作物栽培学(作物产量及其构成因素)

第一节作物产量及其构成因素
•作物产量
作物产量是作物一生所生产的产品数量。

作物产量通常分为生物产量和经济产量。

•生物产量
指作物一生中，即全生育期内通过光合作用和吸收作用，即通过物质和能量的转化所生产和累积的各种有机物的总量，计算生物产量时通常不包括根系(块根作物除外)。

•经济产量
栽培作物的目的是获得较多的有经济价值的产品。

经济产量是指栽培目的所需要的产品收获量，即一般所指的产量。

•经济系数或收获指数
经济产量占生物产量的比例，即生物产量转化为经济产量的效率，叫做经济系数或收获指数。

经济系数的高低仅表明生物产量转运到经济产品器官中的比例，并不表明经济产量的高低。

通常，经济产量的高低与生物产量高低成正比。

•生物产量、经济产量和经济系数的关系
经济产量=生物产量×经济系数。

•产量构成因素
作物产量是指单位土地面积上的作物群体的经济产品产量，即由个体产量或产品器官数量所构成。

作物产量可以分解为以下几个构成因素。

作物产量=株数×单株有效穗（分枝）数×每穗（分枝）粒（果荚）数×（每果粒数）×粒重
•禾谷类作物的产量构成：穗数×单穗粒敷×粒重或穗数×单穗
颖花数×结实率×粒重
•豆类作物为产量：株数×单株有效分枝数×每分枝荚数×单荚
实粒数×粒重
•薯类作物产量：株数×单株薯块数×单薯重
•棉花的产量：株数×单株有效铃数×单铃籽棉重×衣分
•油菜的产量：株数×每株有效分枝数×每分枝角果数×每果粒
数×粒重
•产量构成因素间的关系
•产量构成因素之间为乘积关系
•产量构成因素相互间很难同步增长，往往彼此之间存在着负相关关系
•株数(密度)与单株产品器官数量间的负相关关系较明显
•在产量构成因素中，前者是后者的基础，后者对前者有一定的补偿作用
•产量因素形成的特点产量因素的形成是在作物整个生育期内不同时期依次而重叠进行的；产量因素在其形成过程中具有
自动调节现象，这种调节主要反映在对群体产量的补偿效应上。

•干物质的积累与分配
•作物产量形成的全过程包括光合器官、吸收器官及产品器官的建成，离不开干物质的形成、运输、分配和积累。

•从物质生产的角度分析，作物产量实质上是通过光合作用直接或间接形成的，取决于光合产物的生产、运输、分配与积累。

•作物光合生产的能力与光合面积、光合时间及光合效率密切相
关
光合面积，即包括叶片、茎、叶鞘及结实器官能够进行光合作用的
绿色表面积，其中绿叶面积是构成光合面积的主体
光合时间是指光合作用进行的时间
光合效率指的是在单位时间内单位叶面积同化CO2的毫克数或积累
干物质的克数
一般说来，在适宜范围内，光合面积愈大，光合时间愈长，光合效
率又较高，光合产物非生产性消耗少，运输畅，分配利用较合理，
就能获得较高的经济产量
•作物的干物质积累动态遵循Logistic曲线(S形曲线)模式，即
经历缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减慢停止期。

•干物质的生产、运输、分配和积累随作物、作物的品种、生育
时期及栽培条件而异。

•作物的生长分析
•生长分析法的基本观点是以测定干物质增长为中心，同时也测
定叶面积，计算与作物光合作用生理功能相关的参数，比较不
同作物、不同品种、不同生态环境下生长和产量形成的差异。

•相对生长率(RGR) 单位时间单位重量植株的重量增加，通常
用g/g.d或g/g·周表示。

•净同化率(NAR) 表示单位叶面积在单位时间内的干物质增长
量
•叶面积比率(LAP) 叶面积与植株干重之比(LAV)称叶面积比率，即单位干重的叶面积。

•比叶面积(SLA) 比叶面积也称叶面积干重比，为叶面积与叶干重之比，在某种意义上是叶子相对厚度的一种度量。

•叶干重比（LWR）叶干重比是叶的干重与植株干重之比。

•作物生长率(CGR) 作物生长率又叫做群体生长率，它表示在单位时间、单位土地面积上所增加的干物重。

•叶面积指数（ LAI）
•光合势（LAD）通常用m2．d表示，光合面积与光合时间的乘积。

第二节“源、流、库”理论及其应用
源作物产量的形成是通过叶片的光合作用进行的。

源是指生产
和输出光合同化物的叶片。

作物群体则是指群体的叶面积及其光合
能力。

禾谷类作物开花前光合作用生产的物质主要供给穗、小穗和小花等产品器官形成的需要，并在茎、叶、叶鞘中有一定量的贮备供花
后所需。

开花后的光合产物直接供给产品器官。

源的同化产物有就
近输送的特性。

库产品器官的容积和接纳营养物质的能力，库的潜力存在于库的构建中。

禾谷类作物籽粒的贮积能力取决于灌浆持续期和灌浆速度。

流指作物植株体内输导系统的发育状况及其运转速率
流的主要器官是叶、鞘、茎中的维管系统，其中穗颈维管束可看作源通向库的总通道，同化物质运输的途径是韧皮部，韧皮部薄壁
细胞是运输同化物的主要组织。

同化物的运输受多种因素的制约。

韧皮部输导组织的发达程度，是影响同化物运输的重要因素。

•源、流、库的协调及其应用
•源、流、库的形成和功能的发挥不是孤立的，而是相互联系、相互促进的，有时可以相互代替。

•从源与库的关系看，源是产量库形成和充实的物质基础。

•源、库器官的功能是相对的，有时同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、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用。

•源、流、库在作物代谢活动和产量形成中构成统一的整体，三者的平衡发展状况决定作物产量的高低，是支配产量的关键因素。

•源流库对产量的限制分析
在产量水平较低时，源不足是限制产量的主导因素。

同时，单位面积穗数少，库容小，也是造成低产的原因。

增产的途径是增源与扩库同步进行，重点放在增加叶面积和增加单位面积的穗数上。

当叶面积达到一定水平，继续增穗会使叶面积超出适宜范围，此时，增源的重点应及时转向提高光合速率或适当延长光合时间两方面，扩库的重点则应由增穗转向增加穗粒数和粒重。

第三节作物产量的潜力
潜在生产力在充分理想条件下所能形成的产量，即作物产量的潜力得到充分发挥时所能达到的产量，称为潜在生产力或理论生产力
现实生产力在具体的生产条件下所能形成的产量，称为现实生产力。

光、温、水资源与作物生产潜力
光温产量潜力
光温水产量潜力
光温水肥产量潜力
提高作物产量潜力的措施生产条件的改善；必须充分利用作物固有的基因型多样性，加以遗传改进，提高其光合效率；提高作物
群体的光能截获量；降低呼吸消耗；采用先进的栽培技术措施，改
善栽培环境，提高作物群体的光能利用率。

第四节作物品质及其形成
作物品质的概念
作物产品的品质是指产品的质量，即达到人们某种要求的适合度，直接关系到产品的经济价值。

品质的评价标准，即所要求的品质内容因产品用途而异：作为食用的产品，其营养品质和食用品质更重要，作为衣着原料的产品，其纤维品质是人们所重视的。

评价作物产品品质，一般采用两类指标，一是理化指标；二是形态指标。

每种作物都有一定的品质指标体系。

粮食作物的品质可概括为营养品质、食用品质、加工品质及
商品品质等。

营养品质是指产品的营养价值，是产品品质的重要方面，它主
要决定于产品的化学成分及其含量。

不同产品，其营养品质的要求
标准亦不同。

食用品质与营养品质、蒸煮食味品质、加工品质及外观品质等
有关。

加工品质和商品品质的评价指标随作物产品不同而不同。

经济作物的品质主要包括工艺品质和加工品质。

纤维品质由纤维长度、细度和强度决定；油料作物种子的脂肪含量及组分决定其
营养品质、贮藏品质和加工品质；烟叶品质由外观品质、化学成分、香吃味和实用性决定。

饲料作物的品质饲用品质主要决定于茎叶中蛋白质含量、氨基酸组分、粗纤维含量等。

作物品质形成的生理生化基础
作物产品的品质取决于所形成的特定物质，如贮藏态蛋白质、脂肪、淀粉、糖、纤维以及特殊的综合产物如单宁、植物碱、萜类等
的数量和质量，并随作物品种和环境条件的不同而有很大变化。

作物有机体内所形成的物质以碳水化合物、蛋白质、脂肪和灰分在数量上占优势，但不同作物间这些主成分的比例又各不相同。

禾
谷类作物以碳水化合物为主，油料作物以脂肪和蛋白质为主，豆类
作物蛋白质含量与油料作物相近，但脂肪含量却较少。

作物产品的化学成分和品质是在干物质积累的总过程及产品器官或组织的生长、发育和成熟过程中形成的。

了解和掌握有关物质
的代谢规律和品质特性形成规律，及其调节的关键措施和环境因素，对提高品质有重要的作用。

所有物质的基础是光合产物，所以掌握
光合产物的形成、积累、分配尤为重要。

第五节作物品质的改良
作物品质的形成是由遗传因素和非遗传因素两个方面决定的
遗传因素是指决定品种特性的遗传方式和遗传特征
非遗传因素是指除了遗传因素以外的一切因素，如生态环境条件、栽培措施、矿质养分等优质品种的选用
环境条件对品质的影响
环境条件对蛋白质含量的影响
•禾谷类作物籽粒蛋白质含量有明显的地区差异性，其主要影响
因素是气候和栽培条件。

•温度对禾谷类作物籽粒蛋白质含量的影响，主要是指土壤温度
和气温。

水稻、小麦、玉米、大豆等两者关系是正相关。

•水分对作物籽粒中蛋白质含量的影响不尽相同。

小麦、水稻、
豆类及油料作物等籽粒蛋白质含量随降水量增加、土壤水分增
多而减少。

•施肥可以改善作物的营养条件，也影响其产品的化学成分和品
质。

在各种养分中，氮对提高籽粒蛋白质含量的作用最为明显。

施肥可以提高籽粒中蛋白质含量，但蛋白质的生物价值却有所
降低。

后期施用效果更显著。

•病、虫危害首先恶化蛋白质的品质，同时使产量和蛋白质含量
下降。

环境条件对油分含量的影响
高纬度和高海拔地区气温较低，雨量较少，日照较长，昼夜温差大，有利于油分的合成。

油料作物种子中脂肪含量随地区、水分、温度条件的不同而有很
大变化。

一般说来，油料作物在低温和水分充足条件下，种子中积
累脂肪多，碘价(不饱和脂肪酸)也高。

温度对油菜种子中脂肪酸组
成的影响有所不同，在15℃以上高温下发育成熟的种子，芥酸含量较低，油酸含量较高，而在低温下成熟的种子，芥酸含量较高，油
酸含量较低。

肥料对油料作物种子中脂肪含量和质量有明显影响，在氮素营养
适中时，施用磷肥和钾肥可提高种子的脂肪含量，降低饱和脂肪酸
的含量。

病、虫危害使籽粒含油量降低，
环境条件对碳水化合物形成的影响
碳水化合物是禾谷类、糖料、薯芋类等作物产品的重要组成成分。

主要的碳水化合物有淀粉、糖、纤维素等。

淀粉是葡聚糖的混
合物，是种子、块根或块茎的主要贮藏物质。

淀粉由两种成分组成，即直链淀粉和支链淀粉。

淀粉含量、组成成分及品质均受环境因素
的影响。

●环境条件对纤维品质的影响
棉花纤维是种子纤维，品质主要以等级(纤维色泽、杂质含量)、
纤维长度和强度来衡量。

棉花结铃期的气候条件及收获期对棉纤维
的品质有影响，其中温度、有机营养、矿质营养及水分的影响最大。

●环境条件对特殊物质含量及品质的影响
充足的光照及较长的光周期(16h)均利于烟叶中烟碱的合成；种
植密度对烟叶品质的影响也很显著。

作物产量与品质的关系
作物产量和产品品质是作物栽培、遗传育种学科研究的核心问题，实现高产优质是作物遗传改良及环境和措施等调控的主要目标。

作
物产量及品质是在光合产物积累与分配的同一过程中形成的，因此，产量与品质间有着不可分割的关系。

从世界人类的需求看，作物产品的数量和质量同等重要，而且对品质的要求越来越高。

一般高成分，特别是高蛋白质、脂肪、赖氨酸等含量很难与丰产性相结合。

禾谷类作物，如小麦、水稻、玉米，其籽粒蛋白质含量与产量呈负相关。

一般认为，不利的环境条件往往会增加蛋白质含量，提高蛋白质含量的多数农艺措施往往导致产量降低。

水稻的产量与稻米蛋白质含量呈负相关，但也有二者呈正相关或不相关的情况。

一般中产或低产情况下，随着环境和栽培条件的改善，如增施氮肥，籽粒产量与蛋白质含量同时提高，二者呈正相关，至少二者不会呈负相关。

当产量达到该品种的最高水平后，随施氮量增加，蛋白质继续增加，稻谷产量下降。

国际水稻研究所(1973)提出了“蛋白质阀值”的概念，即指蛋白质含量的界限值，超过该界限值时，稻谷产量会随蛋白质含量的提高而下降。