生理学基础与草地利用种子繁殖

,草地培育学第三讲草地植物的生物学、生理特性与草地利用,非生物因素,植物,第一节草地植物的生物学特性术语介绍1.草地植物的生活型德国克涅尔植物生活型(1)乔木(2)灌木无明显主干多年生木本植物(3)半灌木(4)一年生草类(5)多年生草类生活期在3年以上的草本植物(6)地衣(7)苔藓类真菌和藻类组成的一类共生植物。基本无饲用价值。枝状地衣为鹿所喜食，每年生长Icm左右。,（1）乔木（2）灌木无明显主干多年生木本植物。锦鸡儿属（Caragana）小叶锦鸡儿（Cv.microphylla），荒漠锦鸡儿（Croboruskyi）柳属（Salix）的山生柳（Soritregha），白刺属（Nitraria）白刺（Nsibirica）霸王属（Zygophyllum）霸王（Z.xanthoxylum）等。有毒灌木，如沙冬青属（Ammopiptanthus）沙冬青（Amongolicus），麻黄属（Ephedra）麻黄（E.sinica）杜鹃花属（Rhododendron）植物等。,第一节草地植物的生物学特性1.草地植物的生活型,（3）.半灌木多年生草本植物藜科的介于灌木珍珠猪毛菜（Sposserina）蒿叶猪毛菜（Sabrotanoides）木地肤(Kochiaprostrata)合头草（Sympgmaregelii）藏沙蒿（Artemisiawellbyi）黑沙蒿（Aordosica）白沙蒿（Aspherocephala）灌木亚菊（Ajaniafruticulosa）等。,第一节草地植物的生物学特性1.草地植物的生活型,（4）多年生草类，特别是在典型草原和草甸中常成为建群种、优垫种。（5）一年生草类春性一年生，早春种子萌发生长，开花结实后整个株体枯黄死亡，即在一个生长期内完成生活史；冬性一年生，越年生。（6）苔藓类高等孢子植物。多习生于阴湿环境。（7）地衣,第一节草地植物的生物学特性1.草地植物的生活型,（1）上繁草株高lm以上；株体多以生殖枝和长营养枝为主；叶在茎上分布均匀；刈割留茬产量不超过总产量的510；适宜割草，耐牧性较差。老芒麦（Elymussibiricus）、垂穗披碱草(E.nutans)、赖草（Leymussecalinus）、羊草（Lchinensis）等。,2.株丛类型,(2）下繁草株高4050cm。短营养枝为主叶较集中于株体的中下部。刈割产量约占总产量的20%-60%。残茬营养价值高;适宜放牧，耐牧性较强。针茅属（Stipa）的各种针茅、羊茅属（Festuca）的羊茅（F.ovina）、洽草属（Koeleria）的洽草（K.cristata）、冰草属（Agropyron）的冰草（A.cristatum）等。,（3）莲座丛草叶集生在稍高于地面的短茎的各节上，全部叶片放射状向四周展开呈莲座状，上部的叶片较下部的叶片小，叶柄较短。生长在炎热、干旱，高寒及极地地区,耐性好。多为伴生种，耐牧性强,过牧退化草地。菊科蒲公英属（Taraxacum）车前属（Plantago）以及景天科和十字花科等。,1）少年生植物短寿命植物，平均寿命年为34年。发育速度快，当年萌发，形成生殖枝，第二年发育完全，产量达到最高峰。第三年产量逐渐下降。红三叶（Trifoliumpratense）杂三叶(Thybridum)、多年生黑麦草（Loliumperenne）等。,3、发育速度和寿命,（2）中年生植物平均寿命56年发育速度较慢，种子萌发当年不能形成生殖枝，23年后发育完全，产量最高，生长第年产量开始下降。紫花苜蓿（Medicagosativa）、猫尾草（Phleumpratense）、百脉根（Lotuscorniculatus）、草地羊茅（Festucapratense）等。,（3）多年生植物平均寿命10年或更长。发育速度慢，种子萌发当年不能形成生殖枝，34年后发育完全，产量达高峰。如草地草熟禾（Poapratensis）冰草（Agropyroncristatum）小糠草（Agrostisstolonifera）紫羊茅(Festucusrubra)鸭茅（Dactylisglomelata）大看麦娘（Alopecuruspratensis）无芒雀麦（Bromusinermis）等。,(1）根茎型（2）疏丛型（3）密丛型（4）根茎疏丛型（5）匍匐茎型（6）根颈型（轴根型）（7）根蘖型（8）粗壮须根型,4.枝条形成类型,(1）根茎型地上茎和枝条，地下横走的根状茎根茎发达,每年可延长几米到几十米，如芦苇（Phragmitesautralis）、赖草、沙鞭（Psammochloavillosa）、西藏早熟禾（Poatibetica）等。土壤结构易被破坏。,（2）疏丛型地表下1-5cm深处短的茎节，分蘖节;枝条以锐角的形式，鹅观草属（Rogneria）的大多数种类；披碱草属（Elymus）的老芒麦（Esibiricus）、垂穗披碱草（Enutans）等形成草皮，易破坏，不耐重牧。,（3）密丛型分蘖节位于地表或近地表。节间短，枝条几乎垂直于地面在通气性不良或完全厌气的土壤发育生长缓慢，产量不高，耐牧性强芨芨草（Achatherumspledens）、马蔺（Irislacteavar.chinensis）、达乌里羊茅（Festucadahurica）、羊茅以及针茅属（Stipa）的各种。,（4）根茎疏丛型分蘖节位于土表以下；具短根茎；是根茎型和疏丛型的混合类型；草皮最富弹性，坚韧，极耐践踏；理想的放牧地。,（5）匍匐茎型分蘖节生长发育后形成匍匐枝，节上可生有叶、芽和不定根，产量低，只能放牧利用。沿沟草（Catabrosaaquatica）鹅绒委菱菜Potetillaanserina）狗牙根（Cynodondactylon）马唐（Digitariasanguinalis）,（6）根颈型（轴根型）主根发达，直根系。根过渡到茎的部位，根与茎相连接的区间称为根颈，更新芽:根颈上产生的芽，形成新的枝条，枝条的叶腋也能形成芽。放牧或刈割后，从根颈上和茎上生出新的枝条。如紫花苜蓿、红豆草（Onobrychisviciaefolia）等。,（7）根蘖型主根较短，530cm之间，主根生出水平根，形成更新芽，生长发育后伸出地面形成新的枝条。小冠花（Coronillavaria）等。,（8）粗壮须根型无明显向下生长的主根，具有短的根茎或强的分枝侧根，根系比较粗壮,须根系。大车前、高原毛莨（Ranunculustanguticus）、酸模（Rumeracetosa）等。,通常采用如下经济类群划分：1禾本科草类2豆科草类3莎草科草类4杂类草5有毒有害植物,饲用植物,非饲用植物,5.经济类群,（1）禾本科草类（Gramineae）我国草原区重要的一类，大多数为草本植物。已知的禾本科植物共计有230余属，1500余种。种类数量多，适应性强，分布极为广泛。,（2）豆科草类(Leguminasae)黄芪属（Astragalus）、棘豆属（Oxytropis）分布最多。种类数量丰富,建群种少,多以伴生种出现。锦鸡儿、沙冬青、槐属等属是灌丛草地的建群种。,（3）莎草科类(CyperaceaeSedge)是湿润地区草地的基本成分。最具代表性有:嵩草属（Kobresia）、苔草属（Carex）。特征是“三高一低”CP,F,NNE,Fiber,产量低,（）菊科(Compositae)荒漠和半荒漠的蒿属，蛋白质和脂肪含量高，秋季茎部强烈木质化，利用率低。（）黎科(Chenopodiaceae)旱生和超旱生（6）杂类草(Forbs)除禾本科、豆科、莎草科、黎科、菊科以外所有可饲用植物，草甸和森林草原多,第二节草地植物的生长,在同一环境中,不同的植物种有其特定的生理反应个体生长影响群落的表现掌握个体的生理反应可以更好地理解种群或群落对草地利用的反应,草地植物是放牧和刈割的主体植物不能从土壤中直接获取维持和生长的碳水化合物，靠光合作用来获取。叶片完成光合作用，转化为糖、淀粉和蛋白质。叶片被采食后，光合作用能力减低,CO2,水,水分运转光合作用的产物植物生长过程中需求的水分实际利用通过气孔散到空气中，影响土壤蒸腾的因素也影响植物的蒸散萎蔫系数决定了植物的永久凋萎点草地植物经常面临着水分胁迫植物生长进化许多途径来避免干旱胁迫叶龄,3、碳水化合物的储存和转化结构性碳水化合物结构性碳水化合物组成蛋白质和细胞壁的主要物质，组成复杂混合物的如，木质素，纤维素，半纤维素等，不能再被植物利用。,非结构性碳水化合物非结构性碳水化合物也称为可溶性碳水化合物，可在植物内分配，是用于植物生长的主要部分。有淀粉、聚果糖（fructosan）、糊精（dextrin）等。,第二节禾本科植物的生长发育,1.生长发育的阶段,地上生长,物质利用和贮存速率,根系生长,典型草地植物在冬季寒冷/夏季干燥条件下的生长动态,返青时物质消耗,随叶片的增加光合产物增加,生殖器官形成,1.冬季休眠2.叶返青和芽膨大3.嫩枝伸展4.叶芽形成5.开花6.果实发育7.落种8.部分叶脱落，变黄9.秋季再生10.秋季休眠,盐灌木（Atriplexcanescens,冷蒿，蓝茎冰草,格兰马草,休眠期是放牧采食最不敏感的时期，光合作用终止。初花期到种子成熟期间对放牧和采食敏感,物质消耗多,再生能力差。从保存种质来看,放牧周期和频繁程度取决于禁牧期光合产物的叶片数。叶子太多，遮荫而影响光合作用的效率，不利于物质积累。放牧管理:提高家畜对牧草资源的利用，提高草地利用。,多年生禾本科植物的枝条有三类：（1）生殖枝:茎上生有花序，能开花结实。（2）长营养枝:主茎伸长，节间明显，不产生花序。（3）短营养枝:主茎处于未发育成茎的原始状况，枝条由叶鞘和叶片组成。,第三节禾草生长发育,分蘖出苗同时，茎开始延伸，并在节上形成叶片。由种子萌生的茎称为主茎或主枝。主枝近地面可形成分蘖的节叫分蘖节，分蘖节上的芽生长发育形成枝条，同时产生不定根的过程叫分蘖。,分蘖的意义分蘖产生后，从茎基发展的外来根开始形成根系，承担起半个根系的作用。保证株体的正常生长发育增加牧草的生物产量和数量（地下、地上植物量和种子）保证了物种延续,每个分蘖幼小时必须依靠母株的根系。分蘖节生长之初，不具有根系，生长所需的水分、营养元素完全依赖于母枝的根系。分蘖枝在生长初期、幼枝期的有机营养完全由母枝提供。分蘖芽发育幼期为了形成自己的器官不仅需要矿物营养，需要大量的有机物质。,第一个叶片展开前，只有转化酶的水解作用，碳水化合物的水解作用超过合成作用的23倍，只有在第三个叶片展开时期，合成作用才超过水解作用。幼枝在最初形成阶段不具有自己的绿色器官，不能生产有机物质，根系和叶器官逐渐形成，由部分自养过渡到完全自养。,在分蘖早期，植物的生长完全依赖于母枝，当超过了主茎生长点的快速生长需求时，母枝可以调节对侧枝的供应能力，当主茎快速生长时，侧枝呈休眠；当温度下降时，主茎的生长速度下降，但光合作用作用并不停止，初始芽这时可以得到最大的养分供应，侧芽生长。,母枝对分蘖的调控,分蘖过多时，土壤营养、水分、生长空间和光能的竞争，植物体个体生长发育受阻，影响生物产量。影响母枝生长发育，加速母枝的衰老，发育和生长鸡脚草和草地羊茅枝条，母枝生长发育旺盛，各器官的营养物质贮藏量明显提高，叶宽增加50，长度25减轻母枝对分蘖枝的营养供给，母枝大量地贮藏营养物质限制分蘖对生殖器官的形成有显著作用,初始分蘖芽的三种可能途径无任何休眠的迹象，直接分蘖;暂时休眠，生长后阶段再分蘖;休眠，最后等条件成熟再分蘖,3、影响分蘖的因素与调控分蘖格局的遗传差异可以通过环境条件来改变，如温度、光、水分和营养，光:光照越强，光合作用越强烈，促进分蘖，基部遮荫，降低分蘖，降低产量，杂草入侵。干旱:抑制分蘖N供应:硝态氮刺激植物的分蘖。,有分蘖潜势的发生地点应不同的茎，不同的节位置而异，靠近母枝的初始芽可以发育为有效分蘖，产生不定根。高分蘖率是优良牧草应有的品质，对于放牧草地尤其重要，分蘖格局与牧草种相关，同生长基况有关。,4、产生分蘖的时间禾本科植物的分蘖大多数产生在春季和夏秋时期春季分蘖:弱夏秋分蘖:开花阶段枝条和繁茂母枝根系中的营养物质进行旺盛时。大部分植物夏秋分蘖。夏秋禾本科植物分蘖力强还与秋季的短日照和低温有着密切的关系。低温能促进禾本科植物的分蘖。抽茎拔节所需要的温度比分蘖时期高，秋季气温降低限制了节间的伸长（抽茎），,枝条的生长春季产生的枝条在当年始终处于营养状态，夏秋开花结实阶段的枝条在冬季前处于短营养枝状态的枝条能够越冬，来年春天一部分发育成生殖枝，结实后死亡，一部分则以营养技的形式继续生活到生长季结束，属于冬类型的多年生禾本科植物，有些植物在分蘖时产生的枝条处于营养枝状态（幼年阶段）二年或较长时期，只有经过这个较长的生长发育阶段，才能过渡到生殖阶段。,平均叶年龄增加，平均光合能力下降。对营养生长的作用当植株老化时，构成植株和分蘖的叶的年龄组成随之变化;随着植物的生长，叶冠变的稠密，遮荫发生，光合能力下降，植物个体生长率下降。,植物生长、光合能力的概念模型,5、叶的生长及生长率,生长周期与干物质积累,豆科植物枝条的形成过程大体有三种：根颈芽发育匍匐茎茎节如白三叶等；根蘖发育成枝条，如黄花苜蓿等。,第三节豆科牧草的生长发育,豆科植物枝条形成时间与禾本科相同秋季从根颈上形成短而发育不全的枝条，枝条越冬后次年春季