第2章植物生长发育与环境条件

第2章植物生长发育与环境条件

教学目标：

◆掌握：种子萌发的过程及影响条件；植物激素特点与应用。

◆理解：植物生长的相关性；成花原理在农业生产中的应用。

◆了解：生长与发育的概念及相互关系；人工控制环境条件的方法。

◆学会：快速测定种子生命力的方法。

教学时数：12学时

教学方法：理论讲授8学时、技能训练4学时

教学内容：

第一节植物的生长发育与环境

教学重点：

◆种子的萌发过程及影响条件。

◆植物生长的相关性。

教学难点：

◆温度与光照对开花的影响，成花原理在农业生产中的应用。

一、植物的生长发育

（一）生长和发育的概念

在植物的一生中，有两种基本生命现象，即生长和发育。生长是指植物在体积和重量上的增加，是一个不可逆的量变过程。生长是通过细胞分裂、伸长来体现的。发育是指植物的形态、结构和机能上发生的质的变化过程。发育表现为细胞、组织和器官的分化形成。

（二）生长和发育的关系

区别：生长是植物生命过程的量变过程；而发育是植物生命过程的质变过程。

联系：在植物生活周期中，生长和发育是交织在一起的，二者互相依存不可分割，具有密切的“互为基础”关系。

（三）植物的营养生长和生殖生长：

1．概念植物的生长发育又可分为营养生长和生殖生长，一般以花芽分化为界限。

营养生长：植物的营养器官根、茎、叶等的生长称为营养生长，它是指以分化、形成营养器官为主的生长。

生殖生长：植物的生殖器官花、果实、种子等的生长称为生殖生长，它是指以分化、形成生殖器官为主的生长。

2．营养生长和生殖生长的关系营养生长和生殖生长具有密切关系。营养生长是植物转向生殖生长的必要准备。二者也存在矛盾，即如果营养生长过旺，必然影响生殖生长，造成植物生长不协调；反之，营养生长不良也会影响生殖生长。只有营养生长和生殖生长协调，植物生长发育才最理想。

二、种子的萌发与环境

植物学中的种子是指由胚珠受精后发育而成的有性生殖器官。作物生产中所说的种子则泛指用来繁殖下一代作物的播种材料，通常包括：（1）由胚珠发育而成的种子；（2）由子房发育而成的果实；（3）进行无性繁殖的根或茎等营养器官。

（一）种子萌发的过程

1．吸胀种子吸水后逐渐变为溶胶状态，种子便慢慢膨胀。

2．萌动种子胚乳和子叶中贮藏的养料分解转化，用于构成新细胞，使胚生长，出现

萌动。当胚根突破种皮，露出白嫩的根尖时，即称萌动（露白）。

3．发芽种子萌动后，胚根伸长扎入土中形成根，胚轴伸长生长将胚芽推出地面，当

根与种子等长，胚芽等于种子一半时，称发芽。

（二）种子的萌发的条件

1．种子萌发的内部条件具有生活力的种子或具有完整而健康的胚的种子。

2．种子萌发的环境条件种子萌发所需要的外界条件是：适当的水分、适宜的温度和足够的氧气。

三、植物营养生长与环境

（一）植物生长的周期性

1．植物生长大周期植物生长所呈现的“慢—快—慢”的规律，叫生长大周期。用坐标表示呈S曲线。

2．昼夜周期昼夜周期是指植物的生长速率随昼夜温度变化而发生有规律变化的现象。

3．季节周期季节周期是指植物在一年中的生长随季节的变化而呈现一定的周期性规律。

（二）植物的衰老

1．概念衰老是指一个器官或整个植株生理功能逐渐恶化，最终自然死亡的过程，是生长界一个普遍规律。

2．特征对整株植物来说，衰老首先表现在叶片和根系。

3．影响因素植物衰老受内在因素的影响。除了遗传原因之外，许多试验证明植株体内脱落酸和乙烯含量的增多，可促使叶片衰老。另外，环境因素如高温、干旱、缺少氮肥、短日照等都能促进衰老。尤其是短日照，它是引起自然衰老的主要因素。

（三）植物生长的相关性

1．地上部分与地下部分的相关性地上部分与地下部分相互交流；地上部分与地下部分重量保持一定的比例，植物才能正常生长，即根冠比。环境条件、栽培技术对地下部分与地上部分的影响。

2．主茎与侧枝的相关性（顶端优势）顶端优势是指由于植物的顶端生长占优势而抑制侧芽生长的现象。主根和侧根也存在顶端优势现象。

3．营养生长和生殖生长的相关性营养生长是生殖生长的基础，一般营养生长适度，生殖生长才较好。营养生长和生殖生长并进阶段两者矛盾大，要促使其协调发展。若营养生长过旺，则生殖生长不良；营养生长不良则会影响生殖生长。在生殖生长期，营养生长仍在进行，要注意控制，促进作物高产。

（四）植物的极性与再生

1．极性现象是指植物某一器官的上下两端，在形态和生理上有明显差异，通常是上端生芽下端生根的现象。

2．植物再生现象是指植物失去某一部分后，在适宜环境条件下，能逐渐恢复所失去的部分，再形成一个完整的新个体的现象。

（五）环境因素对植物营养生长的影响

影响植物营养生长的环境条件主要有：温度（三基点温度）、光、水分、矿质营养等。

四、植物的生殖生长与环境

（一）春化作用

许多秋播植物在其营养生长期必须经过一段低温诱导，才能转为生殖生长（开花结实）的现象，称为春化作用。根据其对低温范围和时间要求不同，可将其分为冬性类型、半冬性类型和春性类型三种。

（二）光周期现象

许多植物在开花之前的一段时间，要求每天有一定的昼夜相对长度的交替影响才能开花的现象，称为光周期相现象。根据对光周期反应的不同，可将植物分成三种类型，即短日照植物、长日照植物、日中性植物。

（三）植物成花原理在农业生产上的应用

1．引种短日照植物南种北引时，生育期延长；北种南引时，生育期会缩短。长日照植物则相反。因此，对于长日照植物，如果要南种北引，应引种中、晚熟品种；北种南引时，应引早熟品种。对于短日照植物则相反。

2．育种通过人工光周期诱导，可以加速良种繁育、缩短育种年限。还可通过人工控制温度和光照时间，促进或延迟植物开花，使花期相遇，进行杂交。

3．控制花期利用低温处理，促进植物开花；利用解除春化控制某些植物开花。也可利用人工控制光周期的办法来提前或推迟花卉植物开花。

复习思考：

1. 种子萌发的过程包括哪三个阶段？影响种子萌发的环境条件有那些？

2. 植物生长的相关性包括哪些内容？如何利用植物相关性原理来指导农业生产实践？

3. 如何运用植物的极性与再生现象来指导农业生产实践？

第二节控制植物生长发育的途径

教学重点：

◆植物激素及应用。

教学难点：

◆植物激素的作用。

一、合理利用环境资源

1．选择适宜的生态区植物的生长发育规律是长期在一定的光、温、水、肥、土等生态条件下形成的，因此，必须选择适宜的生态区进行种植才能使其正常发育，获得最好产品和品质。

2．选择适宜的土壤不同植物对土壤的质地、酸碱度、肥力水平等要求不同。

3．选择适宜的生长季节在种植时应考虑到植物对温、光、水等生态因素的要求，并根据栽培目的选择适宜的生长季节，使植物的生长发育符合人们的愿望。

4．合理间作、套种和轮作将不同种类的作物，根据其生育特点和对营养需求的差异，进行合理的间作、套种和轮作，可以更充分地利用土壤肥力和光能。

二、人工控制环境条件

（一）改善植物的光照条件

植物的光照条件主要是指光照度、光照时间、光照质量和光的分布四个方面。改善植物的光照条件主要包括三方面内容：一是增强和完善光照条件，二是遮光，三是人工补光。

1．增强和完善光照条件栽培植物的合理密植，确定栽培植物适宜的行向、行距，改进栽培管理措施；采用地膜覆盖；选择合适棚址。

2．遮光利用间套作物荫蔽；林下栽培；覆盖各种遮阳物。

3．人工补光人工补光的光源主要有白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯等。

（二）温度条件的调控

温度条件调控的原则是：春季提高温度，以利适时播种或促苗早发；夏季适当降温，防止干旱和热害；秋冬季节保温和增温，使植物及时成熟或安全越冬。具体措施有：1．升温主要措施有：排水；增施有机肥料；覆盖；向阳作垄；中耕松土等。

2．降温主要措施有：灌水；覆盖；中耕松土；通风换气。

3．保温主要措施有：灌水；增施保温肥；营造防护林带，设置人工屏障，留茬播种、熏烟、盖草等措施也有保温作用。

（三）土壤水分的调控

土壤水分的调节控制主要包括三方面的内容：一是土壤水分的保持，二是增加土壤水分（增湿），三是降低土壤水分（降湿）。

1．土壤水分的保持改良土壤，增强土壤的保水能力；合理的土壤耕作：耙地、耢地、镇压、中耕（锄地、耪地）；地表覆盖。

2．增加土壤水分主要依靠降雨和人工灌溉补充水分。

3．降低土壤水分主要是搞好农田基本建设，完善农田灌水、排水系统，一旦田间发生积水（特别是雨季），及时排出。

（四）气体条件的调控

1．二氧化碳（CO2）加强栽培管理，如合理做畦、合理密植、合理搭架、合理进行植株调整，改善栽培植物群体内部的CO2供应状况；进行CO2施肥是最根本的方法；施用有机肥料也可增加田间的CO2浓度。

2．氧气（O2）选择地势较高、疏松、透气性良好的地块；增施有机肥料，改善土壤透气状况；合理灌溉，忌大水漫灌，防止地面积水；雨季注意田间排水；灌水（雨）后墒情适宜时及时中耕松土，防止土壤板结；采用地膜覆盖，避免践踏，保持土壤疏松等等。

三、调整植株

1．整枝修剪整技修剪可调节植物体内营养分配，保证生殖器官的生长发育；提高植物的光合作用效率，有利于合理密植，提高产量。

2．摘心打杈棉花栽培中，到生育中期通常要摘心、打杈，保证部分果枝蕾铃正常成熟；有些玉米品种常发生分蘖，与主茎争夺营养，也需及时打杈。

3．摘蕾摘叶根茎类作物及时摘去花蕾，以提高产量和改善品质；而对一些如番茄、茄子、菜豆等植物，通过摘除下部的病叶、老叶，可减少养分消耗，通风透光，促使上部茎叶良好发育。

4．支架压蔓对于蔓生或不能直立的植物如黄瓜、番茄等可采用支架栽培以增加栽植密度，充分利用空间，增加产量；一些匍匐生长的植物如西瓜、南瓜等可采用压蔓来调节植

株生长和促生不定根的作用。

5．疏花疏果果树上通过疏花疏果，减少养分消耗，培育大果优果，提高果实商品价值。疏花疏果对培育优质种子具有重要作用。

四、植物激素及应用

（一）植物激素

（二）植物生长调节剂的应用

植物生长调节剂根据对生长的效应可分为三类：一是生长促进剂，如吲哚丙酸（IPA）、吲哚丁酸（IHA）、萘乙酸（NAA）、激动素、6-苄基腺嘌呤（6-BA）、二苯基脲（DPU）等；二是生长抑制剂，如三碘苯甲酸（TIHA）、青鲜素（MA）、水杨酸、整形素等；三是生长延缓剂，如矮壮素（CCC）、多效唑（PP333）、比久（B9）、烯效唑等。另外还有2，4-D、乙烯利等。

植物生长调节剂在农业上应用

复习思考：

1. 控制植物生长发育的主要途径有哪些？

2. 植株调整的主要措施有哪些？如何应用植株调整来指导农业生产实践？

3. 目前已发现的植物激素有哪五大类？各有何主要生理作用？如何来指导农业生产实践？

[实验与实训5] 快速测定种子生命力的方法

一、目的使学生学会快速测定种子发芽率的方法。

二、仪器、药品及用具刀片、镊子、培养皿、放大镜、5%的红墨水。

三、材料小麦、水稻、棉花、大豆、玉米等种子均可，这里以大豆种子为例。

四、方法步骤

1．首先将大豆种子放在30℃～35℃的水中浸泡5小时左右，使种子吸水而胀，以增强种子的呼吸强度，便于染色。

2．取已吸胀的大豆种子150粒，沿胚中线纵向平均切成两半，取其中的一半置于培养皿中，加5%的红墨水浸泡10分钟染色。

3．染色后的种子用清水冲洗至洗液无红色为止。再检查种子的死活（借助放大镜观看检查）。凡种胚不着红色的为活种子。因为生活的种胚细胞生物膜对物质具有选择吸收的能力。红墨水不是种子生活所需要的物质，胚细胞不吸收。而胚乳是贮藏养分的部位。其中几乎没有生活原生质，所以染料分子借助物理吸附作用而附着于胚乳。种胚和胚乳都被染成相同红色的种子就是死种子。可以用沸水杀死一些种子作对照，染色后比较观察。

4．计算种胚不着色的（活种子）种子个数，计算种子发芽率。

发芽率=发芽种子粒数÷用做发芽种子的总数×100%

或发芽率=有生命力的活种子粒数÷用来检查生命力种子的总粒数×100%

五、实验报告

1．实验结束后，按以上公式计算大豆种子的发芽率。

2．把实验结果计算出的种子发芽率与实际发芽情况进行对比，有何差异？分析其原因。

【实验与实训6 】植物激素对植物生长的影响

一、目的通过实验，了解不同浓度NAA对水稻幼苗根、芽生长的影响。

二、原理生长素对某器官而言，低浓度表现为促进效应；高浓度起抑制作用。萘乙酸（NAA）是一类人工合成的生长素类物质，对根、芽生长的不同影响与生长素一致。

三、材料和用具

1．材料水稻种子100粒

2．用具恒温箱、9cm培养皿10套、10mL移液管2支、1mL移液管1支、9cm圆形滤纸10张、镊子一把、直尺、10mg/L萘乙酸

四、方法步骤

1．配制NAA浓度梯度

2．种子培养取大小一致的试材种子100粒，每皿10粒，沿培养皿四周均匀地播开加盖后放入25℃恒温箱中黑暗培养3天。

3．测定取出各号皿中种子，量取各粒种子的根数、根长、芽长。记入表中，并计算平均数。

五、实验报告

实验结束后，分析不同浓度生长素对水稻种子发芽及幼根的影响。