水稻的生长发育特性

2008年4月刘冠明第3讲水稻的生长发育特性•主要讲授以下内容:•一、形态结构•二、器官形态建成•三、生育时期•四、不同生育时期的需水需肥特性•五、光温反应特性及其应用•六、产量、品质形成与调节2008年4月刘冠明目的和要求•目的：•使学生掌握水稻的基本生物学特性，为理解和采用合理的栽培技术奠定基础•要求：掌握水稻的生育时期划分；种子萌发的特点与环境的关系；根、叶、茎、分蘖的分化发育规律及其与环境条件的关系；幼穗分化发育过程及其判断；幼穗分化发育与环境条件的关系、光温反应特性与应用、需水需肥规律、产量与品质形成规律与调节措施。2008年4月刘冠明重点和难点•重点：•分蘖的分化发育规律及其与环境条件的关系；幼穗分化发育过程及其判断；幼穗分化发育与环境条件的关系•难点：•幼穗分化发育过程及其判断2008年4月刘冠明一、水稻的形态结构2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明二、器官建成•器官分化、发育、生长的过程称为器官建成。依赖于光控制的器官建成，称为光形态建成。•水稻的器官建成包括种子的萌发、营养器官（根、茎、叶）发育与生长、营养器官（幼穗）的发育与生长2008年4月刘冠明（一）种子萌发•1、水稻种子的构造2008年4月刘冠明•2，水稻种子的萌发与幼苗的生长过程•吸水—胚膨胀—生理生化活跃--胚芽鞘（白色）突破种皮（称为露白）--胚芽鞘生长—胚根伸长—不完全叶（绿色）生长（称为现青）--第一片完全叶生长-芽鞘节上长出不定根（一般为3-5根，型似鸡爪，称爪根）2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明•当第3叶始出前后,胚乳养分基本耗尽,此期称为离乳期.•离乳期秧苗质量较差,抵抗力差.2008年4月刘冠明3,影响种子萌发能力的因素•a.休眠：品种间差异很大。有些品种没有休眠期，有些品种的休眠期可长达7个月以上。•b.成熟度：随着成熟度的提高多发芽率也提高。一般栽培水稻在开花后的第7天，谷粒就开始具有一定的发芽能力；开花后的14天发芽率明显提高，至蜡熟期就具有完全的发芽能力。•c.贮藏条件及时间：籼稻种谷含水率低于13％、粳稻种谷低于14％，收获后贮存至次年，发芽率和发芽势保持正常。降低种谷的含水率，就可延长保持活力的时间。在低温、低湿下种谷可保存的时间更长。2008年4月刘冠明4,影响种子萌发的环境条件a.水分：其适宜吸水量为本身风干重的25%~40％；b.温度：发芽的最低温度为10℃（粳）~12℃（籼），最适温度为28～36℃，最高温度为40℃。c.氧气：稻种萌发和幼苗生长，要有充足的氧气,在进行有氧呼吸时，胚乳贮藏物质转化速度快，利用效率高，有利于幼根、幼叶及生长点进行细胞分裂增殖而促其生长而在无氧（淹水）条件下，稻种只能进行无氧呼吸，产生的中间产物和能量都很少，除胚芽鞘依靠原有的细胞的伸长而能生长外，其他的器官均缺乏养料不能进行细胞分裂而停止生长。生产上常见的“干长根、湿长芽”现象就是由于上述原因形成的。2008年4月刘冠明(二)根的生长•1,根的形态结构2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2,根的分化与生长•生长部位:芽鞘节以上,伸长节以下.•分化规律:N叶抽出≈N节根原基分化出现≈N－1节根原基数增殖≈n-2节根原基分化发育（少量发根）≈N-3节旺盛发根≈N-4节发生1次分枝根≈N-5节发生二次分枝根2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明3,根的分布•主要分布在离土表0～10m的土层中(约占80％)，特别是0～5cm的表土层分布最多，耕作层以下分布很少。自移栽初期至生育中期，根系主要向斜下方发展；抽穗期根系的分布与中期相比分布在土表和深层的根系增加。2008年4月刘冠明4,影响根系生长和功能的环境条件•温度三基点,15℃,30-32℃,35℃(水温)•水份:干旱不利于根的生长•氧气:要有充足的氧气才能有利于根的分化发育与生长•肥:缺N,根少,分布深;N过多,根也少,分布浅.2008年4月刘冠明根的功能变化•根经过一段时间,功能会衰退,如种子根一般到6叶就散失功能•从外型上看,根的颜色与功能相关:白根功能最强;黄根次之,黑根功能散失.2008年4月刘冠明•当土壤通透性好时，根际氧化区大，土壤还原性弱，土壤中的Fe2+→Fe3+沉积在离根较远的土中，其它还原性有毒物质也会被氧化，不能接近根表，根呈白色；•当土壤通透性稍差时，根际氧化区稍小，土壤还原性稍强，土壤中的Fe2+→Fe3+沉积在根表，根呈黄色至黄褐色；•当土壤通透性差时，根际氧化区小，土壤还原性强，根不能将根表附近的Fe2+→Fe3+，Fe2+还会与H2S生成FeS（黑色）沉积于根表，使根呈黑色；•当土壤通透性太差时，根际氧化区太小，土壤还原性太强，H2S侵入根内，根变成浅灰色的死根。•“白根有劲、黄根保命、黑根生病、灰根丧命”——晾田或晒田解决。2008年4月刘冠明(三)、茎的生长发育•1，茎的形态2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2，茎的分化与生长•分化：节数与品种有关（等于叶数）2008年4月刘冠明•生长：n叶抽出＝（n-1）与（n-2）节所夹节间伸长期•拔节概念：生物学上，基部第1伸长节间伸长2cm（晚），1cm（早）。2008年4月刘冠明（四）叶的生长发育•1，叶的形态2008年4月刘冠明2，叶的分化生长•叶数：不同品种不同，一个品种相对固定。类型生育期（d）主茎总叶片数早稻95～12010~13中稻120～15014~16晚稻150162008年4月刘冠明生长：相邻两叶伸出的间隔天数称为“出叶间隔”。水稻一生中随生育中心的变化，出叶间隔随之改变：三叶期前为3天左右，分蘖期5天左右，拔节以后为7-9天。出叶速度也受温度肥水等环境条件的影响。2008年4月刘冠明•水稻某叶的叶尖开始抽出至叶片全部抽出经历的时期，称为某叶龄期（叶期）•稻叶从全出到衰亡的时间，称为叶的生存期。（1-3叶，10多天，顶叶45-60天，其余叶片，30天左右）2008年4月刘冠明3，影响叶片生长的因素•温度：32℃以下，温度越高，出叶速度越快•N、P、K等影响叶片色泽和功能•水分：促进叶的生长但会使根系生长不良，叶片生长和功能衰退。干旱影响叶片的生长，也影响叶片的功能。2008年4月刘冠明（五）分蘖的生长发育•1，分蘖2008年4月刘冠明2，分化与生长•分化•由稻茎基部的节（分蘖节）上的腋芽（分蘖芽）在适宜的条件下长成的。•▲一般芽鞘节和不完全叶上不发生分蘖•▲茎秆节上的芽一般不萌发，特殊情况下发生，成为高位分蘖。2008年4月刘冠明•生长：•水稻叶、蘖的同伸关系：•▲n叶抽出≈n-3号分蘖的第1叶抽出•▲分蘖的第1叶抽出后，其出叶速度与主茎叶片大体相同•▲主茎上发生的分蘖称为一次分蘖，一次分蘖上可再发生分蘖（二次分蘖），其抽出与母茎的关系，也同于主茎与分蘖2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明•有效与无效分蘖•有效分蘖：能抽穗结实的分蘖•无效分蘖：不能抽穗结实的分蘖。•主茎开始拔节时，具有独立根系、可自养的分蘖（3叶）一般可成为有效分蘖•主茎开始拔节时，无独立根系、不能自养的分蘖（2叶）一般为无效分蘖•主茎开始拔节时2-3叶的分蘖，因土壤营养状况、群体大小，而变化于上两者之间动摇分蘖：2008年4月刘冠明•有效分蘖临界叶龄期：•形成有效分蘖的最迟叶龄，称为有效分蘖叶龄期。•在分蘖期，主茎约5天出1叶，分蘖在拔节前至少要3叶，因此，分蘖至少要在拔节前15天出叶才能成为有效分蘖•或者，幼穗分化要3片叶龄余数，进入幼穗分化（拔节）时分蘖需3叶，共6叶余数•N（品种总叶数）-6•N（品种总叶数）-n（伸长节间数）2008年4月刘冠明3，影响分蘖生长发育的因素1、栽培深度和密度：浅栽有利于分蘖，一般以3-3.5cm为宜；适当稀植，特别是降低穴苗数有利于分蘖。2008年4月刘冠明•2、营养：在N、P、K三要素中，以N素对分蘖的发生影响最大。在体内N含量＞4%，分蘖旺盛，＜2.5%分蘖停止•3、温度：最低气温15—16℃，水温16—17℃，日均气温20℃，分蘖发生才比较顺利。•最适气温30—32℃，水温32—34℃。•最高气温38—40℃，水温40—42℃。2008年4月刘冠明•4、光照：秧田叶面积系数达3.5时，大田叶面积数系达4.0时，由于群体内光照条件恶化，分蘖终止。•5、水分：分蘖期缺水受旱会抑制分蘖；灌水过深，降低分蘖节周围的温度，也会抑制分蘖。•6，种性：杂交稻＞常规稻；籼稻＞粳稻2008年4月刘冠明（六）稻穗的生长发育•1，稻穗的形态2008年4月刘冠明2，分化与生长•1，分化过程2008年4月刘冠明•丁颖分为8个时期：•第一苞分化期•一次枝梗原基分化期•二次枝梗及颖花原基分化期•雌雄蕊形成期•划分母细胞形成期•花粉母细胞减数分裂期•花粉内容充实期•完成期2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明水稻穗分化时期的判断标准穗分化时期叶龄指数叶龄余数幼穗长度抽穗前天数生育时期①第一苞分化期783±30—35天拔节（中稻）②一次枝梗分化期81③二次枝梗及颖花分化期851.8—2.20.5—1mm20—25天④雌雄蕊形成905mm⑤花粉母细胞形成期0.3—0.41.5—4cm⑥花粉母细胞减数分裂期97剑叶叶枕距-10—+10cm5—10cm10—15天孕穗（中稻）⑦花粉充实100⑧花粉完成1—2天2008年4月刘冠明•颖花的消长规律：自二次枝梗原基分化后期（Ⅲ）起颖花原基数不断增加；至雌雄蕊形成中期（Ⅳ）前后达到最大值；减数分裂期间（Ⅵ），因部分颖花原基停止发育而退化，分化发育颖花数减少；约至出穗前7～10天，退化颖花数不再增加，发育颖花数稳定。2008年4月刘冠明3，影响幼穗分化的因素•1、温度•＜21℃（籼），＜19℃（粳）幼穗分化受影响，最适温度为30℃左右，高于35℃也受影响。减数分裂期最敏感。•2、水分•减数分裂期对水分最敏感，受旱后颖花大量退化，减产十分严重。2008年4月刘冠明•3、光照：需要充足的光照。•4、土壤营养：N增加枝梗和颖花数，减少颖花退化，但当减数分裂期体内N＞3.5%时，颖花数退化增多•2008年4月刘冠明（七）开花、授粉、受精、结实2008年4月刘冠明1，抽穗、开花2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明•抽穗：穗顶露出顶叶鞘1～2cm，称为抽穗。全穗抽完5-7天。•抽穗当天或次日开花，第3天左右开花最旺盛。•花时：一般籼稻（早）8-13时，9-11时最盛，晚稻9-14时，10-12时最盛；粳稻约迟半小时至1小时•一朵花开颖约30分钟。2008年4月刘冠明影响因素•温度高，开花早•湿度大，开花迟•晴天比阴天早•光照和黑暗均能促进开花。2008年4月刘冠明2，授粉受精2008年4月刘冠明影响因素•活力：柱头活力开花当天最高，可延续数天（一般3天），花粉离开花粉囊3分钟活力降低1半，10-15分钟完全丧失活力。•温度三基点：13-15℃，25-30℃，40-45℃•低于23℃或高于35℃花药开裂就要受影响湿度：最适70-80%风速：大＞4M/S，伤害花器，受影响2008年4月刘冠明3，结实2008年4月刘冠明米粒生长过程：•1精核＋卵合子，数小时静止第1次横向分裂2天后形成梨形细胞块至4-5天，分化出生长点、胚芽鞘原基等6-8天，第1叶原基分化形成10天左右，胚形态完成，基本具发芽能力。2008年4月刘冠明•1精核＋2极核初生胚乳核3小时左右，分裂，此后约每小时分裂一次（无细胞壁）3-4天，游离的胚乳核在胚囊形成两层靠胚的地方胚乳细胞长出胞壁外层细胞不断分裂增殖向内推挤10天左右，分裂结束，进入充实阶段淀粉、蛋白质充实到胚乳细胞。2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明2008年4月刘冠明水稻子房发育为米粒的形态变化2008年4月刘冠明影响因素•灌浆物质1/3来自叶鞘积累的物质；2/3来自抽穗后的叶片合成•21-26℃有利，