的主要来源。因此，要使两者乘积达到最大值，就必须有一个使这两者同时增大的最佳密度。另外，主穗与分蘖合理利用有利高产。试验表明，凡有分蘖的单株，其穗部性状较无分蘖为优；基本苗相同时，单株成穗数较多的，产量较高；在穗数相同时，基本苗较少的，产量较高。

第五章 作物的产量及其形成规律