作 物 栽 培 学
小麦部分
邹 薇 制 作
小麦栽培的生物学基础
本章重点:小麦的阶段
发育特性及产量形成
? 小麦的一生
? 小麦的发育特性
? 小麦的器官建成
? 小麦的产量形成
一、小麦的一生
小麦的一生从种子萌发 —— 长
成幼苗 —— 产生新的种子的整个
周期,需要经历几个不同的时期,
陆续形成小麦的根、叶、茎、分
蘖、穗、小花、子粒等器官。
1、小麦的生育期
? 生育期 — 小麦从播种到种子
成熟。(生育期的长短由 品
种特性,种植区的 生态条件
及 播期 决定)
? 一般说来,冬小麦为 230天
左右;春小麦为 100天左右。
2、小麦生育时期
小麦随着生长发育在内部和外部
发生一系列变化,根据这些变化特
征可划分为不同的生育时期,作为
生长发育程度的判别和指导农业生
产的依据。
小麦的各生育时期
出苗期
三叶期
分蘖期
拔节期
孕穗期
抽穗期
开花期
成熟期
出苗期 分蘖期
分蘖期 孕穗期
抽穗期、开花期和成熟期
3、小麦的生长阶段
? 营养生长阶段(种子萌发 — 幼穗分化)
此期主要长根、叶等营养器官,主
要指苗期。在叶期前幼苗较小,靠胚
乳供应营养物质,到三叶期时,整个
胚乳中养分已耗尽,幼苗开始由胚乳
营养转向独立营养,此时称为, 断奶
期, 。
从出苗到三叶期,一般经历 12-15
天。
? 营养生殖生长阶段(幼穗分化 -抽穗)
一方面进行穗的分化和发育,另一
方面继续长根、叶及分蘖,完成茎秆
伸长、长粗和充实,营养生长和生殖
生长同时进行。
? 生殖生长阶段(抽穗开花 -籽粒成熟)
从开花授精经籽粒形成到灌浆成熟,
籽粒成熟可分为乳熟期、蜡熟期和完
熟期。
二、小麦的阶段发育特性
1、阶段发育的概念
? 生长:指细胞数目的增加和体积的
增大。
? 发育:指生长过程中导致性器官形
成的内在质变。
? 小麦的阶段发育特性:指小麦完成
其生活周期,必须在内部发生一系
列 质变 基础上,才能使小麦由营养
生长转向生殖生长。
?每一次质变过程即为一个发育阶段,小
麦的一生是由若干个发育阶段组成。
?每一个发育阶段的进行,除要求综合环
境外,往往有一个因素起主导作用,如
果缺少这个条件或不能满足要求,则这
个发育阶段就不能顺利进行或中途停止,
待条件适宜时,再在原先发育的阶段上
继续进行。
?小麦必须有顺序地通过各个发育阶段,
生殖器官才能正常分化形成和抽穗结实。
?研究认为,小麦属低温长日照作物,有
春化和光照两个发育阶段。
2、小麦的春化阶段
? 定义:小麦种子萌动后,除正常的
生长条件外,还必须经过一定的低
温,才能抽穗结实的现象。
? 接受低温反映的器官是萌动种子胚
的生长点或幼苗茎生长点。一般以
茎生长锥伸长(二棱期)为通过春
化阶段的形态指标。
依据小麦品种通过春化阶段所要求的温度高
低及时间长短可将其分为:
? 春性品种:在 5-20oC下,经历 5-15天即可
完成春化。未经春化处理的种子,春夏播
种均能抽穗。
? 半冬性品种:在 3-15oC下经 15-35天可完成
春化阶段。未经处理的种子,春播时抽穗
延迟或不能正常抽穗。
? 冬性品种;春化要求温度低,时间长,在
0-8oC下,一般需 35天以上才能完成春化。
未经处理的种子,春播一般不能抽穗。
3、光照阶段
?小麦通过春化作用后即开始进入光照阶段。
?此期除要求一定的水分、温度养分等条件
外,光周期是主导因素。
?延长日照促进发育,缩短日照则延缓发育。
?光照阶段开始于二棱期,结束于雌雄蕊分
化期。
?接受光照反应的器官是叶片。
小麦对日照的反应可分为三类:
? 反应迟钝型:每日 8-12时日照即可通过光照
阶段,南方冬麦区的春性品种属此类。
? 反应中等型,8时的日照下不能通过光照阶
段。 12时可正常通过,半冬性品种多属此类。
? 反应敏感型:在 12时以上日照下,才能通过
光照阶段。一般冬性品种和北方春麦区品种
多属此类。
4、阶段发育理论在小麦生产上的应用
引种
? 在引种时,首先要考虑品种的阶段发育特性。
? 北方冬性品种南移,由于南方温度较高,日照
时数较短,春化及光照阶段发育延缓,表现为
迟熟,甚至不能抽穗。
? 南方的春性品种北移,表现为早熟,冻害严重。
? 如同纬度地区引种一般较易成功,但必须注意
各地的海拔高度及有关生态条件。
播种期
? 冬性品种的耐寒性强,可适当早播,宜安
排在早茬地上。
? 春性品种抗寒性弱,可适当晚播,宜安排
在晚茬地上。
? 春性品种如播种过早,可能在年前就完成
光照阶段的发育而拔节,易受冬春冻害死
亡。
播种密度
? 冬性品种的分蘖在春化和光照两个阶段中
进行,分蘖期长,分蘖力强,播种密度可
适当降低。
? 春性品种的春化阶段短,分蘖在光照阶段
中进行,此时幼穗分化已开始,因而分蘖
力较弱,播种量适当大些,才能达到增穗、
增产。
三、小麦的器官建成与调控
? 种子萌发与出苗
? 根的生长
? 叶的生长
? 分蘖的发生与消长
? 茎的生长
? 穗的分化和形成
? 抽穗、开花、结实
(一)种子萌发和出苗
1、种子构造
胚
种子 胚乳
皮层
2、种子萌发与出苗
小麦种子萌发必须经历三个过程:
?吸水膨胀过程(物理过程)
大分子物质(淀粉、蛋白质、纤
维素)在水分较多时,由凝胶状态
转变为溶胶状态,体积不断增大。
当吸水过麦粒干重的 42-45%时吸胀
过程结束。
?物质转化过程(生化过程)
随种子膨胀,呼吸作用加强,各
种酶活性加强,将胚乳中贮藏物质
转化为易被胚吸收利用的简单物质
(可溶性含氮化合物)。
?发芽过程(生物学过程)
当种子吸水达自身干重的 45-50%时开
始萌发,胚根鞘首先突破皮层,称为 露
白,也称 萌发 。
胚根鞘长约 1mm时,主胚根伸出根鞘,
接着从胚轴两侧生出第一对侧根。当芽
长达种子长度的一半时,称为 发芽 。小
麦种子发芽后,芽鞘向上伸长顶出地面
为出土。胚芽鞘见光后停止伸长,接着
第一片真叶从芽鞘顶端伸出。当第一片
真叶伸出芽鞘 2-3cm时,为 出苗 ;田间有
50%的苗达到出苗标准为 出苗期 。
3、影响小麦萌发出苗的条件
? 种子质量:大粒种子比小粒种子易
获得壮苗
? 水分:适宜于发芽的田间持水量为
70-80%,<50%时出苗困难
? 氧气:种子萌发需要足够的氧气,
空气中含氧 20.8%时,发芽率可达
100%,而当土壤中氧含量为 5.2%时,
发芽率降至 87%。
? 温度:种子萌发的最低温度为 1-2oC,最
适宜的温度为 15-20oC,最高温度为 30-
35oC。在 10oC以下时发芽不齐,出苗率
低;超过 24oC时发芽率下降。
? 播种深度:播种过深,芽鞘伸长过度,
出苗延迟,出苗率下降,苗瘦苗弱,叶
片狭长,分蘖少,发根差;播种过浅,
表层土壤容易失水干燥,不利于出苗,
且冬季易遭冻害。一般江苏、淮北,4-
5cm,淮南,2-3cm。
(二)根的生长
1、根系的形成:
胚根
根系
次生根
根系的形成和伸长在小麦一生中延
续时间较长,从胚根开始直至抽穗时
才基本结束。(旱地小麦由于干旱影
响次生根的发生,初生根的作用更重
要)
? 次生根的形成是在植株开始分蘖
的同时或稍后从分蘖节上发生。一
般每长一个分蘖,在分蘖节上长出
1-2条次生根,当分蘖本身具有 3片
叶后,在分蘖鞘和分蘖第一叶基部
也长出次生根,逐步形成了自己独
立的次生根系。
? 次生根与分蘖节位高低有关,较
低的分蘖节有较多的根数。同时根
数与分蘖所处的条件有关,在干旱
条件下,次生根不发生,适宜条件
下可达 100条以上。
? 种子根吸收磷酸能力较强,而次
生根可以有效地利用氮素营养和土
壤表层水分。
2、根系分布
小麦根系主要分布在 0-40cm的土
层内,占总根量的 85%以上,其中以
20cm以内根系最为集中,占总根量
的 70-80%。因此,浅耕(根主要分
布在 0-15或 20)不能很好利用耕作
层以下的肥力。
3、影响根系生长的条件
? 温度:麦根在 2oC开始生长,16-20oC
生长最快,超过 30oC生长显著受抑。
? 水分:土壤水分在 60-70%时,根系
生长最为有利,超过 70%,就会受影
响。
? 光照:光照越弱,根的生长越少。
? 养分:氮、磷、钾配合施用,能促
进根系生长;但 N过多,叶生长旺盛,
消耗大量糖分,削弱根系的发育。
(三)叶的生长
1、叶的构造 (看图 )
叶片
叶鞘
叶耳
叶舌
叶
2、叶的分化与形成
? 叶原基分化期:叶原基是由生长锥
基部的分生细胞分化而来,分化数
的多少,因品种生长发育类型、播
期及栽培密度和肥水条件不同而异。
一般冬性品种较多,春性品种较少。
南方春性品种,9-11叶;半冬性:
12-13叶。
? 细胞分裂期:已分化出的叶原基
开始进行细胞分裂增生,当叶片
长度达 7-8mm时,叶片细胞分裂结
束,进入细胞伸长与体积增大期。
(控制和促进叶面积,主要在此
期)
? 细胞伸长期:
此期又分为伸长期和功能期
伸长期:从叶露尖到叶全展开,长
宽达定型。
功能期:叶定型到衰老枯黄。
3、叶层分工
?近根叶组:指着生在分蘖节上的
所有叶片。其制造的光合产物主
要供根系、分蘖和新生叶片的生
长。(壮苗、安全越冬)
?中部叶组:指包围在茎基部第 1,2、
3节间的抱茎叶。其光合产物主要供
给春季发根分蘖、新生叶、基部第 1、
2节间伸长、长粗、充实及幼穗进一
步分化发育用,与培养壮秆大穗关
系密切。
?上部叶组:指剑叶、倒 2叶和倒 3
叶,其光合产物在抽穗前主要供
小花分化和中上部节间的伸长、
充实,抽穗后的光合产物主要供
给子粒灌浆,有少量供给根系。
4、影响叶片分化的因素
?品种特性:主茎叶数是小麦冬春性
的重要外部指标,一般春性品种主
茎叶少,冬性品种主茎叶多。
?气候环境:叶片受不同纬度所造成
的温光条件影响,一般随纬度增高
叶数变少,反之则增多。
?栽培技术:播期早,主茎总叶数多,
播期晚,主茎叶数少。
(四)分蘖的发生与消长
1、分蘖节的作用
?发生分蘖、节根和叶片
?是麦苗营养物质分配和运输的枢
纽
?贮藏养分,使细胞液浓度提高,
增强抗寒力。
2、分蘖的发生
适期播种条件下,出苗后 15-20
天,主茎出现第三叶( 3/0)时,
可长出胚芽鞘分蘖( P);主茎第
四叶伸出( 4/0)时,第一叶分蘖
伸出;主茎第五叶伸出第二叶分
蘖长出,分蘖发生与主茎叶片出
现保持 n-3的同伸关系,称之为 叶
蘖同伸关系 。
?一级分蘖:从主茎上发生的分蘖
?二级分蘖:从一级分蘖上长出的分蘖
?小麦主茎不同叶龄期的单株茎蘖数,如
不计算芽鞘蘖,则可表示为:
主茎叶龄,3 4 5 6 7 8 9 10
单株茎蘖,1 2 3 5 8 13 21 34
3、分蘖消长规律
? 小麦进入分蘖期后,分蘖数不断
增加,群体随之增大,一般临近
拔节期,分蘖数达最高峰,此后
由于营养与生长中心的转移,分
蘖向两极分化。群体总茎数下降,
直到抽穗前后穗数才稳定。
? 南方麦区冬季温暖,小麦不停
止生长,故分蘖是单峰曲线。
北方麦区有稳定的封冻期,分
蘖停止,在年前及春季各形成
一个最高峰,分蘖动态呈双峰
曲线。
?有效分蘖:拔节后具有 3叶以上
的分蘖,由于具有自身的根系能
独立营养,可继续生长抽穗结实。
?无效分蘖:拔节后具有 3叶以下
的小蘖。
?动摇分蘖:拔节后具有 2叶一心
的分蘖,条件好可发展为有效分
蘖,条件不好则成为无效分蘖。
4、影响分蘖的主要因素
?品种的阶段发育特性:一般冬性品种春化
阶段长,分化的叶原基及蘖芽多,而春性
品种分蘖力较弱。
?温度:分蘖发生的适宜温度为 13-18oC,
低于 3oC或高于 18oC,都不利于分蘖的发
生。
?光照:日照充足,营养面积大,分蘖力高。
?土壤水分,70-80%,水分不足,分蘖力下
降
?肥料:增加土壤中氮素营养,可促进分蘖
早发,提高单株成穗。
(五)茎的生长
1、茎的形态结构
茎杆由节和节间组成,具有支
持、输导、光合和贮藏作用。按位
置和形态,可分为地上、地下两部
分,地下节不伸长构成了分蘖节,
地上节伸长,数目较稳定,一般为
4-6个,多为 5个。
2、茎的形成和伸长
小麦茎原始体在茎生长锥伸长时
形成,当分蘖基本停止时,节间开
始伸长。基部节间伸长至离地面
1.5-2.0cm时为 拔节 。节间伸长自下
而上顺序进行,并有一定的重叠性。
当基部第一节间迅速伸长时,第二
节间开始伸长;第一节间伸长减慢
时,第二节间开始迅速伸长,依此
类推,株高到开花时定型。
小麦节间伸长与叶片、叶鞘伸
长存在一定同伸关系:
N叶伸长 =( n-1)叶叶鞘伸长 =
( n-1)- (n-2)叶间的节间伸长
(见图)
3、影响茎生长的环境条件
?温度:茎 10oC左右开始伸长,随
气温升高而加快,12-16oC有利
于壮秆,高于 20oC茎秆易徒长,
造成纤细软弱,易倒伏。
?光照:充足的光照有利于形成壮
秆。
?水分:拔节期在多肥情况下,水分
过多,影响茎秆木质化,易倒伏。
(高产麦田)
?养分:钾素可以促进茎秆内机械组
织的形成,使茎秆粗壮,抗倒伏。
氮素过量促使茎细胞伸长,使茎秆
壁变薄,易发生倒伏。(不足,纤
细)。磷肥能加速茎的发育,提高
茎抗折断能力。
(六)穗的分化( 看图 )
护颖(两枚)
小穗 外稃( 1枚)
穗轴 内稃( 1枚)
小花 鳞片( 2枚)
雄蕊( 3枚)
雌蕊( 1枚)
穗
2、穗的发育过程
生长锥伸长期
单棱期
二棱期
小花原基分化期
雌雄蕊原基分化期
药隔分化期
四分体形成期
3、影响条件
? 温度,高温能加速穗分化进程,缩短分
化时间,小花、小穗数目减少。 10oC以下
光照阶段缓慢,穗分化时间延长,有利
于形成大穗。
四分体时对低温敏感,
5oC以下低温持续时间长
,会导致花粉发育不好
好
下低温持续时间长, 会导致花粉发育不好
?光照:增长光照时间能加速分化进程,
长日照结合高温,分化进程加快,不利
于形成大穗。缩短光照时间则分化进程
减慢,可增加穗长和小穗数。
雌雄蕊至四分体形成期, 需强
光照, 若光照不足, 则会导致
小花大量退化, 并引起花粉不
育
?水分:水分不足,影响穗部性状,药隔
和减数分裂期是水分, 临界期, 。此期
需保持 70%左右的田间最大持水量,若过
干则会导致花粉、子房发育不良,并导
致结实率下降。
?养分:氮肥可促进小穗,小花的分化强
度,延长穗分化的时间。药隔到四分体
形成期追肥,可减少小花退化,并可提
高结实率。缺 P则会导致花粉、胚珠不孕。
适当 C/N,可争
取穗大粒多
(七 )抽穗.开花.结实
1.抽穗开花
?小麦从开花,灌浆直到成熟为开花
结实期。生长中心转入穗部籽粒的
形成和发育,是决定产量和品质的
关键时期。
?幼穗分化完成后,穗下节间伸长,当顶
小穗露出剑叶鞘时即为 抽穗,一般抽穗
后 2- 7天开花,开花主要集中于上午 9-
11时和下午 3- 5时,在大田条件下花粉
散出后仅能存活几小时,授粉后 1- 2小
时花粉在柱头上萌发形成花粉管再经 24
- 36小时穿过柱头进入子房,经珠孔进
入胚囊受精。
?开花最适温度为 20oC左右,大气相对湿
度为 70- 80%。如温度低于 9- 11oC或高
于 30oC;相对湿度低于 30%或多雨湿度
过大,均会影响受精能力。开花时植株
内部物质新陈代谢旺盛,需保持充足的
水、肥供应。
2、籽粒形成与灌浆成熟
? 籽粒形成过程
受精卵经过 10- 15天分裂后,大体完
成胚的发育,初具发芽能力。两个极核
受精后,先于受精卵分裂形成胚乳核,
然后增殖使胚囊为胚乳细胞所充满,伴
随胚乳细胞的形成开始沉积淀粉。籽粒
体积的大小,决定于 胚乳细胞数 的多少。
受精 10- 15天后,籽粒外形基本形成,
长度达最大值的 3/ 4,含水率达 70%以
上,是由, 坐脐, 达到, 多半仁, 阶段,
籽粒已具发芽能力,这段时期为籽粒形
成期。
此期粒重日增重缓慢,干物质积累占
总量的 14- 15%。籽粒外表由灰白色逐
渐转化为灰绿色,胚乳由清水状变为清
乳状,此期如有不良环境或营养不足,
则部分籽粒停止发育退化。
? 灌浆过程
乳熟期,12- 18天,“多半仁“后长度先
达最大,然后是宽度和厚度明显增加,
到开花后 20- 24天达最大。干重迅速增
加,含水率由 70%降到 45%。籽粒颜色
由灰绿变为鲜绿再变为绿黄色,表面有
光泽,胚乳由清乳变为乳状。
面团期,3天,含水率降到 40- 38%,干重
增加转慢,籽粒表面由绿黄色变为黄绿
色,失去光泽,胚乳呈面筋状,体积缩
减,灌浆停止。
? 成熟过程
蜡熟期:含水率由 40- 38%急降到 22- 20
%,籽粒由黄绿变为黄色,胚乳由面筋
状变为蜡质状,籽粒 干重 达最大值。( 3
- 7天,收获最佳时期)
完熟期:含水率下降 20%以下,干物质停
止积累,体积缩小,籽粒变硬。此期收
获易断穗落粒,造成损失,且由于呼吸
消耗,籽粒干重下降。
4、增加粒重的途径
?增加籽粒干物质来源
?扩大籽粒的容积
?延长灌浆时间和提高灌浆强度
?减少干物质积累的消耗
四、小麦的产量形成
? 小麦的产量形成
? 小麦的群体及高产栽培途径
(一)小麦的产量形成
生物产量:成熟的小麦植株所形成的全
部干物质,包括根、茎、叶、穗和籽
粒。
经济产量:指栽培目的需要的那一部分
产品,即小麦籽粒。
1、小麦产量构成因素
? 每亩穗数
? 每穗粒数
? 粒重
穗数*粒数*千粒重 (g)
1000* 1000理论产量( kg/mu) =
?穗数的多少决定于基本苗数、单株分
蘖数和分蘖成穗率
?每穗粒数决定于小花的分化和退化
?粒重决定于后期光合产物数量及其向
籽粒的运输
2、小麦光合生产、干物质积累、分配
与产量形成
经济产量
生物产量
经济系数的大小依赖于生物产量转化
为经济产量效率的高低,小麦( 0.3-
0.4),小麦一生干物质积累速度,积
累量、拔节到抽穗最快,占一生总量的 5
- 50%;抽穗到成熟占总量的 30- 50%。
经济系数=
(二)小麦的群体及高产栽培途径
1、小麦的群体结构
?群体结构:群体的大小、分布、长相及
其动态变化。
?群体结构的形态生理指标:每亩基本苗
数、茎蘖数、穗数、叶面积指数、叶面
积垂直分布、叶片倾角、群体内光分布
和群体光合速率等。
?小麦产量与叶面积指数呈二次曲线,在
一定范围内,随叶面积指数增大则产量
增加。但叶面积过大时,由于叶片相互
遮荫,群体下层光照不足,影响叶片的
光合作用,产量反而下降。
?小麦产量与群体叶面积在空间的垂直分
布、叶片倾角等性状有密切关系。在叶
面积指数大体相同时,叶面积的垂直分
布和叶片倾角不同,会影响光在群体内
的分布和光合强度。
?小麦合理群体结构是据当地生态、生产
条件和品种特性,采用栽培技术使麦田
的群体大小、分布、长相和动态等有利
于群体与个体的协调发展,从而能经济
肯效地利用光能和地力,使穗多、穗大、
粒多、粒饱达到高产、稳产、低耗的目
的。
?建立合理群体结构的途径:据气候条
件、生产条件、品种特性确定适宜的
穗数范围和相应的茎蘖数和基本苗;
在基本苗确定后,要因苗促控管理,
达到预期的群体动态指标。
2、小麦高产栽培途径
?以主茎成穗为主的途径
通过增加播种量,从而增加基本苗
( 30-40万),依靠主茎成穗获高产。亩
最高茎蘖数 60-100万,每亩有效穗 40-60
万,单株成穗 1.2-1.5个,每穗 25-35粒,
千粒重 30-40克。适合于中等肥力以下的
麦田或春麦区及晚播冬麦区。
?主茎和分蘖并重的途径
通过采用中等播量( 20万),以主茎
和分蘖成穗并重达高产。最高茎蘖数 60-
100万,有效穗 40- 55万,单株成穗 2个,
每穗粒数 25- 30粒,千粒重 35- 40克。
在北方冬麦区多采用此法,宜选用分蘖
中等,秆壮抗倒、穗型较大品种。
?以分蘖成穗为主的途径
通过采用小播量( 10万),采取适期早
播,匀播,以分蘖成穗为主达高产。最高
茎蘖 100万,有效穗 40- 60万,单株成穗 5
- 6个以上,每穗 30粒,千粒重 35克以上。
肥水条件较好及播种技术很好时采用此途
径。
作业,
1、小麦的阶段发育特性怎么样?在
生产上有何意义?
2、小麦的产量构成因素是什么?应
如何协调各产量构成因素,使小麦
产量最高?
3、试论述小麦增加粒重的途径?
小麦部分
邹 薇 制 作
小麦栽培的生物学基础
本章重点:小麦的阶段
发育特性及产量形成
? 小麦的一生
? 小麦的发育特性
? 小麦的器官建成
? 小麦的产量形成
一、小麦的一生
小麦的一生从种子萌发 —— 长
成幼苗 —— 产生新的种子的整个
周期,需要经历几个不同的时期,
陆续形成小麦的根、叶、茎、分
蘖、穗、小花、子粒等器官。
1、小麦的生育期
? 生育期 — 小麦从播种到种子
成熟。(生育期的长短由 品
种特性,种植区的 生态条件
及 播期 决定)
? 一般说来,冬小麦为 230天
左右;春小麦为 100天左右。
2、小麦生育时期
小麦随着生长发育在内部和外部
发生一系列变化,根据这些变化特
征可划分为不同的生育时期,作为
生长发育程度的判别和指导农业生
产的依据。
小麦的各生育时期
出苗期
三叶期
分蘖期
拔节期
孕穗期
抽穗期
开花期
成熟期
出苗期 分蘖期
分蘖期 孕穗期
抽穗期、开花期和成熟期
3、小麦的生长阶段
? 营养生长阶段(种子萌发 — 幼穗分化)
此期主要长根、叶等营养器官,主
要指苗期。在叶期前幼苗较小,靠胚
乳供应营养物质,到三叶期时,整个
胚乳中养分已耗尽,幼苗开始由胚乳
营养转向独立营养,此时称为, 断奶
期, 。
从出苗到三叶期,一般经历 12-15
天。
? 营养生殖生长阶段(幼穗分化 -抽穗)
一方面进行穗的分化和发育,另一
方面继续长根、叶及分蘖,完成茎秆
伸长、长粗和充实,营养生长和生殖
生长同时进行。
? 生殖生长阶段(抽穗开花 -籽粒成熟)
从开花授精经籽粒形成到灌浆成熟,
籽粒成熟可分为乳熟期、蜡熟期和完
熟期。
二、小麦的阶段发育特性
1、阶段发育的概念
? 生长:指细胞数目的增加和体积的
增大。
? 发育:指生长过程中导致性器官形
成的内在质变。
? 小麦的阶段发育特性:指小麦完成
其生活周期,必须在内部发生一系
列 质变 基础上,才能使小麦由营养
生长转向生殖生长。
?每一次质变过程即为一个发育阶段,小
麦的一生是由若干个发育阶段组成。
?每一个发育阶段的进行,除要求综合环
境外,往往有一个因素起主导作用,如
果缺少这个条件或不能满足要求,则这
个发育阶段就不能顺利进行或中途停止,
待条件适宜时,再在原先发育的阶段上
继续进行。
?小麦必须有顺序地通过各个发育阶段,
生殖器官才能正常分化形成和抽穗结实。
?研究认为,小麦属低温长日照作物,有
春化和光照两个发育阶段。
2、小麦的春化阶段
? 定义:小麦种子萌动后,除正常的
生长条件外,还必须经过一定的低
温,才能抽穗结实的现象。
? 接受低温反映的器官是萌动种子胚
的生长点或幼苗茎生长点。一般以
茎生长锥伸长(二棱期)为通过春
化阶段的形态指标。
依据小麦品种通过春化阶段所要求的温度高
低及时间长短可将其分为:
? 春性品种:在 5-20oC下,经历 5-15天即可
完成春化。未经春化处理的种子,春夏播
种均能抽穗。
? 半冬性品种:在 3-15oC下经 15-35天可完成
春化阶段。未经处理的种子,春播时抽穗
延迟或不能正常抽穗。
? 冬性品种;春化要求温度低,时间长,在
0-8oC下,一般需 35天以上才能完成春化。
未经处理的种子,春播一般不能抽穗。
3、光照阶段
?小麦通过春化作用后即开始进入光照阶段。
?此期除要求一定的水分、温度养分等条件
外,光周期是主导因素。
?延长日照促进发育,缩短日照则延缓发育。
?光照阶段开始于二棱期,结束于雌雄蕊分
化期。
?接受光照反应的器官是叶片。
小麦对日照的反应可分为三类:
? 反应迟钝型:每日 8-12时日照即可通过光照
阶段,南方冬麦区的春性品种属此类。
? 反应中等型,8时的日照下不能通过光照阶
段。 12时可正常通过,半冬性品种多属此类。
? 反应敏感型:在 12时以上日照下,才能通过
光照阶段。一般冬性品种和北方春麦区品种
多属此类。
4、阶段发育理论在小麦生产上的应用
引种
? 在引种时,首先要考虑品种的阶段发育特性。
? 北方冬性品种南移,由于南方温度较高,日照
时数较短,春化及光照阶段发育延缓,表现为
迟熟,甚至不能抽穗。
? 南方的春性品种北移,表现为早熟,冻害严重。
? 如同纬度地区引种一般较易成功,但必须注意
各地的海拔高度及有关生态条件。
播种期
? 冬性品种的耐寒性强,可适当早播,宜安
排在早茬地上。
? 春性品种抗寒性弱,可适当晚播,宜安排
在晚茬地上。
? 春性品种如播种过早,可能在年前就完成
光照阶段的发育而拔节,易受冬春冻害死
亡。
播种密度
? 冬性品种的分蘖在春化和光照两个阶段中
进行,分蘖期长,分蘖力强,播种密度可
适当降低。
? 春性品种的春化阶段短,分蘖在光照阶段
中进行,此时幼穗分化已开始,因而分蘖
力较弱,播种量适当大些,才能达到增穗、
增产。
三、小麦的器官建成与调控
? 种子萌发与出苗
? 根的生长
? 叶的生长
? 分蘖的发生与消长
? 茎的生长
? 穗的分化和形成
? 抽穗、开花、结实
(一)种子萌发和出苗
1、种子构造
胚
种子 胚乳
皮层
2、种子萌发与出苗
小麦种子萌发必须经历三个过程:
?吸水膨胀过程(物理过程)
大分子物质(淀粉、蛋白质、纤
维素)在水分较多时,由凝胶状态
转变为溶胶状态,体积不断增大。
当吸水过麦粒干重的 42-45%时吸胀
过程结束。
?物质转化过程(生化过程)
随种子膨胀,呼吸作用加强,各
种酶活性加强,将胚乳中贮藏物质
转化为易被胚吸收利用的简单物质
(可溶性含氮化合物)。
?发芽过程(生物学过程)
当种子吸水达自身干重的 45-50%时开
始萌发,胚根鞘首先突破皮层,称为 露
白,也称 萌发 。
胚根鞘长约 1mm时,主胚根伸出根鞘,
接着从胚轴两侧生出第一对侧根。当芽
长达种子长度的一半时,称为 发芽 。小
麦种子发芽后,芽鞘向上伸长顶出地面
为出土。胚芽鞘见光后停止伸长,接着
第一片真叶从芽鞘顶端伸出。当第一片
真叶伸出芽鞘 2-3cm时,为 出苗 ;田间有
50%的苗达到出苗标准为 出苗期 。
3、影响小麦萌发出苗的条件
? 种子质量:大粒种子比小粒种子易
获得壮苗
? 水分:适宜于发芽的田间持水量为
70-80%,<50%时出苗困难
? 氧气:种子萌发需要足够的氧气,
空气中含氧 20.8%时,发芽率可达
100%,而当土壤中氧含量为 5.2%时,
发芽率降至 87%。
? 温度:种子萌发的最低温度为 1-2oC,最
适宜的温度为 15-20oC,最高温度为 30-
35oC。在 10oC以下时发芽不齐,出苗率
低;超过 24oC时发芽率下降。
? 播种深度:播种过深,芽鞘伸长过度,
出苗延迟,出苗率下降,苗瘦苗弱,叶
片狭长,分蘖少,发根差;播种过浅,
表层土壤容易失水干燥,不利于出苗,
且冬季易遭冻害。一般江苏、淮北,4-
5cm,淮南,2-3cm。
(二)根的生长
1、根系的形成:
胚根
根系
次生根
根系的形成和伸长在小麦一生中延
续时间较长,从胚根开始直至抽穗时
才基本结束。(旱地小麦由于干旱影
响次生根的发生,初生根的作用更重
要)
? 次生根的形成是在植株开始分蘖
的同时或稍后从分蘖节上发生。一
般每长一个分蘖,在分蘖节上长出
1-2条次生根,当分蘖本身具有 3片
叶后,在分蘖鞘和分蘖第一叶基部
也长出次生根,逐步形成了自己独
立的次生根系。
? 次生根与分蘖节位高低有关,较
低的分蘖节有较多的根数。同时根
数与分蘖所处的条件有关,在干旱
条件下,次生根不发生,适宜条件
下可达 100条以上。
? 种子根吸收磷酸能力较强,而次
生根可以有效地利用氮素营养和土
壤表层水分。
2、根系分布
小麦根系主要分布在 0-40cm的土
层内,占总根量的 85%以上,其中以
20cm以内根系最为集中,占总根量
的 70-80%。因此,浅耕(根主要分
布在 0-15或 20)不能很好利用耕作
层以下的肥力。
3、影响根系生长的条件
? 温度:麦根在 2oC开始生长,16-20oC
生长最快,超过 30oC生长显著受抑。
? 水分:土壤水分在 60-70%时,根系
生长最为有利,超过 70%,就会受影
响。
? 光照:光照越弱,根的生长越少。
? 养分:氮、磷、钾配合施用,能促
进根系生长;但 N过多,叶生长旺盛,
消耗大量糖分,削弱根系的发育。
(三)叶的生长
1、叶的构造 (看图 )
叶片
叶鞘
叶耳
叶舌
叶
2、叶的分化与形成
? 叶原基分化期:叶原基是由生长锥
基部的分生细胞分化而来,分化数
的多少,因品种生长发育类型、播
期及栽培密度和肥水条件不同而异。
一般冬性品种较多,春性品种较少。
南方春性品种,9-11叶;半冬性:
12-13叶。
? 细胞分裂期:已分化出的叶原基
开始进行细胞分裂增生,当叶片
长度达 7-8mm时,叶片细胞分裂结
束,进入细胞伸长与体积增大期。
(控制和促进叶面积,主要在此
期)
? 细胞伸长期:
此期又分为伸长期和功能期
伸长期:从叶露尖到叶全展开,长
宽达定型。
功能期:叶定型到衰老枯黄。
3、叶层分工
?近根叶组:指着生在分蘖节上的
所有叶片。其制造的光合产物主
要供根系、分蘖和新生叶片的生
长。(壮苗、安全越冬)
?中部叶组:指包围在茎基部第 1,2、
3节间的抱茎叶。其光合产物主要供
给春季发根分蘖、新生叶、基部第 1、
2节间伸长、长粗、充实及幼穗进一
步分化发育用,与培养壮秆大穗关
系密切。
?上部叶组:指剑叶、倒 2叶和倒 3
叶,其光合产物在抽穗前主要供
小花分化和中上部节间的伸长、
充实,抽穗后的光合产物主要供
给子粒灌浆,有少量供给根系。
4、影响叶片分化的因素
?品种特性:主茎叶数是小麦冬春性
的重要外部指标,一般春性品种主
茎叶少,冬性品种主茎叶多。
?气候环境:叶片受不同纬度所造成
的温光条件影响,一般随纬度增高
叶数变少,反之则增多。
?栽培技术:播期早,主茎总叶数多,
播期晚,主茎叶数少。
(四)分蘖的发生与消长
1、分蘖节的作用
?发生分蘖、节根和叶片
?是麦苗营养物质分配和运输的枢
纽
?贮藏养分,使细胞液浓度提高,
增强抗寒力。
2、分蘖的发生
适期播种条件下,出苗后 15-20
天,主茎出现第三叶( 3/0)时,
可长出胚芽鞘分蘖( P);主茎第
四叶伸出( 4/0)时,第一叶分蘖
伸出;主茎第五叶伸出第二叶分
蘖长出,分蘖发生与主茎叶片出
现保持 n-3的同伸关系,称之为 叶
蘖同伸关系 。
?一级分蘖:从主茎上发生的分蘖
?二级分蘖:从一级分蘖上长出的分蘖
?小麦主茎不同叶龄期的单株茎蘖数,如
不计算芽鞘蘖,则可表示为:
主茎叶龄,3 4 5 6 7 8 9 10
单株茎蘖,1 2 3 5 8 13 21 34
3、分蘖消长规律
? 小麦进入分蘖期后,分蘖数不断
增加,群体随之增大,一般临近
拔节期,分蘖数达最高峰,此后
由于营养与生长中心的转移,分
蘖向两极分化。群体总茎数下降,
直到抽穗前后穗数才稳定。
? 南方麦区冬季温暖,小麦不停
止生长,故分蘖是单峰曲线。
北方麦区有稳定的封冻期,分
蘖停止,在年前及春季各形成
一个最高峰,分蘖动态呈双峰
曲线。
?有效分蘖:拔节后具有 3叶以上
的分蘖,由于具有自身的根系能
独立营养,可继续生长抽穗结实。
?无效分蘖:拔节后具有 3叶以下
的小蘖。
?动摇分蘖:拔节后具有 2叶一心
的分蘖,条件好可发展为有效分
蘖,条件不好则成为无效分蘖。
4、影响分蘖的主要因素
?品种的阶段发育特性:一般冬性品种春化
阶段长,分化的叶原基及蘖芽多,而春性
品种分蘖力较弱。
?温度:分蘖发生的适宜温度为 13-18oC,
低于 3oC或高于 18oC,都不利于分蘖的发
生。
?光照:日照充足,营养面积大,分蘖力高。
?土壤水分,70-80%,水分不足,分蘖力下
降
?肥料:增加土壤中氮素营养,可促进分蘖
早发,提高单株成穗。
(五)茎的生长
1、茎的形态结构
茎杆由节和节间组成,具有支
持、输导、光合和贮藏作用。按位
置和形态,可分为地上、地下两部
分,地下节不伸长构成了分蘖节,
地上节伸长,数目较稳定,一般为
4-6个,多为 5个。
2、茎的形成和伸长
小麦茎原始体在茎生长锥伸长时
形成,当分蘖基本停止时,节间开
始伸长。基部节间伸长至离地面
1.5-2.0cm时为 拔节 。节间伸长自下
而上顺序进行,并有一定的重叠性。
当基部第一节间迅速伸长时,第二
节间开始伸长;第一节间伸长减慢
时,第二节间开始迅速伸长,依此
类推,株高到开花时定型。
小麦节间伸长与叶片、叶鞘伸
长存在一定同伸关系:
N叶伸长 =( n-1)叶叶鞘伸长 =
( n-1)- (n-2)叶间的节间伸长
(见图)
3、影响茎生长的环境条件
?温度:茎 10oC左右开始伸长,随
气温升高而加快,12-16oC有利
于壮秆,高于 20oC茎秆易徒长,
造成纤细软弱,易倒伏。
?光照:充足的光照有利于形成壮
秆。
?水分:拔节期在多肥情况下,水分
过多,影响茎秆木质化,易倒伏。
(高产麦田)
?养分:钾素可以促进茎秆内机械组
织的形成,使茎秆粗壮,抗倒伏。
氮素过量促使茎细胞伸长,使茎秆
壁变薄,易发生倒伏。(不足,纤
细)。磷肥能加速茎的发育,提高
茎抗折断能力。
(六)穗的分化( 看图 )
护颖(两枚)
小穗 外稃( 1枚)
穗轴 内稃( 1枚)
小花 鳞片( 2枚)
雄蕊( 3枚)
雌蕊( 1枚)
穗
2、穗的发育过程
生长锥伸长期
单棱期
二棱期
小花原基分化期
雌雄蕊原基分化期
药隔分化期
四分体形成期
3、影响条件
? 温度,高温能加速穗分化进程,缩短分
化时间,小花、小穗数目减少。 10oC以下
光照阶段缓慢,穗分化时间延长,有利
于形成大穗。
四分体时对低温敏感,
5oC以下低温持续时间长
,会导致花粉发育不好
好
下低温持续时间长, 会导致花粉发育不好
?光照:增长光照时间能加速分化进程,
长日照结合高温,分化进程加快,不利
于形成大穗。缩短光照时间则分化进程
减慢,可增加穗长和小穗数。
雌雄蕊至四分体形成期, 需强
光照, 若光照不足, 则会导致
小花大量退化, 并引起花粉不
育
?水分:水分不足,影响穗部性状,药隔
和减数分裂期是水分, 临界期, 。此期
需保持 70%左右的田间最大持水量,若过
干则会导致花粉、子房发育不良,并导
致结实率下降。
?养分:氮肥可促进小穗,小花的分化强
度,延长穗分化的时间。药隔到四分体
形成期追肥,可减少小花退化,并可提
高结实率。缺 P则会导致花粉、胚珠不孕。
适当 C/N,可争
取穗大粒多
(七 )抽穗.开花.结实
1.抽穗开花
?小麦从开花,灌浆直到成熟为开花
结实期。生长中心转入穗部籽粒的
形成和发育,是决定产量和品质的
关键时期。
?幼穗分化完成后,穗下节间伸长,当顶
小穗露出剑叶鞘时即为 抽穗,一般抽穗
后 2- 7天开花,开花主要集中于上午 9-
11时和下午 3- 5时,在大田条件下花粉
散出后仅能存活几小时,授粉后 1- 2小
时花粉在柱头上萌发形成花粉管再经 24
- 36小时穿过柱头进入子房,经珠孔进
入胚囊受精。
?开花最适温度为 20oC左右,大气相对湿
度为 70- 80%。如温度低于 9- 11oC或高
于 30oC;相对湿度低于 30%或多雨湿度
过大,均会影响受精能力。开花时植株
内部物质新陈代谢旺盛,需保持充足的
水、肥供应。
2、籽粒形成与灌浆成熟
? 籽粒形成过程
受精卵经过 10- 15天分裂后,大体完
成胚的发育,初具发芽能力。两个极核
受精后,先于受精卵分裂形成胚乳核,
然后增殖使胚囊为胚乳细胞所充满,伴
随胚乳细胞的形成开始沉积淀粉。籽粒
体积的大小,决定于 胚乳细胞数 的多少。
受精 10- 15天后,籽粒外形基本形成,
长度达最大值的 3/ 4,含水率达 70%以
上,是由, 坐脐, 达到, 多半仁, 阶段,
籽粒已具发芽能力,这段时期为籽粒形
成期。
此期粒重日增重缓慢,干物质积累占
总量的 14- 15%。籽粒外表由灰白色逐
渐转化为灰绿色,胚乳由清水状变为清
乳状,此期如有不良环境或营养不足,
则部分籽粒停止发育退化。
? 灌浆过程
乳熟期,12- 18天,“多半仁“后长度先
达最大,然后是宽度和厚度明显增加,
到开花后 20- 24天达最大。干重迅速增
加,含水率由 70%降到 45%。籽粒颜色
由灰绿变为鲜绿再变为绿黄色,表面有
光泽,胚乳由清乳变为乳状。
面团期,3天,含水率降到 40- 38%,干重
增加转慢,籽粒表面由绿黄色变为黄绿
色,失去光泽,胚乳呈面筋状,体积缩
减,灌浆停止。
? 成熟过程
蜡熟期:含水率由 40- 38%急降到 22- 20
%,籽粒由黄绿变为黄色,胚乳由面筋
状变为蜡质状,籽粒 干重 达最大值。( 3
- 7天,收获最佳时期)
完熟期:含水率下降 20%以下,干物质停
止积累,体积缩小,籽粒变硬。此期收
获易断穗落粒,造成损失,且由于呼吸
消耗,籽粒干重下降。
4、增加粒重的途径
?增加籽粒干物质来源
?扩大籽粒的容积
?延长灌浆时间和提高灌浆强度
?减少干物质积累的消耗
四、小麦的产量形成
? 小麦的产量形成
? 小麦的群体及高产栽培途径
(一)小麦的产量形成
生物产量:成熟的小麦植株所形成的全
部干物质,包括根、茎、叶、穗和籽
粒。
经济产量:指栽培目的需要的那一部分
产品,即小麦籽粒。
1、小麦产量构成因素
? 每亩穗数
? 每穗粒数
? 粒重
穗数*粒数*千粒重 (g)
1000* 1000理论产量( kg/mu) =
?穗数的多少决定于基本苗数、单株分
蘖数和分蘖成穗率
?每穗粒数决定于小花的分化和退化
?粒重决定于后期光合产物数量及其向
籽粒的运输
2、小麦光合生产、干物质积累、分配
与产量形成
经济产量
生物产量
经济系数的大小依赖于生物产量转化
为经济产量效率的高低,小麦( 0.3-
0.4),小麦一生干物质积累速度,积
累量、拔节到抽穗最快,占一生总量的 5
- 50%;抽穗到成熟占总量的 30- 50%。
经济系数=
(二)小麦的群体及高产栽培途径
1、小麦的群体结构
?群体结构:群体的大小、分布、长相及
其动态变化。
?群体结构的形态生理指标:每亩基本苗
数、茎蘖数、穗数、叶面积指数、叶面
积垂直分布、叶片倾角、群体内光分布
和群体光合速率等。
?小麦产量与叶面积指数呈二次曲线,在
一定范围内,随叶面积指数增大则产量
增加。但叶面积过大时,由于叶片相互
遮荫,群体下层光照不足,影响叶片的
光合作用,产量反而下降。
?小麦产量与群体叶面积在空间的垂直分
布、叶片倾角等性状有密切关系。在叶
面积指数大体相同时,叶面积的垂直分
布和叶片倾角不同,会影响光在群体内
的分布和光合强度。
?小麦合理群体结构是据当地生态、生产
条件和品种特性,采用栽培技术使麦田
的群体大小、分布、长相和动态等有利
于群体与个体的协调发展,从而能经济
肯效地利用光能和地力,使穗多、穗大、
粒多、粒饱达到高产、稳产、低耗的目
的。
?建立合理群体结构的途径:据气候条
件、生产条件、品种特性确定适宜的
穗数范围和相应的茎蘖数和基本苗;
在基本苗确定后,要因苗促控管理,
达到预期的群体动态指标。
2、小麦高产栽培途径
?以主茎成穗为主的途径
通过增加播种量,从而增加基本苗
( 30-40万),依靠主茎成穗获高产。亩
最高茎蘖数 60-100万,每亩有效穗 40-60
万,单株成穗 1.2-1.5个,每穗 25-35粒,
千粒重 30-40克。适合于中等肥力以下的
麦田或春麦区及晚播冬麦区。
?主茎和分蘖并重的途径
通过采用中等播量( 20万),以主茎
和分蘖成穗并重达高产。最高茎蘖数 60-
100万,有效穗 40- 55万,单株成穗 2个,
每穗粒数 25- 30粒,千粒重 35- 40克。
在北方冬麦区多采用此法,宜选用分蘖
中等,秆壮抗倒、穗型较大品种。
?以分蘖成穗为主的途径
通过采用小播量( 10万),采取适期早
播,匀播,以分蘖成穗为主达高产。最高
茎蘖 100万,有效穗 40- 60万,单株成穗 5
- 6个以上,每穗 30粒,千粒重 35克以上。
肥水条件较好及播种技术很好时采用此途
径。
作业,
1、小麦的阶段发育特性怎么样?在
生产上有何意义?
2、小麦的产量构成因素是什么?应
如何协调各产量构成因素,使小麦
产量最高?
3、试论述小麦增加粒重的途径?