作物生长分析

幻灯片 1

作物生长分析 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。

幻灯片 2

一、相对生长率相对生长率(RGR,relative growth rate) :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。 例如：就群体中的个体植株而言，第一次取样称重，一 个代表株为1g,另一个代表株为10 g; 第二次取样称重，两个 植株都增加1 g,最初重量轻的植物干物质重成倍增加，而最初 重量重的植株仅增重1/10,显然，重量轻的植株生长能力强。 因此考虑作物生长速度时，以原重为基础是合理的。 1、平均相对生长率 Blackman(1919)发现，植物相对生长率和金融投资很相 似。方程如下：

幻灯片 3

W 2 = W 1 eR(t2-t1)

(1)

式中W 1为时间t1时的干重， W 2为时间t2时的干重，e为自然对数的 底(2.718),R = 相对生长率(为t2-t1这段时间的平均相对生长率)。 由方程(1)可得:

ln W 2 LnW 1 t 2 t1 2、瞬时相对生长率R2-1 =

相对生长率主要由遗传性控制，但环境条件对其影响也比较大。一 般在作物生长初期，R值较大，生长后期，由于老化组织增加，或养分 供应不充足，相对生长率下降。所以，不能将相对生长率看做常数。 应把R看成瞬时数值。

RGR =

1 dW W dt

幻灯片 4

例1:水稻Q优6号在拔节期(7月13日)的干物质重为： 2662.3 kg/ha,在孕穗期(7月28日)的干物质重为： 4245.16,则： 在拔节期-孕穗期的平均相对生长率为： (ln4245.16-ln2662.3)/15 = 0.031/d

幻灯片 5

二、绝对生长率绝对生长率 (AGR, Absolute growth rate): 单位时间 内的绝对增长量。

AGR =

W 2 W 1 t 2 t1

式中， W1、W2分别为干物质重g , t1、t2分别为时间天。

幻灯片 6

三、净同化率净同化率(NAR,net assmilation rate): 表示单位叶面 积在单位时间内 的干物质增长量。(单位：mg/m2/d)

NAR =

d ln L dW 1 dW = dL dt L dt=

ln L 2 LnL1 W 2 W 1 L 2 L1 t 2 t1

式中，L2、L1分别为t2、t1时间的叶面积，W1为时间t1时 的干重， W2为时间t2时的干重。

幻灯片 7

例2:水稻在最高分蘖期(7月2日)的叶面积为：18175.12 m2/ha, 干 物质重为1633.13 kg/ha;在孕穗期(7月23日)的叶面积为：33184.95 m2/ha,干物质重为7392.00 kg/ha。计算净同化率。 解答： W1 = 1633.13 kg/ha, L1= 18175.12 m2/ha W2 = 7392.00 kg/ha, L2= 33184.95 m2/ha t2-t1 = 21 净同化率 = (w2-w1) ×(lnL2-lnL1)/[21*(L2-L1)] = 0.0109 kg/m2/d = 10.9 g/m2/d 平均相对生长率 = (lnw2-lnw1)/(t2-t1) = 0.07g/g· d

幻灯片 8

四、叶面积比率叶面积比率(LAR, leaf area rate) : 叶面积与植株干重 之比称叶

面积比率，即单位干重的叶面积。 LAR =

L W

=

d ln W dL dW d ln L

=例3 采用例2的数据： 叶面积比率 =

L 2 L1 ln W 2 LnW 1 ln L 2 ln L1 W 2 W 1

(lnw2-lnw1) ×(L2-L1)/[(w2-w11) ×(lnL2-lnL1) =6.518 m2/kg = 0.006518 m2/g

幻灯片 9

总结：RGR =

1 dW = W dt 1 dW = L dt L W

ln W 2 LnW 1 t 2 t1ln L 2 LnL1 W 2 W 1 L 2 L1 t 2 t1

NAR =

LAR =

=

L 2 L1 ln W 2 LnW 1 ln L 2 ln L1 W 2 W 1

RGR = NAR×LAR

幻灯片 10

五、比叶面积比叶面积(SLA, Specific Leaf Area) : 比叶面积也称叶面 积干重比，为叶面积与叶干重之比，是衡量叶片光合作用性能 的一个参数 。(单位:m2/kg) SLR =

L (L=叶面积，WL=叶的干重) WL

幻灯片 11

六、比叶重比叶重(SLW, Specific Leaf Weight ) : 比叶重为单位叶面 积的叶片重量 ，它与比叶面积互为倒数，是衡量叶片光合作 用性能的一个参数 。(单位:kg/m2), SLW =

WL (L=叶面积，WL=叶的干重) L

幻灯片 12

七、叶干重比 叶干重比(LWR,leaf weight rate): 叶干重比 是叶的干重与植株干重之比 LWR =总结： LAR = LWR× SLA

WL W (L=叶面积，WL=叶的干重)

RGR = NAR×LAR

幻灯片 13

八、叶面积指数叶面积指数(leaf area index)指单位土地面积上的叶面 积。 LAI = L/A (L为叶面积，A为土地面积)

幻灯片 14

九、作物生长率作物生长率(CGR,Crop growth rate) 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。

CGR

( W2 W1 ) A( t 2 t 1 )

式中：W2、W1分别是t2、t1时测得的干物重；A为土地面积。 CGR的 单位是g/(m2· 日)。

CGR

1 dw 1 dw L ( ) NAR LAI A dt L dt A

上式表明，作物群体干物质增长速度与净同化率及叶面积指数成比例。 但由于两者中NAR变动幅度较窄，所以LAI对群体干物质增长的作用较大。

幻灯片 15

例3

水稻在最高分蘖期 (7月2日)的干物质重为1633.13

kg/ha;在孕穗期(7月23日)的干物质重为7392.00 kg/ha。 计算作物生长率。 解答：W1 = 1633.13 kg/ha, W2 = 7392.00 kg/ha CGR = ( 7392.00 - 1633.13 )/21 = 274.23 kg/ha/d = 27.424 g/m2/d

幻灯片 16

十、光合势光合势(PP, photosynthetic potential)

光合势是指单位土地面积上(如1hm2),作物群体在整个生育期或 某一生育阶段，总共有多少平方米的叶面积，按其功能期折算成为 “工作日”,来衡量它对产量的影响。 所以它是叶面积和其工作持续日数的乘积，其单位是“m2· 日 /hm2”。在一定范围内，光合势越大，干物质生产越多，产量也越高。 光合势的计算。计算某时期的光合势，如求始穗后10天期间的光 合势时，就应先测定开始抽穗时单位面积(每亩或每平方米)上的叶面 积(m2)和I0天后的叶面积，再求

出这期间的平均叶面积。由平均叶面 积乘以日数，即得这期间的光合势。例4 6月22日的叶面积指数为2.42,7月19日为4.43,在此期间的光合势 为： 光合势= [(2.42×10000+4.43×10000)/2]×27d = 924750 m2· d/hm 2

幻灯片 17

十一、叶面积持续时间叶面积持续时间(Leaf Area Duration, LAD): 指某一作物群体的叶面 积指数与其持续时间的乘积。其计算公式： LAD = LAI×D 在实际计算中，LAD可以通过下式计算： LAD = (L1+L2) ×(t2-t1)/2 其中，L1,L2为前后两次测定的群体叶面积指数，T为测定时间 例5:6月22日的叶面积指数为2.42,7月19日为4.43,在此期间的 叶面积持续时间为： LAD = (2.42+4.43)×27/2 = 92.475 d 注意：叶面积持续时间也称叶日积。

幻灯片 18

十二、粒叶比粒叶比有3种表示形式：即颖花/叶面积(cm2)、实粒/叶面积(cm2)、粒重 (mg)/叶面积(cm2),颖花、实粒、粒重分别指总颖花数、总实粒数、总粒 重，叶面积指最大叶面积期的叶面积。 1、颖花/叶面积(Spikelets/leaf area ) :指颖花数与最大叶面积的比值。 例6 水稻颖花数为29228万/hm2, 最大叶面积为43244 m2/hm2, 则颖花/ 叶面积 = 29228万/43244m2=0.676个/cm2 。 2、 实粒/叶面积(Spikelets/leaf area ):指实粒数与最大叶面积的比值。 例7 水稻实粒数为24931万/hm2, 最大叶面积为43244 m2/hm2, 则实粒/ 叶面积 = 24931万/43244m2=0.577个/cm2 。 3、 粒重/叶面积(grain weigh/leaf area ):指总粒重与最大叶面积的比值。 例8 水稻总粒重为7413.50kg/hm2, 最大叶面积为43244 m2/hm2, 则 粒重/叶面积 = 7413.50 kg/43244 m 2= 0.171kg/m2 = 17.1mg/cm 2 。

幻灯片 19

十三、干物质分配率(DMPR,

dry matter Partitioning ratio)

作物生长率等生长函数虽能表示干物质的增加速度，但要了解所增加的全 部干物质被分配到了植株体的哪些器官，还须用增加的叶(WL)、茎 (WS)、根(WR)、花(WF)等各器官的干重对植株总增重的比例来衡 量，以确定其分配规律。叶分配率 =

茎分配率

=

根分配率

=

花分配率

=

dW L dW dW S dW dW R dW dW F dW

=

=

=

=

WL 2 WL1 W 2 W 1 WS 2 WS 1 W 2 W 1 WR 2 WR1 W 2 W 1 WF 2 WF 1 W 2 W 1

幻灯片 20

十四、生长曲线及其方程的拟合一般而言，植物生长大致可分为：指数期、线性期、衰减期。 1、指数期，绝对生长率是不断提高的，而相对生长速率大体保持不变。 W = W 0ekm(t-to) 2、线性期，绝对生长率为最高，而相对生长速率却是递减的。 W2=W1+Km(t2-t1) 3、衰减期：绝对生长率和相对增长率均趋于0。 W2 = W1e-km(t2-t1) 式中，W2和W1分别为田t2和t1时(长度或干重)之量，Km是t期间的 增长系数。 如果把这三个时期的生物体的重量W与时间t标在直角坐标图中，将会 形成一条S形曲线。数学

上称为Logistic曲线。

W

K 1 ae bx

幻灯片 21

Logistic方程的求取： 例：某作物出苗后，每隔10天测定一次生长量，结果见下表，试对某作物 生长量与生长天数的关系作回归分析。测定次数 生长天数( X) 生长量(kg/盆) 1 10 0.1 2 20 0.35 3 30 0.80 4 40 1.65 5 50 2.1 6 60 2.32 7 70 2.40

(一)作散点图，选择最优方程3 2.5

Y 生长量

2 1.5 1 0.5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 X 生长天数