实验1 作物生长分析法

实验1 作物生长分析法

一、实验目的

1．学习生长分析法的测定与计算。

2．分析各生理指标间的关系。

3．学会使用各种仪器。

二、材料及用具

玉米植株、钢卷尺、电子天平、剪刀、牛皮纸袋、干燥箱、真空干燥器

三、内容说明

生长分析法是以作物生育过程中干物质增长过程为中心进行研究的，在测定干物质增长的同时，也测定叶面积。生长分析法的基本观点是作物产量以干物质重量来衡量，作物生育进程也以植株干物质增长过程为中心进行研究。其具体做法是每隔一定天数进行取样调查，测定植株不同器官的干物重并同时测定叶面积。下面是一些重要的生长分析法考察的生理指标。

1．叶面积指数(LAI)

叶面积指数是指作物群体总绿色叶面积与该群体所占土地面积的比值。即叶面积指数＝总绿叶面积/土地面积。作物大田生产通常是依靠单位土地面积上的作物群体来进行的，所以计算叶面积指数时要以单位土地面积上的群体叶面积为准而不能以单株叶面积为准。

表1为2001年6月13日取样时，高粱的单个叶片叶面积数据。取样株数为5株。通过下表可计算6月13日的叶面积指数。

表1 2001年高粱资料（叶长、叶宽单位cm。株距20cm，行距50 cm）

高粱的单叶叶面积=叶长×叶宽×0.75

单株叶面积=各绿叶叶面积的和

叶面积指数=平均单株叶面积/平均单株土地面积=平均单株叶面积/（株距×行距）同学们在学习叶面积指数时，可以先以上面的数据计算各处理的叶面积，加深自己的

印象。

2．光合势(LAD)

光合势是指在某一生育时期或整个生育时期内群体绿叶面积的逐日累积，光合势的单

位以万m 2·d/ hm 2

来表示。计算某一时期内的光合势的方法，一般是以这一时期内单位土地上的日平均叶面积乘以这一时期延续的天数。在群体生长正常的条件下，群体干物质积累数量与光合势呈正相关。

假设在t 1～t 2时间内，平均有l ／2(L 1十L 2)的叶面积进行光合生产，这一期间的阶段光合势为：

LAD=1/2（L 2+L 1）（t 2—t 1）

全生育期总光合势为： LAD=∑LAD i

L 2、L 1分别是t 2、t 1时的叶面积。

表2为1999年夏玉米三次取样数据，根据表2可计算7月9日～7月19日和7月19日～7月29日这两个阶段三个处理的光合势、净同化率、群体生长率等。

表2 夏玉米叶面积与干物质资料（干物质单位为：g/m 2；时间为 ： 月/日）

处理 叶面积指数LAI

干物质W

7/9 7/19 7/29 7/9 7/19 7/29 1 0.016 0.218 1.293 0.55 10.23 85.45 2 0.017 0.174 1.410 0.62 8.73 111.57 3

0.018

0.139

0.884

0.61

6.30

56.02

3．净同化率（NAR ）

净同化率是在群体条件下衡量作物叶片净光合生产效率的指标，它是指单位叶面积在单位时间内所积累的干物质数量。假设在t 2—t 1时间内，平均有l ／2(L 1十L 2)的叶面积进行光合生产，净积累W 2一W 1重量的干物质，这一期间的净同化率为：

)

()(2/112211

2t t L L W NAR W

-?+-=

或

1

2121

21

2t t W W L L L ln L ln L

w t

W ln dt

dw dl

w ln d dt

dw L 1NAR --?

--=

???

??=

?=?=

式中：L 2、L 1分别是t 2、t 1时的叶面积。净同化率单位是g ／m 2·d 。净同化率因作物、品种及栽培条件而变，通常变化在3～4至10～12g ／m 2·d 范围内。

4．作物生长率(CGR)

作物生长率又叫群体生长率，它表示单位土地面积上作物群体干物质的增长速度，也就是单位土地面积上作物群体在单位时间内所增加的干物重。在利用试验测定结果计算CGR 时，可用下式：

)

t t (A )W W (CGR 1212--=

式中：W 2、W 1分别是t 2、t 1时测得的干物重；A 为土地面积。 CGR 的单位是g ／(m 2·日)。

LAI NAR A

L )dt dw L 1(

dt

dw A 1CGR ?=??=?=

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。

5.相对生长率(RGR )

按照作物生长与时间呈指数函数关系的规律，植物在生长过程中，植株越大(越重)，而且生产效能越高，则所形成的干物质也越多。生产的干物质用于形成植株体，从而为下一步的生长奠定了更大的生长基础，这种生长过程称之为植物生长的复利法则。相对生长率(RGR)用下式计算：

1

21

2t t W ln W ln t

W

ln dt

w ln d dt

dw W

1R --=

??=

=

?=

式中：W 2、W 1分别是t 2、t 1时的干物质。R 一般以g ／g ·d 或g ／g ·周为单位。

6．叶面积比率(LAR)

叶面积对植株干重之比，即作物单位干重的叶面积，称为叶面积比率。可用下式计算： 1

2121

21

2L ln L ln L L W W W ln W ln W

L LAR --?

--=

=

式中：L 为叶面积；W 为植株干重。

应用叶面积比率则相对生长率(RGR)可用净同化率(NAR)和叶面积比率(LAR)的乘积来表示： RGR ＝

)dt

dw L 1(W L dt

dw W 1?=?＝LAR ·NAR

7．比叶面积(SLA)

比叶面积即为叶面积与相应的叶重之比，用来表示叶的厚度，比叶面积越小，叶片越厚。即：SLA=

L

W L

式中：L 为叶面积；W L 为相应的叶干重。可将叶面积比率(LAR)分解为：

W

W SLA W

W W L W

L LAR L L L

?

=?=

=

式中：W L ／W 为叶干重占植株干重的比率。 进而可推导出下式：

RGR ＝NAR ·SLA ·

W

W L

由上式可知，相对生长率受净同化率、比叶面积及叶重与株重的比率的影响。 8.玉米产量与LAD 、NAR 的关系

产量形成因素与理论经济产量的关系为：

理论生物产量=全生育期总光合势×平均净同化率。 理论经济产量=理论生物产量×经济系数

理论经济产量=全生育期总光合势×平均净同化率×经济系数。

四、实验方法与步骤

1.取样

实验开始前，每小组在玉米实验地里选取两处理玉米地，每处理随机挖取5株玉米，带上根系，然后带回实验室，把根系用水洗干净。下周同一时间再取样一次。

2.测量株高，数可见叶、展开叶、根条数。 玉米株高、见展叶标准：

植株高度 选取有代表性的植株10一20株，抽雄前把叶拉直的最高点到地面的距离或量自然高度；抽雄后测定从地面至雄穗顶部的高度，以cm 表示。

展开叶数 露出叶环的叶片数。

可见叶数拔节前心叶露出1～2cm，拔节后露出5cm的叶片数。

3.测量单株叶片长、宽

从基部第一片绿叶开始测量每一个叶片长、宽，到顶部叶片。同一处理的5株玉米可放在一起。叶片的长度是从基部到叶尖的长度，宽度是叶片最宽处长度。在测量过程中要特别注意一些叶片部分死亡、一些叶片未展开，测量时要测出其实际绿叶长、宽。玉米的叶面积按下式计算：

玉米单个叶片叶面积=叶长×叶宽×0.75

4.样品杀青

测量叶片后，将每处理植株用剪刀分器官剪开（如可分为根、茎、叶、鞘、雄穗、雌穗），放入纸袋中，把纸袋放入干燥箱中，把干燥箱温度调到105～110℃。1小时后把温度调到75～80℃。

5.烘干

连续烘干样品，一般在苗期大约1～3d时间，穗期以后，烘干时间加长。样品烘干到一定程度时，可取出试称。用电子天平称量两次结果相同时，就可称量重量。在称量时，要从干燥箱中取一袋样品，称量一袋，不能把样品全部取出暴露在空气中。因为样品不含水分，一旦暴露在空气中，样品吸收空气中的水分，其重量就会迅速增加。

6.计算

先计算单株叶面积，换算成叶面积指数，再计算干物质积累量。根据两次实验的结果计算光合势、净同化率、群体生长率等。

五、作业

1．根据实验数据计算叶面积指数、光合势、净同化率、群体生长率等。

2．结合生产实际，分析两处理上述指标的差异。