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1、实验四实验四 作物生长分析作物生长分析一、试验目的：一、试验目的：通过分析作物生长发育过程，了解作物群体和个通过分析作物生长发育过程，了解作物群体和个体的体的干物质增长干物质增长及其在不同器官中的及其在不同器官中的分配规律分配规律，并掌，并掌握对这些规律进行握对这些规律进行定量研究定量研究的方法。的方法。二、材料及用具：二、材料及用具：1.1.小麦植株；小麦植株；2.2.天平、叶面积仪、直尺、剪刀、烘箱等。天平、叶面积仪、直尺、剪刀、烘箱等。三、试验说明三、试验说明（一）什么是（一）什么是“生长生长”？生物体在一定的环境条件下生物体在一定的环境条件下体积和重量逐渐增加、体积和重量逐渐增加、由小
2、到大的过程由小到大的过程。“生长生长”适用于任何生物，可用适用于任何生物，可用于植物性能的定量研究。于植物性能的定量研究。Animation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabi
3、dopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis GrowthAnimation Arabidopsis Growth典型的干物质生长曲线典型的干物质生长曲线024681012024681012单位生长时间单位生长时间干物质积累量干物质积累量1
4、23同一作物不同品种的干物质生长曲线同一作物不同品种的干物质生长曲线 024681012123456789单位生长时间单位生长时间干物质积累量干物质积累量p 作物经济产量的形成是以作物经济产量的形成是以生物产量生物产量的形成为基础的，一般条的形成为基础的，一般条件下，二者呈正相关。件下，二者呈正相关。p 基本定义：以干物质的积累和分配来衡量作物的生育状态，基本定义：以干物质的积累和分配来衡量作物的生育状态，找出与产量形成的关系，推测产量形成过程，反过来指导作找出与产量形成的关系，推测产量形成过程，反过来指导作物生产。所以，这是以物生产。所以，这是以植株干物质增长植株干物质增长为中心来进行的。为
5、中心来进行的。p 具体操作：每隔一定时间对植株进行取样观测，然后测量相具体操作：每隔一定时间对植株进行取样观测，然后测量相关指标：器官干鲜重、株高、叶片数、关指标：器官干鲜重、株高、叶片数、叶面积叶面积（座标纸测量座标纸测量或纸上描绘或纸上描绘，称重，以及叶面积仪，称重，以及叶面积仪）等。等。什么是什么是“作物生长分析作物生长分析”？p 机理性：机理性：测定干物质增长的同时，测定进行同化作用的器官测定干物质增长的同时，测定进行同化作用的器官（叶）面积，把（叶）面积，把干物质积累与光合作用的生理功能密切结合干物质积累与光合作用的生理功能密切结合起来起来，超越简单统计关系，深入到生理生态的因果关系
6、。，超越简单统计关系，深入到生理生态的因果关系。p 普适性：普适性：对对不同作物不同作物、同一作物、同一作物不同品种不同品种以及同一品种在以及同一品种在不不同环境条件同环境条件下的生长差异，均可用生长分析进行同一尺度的下的生长差异，均可用生长分析进行同一尺度的比较。比较。生长分析的两大特点生长分析的两大特点（二）作物生长分析方法（二）作物生长分析方法p 相对生长速率（相对生长速率（Relative Growth Rate,RGR）p 净同化率（净同化率（Net Assimilation Rate,NAR）p 叶面积比率（叶面积比率（Leaf Area Ratio,LAR）p 比叶面积（比叶面积
7、（Specific Leaf Area,SLA）p 作物生长率（作物生长率（Crop Growth Rate,CGR）p 例：两株小麦在试验中都生长一周，一株初始干重例：两株小麦在试验中都生长一周，一株初始干重1g1g，另，另一株初始干重一株初始干重10g10g。一周后，两株。一周后，两株净增干重均为净增干重均为1g1g。问：。问：哪一种植株长得较快？哪一种植株长得较快？p 注：它们在相同时间内获得相同的重量，其绝对增长速度注：它们在相同时间内获得相同的重量，其绝对增长速度是是1g/w1g/w，两者生长性能一致？两者生长性能一致？定义：定义：单位时间单位时间单位重量单位重量植株的干重增加量植株
8、的干重增加量；（单位时间；（单位时间内增加量占原有数量的比值）内增加量占原有数量的比值）1.相对生长速率相对生长速率(Relative Growth Rate,RGR，r)某段时间内作物的相对生长速率某段时间内作物的相对生长速率r r为为:WdtdWr/上式中上式中W表示某个阶段的植株干重表示某个阶段的植株干重(Dry Weight DW)；t表示时间；表示时间；dw/dt表示某个阶段的生长速度。表示某个阶段的生长速度。假定假定r r恒定，对上式积分得：恒定，对上式积分得：rteWW0 W0植株初始干重植株初始干重复利法则：生物生长有呈几何级数或指数函数的增长规律，复利法则：生物生长有呈几何级
9、数或指数函数的增长规律，植物在生长过程中，植物在生长过程中，形成，形成的干物质也越多；生产的干物质用于形成植物体后，从而的干物质也越多；生产的干物质用于形成植物体后，从而使下一部的生长以更大的主体为基础。使下一部的生长以更大的主体为基础。事实上，大多数情况下事实上，大多数情况下r r并不是恒定不变的常数，植物生并不是恒定不变的常数，植物生长时期中，长时期中，r r的变化为：指数期保持不变，线性期递减，的变化为：指数期保持不变，线性期递减，衰减期趋向于零。衰减期趋向于零。1212lnlnlnln/)1(/ttWWtWdtWddtdWWWdtdWrW1、W2分别为时间分别为时间t1和和t2时的植株
10、干重；时的植株干重；r为某段时间内为某段时间内的相对生长速率。的相对生长速率。Unit of r?0.1g/g/d定义：定义：单位叶面积在单位叶面积在单位时间内单位时间内生产的干物质量生产的干物质量，以，以g/mg/m2 2/d/d表示。植株的干物质积累主要通过叶片的光合表示。植株的干物质积累主要通过叶片的光合作用而产生。也称作用而产生。也称光合生产率光合生产率。2.净同化率净同化率(Net Assimilation Rate,NAR)dtdWLANAR1W W，植株干重；，植株干重；LALA，叶面积；，叶面积；t t，时间。，时间。NAR是从叶片真正同化作用中，减去了叶片、茎部和根系是从叶片
11、真正同化作用中，减去了叶片、茎部和根系等呼吸作用所消耗的部分，以及脱落器官损失部分。等呼吸作用所消耗的部分，以及脱落器官损失部分。dtdWdLALAdLAdtdWLANAR)1(1叶片光合速率净同化率?上式求得的上式求得的NAR是不同年龄阶段叶片同化效率的平均值。是不同年龄阶段叶片同化效率的平均值。NAR大小一般为大小一般为4-6g/m2/d，高值可达，高值可达15-16。dtdWdLALAdln12121212lnlnttWWLALALALA定义：叶面积与植株干重之比，即定义：叶面积与植株干重之比，即总叶面积和整个植物干总叶面积和整个植物干重之比重之比。LARLAR实质上代表植物实质上代表植
12、物之比，在之比，在植物生长植物生长早期比值最大早期比值最大，可以作为光合效率的指标。，可以作为光合效率的指标。3.叶面积比率叶面积比率(Leaf Area Ratio,LAR)dWdLALAdWddWdLAdLALAWdWWLALARlnln12121212lnlnlnlnLALALALAWWWW引入引入NAR的概念，可得如下公式：的概念，可得如下公式：NARLARdtdWLAWLAdtdWWr)1(1定义：为定义：为叶面积与叶片干重之比叶面积与叶片干重之比，是叶片相对厚度的一种，是叶片相对厚度的一种衡量。衡量。4.比叶面积比叶面积(Specific Leaf Area,SLA)LWLASLA
13、WL为叶的干重。在作物生长过程中，为叶的干重。在作物生长过程中，SLA易受环境和个易受环境和个体发育的影响。体发育的影响。定义：作物在群体生长情况下，群体干物重增长速率称作定义：作物在群体生长情况下，群体干物重增长速率称作物生长率。也叫群体生长率，它表示在物生长率。也叫群体生长率，它表示在单位时间内单位土单位时间内单位土地面积上作物群体所增加的干物质量地面积上作物群体所增加的干物质量。单位。单位g/m2/d。5.作物生长率作物生长率(Crop Growth Rate,CGR)1(dtdWLALAIdtdWLALAICGRNARLAI 实验中可按如下计算：实验中可按如下计算：5.作物生长率作物生
14、长率(Crop Growth Rate,CGR)1212ttWWCGRW2和和W1分别为时间分别为时间t2和和t1时单位土地面积上作物群体的干时单位土地面积上作物群体的干物重。物重。总总 结：结：1212lnln.1ttWWr相对生长速率12121212ttWWLALAlnLAlnLANAR 净同化率 2.LWLASLA比叶面积.412121212lnlnlnln.3LALALALAWWWWLAR叶面积比率1212.5ttWWCGR作物生长率四四 方法与步骤方法与步骤p每隔一至二周，取样调查叶面积和干物重，然后根据每隔一至二周，取样调查叶面积和干物重，然后根据两次的值计算上述各指标。两次的值计
15、算上述各指标。p每重复选取长势一致的小麦植株每重复选取长势一致的小麦植株8株（泡沫板面积株（泡沫板面积为为?m2），将根、茎、叶分开，测量叶面积。叶片），将根、茎、叶分开，测量叶面积。叶片（信封信封1）、茎鞘（）、茎鞘（信封信封2）、根（）、根（信封信封3）。）。p将样品放入将样品放入105烘箱杀青烘箱杀青30min，80烘干至恒重烘干至恒重（约（约24小时），称重。小时），称重。注意事项：注意事项：p称了称了几株几株要有记录，最后计算出单株的叶面积和重量。要有记录，最后计算出单株的叶面积和重量。p烘样时，信封口要封好，并标注样品名称、日期、小组烘样时，信封口要封好，并标注样品名称、日期、小组
16、成员。称样时要在样品完全烘干后立即称。成员。称样时要在样品完全烘干后立即称。p要有重复，重复数至少为要有重复，重复数至少为3。1.根据实验完成下表：根据实验完成下表：2.试分析试分析RGR和和CGR的区别。的区别。表表1 作物生长分析数据记载表（单株干物重）作物生长分析数据记载表（单株干物重）作物种类、日期作物种类、日期 地上部地上部鲜重鲜重 干重干重地下部地下部鲜重鲜重 干重干重株高株高根长根长叶绿素叶绿素叶片数叶片数叶面积叶面积小麦小麦/12.9/完全完全小麦小麦/12.9/缺缺N小麦小麦/12.16/完全完全小麦小麦/12.16/缺缺N作作 业业表表2 作物生长分析计算表作物生长分析计算表 作物种类、日期作物种类、日期 RGR NAR SLA LAR CGR
