玉米制种的高产理.ppt

玉米制种的高产理论授课人：王玉花玉米制种的高产理论§ 相关研究现状§ 作物产量构成理论§ 源、流、库理论§ 光和性能理论玉米制种的高产理论的 相关研究现状80年代我国紧凑型玉米品种的育成，使玉 米群体光合性能各因素间与产量的关系、群 体光合性能与环境的关系、生育过程中光合 性能个因素的动态变化及其光和性能的生理 基础和调控技术等方面的研究得到了迅速的 推进，明确了实现玉米高产必须具有较高的 群体光合速率；光照强度、co2浓度和温度 是影响玉米群体光和速率的主要环境因素作物产量构成理论一、作物产量构成及经济系数 作物产量：即作物产品的数量；换言之，就是栽培 作物的收获量，它包括生物产量、经济产量和经 济系数三个方面： 1、 生物产量：是指作物在整个生育期间生产和积 累的有机物总量，即整个作物的干物质总量 注意点：除根茎类作物外、其它作物的根系一般不包括在生物产量中（因根 系生长在土壤中，难于测定，同时也不包括生长前期已脱落的叶片和开花后 已脱落的花器官等）； 所以严格的来说：生物产量是指收获时单位面积上的地上部分的干物质总量 注意点：干物质不包括自由水，但包括生物产量中的10-15%水分。

作物产量构成理论2、 经济产量：是指人们栽培目的所需要的收获量，即作物 在单位面积上所收获的有经济价值的主产品的重量 生产上所说的产量就是指经济产量不同的作物，其经济 产量的产品器官不同，例如禾谷类、豆类和油料作物是指 籽粒；薯类作物是指块茎和块根；棉花是指种子纤维；麻 类作物是指韧皮纤维或叶纤维；甘蔗是指蔗茎；甜菜是指 肉质根；烟草和茶叶是指叶片；绿肥作物是指茎和叶的干 重 同一种作物因利用目的不同，产量概念也随之改变，如玉 米作为粮食和饲料时，产量是籽粒，作为青饲料时，产量 等同于生物产量；油用亚麻（胡麻）产量时籽粒，纤维用 亚麻产量是韧皮纤维 作物产量构成理论3、 经济系数（economic coefficient，或收获指数harvest index，上个世纪60年代C.M.唐纳德提出）：经济产量占 生物产量的比值（生物产量转化为经济产量的效率％）； 收获指数越高、说明植株对有机物质利用越经济、栽培技 术越恰当、单位生物产量的经济效益就越高，因此它是反 映作物品种特征和栽培技术水平的通用指标 不同类型的作物，其经济系数差异较大，这主要和作物所 收获的产品器官和化学成分有关，一般来说：收获营养器 官的作物，经济系数较高，如薯类作物；收获籽粒的作物 ，经济系数较低，如水稻、小麦、大豆；同时籽粒中含碳 水化合物较多的经济系数较高；而含脂肪、蛋白质较多的 经济系数较低，如油菜、玉米。

作物产量构成理论不同作物的经济系数（收获指数） 作物经济 系数作物经济 系数水稻、小麦0.35-0.50大豆0.25-0.35玉米0.30-0.50籽棉0.35-0.40薯类0.70-0.85皮棉0.13-0.16甜菜0.60-0.70烟草0.60-0.70油菜0.25-0.30饲料有机绿 肥1.00作物产量构成理论4、 生物产量和经济产量之间的关系：一般来讲，生物产量 高、经济产量也高；然而，取得较高的生物产量并不一定 能取得较高的经济产量,这还要看光合产物转运到有主要经 济价值的器官中的能力，即经济系数，可见提高经济系数 是争取高产的关键从历年作物生产发展的进程来看，全 世界和中国作物产量提高是主要依靠经济系数的提高，例 如小麦自上个世纪50年代的碧玛1号开始，其经济系数是 0.36；60年代济南2号达到0.41，90年代鲁麦14号提高到 0.45但是要注意的是只有生物产量达到或超过一定的值 之后，才会形成经济产量，这个值就称之为临界株重或产 谷阈值，当然不同的作物，其临界株重是不同的；例如水 稻、小麦为0.5克、大豆10克、玉米和棉花40―50克 作物产量构成理论二、作物产量构成理论 1、 作物产量构成因素 作物产量构成因素＝单位面积株数×单株产量 ＝单位面积穗数×（单穗粒数×单粒重量 ）＝单位面积穗数×（单穗颖花数×结实率）×单粒重量 当然，不同的作物种类，其产量构成因素是 不同的。

作物产量构成理论2、产量构成因素的形成特点 在作物一生中，产量构成因素的形成和决定的时间是不同的，并且有 一定的顺序性，一般而言越早决定的因素，则变异较大，受环境的影 响也越大，当然在栽培技术措施上的促控效果也越显著，相反越晚决 定的因素，则变异较小，受环境的影响也就较小，当然在栽培技术措 施上的促控效果也就越小 例如禾谷类作物穗数的形成从播种开始，分蘖期是决定阶段，拔节和 孕穗期是巩固阶段；每穗实粒数的多少取决于分化的小花数、退化小 花数、可孕小花数和结实率等因素；每穗粒数的形成开始于幼穗分化 期，决定于抽穗开花和受精结实过程，粒重取决于籽粒容量以及充实 度，主要决定时期是受精结实、果实发育成熟时期 双子叶作物的产量构成因素自播种出苗开始形成，中后期开花受精过 程是决定阶段，果实发育期是巩固阶段，每果籽粒数开始于花芽分化 ，决定于果实发育，粒重（衣分、油分）决定于果实种子发育时期 作物产量构成理论3、作物产量构成因素的相互关系 （1）相互制约关系：这主要是由于光合产物的分配和竞争 而产生的作物群体是由个体组成的,当个体增加时才会使 得群体增加,即密度增加,但是密度的提高意味着个体所占 的营养面积的缩小,个体的生物产量就要降低；当然个体的 变小并不是最后产量就一定降低，如果单位面积上穗数（ 株数）的增加能弥补并超过每穗（株）粒数减少的损失， 就会表现增产，反之就表现为减产。

因此不同作物或同一 种作物的不同类型在不同的地区种植，其高产的产量构成 因素的配合比例是不同的，即相互制约的关系不同 作物产量构成理论禾谷类作物产量结构之间的制约关系以及主要因素 作物产量构成理论（2） 相互补偿关系：即自动调节关系，这种自动补偿作用是在作物的生育中、 后期表现出来，并随着发育进程而降低，当然作物种类不同，其补偿能力有 差异 在禾谷类作物中，穗数是产量因素中自动调节和补偿能力最大的成分，其调节 和补偿主要反映在分蘖的发生和消亡方面，反映的程度（即最后形成穗数的 多少）取决于对环境条件的适应性和品种的遗传特性据研究认为：在稻麦 高产方面，基本苗相同的稻麦田，以穗数多的产量高；穗数相同的，以基本 苗少的产量高，这说明分蘖对主茎生长发育和群体发展具有促进作用小穗 和小花对产量有一定的自动调节和补偿作用：例如，小麦的第1小穗原基出现 到顶端小穗出现的时间越长，那么就越有利于增加小穗的数量；就水稻而言 ，从幼穗分化到颖花分化期是增加颖花数的关键时期；因此，这时期水分不 足，N素不足，将会促进顶端小穗的出现和增加无效小穗以及不孕小花的数量 粒数和粒重：开花后的结实是最后决定单位面积和每亩籽粒数目的重要时 期；籽粒建成阶段是决定籽粒大小的关键时期，而籽粒灌浆阶段是决定籽粒 是否饱满的关键时期；据研究认为，这时期水分缺乏或降雨量过多、温度过 高或过低、营养不足、病虫害为害等，均影响籽粒数和籽粒重。

作物产量构成理论作物产量的各个构成因素具有自动调节和补 偿作用，而自动调节和补偿作用的程度取决 于作物的种类、环境和年份间的差异例如 禾谷类作物，后来形成的产量因素可以补偿 先期形成的产量因素的不足，苗数不足，可 以通过分蘖来补偿；穗数不足，通过增加穗 粒数和穗重来补偿；当然生长前期的补偿作 用要大于生长后期的补偿作用 作物产量构成理论4、作物的干物质积累与分配作用 作物的干物质积累与分配符合S型曲线（ Logistic曲线）；据研究认为：稻麦抽穗后 干物质生产越多，产量就越高；一般抽穗前 贮藏物质占产量总量的10－30％，抽穗后 的光合常委占70－90％，因此，抽穗后尽 可能保持较多的绿叶数，并延长其功能，对 增加产量十分重要 作物产量构成理论5、作物生长分析 作物生长分析就是将作物的生育过程以干物质增 长过程为对象，以干物质的积累和分配来衡量作 物产量形成的一种方法； 作物生长分析法的特点是：（1）在测定干物质增 长过程中，同时测定进行光合作用的器官——叶 面积，即与光合作用的生理生理功能密切结合， 从而超越生育特性与丰产性能的简单相关关系， 深入到生态生理的因果关系；（2）是对于不同种 类的作物、或同一种作物的不同品种以及同一品 种不同栽培条件下的生育差异，均可用生长分析 来进行比较。

作物产量构成理论6、作物产量的形成过程 作物经济产量的形成过程，一般可以划分为三个时期 时期 营养生长时期 营养生长 并进时期 生殖生长时期 生殖生长 营养中心 根、叶、茎分化、分 蘖发生 茎伸长、穗分化（花序分化） 开花结实 产量形成 营养特点 （产物分配） 营养体形成 生殖器官建成 搭丰产架子 结实器官充实，形成 产量，开始衰老 主攻方向 促壮苗早发 营养、生殖生长协调 防衰老，防贪青 作物产量构成理论作物干物质的积累过程，大体可划分为三个阶段： 1．缓慢增长期：生长初期，苗小，叶少，干物质积 累与叶面积呈正比 2．指数增长或直线增长期：干重（W）增长决定于 初始干重（W0）、相对生长率（或干重增长系数 ）R、和生长时间（t），之间可用指数方程 W=W0eRt表示 3．减缓停止期：随叶片衰老，同化物由营→生殖器 官，群体干物质积累减慢，当进入成熟期，干物 质积累停止 总之，呈“S”型生长曲线 “源、流、库”理论 § 一、 源（Source） § 1、源的概念：作物的源是指作物生产和输出光合同化产 物的器官或组织；它包括作物的功能叶、绿色的茎杆、叶 鞘、穗轴、果皮以及子叶、种皮、胚乳等其他非叶器官（ 绿色部分）。

就作物群体而言，作物的源主要指群体的叶 面积及其光合能力，尽管颖壳、叶鞘和茎杆等绿色部分也 可以进行光合作用，但干物质生产量较少；当然不同的作 物，同一种作物在不同的生长发育阶段，源的内容并不完 全相同，例如如种子萌发时，源是指子叶和胚乳，高产油 菜群体角果果皮面积对对产量的贡献要大于叶面积 “源、流、库”理论§据研究认为：禾谷类作物开花前的光合产物主要供给穗、小穗和小花 等产品器官形成的需要，并在茎秆、叶、叶鞘中有一定量的贮备；而 开花后的光合产物直接供给产品器官内容物的积累，例如高产水稻， 成熟时籽粒中来自抽穗后的光合产物占64－82％；当然非叶器官对光 合产物的贡献也占较大的比重，如穗光合对籽粒的贡献率约为20.9－ 39％,茎鞘占5.6－18％ §环境条件及栽培管理水平对一生光合产物的流向影响较大例如在氮 肥水平较低的低产栽培条件下，开花的光合产物流向产品器官内容物 积累的比例较少，而来自于开花前茎杆叶片、叶鞘的贮备物的比例 较大，但是在高产栽培条件下，产量的大部分来自于开花后的光合产 物，因此开花后叶面积持续期（LAD）的长短直接影响到作物产量是 否高产 §可见作物个体和群体的发展达到叶面积大、光合效率高，才能使源充 足。

“源、流、库”理论§ 2、源的量度单位 源强度：即源器官同化物形成和输出的能力它 以源的大小与源活力的乘积来表示源的大小主 要考虑叶源的话，那就是叶面积持续期（即光合 面积×光合时间＝光合势），源活力就是净同化率 （光合速率－呼吸速率=净同化率,实际上是指光 合生产率），可见作物群体要高的源强度，就必 须要使得作物群体的最大最适叶面指数要达到一 定的数值（水稻7－8，小麦5.5－6.5，棉花3.5－ 4.0，油菜4.0－4.5），而且持续期要长，同时光 合速率（光合强度）要强，呼吸速率（呼吸强度 ）要低 “源、流、库”理论§ 3、影响作物源建成和生产力的主要因素 主要因素是遗传因素和外在环境条件两个方面 就遗传因素而言，禾谷类作物的出叶速度和叶面 积扩展速度快，高产栽培中所要求达到的最适叶 面积也相应高一些（如水稻>小麦>玉米>油菜>棉 花）；C4作物的光合速率高，叶片上举直立、宽 厚、株型紧凑的品种光合生产能力强；就环境因 素而言，光照和CO2补偿点低、饱和点。