第6章-作物的源-库-流理论.pdf

第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论作物的源作物的源作物的库作物的库作物的流作物的流源库流关系源库流关系第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论第一节第一节作物的源作物的源一一、源的源的概念概念源源(source)即代谢源即代谢源，是产生或输出同化物的是产生或输出同化物的器官或组织器官或组织。如进行光合作用的如进行光合作用的功能叶功能叶，进行矿进行矿物质吸收和氨基酸物质吸收和氨基酸、激素等物质的合成及运转的激素等物质的合成及运转的根系根系，具有一定光合功能并将花前的储藏物质输具有一定光合功能并将花前的储藏物质输出的出的茎茎（鞘鞘），以及其他的以及其他的非叶器官非叶器官（如绿色的如绿色的果皮或种皮以及穗轴等果皮或种皮以及穗轴等）。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论一、源的一、源的概念概念叶片是重要的源器官。叶片是重要的源器官。禾谷类作物禾谷类作物开花前光合作用的营养物质主要供给穗、小穗或小花等产开花前光合作用的营养物质主要供给穗、小穗或小花等产品器官形成的需要，并在茎、叶、叶鞘中有一定量的储备。品器官形成的需要，并在茎、叶、叶鞘中有一定量的储备。开花后的光合产物直接供给产品器官，作为产量内容物而开花后的光合产物直接供给产品器官，作为产量内容物而积累。积累。油菜油菜至终花期至终花期LAI达最大值，其后迅速脱落，达最大值，其后迅速脱落，LAI下降，下降，角果角果表表面积迅速增大，并成为光合作用的主要器官。面积迅速增大，并成为光合作用的主要器官。麦类作物麦类作物非叶器官对光合的贡献也占较大比例非叶器官对光合的贡献也占较大比例第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二二、源强的量度源强的量度源强源强(source strength)是指源器官同化物形成和输出的能力是指源器官同化物形成和输出的能力，以以源的大小与源活力的乘积表示源的大小与源活力的乘积表示。如果主要考虑叶源如果主要考虑叶源，则源强度可以表述为叶源的数量值与叶源则源强度可以表述为叶源的数量值与叶源的质量值的乘积的质量值的乘积（赵明等赵明等，1995）。叶源数量值叶源数量值(叶面积持续期叶面积持续期)=光合面积光合面积光合时间光合时间叶源质量值叶源质量值(净同化率净同化率)=光合速率光合速率-呼吸速率呼吸速率叶源总量值叶源总量值=叶源数量值叶源数量值叶源质量值叶源质量值第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二二、影响作物源的建成和生产能力的主要因素影响作物源的建成和生产能力的主要因素（一一）遗传因素遗传因素不同的作物的叶面积扩展不同的作物的叶面积扩展，非叶光合器官的建成非叶光合器官的建成，光合速率或光合速率或净同化率等方面存在较大的差异净同化率等方面存在较大的差异各主要作物的适宜叶面积的大小依次为：水稻各主要作物的适宜叶面积的大小依次为：水稻小麦小麦玉米玉米油油菜菜棉花棉花（凌启鸿等凌启鸿等，2000）不同作物叶源质量值的影响如光合速率和净光合率也相差较大不同作物叶源质量值的影响如光合速率和净光合率也相差较大作物叶片质量和株型特征也影响叶源的建成和生产能力作物叶片质量和株型特征也影响叶源的建成和生产能力叶片质量可以用叶片厚度叶片质量可以用叶片厚度、充实情况充实情况、叶绿素含量等多项特征值叶绿素含量等多项特征值株型松散或紧凑对叶面积扩展影响较大株型松散或紧凑对叶面积扩展影响较大第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论不同作物的净光合速率（不同作物的净光合速率（mgCO2.dm-2.h-1）作物类别作物类别净光合速率净光合速率数据出处数据出处小麦小麦28.528.5（旗叶）（旗叶）张荣铣，张荣铣，19881988大麦大麦26.3126.3127.0127.01（两个品种的第七叶）（两个品种的第七叶）潘波，潘波，19901990燕麦燕麦14.014.036.436.4（两个品种不同叶位）（两个品种不同叶位）李雁鸣，李雁鸣，19901990水稻水稻25253232（品种间）（品种间）邓仲池等，邓仲池等，19891989大豆大豆25.5825.5838.1838.18（品种间）（品种间）邹冬生，邹冬生，19891989棉花棉花20205050（品种间）（品种间）ELlELl-SharkwwySharkwwy，19641964玉米玉米41.641.658.158.1（两个品种不同叶位）（两个品种不同叶位）赵明，赵明，19881988高粱高粱34.634.672.472.4（两个品种不同叶位）（两个品种不同叶位）李雁鸣，李雁鸣，19881988谷子（粟）谷子（粟）24.124.137.037.0（品种间）（品种间）舒薇，舒薇，19901990甘蔗甘蔗34.434.486.486.4Lrvine,1967Lrvine,1967第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二、影响作物源的建成和生产能力的主要因素二、影响作物源的建成和生产能力的主要因素（二）（二）生态环境条件生态环境条件1、光照、光照光饱和点、补偿点光饱和点、补偿点2、CO2CO2饱和点、补偿点饱和点、补偿点3、温度、温度酶活性、物质运输等酶活性、物质运输等4、水分、水分器官建成器官建成光合作用光合作用5、矿质营养、矿质营养直接和间接地影响植物的光合作用直接和间接地影响植物的光合作用（三）（三）栽培管理措施栽培管理措施1、合理密植、合理密植2、肥水管理、肥水管理第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论第二节第二节作物的库作物的库一一、库的库的概念概念库库(sink)即代谢库即代谢库，是指消耗或储藏同化物是指消耗或储藏同化物的组织的组织、器官或部位器官或部位。分为分为代谢代谢库和库和储藏库或经济库储藏库或经济库两类两类。代谢库是指大部分输入的同化物被用于生长组织代谢库是指大部分输入的同化物被用于生长组织细胞结构的构建和呼吸消耗细胞结构的构建和呼吸消耗，如生长中的根尖和如生长中的根尖和幼叶等幼叶等。储藏库或经济库是指大部分输入的同化物用于储储藏库或经济库是指大部分输入的同化物用于储藏的组织或器官藏的组织或器官，如作物的种子或果实如作物的种子或果实、块茎块茎、块根等块根等。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论一一、库的库的概念概念源库关系源库关系植物的源库关系是植物的源库关系是相对的相对的、动态的动态的可因其所起作用或随着植物的生育期而变动可因其所起作用或随着植物的生育期而变动，如叶的一生如叶的一生有些器官同时具有源与库的双重特点有些器官同时具有源与库的双重特点，如绿色的茎如绿色的茎、鞘鞘、果果穗等穗等就植株整体而言就植株整体而言，在一个生育期内总有一些器官是以输出养料在一个生育期内总有一些器官是以输出养料为主为主，而另一些器官则是以接纳养料为主而另一些器官则是以接纳养料为主，具有较强接纳同化具有较强接纳同化物能力的库器官即是当时的物能力的库器官即是当时的生长中心生长中心。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二二、库强的量度库强的量度库强库强(sink strength)是指库器官接纳和转化同化物的能力是指库器官接纳和转化同化物的能力表观库强表观库强(apparent sink strength)：库器官的绝对生长速率或：库器官的绝对生长速率或净干物质积累速率净干物质积累速率真实库强真实库强(actual sink strength)：干物质净积累速率加上呼吸：干物质净积累速率加上呼吸消耗速度消耗速度潜在库强潜在库强(potential sink strength)：同化物供应充足：同化物供应充足、环境条环境条件最适时件最适时，库器官才能表现出最大的接受和转化同化物的能力库器官才能表现出最大的接受和转化同化物的能力库容量库容量是指能积累光合同化物的最大空间是指能积累光合同化物的最大空间物理约束物理约束库活力库活力是指库的代谢活性是指库的代谢活性、吸引同化物的能力吸引同化物的能力生理约束生理约束第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二、库强的量度二、库强的量度作物的储藏库的衡量也可作物的储藏库的衡量也可以采用储藏库的以采用储藏库的数量值数量值和和质量质量值值的乘积表示的乘积表示。禾谷类作物：由单位面积禾谷类作物：由单位面积的的颖花数颖花数和和单粒重单粒重决定决定，单位单位面积颖花数决定库的数量值面积颖花数决定库的数量值，粒重决定库的质量粒重决定库的质量，储藏库的储藏库的总容量则为两者的乘积总容量则为两者的乘积。每株籽粒数每株籽粒数第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论第三节第三节作物的流作物的流一一、流的流的概念概念流流（Flow）是指作物源器官形成的同化产物向库器官的转移是指作物源器官形成的同化产物向库器官的转移过程过程。研究作物的流大多指源同化产物研究作物的流大多指源同化产物向储藏库器官的转运向储藏库器官的转运过程过程。作物的经济产量不仅取决于源器官生产的同化物的多少作物的经济产量不仅取决于源器官生产的同化物的多少，而而且还取决于同化物向储藏库器官运输与分配的数量且还取决于同化物向储藏库器官运输与分配的数量。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二、流强的量度二、流强的量度流的度量可以用光合同化产物的运输速度衡量，可用放射流的度量可以用光合同化产物的运输速度衡量，可用放射性同位素示踪法直接测定。性同位素示踪法直接测定。不同作物韧皮部中同化物运输的速度不同作物韧皮部中同化物运输的速度作物种类作物种类平均运输速度平均运输速度（cm/h）文献文献小麦小麦3987Wardlaw,1965玉米玉米50200Moorby等等,1974甘蔗甘蔗42120Hart等等t,1964棉花棉花3640KYPCAHOB等等,1954大豆大豆8490Vermon等等,1952大豆大豆120Gage等等,1960甜菜甜菜50135Moyttmer,1965马铃薯马铃薯2080MOKPOHOCOB等等,1961向日葵向日葵30100Whittle,1971第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论第四节第四节源库流关系源库流关系一一、作物的源库类型作物的源库类型根据作物源根据作物源、库在作物产量形成中的所表现出的重要性库在作物产量形成中的所表现出的重要性，作作物的源库关系可以分为三种类型物的源库关系可以分为三种类型：（一一）源限制型源限制型源小而库大源小而库大，结实率低结实率低，空壳率高空壳率高。（二二）库限制型库限制型库小源大库小源大，结实率高且饱满结实率高且饱满，但粒数少但粒数少，产量不高产量不高。（三三）源库互作型源库互作型产量由源库协同调节产量由源库协同调节，可塑性大可塑性大。只要栽培措施得当只要栽培措施得当，容易容易获得较高的产量获得较高的产量。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论二、作物的源库流关系二、作物的源库流关系 源是产量库形成和充实的物质基础源是产量库形成和充实的物质基础 库对流的大小和活性有明显的反馈作用库对流的大小和活性有明显的反馈作用 流既受源库调节，同时也通过与源库的互作影响作物的产量形成流既受源库调节，同时也通过与源库的互作影响作物的产量形成 源、库器官的功能是相对的，有时统一器官兼有两个因素的双重作用源、库器官的功能是相对的，有时统一器官兼有两个因素的双重作用 从库、源与流的关系看，库、源大小对流的方向、速率、数量都有明从库、源与流的关系看，库、源大小对流的方向、速率、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用显影响，起着“拉力”和“推力”的作用 源库流在作物代谢活动中构成统一的整体，三者的平衡发展状况决定源库流在作物代谢活动中构成统一的整体，三者的平衡发展状况决定作物产量的高低作物产量的高低第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论三三、作物源作物源-库库-流理论在作物生产中的应用流理论在作物生产中的应用1、禾谷类作物禾谷类作物既要有足够的储藏库既要有足够的储藏库，更要提供充足的供应源更要提供充足的供应源，还要提高穗分化还要提高穗分化后在茎鞘中积累的和抽穗后的光合产物向储藏库输送的能力后在茎鞘中积累的和抽穗后的光合产物向储藏库输送的能力（流流）。选择高产品种选择高产品种，提供足够的库和源的可能性提供足够的库和源的可能性，同时也应配套良法同时也应配套良法栽培栽培，提供实现提供实现库大库大、源足源足、流畅流畅的条件的条件。源库关系不协调源库关系不协调，均难以实现高产均难以实现高产。如库大源少如库大源少，则空秕粒增加则空秕粒增加；库小源大；库小源大，收获指数低也不能有效地转化为经济产量；如果库小收获指数低也不能有效地转化为经济产量；如果库小、源少源少，则穗粒短小则穗粒短小，均不能获得高产均不能获得高产。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论三三、作物源作物源-库库-流理论在作物生产中的应用流理论在作物生产中的应用2、棉花棉花棉花的产量结构包括单位面积的总铃数棉花的产量结构包括单位面积的总铃数、平均单铃重平均单铃重、衣分等衣分等，皮棉产量是三者的乘积皮棉产量是三者的乘积。衣分主要受品种的遗传因素影响衣分主要受品种的遗传因素影响，对于同一品种不同的生态气对于同一品种不同的生态气候条件下变化不大候条件下变化不大。经济库的总铃数可以通过合理的密植和肥水管理实现经济库的总铃数可以通过合理的密植和肥水管理实现，有生有生产上应注意调控棉桃的比例产上应注意调控棉桃的比例，只有三桃齐结只有三桃齐结，棉花才能获得高产棉花才能获得高产。第六章第六章作物的源库流理论作物的源库流理论三、三、作物源作物源-库库-流理论在作物生产中的应用流理论在作物生产中的应用3、豆科作物豆科作物产量由单位面积株数、每株荚数和粒重三因素构成。产量由单位面积株数、每株荚数和粒重三因素构成。变化较大的主要是每株荚数，因此生产上要特别重视提高每变化较大的主要是每株荚数，因此生产上要特别重视提高每株荚数株荚数获得高产，通过强调获得高产，通过强调扩库强源来提高产量。扩库强源来提高产量。4、油菜油菜油菜籽的产量与单位面积有效角果数关系最密切，增加有效油菜籽的产量与单位面积有效角果数关系最密切，增加有效角果数是油菜产量提高的一个主要途径。角果数是油菜产量提高的一个主要途径。生产上注意适期播种，增加一次分枝和分枝花序上花蕾的分化生产上注意适期播种，增加一次分枝和分枝花序上花蕾的分化，提高产量。，提高产量。