作物栽培學(xué)：實(shí)驗(yàn)四 作物生長(zhǎng)分析

1、實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 作物生長(zhǎng)分析作物生長(zhǎng)分析一、試驗(yàn)?zāi)康模阂?、試?yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)分析作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，了解作物群體和個(gè)通過(guò)分析作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，了解作物群體和個(gè)體的體的干物質(zhì)增長(zhǎng)干物質(zhì)增長(zhǎng)及其在不同器官中的及其在不同器官中的分配規(guī)律分配規(guī)律，并掌，并掌握對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行握對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行定量研究定量研究的方法。的方法。二、材料及用具：二、材料及用具：1.1.小麥植株；小麥植株；2. 2. 天平、葉面積儀、直尺、剪刀、烘箱等。天平、葉面積儀、直尺、剪刀、烘箱等。 三、試驗(yàn)說(shuō)明三、試驗(yàn)說(shuō)明（一）什么是（一）什么是“生長(zhǎng)生長(zhǎng)”？生物體在一定的環(huán)境條件下生物體在一定的環(huán)境條件下體積和重量逐漸增加、體積和重量逐漸增加

2、、由小到大的過(guò)程由小到大的過(guò)程?！吧L(zhǎng)生長(zhǎng)”適用于任何生物，可用適用于任何生物，可用于植物性能的定量研究。于植物性能的定量研究。Animation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Ar

3、abidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis Growth典型的干物質(zhì)生長(zhǎng)曲線典型的干物質(zhì)生長(zhǎng)曲線024681012024681012單位生長(zhǎng)時(shí)間單位生長(zhǎng)時(shí)間干物質(zhì)積累量干物質(zhì)積

4、累量123同一作物不同品種的干物質(zhì)生長(zhǎng)曲線同一作物不同品種的干物質(zhì)生長(zhǎng)曲線 024681012123456789單位生長(zhǎng)時(shí)間單位生長(zhǎng)時(shí)間干物質(zhì)積累量干物質(zhì)積累量p 作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成是以作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成是以生物產(chǎn)量生物產(chǎn)量的形成為基礎(chǔ)的，一般條的形成為基礎(chǔ)的，一般條件下，二者呈正相關(guān)。件下，二者呈正相關(guān)。p 基本定義：以干物質(zhì)的積累和分配來(lái)衡量作物的生育狀態(tài)，基本定義：以干物質(zhì)的積累和分配來(lái)衡量作物的生育狀態(tài)，找出與產(chǎn)量形成的關(guān)系，推測(cè)產(chǎn)量形成過(guò)程，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)作找出與產(chǎn)量形成的關(guān)系，推測(cè)產(chǎn)量形成過(guò)程，反過(guò)來(lái)指導(dǎo)作物生產(chǎn)。所以，這是以物生產(chǎn)。所以，這是以植株干物質(zhì)增長(zhǎng)植株干物質(zhì)增長(zhǎng)為中心來(lái)進(jìn)行

5、的。為中心來(lái)進(jìn)行的。p 具體操作：每隔一定時(shí)間對(duì)植株進(jìn)行取樣觀測(cè)，然后測(cè)量相具體操作：每隔一定時(shí)間對(duì)植株進(jìn)行取樣觀測(cè)，然后測(cè)量相關(guān)指標(biāo)：器官干鮮重、株高、葉片數(shù)、關(guān)指標(biāo)：器官干鮮重、株高、葉片數(shù)、葉面積葉面積（座標(biāo)紙測(cè)量座標(biāo)紙測(cè)量或紙上描繪或紙上描繪，稱重，以及葉面積儀，稱重，以及葉面積儀）等。等。什么是什么是“作物生長(zhǎng)分析作物生長(zhǎng)分析”？p 機(jī)理性：機(jī)理性：測(cè)定干物質(zhì)增長(zhǎng)的同時(shí)，測(cè)定進(jìn)行同化作用的器官測(cè)定干物質(zhì)增長(zhǎng)的同時(shí)，測(cè)定進(jìn)行同化作用的器官（葉）面積，把（葉）面積，把干物質(zhì)積累與光合作用的生理功能密切結(jié)合干物質(zhì)積累與光合作用的生理功能密切結(jié)合起來(lái)起來(lái)，超越簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)關(guān)系，深入到生理生態(tài)的因

6、果關(guān)系。，超越簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)關(guān)系，深入到生理生態(tài)的因果關(guān)系。p 普適性：普適性：對(duì)對(duì)不同作物不同作物、同一作物、同一作物不同品種不同品種以及同一品種在以及同一品種在不不同環(huán)境條件同環(huán)境條件下的生長(zhǎng)差異，均可用生長(zhǎng)分析進(jìn)行同一尺度的下的生長(zhǎng)差異，均可用生長(zhǎng)分析進(jìn)行同一尺度的比較。比較。生長(zhǎng)分析的兩大特點(diǎn)生長(zhǎng)分析的兩大特點(diǎn)（二）作物生長(zhǎng)分析方法（二）作物生長(zhǎng)分析方法p 相對(duì)生長(zhǎng)速率（相對(duì)生長(zhǎng)速率（Relative Growth Rate, RGR）p 凈同化率（凈同化率（Net Assimilation Rate, NAR）p 葉面積比率（葉面積比率（Leaf Area Ratio, LAR）p 比葉面

7、積（比葉面積（Specific Leaf Area, SLA）p 作物生長(zhǎng)率（作物生長(zhǎng)率（Crop Growth Rate, CGR）p 例：兩株小麥在試驗(yàn)中都生長(zhǎng)一周，一株初始干重例：兩株小麥在試驗(yàn)中都生長(zhǎng)一周，一株初始干重1g1g，另，另一株初始干重一株初始干重10g10g。一周后，兩株。一周后，兩株凈增干重均為凈增干重均為1g1g。問(wèn)：。問(wèn)：哪一種植株長(zhǎng)得較快？哪一種植株長(zhǎng)得較快？p 注：它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)獲得相同的重量，其絕對(duì)增長(zhǎng)速度注：它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)獲得相同的重量，其絕對(duì)增長(zhǎng)速度是是1g/w1g/w，兩者生長(zhǎng)性能一致？?jī)烧呱L(zhǎng)性能一致？定義：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位時(shí)間單位重量單位重量植株

8、的干重增加量植株的干重增加量；（單位時(shí)間；（單位時(shí)間內(nèi)增加量占原有數(shù)量的比值）內(nèi)增加量占原有數(shù)量的比值）1. 相對(duì)生長(zhǎng)速率相對(duì)生長(zhǎng)速率(Relative Growth Rate, RGR，r)某段時(shí)間內(nèi)作物的相對(duì)生長(zhǎng)速率某段時(shí)間內(nèi)作物的相對(duì)生長(zhǎng)速率r r為為: :WdtdWr/上式中上式中W表示某個(gè)階段的植株干重表示某個(gè)階段的植株干重(Dry Weight DW)；t表示時(shí)間；表示時(shí)間；dw/dt表示某個(gè)階段的生長(zhǎng)速度。表示某個(gè)階段的生長(zhǎng)速度。假定假定r r恒定，對(duì)上式積分得：恒定，對(duì)上式積分得：rteWW0 W0植株初始干重植株初始干重復(fù)利法則：生物生長(zhǎng)有呈幾何級(jí)數(shù)或指數(shù)函數(shù)的增長(zhǎng)規(guī)律，復(fù)利

9、法則：生物生長(zhǎng)有呈幾何級(jí)數(shù)或指數(shù)函數(shù)的增長(zhǎng)規(guī)律，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，形成，形成的干物質(zhì)也越多；生產(chǎn)的干物質(zhì)用于形成植物體后，從而的干物質(zhì)也越多；生產(chǎn)的干物質(zhì)用于形成植物體后，從而使下一部的生長(zhǎng)以更大的主體為基礎(chǔ)。使下一部的生長(zhǎng)以更大的主體為基礎(chǔ)。事實(shí)上，大多數(shù)情況下事實(shí)上，大多數(shù)情況下r r并不是恒定不變的常數(shù)，植物生并不是恒定不變的常數(shù)，植物生長(zhǎng)時(shí)期中，長(zhǎng)時(shí)期中，r r的變化為：指數(shù)期保持不變，線性期遞減，的變化為：指數(shù)期保持不變，線性期遞減，衰減期趨向于零。衰減期趨向于零。1212lnlnlnln/)1(/ttWWtWdtWddtdWWWdtdWrW1、W2分別為時(shí)間分別為

10、時(shí)間t1和和t2時(shí)的植株干重；時(shí)的植株干重；r為某段時(shí)間內(nèi)為某段時(shí)間內(nèi)的相對(duì)生長(zhǎng)速率。的相對(duì)生長(zhǎng)速率。Unit of r ?0.1g/g/d定義：定義：?jiǎn)挝蝗~面積在單位葉面積在單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的干物質(zhì)量生產(chǎn)的干物質(zhì)量，以，以g/mg/m2 2/d/d表示。植株的干物質(zhì)積累主要通過(guò)葉片的光合表示。植株的干物質(zhì)積累主要通過(guò)葉片的光合作用而產(chǎn)生。也稱作用而產(chǎn)生。也稱光合生產(chǎn)率光合生產(chǎn)率。2. 凈同化率凈同化率(Net Assimilation Rate, NAR)dtdWLANAR1W W，植株干重；，植株干重；LALA，葉面積；，葉面積；t t，時(shí)間。，時(shí)間。NAR是從葉片真正同化作用中，

11、減去了葉片、莖部和根系是從葉片真正同化作用中，減去了葉片、莖部和根系等呼吸作用所消耗的部分，以及脫落器官損失部分。等呼吸作用所消耗的部分，以及脫落器官損失部分。dtdWdLALAdLAdtdWLANAR)1(1葉片光合速率凈同化率 ?上式求得的上式求得的NAR是不同年齡階段葉片同化效率的平均值。是不同年齡階段葉片同化效率的平均值。NAR大小一般為大小一般為4-6g/m2/d，高值可達(dá)，高值可達(dá)15-16。dtdWdLALAdln12121212lnlnttWWLALALALA定義：葉面積與植株干重之比，即定義：葉面積與植株干重之比，即總?cè)~面積和整個(gè)植物干總?cè)~面積和整個(gè)植物干重之比重之比。LAR

12、LAR實(shí)質(zhì)上代表植物實(shí)質(zhì)上代表植物之比，在之比，在植物生長(zhǎng)植物生長(zhǎng)早期比值最大早期比值最大，可以作為光合效率的指標(biāo)。，可以作為光合效率的指標(biāo)。3. 葉面積比率葉面積比率(Leaf Area Ratio, LAR)dWdLALAdWddWdLAdLALAWdWWLALARlnln12121212lnlnlnlnLALALALAWWWW引入引入NAR的概念，可得如下公式：的概念，可得如下公式：NARLARdtdWLAWLAdtdWWr)1(1定義：為定義：為葉面積與葉片干重之比葉面積與葉片干重之比，是葉片相對(duì)厚度的一種，是葉片相對(duì)厚度的一種衡量。衡量。4. 比葉面積比葉面積(Specific Le

13、af Area, SLA)LWLASLAWL為葉的干重。在作物生長(zhǎng)過(guò)程中，為葉的干重。在作物生長(zhǎng)過(guò)程中，SLA易受環(huán)境和個(gè)易受環(huán)境和個(gè)體發(fā)育的影響。體發(fā)育的影響。定義：作物在群體生長(zhǎng)情況下，群體干物重增長(zhǎng)速率稱作定義：作物在群體生長(zhǎng)情況下，群體干物重增長(zhǎng)速率稱作物生長(zhǎng)率。也叫群體生長(zhǎng)率，它表示在物生長(zhǎng)率。也叫群體生長(zhǎng)率，它表示在單位時(shí)間內(nèi)單位土單位時(shí)間內(nèi)單位土地面積上作物群體所增加的干物質(zhì)量地面積上作物群體所增加的干物質(zhì)量。單位。單位g/m2/d。5. 作物生長(zhǎng)率作物生長(zhǎng)率(Crop Growth Rate, CGR)1(dtdWLALAIdtdWLALAICGRNARLAI 實(shí)驗(yàn)中可按如下計(jì)

14、算：實(shí)驗(yàn)中可按如下計(jì)算：5. 作物生長(zhǎng)率作物生長(zhǎng)率(Crop Growth Rate, CGR)1212ttWWCGRW2和和W1分別為時(shí)間分別為時(shí)間t2和和t1時(shí)單位土地面積上作物群體的干時(shí)單位土地面積上作物群體的干物重。物重?？偪?結(jié)：結(jié)：1212lnln .1ttWWr相對(duì)生長(zhǎng)速率12121212ttWWLALAlnLAlnLANAR 凈同化率 2.LWLASLA比葉面積.412121212lnlnlnln. 3LALALALAWWWWLAR葉面積比率1212.5ttWWCGR作物生長(zhǎng)率四四 方法與步驟方法與步驟p每隔一至二周，取樣調(diào)查葉面積和干物重，然后根據(jù)每隔一至二周，取樣調(diào)查葉面積

15、和干物重，然后根據(jù)兩次的值計(jì)算上述各指標(biāo)。兩次的值計(jì)算上述各指標(biāo)。p每重復(fù)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的小麥植株每重復(fù)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的小麥植株8株（泡沫板面積株（泡沫板面積為為?m2），將根、莖、葉分開(kāi)，測(cè)量葉面積。葉片），將根、莖、葉分開(kāi)，測(cè)量葉面積。葉片（信封信封1）、莖鞘（）、莖鞘（信封信封2）、根（）、根（信封信封3）。）。p將樣品放入將樣品放入105烘箱殺青烘箱殺青30min，80烘干至恒重烘干至恒重（約（約24小時(shí)），稱重。小時(shí)），稱重。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：p稱了稱了幾株幾株要有記錄，最后計(jì)算出單株的葉面積和重量。要有記錄，最后計(jì)算出單株的葉面積和重量。p烘樣時(shí)，信封口要封好，并標(biāo)注樣品名稱、日期、小組烘樣時(shí)，信封口要封好，并標(biāo)注樣品名稱、日期、小組成員。稱樣時(shí)要在樣品完全烘干后立即稱。成員。稱樣時(shí)要在樣品完全烘干后立即稱。p要有重復(fù)，重復(fù)數(shù)至少為要有重復(fù)，重復(fù)數(shù)至少為3。 1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成下表：根據(jù)實(shí)驗(yàn)完成下表： 2. 試分析試分析RGR和和