作物“源、流、库”理论及其应用

• 要同化产物尽可能多地转运到穗部，必须增加 库容，以使拉力增大。
16
– 流的通畅与否会对源的生产（光合速率）、同 化产物的转运速度和转运量、库的充实起到一 定的促进或抑制作用。
• 流的考察指标：茎秆是否健壮、输导组织是否 发达（水稻：穗颈大、小维管束数）。
15
• 源、库、流与产量的关系 – 源、库、流的平衡发展状况决定作物产 量的高低。 – 最理想的状况是源足、库大、流畅。
流的大小与协调程度； – 作物产量不断提高的过程，是源库关系不断协
调，并在更高层次上建立源库平衡关系的过程。
32
一、源
– 源的概念 • 源即生产和输出光合产物的器官； • 通常是指叶片，也包括绿色的角果皮、 颖壳、叶鞘和茎。
31
• 源与产量的关系
– 充足的源是高产的基础； – 一般情况下源面积越大越有利于作物的高产。
24
– 源（叶片）光合产物的输出特性
• 源的同化产物有就近运输的特性，不同部位叶片 的光合产物向子粒转运的比例不同。
– 稻、麦、高粱：穗在顶端，产量物质主要来自旗 叶（剑叶）；
– 玉米：穗在中部，产量主要来自穗三叶（棒三 叶），最主要的是穗位叶；
– 小麦：旗叶、倒二叶、倒三叶的转运比例为分别 为39.9%、37.9%和12.9%。
12
• 根据源、库与产量之间的关系，将作物划分为3种 类型
• 增源增产型（源限制型） • 增库增产型（库限制型） • 源库互作型（源库关系协调型）
11
表 3-1 源限制型与库限制型品种的主要差别
品种类别
品种特性
增产措施
叶面积 单位面积颖花数 颖壳容积 结实率 茎鞘物质输出率
源限制型 不足
较多 （大穗品种）
物量
4
• 高产群体的特征
– 有较高的最适叶面积指数，又有较高的粒叶比。 • 高产群体的建立，必须根据作物品种特性、生态条 件与栽培条件，采取相应的促控措施，使源库协调， 建立适宜的源库比。
3
• 最适叶面积指数—— – 两层含义：一要LAI大，二还要适宜
• “适宜”包含三层含义，一不能造成田间郁闭， 二是其中的高效叶面积大，三是与库的比例适宜
较大
低
高 （22.4%~28.2%）
增源
库限制型 充足
较少
较小
高
低 （4.8%~8.7%）
增库
10
– 作物产量不断提高的根本实质
• 作物产量不断提高(以水稻为例) – 1950年，我国水稻亩产140 kg – 60~70年代初，300 kg – 80~90年代，400~500 kg – 2004，超级稻亩产800 kg – 2011，超级稻亩产926kg
8
– 作物在不同产量水平下的增产策略(以水稻为例)
• 产量水平较低时的增产策略
– 策略：增源（叶面积）与扩库（穗数）同步进 行。
– 措施：增源依靠增施氮肥，促进前期叶面积的 扩展和后期叶面积的维持来实现；扩库依靠增 加密度与促进分蘖来实现。
7
• 产量达到一定水平后的增产策略
– 产量达到一定水平后，继续增穗会造成叶面积 过大，此时，增源的重点必须放在提高光合速 率或延长光合时间上，扩库的重点应放在增加 每穗粒数和粒重上。
21
特别说明——
– 作物器官源、库的划分是相对的，不 是绝对的。
• 叶片到达定长一半之前是库，之后是源 • 茎鞘在抽穗以前是库，抽穗以后是源。
– 但是源、库划分有一个绝对标准。
• 看其是同化产物的输入器官还是输出器官 • 输入器官是库，输出器官是源。
20
三、流
–流的概念
• 流是指输导组织，主要指微管系统，最重要的是韧 皮部(运送矿质养分、碳水化合物、有机氮化合物)。
–流的功能
• 光合器官的同化产物中，小部分供给自身需要，大 部分是要输送出去的，因此，流的运输能力影响作 物产量形成。
19
– 影响同化物运输的因素
• 作物种类 – 一般C4作物高于C3作物。
• 韧皮部输导组织的发达程度 – 一般韧皮部面积或维管束横截面积大小与同化物 的运输量呈正比。
• 外界条件 – 适宜的温度、充足的光照和养分（尤其是P）对 同化产物的运输起促进作用。
刘文炳选育的超级稻“II优28”达到亩产1229.97 kg/亩（福建）
9
• 作物产量不断提高的过程，就是作物源库关系 “由不协调到协调，由协调到不协调，再由不 协调到协调”的一次次循环往复的过程。
• 当然，并非简单循环往复，而是一个螺旋上升 过程，即：由协调发展到另一次协调的过程， 其实是在更高层次上建立协调关系的过程。
23
二、库
– 库的概念
• 库指接纳光合产物的器官，如穗、角果、块根、块茎等
– 库与产量的关系
• 库从两个方面影响产量 – 一是数量（穗数、粒数、块根或块茎数），二是重量 （粒重、薯块大小）
• 产量的高低决定于库容的大小 – 原来的库容仅指数量，后来认识到库容是数量与单位 重量的乘积，如：库容量=籽粒数×籽粒大小
前提是源库要协调，异常情况下（如徒长、贪 青晚熟等），这种说法不成立。
30
• 源光合产物的分配
– 花前光合产物的分配
• 供应叶、茎生长需要 • 满足生殖器官（穗、小穗、小花）分化的需要 • 供给根系生长 • 储存在叶、茎鞘中
29
– 花后光合产物的分配
• 主要是供给生殖器官（产品器官） • 少量用于维持根、叶自身活力 • 储存在叶、茎鞘中
28
一个有趣的问题
• 花前茎鞘中的储存物质何去何从？ • 一般情况下，花前茎鞘储存物质会在花后转 运到产品器官中去； • 但这个转运的比例（转运率）受多个因素的 影响：
27
– 一是受作物种类的影响：水稻0%~40%，小麦 5%~20%，高粱20%左右；
– 二是受环境条件和栽培水平的影响：如当花后 环境条件不利或氮肥供应少时，作物花后光合 产物少，则产量形成主要依赖花前储存物质， 则转运率高。实质是受花后叶片的光合产物充 足与否的影响，充足则低，不足则高。
6
• 水稻超高产栽培条件下的增产策略
– 超高产栽培条件下，产量的主要限制因素是库， 而不是源。
– 增产策略：在增加单位面积的颖花数的基础上， 提高抽穗后的群体物质生产量。
5
补充——
• 我国水稻产量的3次飞跃
– 第一次：高秆变矮秆，生物量基本不变，HI增大 – 第二次：常规稻变杂交稻，HI稳定，生物量增大 – 第三次：杂交稻变超级稻，HI较高的基础上，增大生
22
– 影响库容大小的因素
• 群体大小（密度） – 密度决定穗数，影响粒数（总粒数、败育粒数）， 影响粒重。
• 生态条件 – 光照强度、养分条件、水分条件（孕穗期至灌浆 期水分亏缺引起小花数、受精花数减少）。
• 灌浆期的长短与灌浆速度 – 两者均影响籽粒大小，前人研究对两者的影响力 大小有不同意见。
14
– 流与产量的关系 • 对于个体而言，流的大小和通畅程度影响源 库的大小和活性； • 对于群体而言，流一般不会成为产量的主要 抑制因子（倒伏或病虫害等特殊情况除外）。
13
–源、库的发展及其平衡状况是影响产量的关键 因素 • 源、库都是产量的限制因子，但是有研究认 为库容量大小对产量的作用更重要。
第二节 作物“源、流、库”理 论及其应用
34
• “源库学说”(Source-sink Theory)的提出 – Mason和Maskell 于1928年提出，认为作 物产量的形成过程实质上是源库互作的 过程。
33
• “源库流理论”的主要观点
– 作物各器官都可以被划分为源或库； – 作物产量的高低取决于源生产、库储存、物质
– 通过改良株型来实现
2
• 超级稻的理想株型
– 高冠层，上3叶面 积大、挺直带旋转、库？它们 在作物产量形成中的作用 如何？
THE END
18
四、源、库、流的协调及其应用
• 源与库的关系
–源是库形成与充实的物质基础
• 要争取较大的库容，必须从强化源的供应能力着手。
–库对源的大小与活性有明显反馈作用
• 适当增大库源比(粒叶比)，有利于提高源活性，增加 物质积累。
17
• 源库与流的关系
– 源、库大小对流的方向、速率、数量都有明显 影响，分别起“推力”和“拉力”的作用。
26
• 转运比例实际上就是“茎鞘物质输出率” • 茎鞘物质输出率(%)=(抽穗期单茎鞘重-成
熟期单茎鞘重)/抽穗期单茎鞘重×100%
25
另一个问题
• 花前茎鞘储存物质会在花后向产品器官转运，那么， 茎鞘重是否在抽穗后持续下降？
– 不一定，因为花后光合产物有余的话仍会储存在茎 鞘中；
– 因此，多数情况下，茎鞘重呈现“先降后升”趋势。