作物栽培生理教案

1、緒論緒論一、作物栽培生理的性質(zhì)和任務(wù)一、作物栽培生理的性質(zhì)和任務(wù)科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)：認(rèn)識(shí)自然如植物生理學(xué)應(yīng)用科學(xué)：改造自然如作物栽培學(xué)科學(xué)科學(xué)理論科學(xué)方法科學(xué)態(tài)度科學(xué)精神植物學(xué)形態(tài)學(xué)解剖學(xué)生理學(xué)↗實(shí)驗(yàn)科學(xué)：依靠實(shí)驗(yàn)方法、儀器等研究↘理論科學(xué)：解釋作物生產(chǎn)出現(xiàn)問(wèn)題和現(xiàn)象植物生理學(xué)：是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。包括物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)化與形態(tài)建成(發(fā)生和變化)。作物栽培生理：應(yīng)用植物生理學(xué)知識(shí)分析作物生產(chǎn)的基本問(wèn)題，然后進(jìn)行系統(tǒng)研究，提出解決的辦法

2、。它是作物栽培的理論基礎(chǔ)，是植物生理學(xué)和作物栽培學(xué)的連接點(diǎn)。作物栽培學(xué)：是研究作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律及其與外界環(huán)境條件的關(guān)系，以及探討作物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效率、低成本生產(chǎn)的理論和措施的一門(mén)技術(shù)科學(xué)，即研究作物生物學(xué)特性和栽培技術(shù)。作物栽培生理是作物生理學(xué)和作物栽培學(xué)的連接點(diǎn)，它是從作物栽培的實(shí)際出發(fā)，用生理的觀點(diǎn)分析和解決栽培中存在的實(shí)際問(wèn)題。是要更合理地安排栽培技術(shù)措施，調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育，把作物栽培技術(shù)建立在可靠的生理學(xué)基礎(chǔ)?；谏鲜稣J(rèn)識(shí)，作

3、物栽培生理既不同于作物生理學(xué)，又有異于作物栽培學(xué)，它是兩者的連接點(diǎn)、綜合體。目前我們主要是為作物正常生長(zhǎng)發(fā)育提供良好的生長(zhǎng)條件(外界環(huán)境條件，如肥、水、土等條件)，所采取的不少技術(shù)措施是盲目的(如密度問(wèn)題、肥水運(yùn)籌問(wèn)題、品質(zhì)問(wèn)題)，而不是根據(jù)作物實(shí)際生長(zhǎng)發(fā)育需要而進(jìn)行農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的實(shí)施。采用的栽培技術(shù)措施主要是考慮時(shí)間、數(shù)量和方法等。因此要實(shí)現(xiàn)栽培技術(shù)現(xiàn)代化、科學(xué)化、合理化，就需要更多的生理知識(shí)，用生理知識(shí)去指導(dǎo)作物生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)生理栽

4、培。二、作物生理的發(fā)展歷史及與有關(guān)學(xué)科的關(guān)系二、作物生理的發(fā)展歷史及與有關(guān)學(xué)科的關(guān)系二百多年前的1771年，JosephPriestley發(fā)現(xiàn)植物能夠在富于CO2的大氣中再生氧氣。然而，在八年之后才由Ingenhousz證明光照在這一過(guò)程中的重要作用，作為作物生理學(xué)的核心過(guò)程的光合作用的研究從此開(kāi)始。作物栽培生理的研究起始于二十世紀(jì)二十年代。W.L.Balls在尼羅河流域以了解作物產(chǎn)量形成為目的的棉作研究。Balls和Holton（19

5、15，a，b）分析了株行距和播種期對(duì)田間群體內(nèi)（不是孤立的單株）埃及棉的發(fā)育和產(chǎn)量的影響。在第三篇論文中，Balls（1917）分析了各種環(huán)境因素對(duì)產(chǎn)量的影響。同時(shí)，Balls相信F.F.Blackman(1905)所提出的最小限制因子學(xué)說(shuō)，把它作為分析作物與環(huán)境之間錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的鑰匙。繼Balls工作之后的十年間，英國(guó)的一批研究者迅速發(fā)展了生長(zhǎng)和產(chǎn)量分析方法(如NAR、RGR、CGR……)。到了五十年代，隨著小氣候?qū)W說(shuō)的發(fā)展，發(fā)明了紅

6、外線氣體分析方法測(cè)定CO2水平，不僅敏感，而且可以短時(shí)間測(cè)定單張葉片，同時(shí)可以在田間測(cè)定群體短時(shí)間的光合和呼吸速率，另外闡明了農(nóng)作物之間在光合作用的效率和途徑方面存在重大差異，HeskethMoss⑤種子成熟期間外界環(huán)境條件⑥種子收獲、加工、貯藏和萌發(fā)過(guò)程中外界的環(huán)境條件三、種子發(fā)芽過(guò)程三、種子發(fā)芽過(guò)程種子發(fā)芽過(guò)程從吸水開(kāi)始，經(jīng)酶的活化、水解作用和貯藏物質(zhì)的代謝，胚的萌動(dòng)，合成代謝和新細(xì)胞結(jié)構(gòu)形成以及根、芽突破種皮等一系列形態(tài)和生理生化

7、變化而完成發(fā)芽過(guò)程。(一)種子的吸水種子發(fā)芽過(guò)程的第一個(gè)變化是吸脹(imbibition)。種子種子成熟過(guò)程中，由于含水量下降，而種子發(fā)芽時(shí)細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)所需的物質(zhì)和能量，均需要通過(guò)酶的水解。因此，種子的發(fā)芽過(guò)程，首選是吸水和蛋白質(zhì)、酶以及細(xì)胞器的重新水合，然后才能在各自酶系的作用下，將種子中的蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪等貯藏物質(zhì)逐漸分解和轉(zhuǎn)移，為胚根和胚芽的生長(zhǎng)提供建造新細(xì)胞的材料和維持生命活動(dòng)的能量。吸脹期間所吸收的水量，一般不超過(guò)種子重量

8、的23倍。在正常條件下，種子吸水過(guò)程可以分為三個(gè)階段。階段Ⅰ：迅速吸水過(guò)程。由于成熟的種子襯質(zhì)勢(shì)很高，水勢(shì)可以超過(guò)1000bar，遠(yuǎn)低于種子周?chē)鷿駶?rùn)的基質(zhì)。因此，在這一吸水過(guò)程中不論種子是否處于休眠或有于生命力，由于襯質(zhì)勢(shì)的力量，都可迅速吸水。正由于有生命和無(wú)生命種子這一吸水過(guò)程并不存在差異，所以認(rèn)為這一過(guò)程的吸水是純物理過(guò)程。所以，作物栽培技術(shù)強(qiáng)調(diào)播前曬種，目的是為了滅菌，播種后吸水迅速、出芽快、整齊。階段Ⅱ：水分吸收的滯后過(guò)程。(l

9、agduration)隨著種子含水量增加，襯質(zhì)勢(shì)不再起明顯作用，水分吸收遲滯，此時(shí)種子的水勢(shì)主要在ψs與ψp之間保持平衡，大多數(shù)種子這一吸水過(guò)程的ψw值不超過(guò)10~15bar，水分吸收滯后過(guò)程在于為胚根生長(zhǎng)做準(zhǔn)備，故也具代謝性。休眠種子的吸水可繼續(xù)到這一階段，但只有能發(fā)芽的種子才能進(jìn)入胚根伸長(zhǎng)階段。由于這一階段吸收緩慢和酶的激活、物質(zhì)轉(zhuǎn)變和運(yùn)轉(zhuǎn)等生物學(xué)變化，故也可視為緩慢吸水的生物化學(xué)過(guò)程。階段Ⅲ：胚根伸長(zhǎng)階段(Radicleelong

10、ation)胚根伸長(zhǎng)后水分吸收繼續(xù)增加，與胚根伸長(zhǎng)的細(xì)胞變化有關(guān)，胚部器官的生長(zhǎng)是本階段的基本特征。故這一過(guò)程也可稱(chēng)為新器官生長(zhǎng)的生物學(xué)過(guò)程。吸水過(guò)程各個(gè)階段的長(zhǎng)短，取決于種子的遺傳性(如水合底物的水平、種皮的滲透性、種子大小和O2的吸收等)以及水合作用過(guò)程的主要外界條件。水稻栽培技術(shù)中，不同時(shí)期浸種時(shí)間有異，否則不是浸不透，影響出苗，或者浸過(guò)，造成死種子，影響季節(jié)。(二)水合作用和酶的活化種子開(kāi)始吸水階段，各種酶系統(tǒng)就已激活，細(xì)胞的生

11、理活性也逐漸嗇，參預(yù)代謝的酶可能在種子成熟期就已形成，也可能是在種子發(fā)芽過(guò)程中重新合成。原來(lái)形成的酶有兩種類(lèi)型：一是經(jīng)水合作用便迅速活化的酶，活性因種子干燥而被逆轉(zhuǎn)，如丙糖磷酸異構(gòu)酶、細(xì)胞色素還原酶和腺苷酸循環(huán)酶；另一類(lèi)是通過(guò)激素或其它酶系的作用而獲得活性，這類(lèi)酶被激活所需的時(shí)間多數(shù)只有幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)。新合成的酶也有兩類(lèi)：一是由原有的mRNA利用原有的氨基酸合成的酶，活性在24h內(nèi)產(chǎn)生；另一是由mRNA合成的酶，用于合成這類(lèi)酶的氨基酸