作物栽培学总论第五章 作物的产量、品质和生产潜力Date1农学院作物栽培与耕作系 各种作物的产量和品质形成过程各有特 点，将在有关作物中详细叙述。 本节只简要介绍与产量和品质形成有关的概念。第五章作物的产量、品质和生产潜力Date2农学院作物栽培与耕作系 第一节 作物的产量和产量形成 第二节 作物产量构成因素 第三节 作物产量的源库关系 第四节 作物的群体和群体结构 第五节 作物的产量潜力与增产途径第五章作物的产量、品质和生产潜力Date3农学院作物栽培与耕作系第一节 作物的产量和产量形成 一、作物的生物产量和经济产量 二、作物的经济系数Date4农学院作物栽培与耕作系一、作物的生物产量和经济产量 作物栽培的目的是获得较多的有经济价值 的农产品。因此，为了区分光合产物是否 有经济价值，常把作物的产量分为生物（ 学）产量和经济产量。 作物形成的干物质的总重量，叫做生物产量 或生物学产量（biological yield）。 经济产量（economic yield）是指栽培目的所需要的有经济价值的主产品的数量。Date5农学院作物栽培与耕作系一、作物的生物产量和经济产量 由于栽培目的不同，不同作物主产品的器官 也不相同，即经济产量也不相同。 禾谷类和油料作物是籽粒；薯类作物是块根或块 茎；棉花是种皮纤维；黄、红麻是茎秆韧皮纤维 ；甘蔗为茎；烟草和茶是叶；绿肥是全部茎叶。 同一作物栽培目的不同时，产量概念也随之 变化。如： 纤维用亚麻产量是麻皮，油用亚麻的产量是种子 。 粒用玉米产量是籽粒，饲用时产量指地上部全部 。Date6农学院作物栽培与耕作系二、作物的经济系数 在一定的生物产量中，究竟能取得多高的经济 产量，就要看生物产量转化为经济产量的效率 。 作物的生物产量转化为经济产量的效率就叫做 经济系数，也就是经济产量与生物产量的比值 。 即：经济系数=经济产量/生物产量 经济系数是前苏联作物学学者尼奇波罗维奇（ A. A. Nichiporovich）提出的。在西方国家， 同样含义的概念叫做收获指数（Harvest Index ），是由Donald提出的。Date7农学院作物栽培与耕作系二、作物的经济系数 经济系数只表明光合产物转运到产品器官 中去的能力，而不表明经济产量的高低。 在正常情况下，经济产量的高低与生物产 量成正比，要提高经济产量，只有在提高 生物产量的基础上提高经济系数，才能达 到目的。Date8农学院作物栽培与耕作系 经过数千年的选择和培育，作物的经济系数 已达到相当高的水平。例如： 禾谷类作物中的水稻和小麦为0.350.5，玉米为 0.30.4； 薯类作物为0.70.85, 甜菜为0.6; 油菜为0.28, 大豆0.250.35; 棉花籽棉为0.350.4, 皮棉为.130.16; 烟草为0.60.7, 叶菜类和牧草可接近1。二、作物的经济系数Date9农学院作物栽培与耕作系 由这些例证可见，不同作物的经济系数差 异很大，这与人们所需要的器官及其化学 成分有关。 一般说，凡以营养器官为主产品的作物，形 成主产品的过程比较简单，经济系数较高。 以生殖器官为主产品的作物，其经济产量的 形成要经过生殖器官的分化发育直到结实成 熟，同化产物要经过复杂的转化过程，因而 经济系数较低。二、作物的经济系数Date10农学院作物栽培与耕作系 主产品的化学成分不同，经济系数也不一样。 产品以碳水化合物为主的，在形成过程中需要的能量较 少，因此经济系数较高； 而含蛋白质和脂肪较多的产品，在形成过程中需要的能 量较多，因此经济系数较低。 因此，大豆、花生和油菜籽的经济系数都较禾 谷类作物的低，但它们的单位重量产量所含有 的能量却较多。二、作物的经济系数Date11农学院作物栽培与耕作系第二节 作物产量构成因素 影响作物产量的直接函数，叫做作物产量构成 因素（Crop Yield Component ）。 农业生产中的作物产量，是按单位土地面积上 有经济价值的产品数量来计算的。把单位土地 面积上的作物产量分解为几个构成因素的方法 ，是Engledow（1923）提出的，至今在作物 学研究中仍盛行不衰。 作物种类不同，其产量构成因素也不同（表） 。Date12农学院作物栽培与耕作系各类作物的产量构成因素注：在我国，粒重常用千粒重、百粒重等表示。Date13农学院作物栽培与耕作系 各个产量构成因素的数值越大，产量也就 越高。但是，在生产上各产量构成因素很 难同步增长。它们之间有一定的相互制约 关系。例如： 增加禾谷类作物的穗数，单穗粒数或粒重就有 降低的趋势。第二节 作物产量构成因素Date14农学院作物栽培与耕作系 但是，不同作物在特定地区和特定栽培条 件下，有其获得高产的产量构成因素的最 佳组合。这就说明，了解作物产量构成因 素的发生、发展规律和物质分配与积累关 系的协调关系，采用适宜的技术以获得高 产是可能的。第二节 作物产量构成因素Date15农学院作物栽培与耕作系第三节 作物产量的源库关系 作物产量的形成 首先要有制造光合产物的器官叶 其次要有产量容器种子、果实或块根、块茎等 因此，就作物体中某物质的供求关系看 ，可以分为供给的“源”（source）、负 责贮存的“库”（sink）和进行运转的“流 ”（transpotation）。Date16农学院作物栽培与耕作系第三节 作物产量的源库关系 不同生育阶段这三类器官的种类可以有所 转换。但强源大库通畅流是高产所必需的。 源、库、流之间的平衡对取得高产也是十 分重要的。Date17农学院作物栽培与耕作系第四节 作物的群体和群体结构 一、作物群体 二、作物的群体结构 三、作物的合理群体结构 （三）作物的合理群体结构Date18农学院作物栽培与耕作系一、作物群体 作物生产的目的在于大面积丰收。因此，在 生产上最有实际意义的不是作物的单株（ plant，即个体），而是单位土地面积上所有 单株的总和即群体（crop，community， population） 。 作物群体是指密集于同一田块上的相互作用 相互影响的作物个体群。Date19农学院作物栽培与耕作系一、作物群体 个体是群体的组成单位，群体是许多个体 组成的整体。 一种作物组成的群体是单作群体，两种或 两种以上作物组成的群体是复合群体，如 间、套作的情况。 群体有不同于个体的性能和发展变化规律 。Date20农学院作物栽培与耕作系二、作物的群体结构 作物的群体结构（canopy architecture， architecture of community），是指组成群体的各个单株以及总叶面积、总茎数、 总根重等在平面和空间的分布和排列的动 态情况。Date21农学院作物栽培与耕作系二、作物的群体结构 作物的群体结构可分为三个层次： 光合层（叶、穗层），包括所有绿色叶片及穗和茎 的一部分。主要功能是光合作用和蒸腾作用。 支架层（茎层），在光合层之下。主要功能是支持 光合层，并行使地上与地下部之间的运输传导功能 。 吸收层（根层），在地面以下。主要功能是吸收， 也进行部分合成和代谢。 一般来说，群体结构主要指光合层的叶面积、 孔隙的数量、比例和配置形式。Date22农学院作物栽培与耕作系三、作物的合理群体结构 作物的合理群体结构，指群体内植株地 上部的各个器官（尤其是叶片）的数量 及空间配置有利于光在群体中的“均匀” 、“合理”分布。 所谓“均匀”是指，上部叶片不超过光饱和点，下部叶片不超过光补偿点； 所谓“合理”是指，光集中于正在行使光合功能的主要叶片。Date23农学院作物栽培与耕作系第五节 作物的产量潜力和 增产途径 一、辐射资源与作物产量潜力 二、提高产量潜力的途径Date24农学院作物栽培与耕作系一、辐射资源与作物产量潜力 作物产量潜力是人们关心的问题。 作物产量来源的构成公式：经济产量（光合面积光合能力光合时间） 呼吸消耗 经济系数 式中( )中的3个参数是影响光合总量的3个方面， 减去呼吸消耗就是生物产量。经济系数表示光合 产物的分配情况。也就是说，光合面积大，能力 高，时间长，消耗少，光合产物分配合理，产量 就高。Date25农学院作物栽培与耕作系一、辐射资源与作物产量潜力 可见，生物产量主要来自光合作用。 要提高产量，就要考虑太阳辐射资源及其 中可为光合作用利用的能量有多少。其次 要考虑作物对光能的截获能力和利用效率 。Date26农学院作物栽培与耕作系 地球上全年辐射能的分布，通常是由低纬度到高纬度逐渐减少。 赤道地区全年辐射分布较均匀，但也受天气影响有很大变化，高纬度则变化更大。一、辐射资源与作物产量潜力Date27农学院作物栽培与耕作系 我国各地年总辐射量变化于85200千卡/cm2之间。 一般说西北部高于东南部，高原多于平原。 华北平原一般在120140千卡/cm2之间。这种差异，主要是由日照时数和日照百分率的高低决定的。一、辐射资源与作物产量潜力Date28农学院作物栽培与耕作系 辐射能分布与作物生育有密切关系。由于各种作物在不同地区的生育期有限，并受温度、降水等因素的影响，所以各种作物只能利用其生育期中的一部分辐射资源。例如， 北京水稻生育期内的辐射资源为63千卡/cm2 ，若产量为6 000 kg/hm2稻谷，光能利用率为0.81%； 银川春小麦生育期中的辐射能为54.7，产量为6 577.5 kg/hm2时，光能利用率为1.72%；一、辐射资源与作物产量潜力Date29农学院作物栽培与耕作系 作物并不能利用投射到地面的全部辐射能 。 只能利用可见光部分，约占太阳总辐射能的 45%50%； 投射到叶层被反射、漏射等损失约占30%； 叶层吸收后转化为化学能的转换率为20%； 呼吸消耗30%； 形成1 g干物质需4 0004 250卡能量。一、辐射资源与作物产量潜力Date30农学院作物栽培与耕作系 中外学者按基本相同的论据，从不同角 度提出产量高限： 汤佩松（1963）：京津地区单季稻生育期 总辐射量63千卡/cm2 ，如光能利用率5%， 单产可达18.75 t/hm2 。 竺可祯（1965）：长江中下游和华南的辐 射量120千卡/cm2，如光能利用率3%，单 季稻产量可达21 172.5 kg/hm2 。一、辐射资源与作物产量潜力Date31农学院作物栽培与耕作系 高亮之等（1984）按水稻生育期辐射量，就两种量子效率，分别计算出： 我国主要地区单季稻的潜在生产力为16 006.525 663.5 kg/hm2 ，相应的光能利用率为2.63%3.73%； 在考虑了温度、水分等影响的现实生产力为8 728.513164.8 kg/hm2 ，相应的光能利用率为 1.40%2.05%。一、辐射资源与作物产量潜力Date32农学院作物栽培与耕作系 就目前看，各地区的实际产量与潜在生 产力的差距还比较大，而高产地区与现 实生产力已比较接近。一、辐射资源与作物产量潜力Date33农学院作物栽培与耕作系 迄今为止，我国见诸报道的粮食作物最高 产量为： 湖南666.7 m2水稻， 13 372.5 kg/hm2 ； 青海2 606.7 m2春小麦，15 195.75 kg/hm2 ； 吉林0.9 hm2玉米， 16 695 kg/hm2 。 这些高产纪录的光能利用率均在4%5%左右。一、辐射资源与作物产量潜力Date34农学院作物栽培与耕作系二、提高产量潜力的途径 （一）建立合理群体结构，提高光能转化率。 （二）努力提高经济系数。 （三）根据主要限制因子增源或扩库，保持产量形成的源