水稻栽培的生物学基础

1、栽培稻栽培稻普通栽培稻普通栽培稻Oryza sativa非洲栽培稻非洲栽培稻Oryza glaberrima（一）栽培稻种的起源（一）栽培稻种的起源 普通野生稻普通野生稻普通栽培稻普通栽培稻栽培稻起源于野生稻 我国栽培稻由于分布区域辽阔，栽培历史悠久，我国栽培稻由于分布区域辽阔，栽培历史悠久，生态环境多样，在长期自然选择和人工培育下，出现生态环境多样，在长期自然选择和人工培育下，出现了繁多的适应各稻区和各栽培季节的品种。了繁多的适应各稻区和各栽培季节的品种。 丁颖根据其起源、演变和栽培发展过程，把我国丁颖根据其起源、演变和栽培发展过程，把我国栽培稻种分为栽培稻种分为5级。级。 亚种（籼亚种（籼

2、/ /粳）粳） 群（晚季稻群（晚季稻/ /早、中季稻）早、中季稻） 型（水稻型（水稻/ /陆稻）陆稻） 变种（粘稻变种（粘稻/ /糯稻）糯稻） 品种（栽培品种）品种（栽培品种） 籼亚种籼亚种 粳亚种粳亚种普通栽培稻普通栽培稻晚季稻晚季稻早、中季稻早、中季稻 水水 稻稻 陆陆 稻稻粘稻粘稻糯稻糯稻 水水 稻稻 （同上）（同上） 陆陆 稻稻 （同上）（同上） 晚季稻晚季稻早、中季稻早、中季稻（以下全部同上）（以下全部同上）（以下全部同上）（以下全部同上）品种品种品种品种粘稻粘稻糯稻糯稻品种品种品种品种粳粳稻稻籼籼稻稻籼稻稻穗籼稻稻穗粳稻稻穗粳稻稻穗籼稻稻谷籼稻稻谷粳稻稻谷粳稻稻谷水稻水稻旱稻旱稻深

3、水稻深水稻浮水稻浮水稻糯稻糯稻粘稻粘稻糯稻和粘稻的主要区别糯稻和粘稻的主要区别按熟期按熟期 分为早稻早、中、迟熟，中稻早、中、分为早稻早、中、迟熟，中稻早、中、迟熟，晚稻早、中、迟熟品种共九个类型。迟熟，晚稻早、中、迟熟品种共九个类型。按穗粒性状按穗粒性状 分为大穗型和多穗型。大穗型：秆分为大穗型和多穗型。大穗型：秆粗叶大分蘖少，每株的穗数少而穗大粒多。多穗型粗叶大分蘖少，每株的穗数少而穗大粒多。多穗型秆细叶小而分蘖多，每株的穗数多而穗小粒少。秆细叶小而分蘖多，每株的穗数多而穗小粒少。(一一)品种生育期的变化特点品种生育期的变化特点1. 1. 生育期生育期2. 2. 品种的生育期随环境变化的规

4、律品种的生育期随环境变化的规律(二二) 决定品种生育期的决定品种生育期的“三性三性”1. 1. 感温性感温性 大多数晚稻品种在短日条件下，高温对其生育大多数晚稻品种在短日条件下，高温对其生育期缩短幅度较早稻大，表明晚稻较早稻感温性强。除期缩短幅度较早稻大，表明晚稻较早稻感温性强。除此之外，感温性的强弱与水稻品种系统发育的条件也此之外，感温性的强弱与水稻品种系统发育的条件也关系密切，一般北方的早粳稻品种比南方的早籼稻品关系密切，一般北方的早粳稻品种比南方的早籼稻品种的感温性强。种的感温性强。2. 2. 感光性感光性 南方稻区的晚稻品种感光性强，而早稻品种的感南方稻区的晚稻品种感光性强，而早稻品种

5、的感光性钝感或无感；中稻品种的感光特性介于早、晚稻光性钝感或无感；中稻品种的感光特性介于早、晚稻之间。感光性强的品种，在长日照条件下不能抽穗。之间。感光性强的品种，在长日照条件下不能抽穗。 早稻早稻的感光性一般属弱。其中的感光性一般属弱。其中籼稻为籼稻为1-3级，粳稻为级，粳稻为15级。级。中稻中稻感光性一般属弱到中等。感光性一般属弱到中等。其中籼稻为其中籼稻为15级，粳稻为级，粳稻为27级。级。晚稻晚稻的感光性强。其中粳的感光性强。其中粳稻为稻为7-8级，籼稻为级，籼稻为7-9级。级。 3. 3. 短日高温生育期短日高温生育期 全国各地各熟期类型品种的短日高温生育期的长全国各地各熟期类型品种

6、的短日高温生育期的长短，情况比较繁杂，但有几点是明确的：东北、西北短，情况比较繁杂，但有几点是明确的：东北、西北的早熟种，因当地水稻生长季节短，其短日高温生育的早熟种，因当地水稻生长季节短，其短日高温生育期均短；华南双季晚稻，绝大多数属于期均短；华南双季晚稻，绝大多数属于“短短”的等级。的等级。4. 4. 水稻水稻“三性三性”特点特点（三）水稻发育特性理论的应用（三）水稻发育特性理论的应用1. 1. 在栽培方面的应用在栽培方面的应用2 2在引种方面的应用在引种方面的应用3. 3. 在育种方面的应用在育种方面的应用水稻的一生水稻的一生指从种子萌指从种子萌动开始到新动开始到新种子成熟。种子成熟。营

7、养生长期营养生长期 营养体的生营养体的生长期。包括种子发芽和根、长期。包括种子发芽和根、茎、叶、蘖的增长。茎、叶、蘖的增长。生殖生长期生殖生长期 稻株结实器稻株结实器官的生长期。包括稻穗的官的生长期。包括稻穗的分化形成和开花结实。分化形成和开花结实。以种子发芽以种子发芽作为此期开作为此期开始的标志始的标志以稻穗分化以稻穗分化作为此期开作为此期开始的标志始的标志营养生长阶段营养生长阶段生殖生长阶段生殖生长阶段秧田期秧田期分蘖期分蘖期长穗期长穗期开花结实期开花结实期秧田秧田分蘖期分蘖期返青返青期期有效有效分蘖分蘖无效无效分蘖分蘖分化分化 形成形成 完成完成乳熟期乳熟期 蜡熟期蜡熟期 黄熟期黄熟期种

8、子种子萌发萌发幼穗幼穗分化分化抽穗抽穗开花开花种子种子成熟成熟水稻的一生简图水稻的一生简图移栽移栽35d拔节长穗期拔节长穗期早稻早稻 25-30d中晚稻中晚稻 35-50d营养营养生殖生殖1. 1. 种子发芽与幼苗生长种子发芽与幼苗生长米粒米粒（糙米）（糙米）第一护颖第一护颖外颖外颖内颖内颖第二护颖第二护颖小穗梗小穗梗副护颖副护颖小花梗小花梗稻胚的结构稻胚的结构休眠休眠 （2） 影响种子萌发能力的因素影响种子萌发能力的因素成熟度成熟度贮藏条件及时间贮藏条件及时间(3) 种子萌发所需的环境条件种子萌发所需的环境条件水分。自身风干重的水分。自身风干重的25-40%。温度。温度。10(粳粳)12 (

9、籼籼)，2836 ,40 。氧气。充足。氧气。充足。(4) 发芽与幼苗生长过程发芽与幼苗生长过程芽鞘芽鞘 不完全叶不完全叶 第第1叶叶 第第2叶叶 第第3叶叶生长时期生长时期原稻谷原稻谷残存稻谷残存稻谷地上部地上部根系根系总干重总干重生长时期生长时期(5) 幼苗生长过程中的物质消长幼苗生长过程中的物质消长 超重期超重期离乳离乳期期2. 2. 根的生长根的生长 （1 1）基本形态结构）基本形态结构厚壁组织厚壁组织表皮表皮外皮外皮导管导管厚壁厚壁组织组织皮层皮层分蘖期根的分化发生与出叶的关系：分蘖期根的分化发生与出叶的关系：n叶抽出叶抽出 n节根原基分化出现节根原基分化出现 n1节根原基数增殖节根

10、原基数增殖n-2节根原基分化发育节根原基分化发育 n-3节发根节发根n-4节发生节发生1次分枝根次分枝根n-5节发生二次分枝根节发生二次分枝根 属于须根系，由种子根和不定根组成。种子根和不定根上长出分枝，叫一次支根，再分枝叫二次分枝根（2 2）根系的分布与消长）根系的分布与消长 3. 3. 叶的生长叶的生长完全叶完全叶不完全叶：只有叶鞘不完全叶：只有叶鞘叶片叶片叶耳叶耳叶鞘叶鞘叶舌叶舌概念：由稻茎基部的节（分蘖节）上的由稻茎基部的节（分蘖节）上的腋芽（分蘖芽）在腋芽（分蘖芽）在适宜的条适宜的条件件下长成的。下长成的。u 一般芽鞘节和不完全叶上不一般芽鞘节和不完全叶上不发生分蘖发生分蘖u 茎秆伸

11、长节间的节的芽一般茎秆伸长节间的节的芽一般不萌发，特殊情况下发生，不萌发，特殊情况下发生，成为高位分蘖。成为高位分蘖。4. 4. 分蘖的生长分蘖的生长（1）分蘖的分化与生长）分蘖的分化与生长分蘖原基的形成与分化发育分蘖原基的形成与分化发育 第第n n叶组织分化后期，其叶组织分化后期，其上位风雪帽状幼叶的叶缘下上位风雪帽状幼叶的叶缘下方出现小突起即分蘖原基方出现小突起即分蘖原基 细胞分裂殖，依次形成分蘖细胞分裂殖，依次形成分蘖鞘原基、第鞘原基、第1 1、第、第2 2叶原基，叶原基，成为分蘖芽，此时其母茎同成为分蘖芽，此时其母茎同节位叶抽出母茎同节位叶向节位叶抽出母茎同节位叶向上的第上的第4 4叶

12、抽出时，分蘖的第叶抽出时，分蘖的第1 1叶抽出。叶抽出。水稻叶、蘖的同伸关系水稻叶、蘖的同伸关系水稻叶蘖同伸水稻叶蘖同伸1/0 2/0 3/0 4/0 5/0 6/0 7/08/0 9/010/011/0主茎叶龄主茎叶龄-2i-2ii i次分蘖叶位数该分蘖伸出的叶序号次分蘖叶位数该分蘖伸出的叶序号有效分蘖：有效分蘖：主茎开始拔节时，具有独立根系、可自主茎开始拔节时，具有独立根系、可自养的分蘖（养的分蘖（4叶）叶）无效分蘖：无效分蘖：主茎开始拔节时，无独立根系、不能自主茎开始拔节时，无独立根系、不能自养的分蘖（养的分蘖（3叶）叶）动摇分蘖：动摇分蘖：3张叶的分蘖，因土壤营养状况、群体大张叶的分蘖

13、，因土壤营养状况、群体大小，变化于上两者之间小，变化于上两者之间有效分蘖临界叶龄期：有效分蘖临界叶龄期：N（品种主茎总叶片数）（品种主茎总叶片数）-n（伸长节间数）（伸长节间数）（2）分蘖的有效与无效）分蘖的有效与无效（3）生产中应用）生产中应用大田稻株有效分蘖期和大田稻株有效分蘖期和有效分蘖数有效分蘖数 例：一个品种总叶数为例：一个品种总叶数为15，伸长节间数为，伸长节间数为5，移栽时为平均移栽时为平均6叶无分蘖，计算理论上每一稻株叶无分蘖，计算理论上每一稻株大田分蘖期及有效分蘖数。大田分蘖期及有效分蘖数。 解：移栽后，缓苗期约解：移栽后，缓苗期约1个叶龄，即第个叶龄，即第7叶叶开始分蘖；有

14、效分蘖临界叶龄期为开始分蘖；有效分蘖临界叶龄期为16-5=10，即，即产生有效分蘖的时期为产生有效分蘖的时期为7叶叶10叶。画叶蘖同伸叶。画叶蘖同伸关系图。关系图。茎蘖数茎蘖数生育时期生育时期无效分蘖无效分蘖拔节期拔节期5. 5. 茎的生长茎的生长 稻株上的叶、分蘖和稻株上的叶、分蘖和不定根都由茎上长出，茎不定根都由茎上长出，茎具有支持、输导和贮藏功具有支持、输导和贮藏功能。能。稻茎的基本形态结构稻茎的基本形态结构n 不伸长节间不伸长节间发根节发根节（分蘖节）。（分蘖节）。n 伸长节间，一般伸长节间，一般47个，构成茎秆。个，构成茎秆。（1）茎的结构与功能）茎的结构与功能茎内输导组织走向和联络

15、茎内输导组织走向和联络茎内输导组合和通气组织的茎内输导组合和通气组织的走向：走向：n叶、叶、n+2叶、叶、n-1号分号分蘖大维管束联系最密切蘖大维管束联系最密切茎内通气组织茎内通气组织 茎节是稻体内输气系统茎节是稻体内输气系统的枢纽。在茎节与叶鞘基部的枢纽。在茎节与叶鞘基部的连接处，有一群细胞间隙的连接处，有一群细胞间隙很大的薄壁通气组织。其上很大的薄壁通气组织。其上方与上位节间及叶鞘的通气方与上位节间及叶鞘的通气腔相连，下方与下位节间的腔相连，下方与下位节间的通气腔相连。通气腔相连。（2）茎秆的分化与生长）茎秆的分化与生长节和节间分化期节和节间分化期 n 叶 叶 原 基 分 化 ，叶 叶 原

16、 基 分 化 ，（n-2）叶着生的茎开始）叶着生的茎开始有节的原始结构节板的形有节的原始结构节板的形成；（成；（n-3）、（）、（n-4）叶）叶着生的茎部，有了节和节着生的茎部，有了节和节间的明显分化。间的明显分化。节间伸长期节间伸长期n n叶抽出（叶抽出（n-1n-1）与（）与（n-2n-2）节所夹节间伸长期）节所夹节间伸长期拔节概念：拔节概念：生物学上，基部第生物学上，基部第1伸长节间伸长伸长节间伸长2cm。 田间田间50的植株主茎拔节称为拔节期。的植株主茎拔节称为拔节期。拔节期：拔节期：倒（倒（n-2）叶抽出期，）叶抽出期，n为品种的伸长节间数。为品种的伸长节间数。推算：基部向上第推算：

17、基部向上第 n 伸长节间伸长伸长节间伸长 抽穗抽穗 n-1 孕穗孕穗 n-2 倒倒1叶抽出叶抽出 .基部向上第基部向上第 1 伸长节间伸长伸长节间伸长 倒倒 ？叶抽出叶抽出理想理想条件条件下下节间充实期节间充实期 节间伸长后期即开始，主要是细胞壁增厚，木节间伸长后期即开始，主要是细胞壁增厚，木质素（机械组织），硅质（表皮）、淀粉（薄壁组质素（机械组织），硅质（表皮）、淀粉（薄壁组织）织）节间物质输出期节间物质输出期 盛花期后，茎秆及叶鞘中的淀粉供应占灌浆物盛花期后，茎秆及叶鞘中的淀粉供应占灌浆物质的质的2040%。 节间物质输出，茎秆强度变小，易倒伏。节间物质输出，茎秆强度变小，易倒伏。（1）

18、形态结构）形态结构6.6.穗的发育穗的发育图图 稻穗的形态稻穗的形态 圆锥花序，由穗轴、圆锥花序，由穗轴、一次枝梗、二次枝梗、一次枝梗、二次枝梗、小穗梗、小穗组成。小穗梗、小穗组成。（2）穗的分化发育过程）穗的分化发育过程又称穗颈节分化期，是生殖生长的起点。又称穗颈节分化期，是生殖生长的起点。 第第1 1苞分化期苞分化期 一次枝梗原基分化期一次枝梗原基分化期 二次枝梗及颖花原基分化期二次枝梗及颖花原基分化期 雌雄蕊形成期雌雄蕊形成期 花粉母细胞形成期花粉母细胞形成期 幼穗伸长最为迅速，幼穗伸长最为迅速，一般一般穗长由穗长由34cm伸长到伸长到10cm以以上上。颖花长达最终长度的一半。颖花长达最

19、终长度的一半。 当剑叶叶枕在伸出过程中当剑叶叶枕在伸出过程中与其下一叶叶枕平齐时，为减与其下一叶叶枕平齐时，为减数分裂盛期。数分裂盛期。 对环境条件反应敏感是决对环境条件反应敏感是决定颖花能否健全发育或退化及定颖花能否健全发育或退化及谷粒容积大小的关键时期。谷粒容积大小的关键时期。 花粉母细胞减数分裂期花粉母细胞减数分裂期 抽穗前抽穗前12d，花粉内容物充满，即将抽穗开花。，花粉内容物充满，即将抽穗开花。此时内外颖叶绿素大量增加，花丝迅速伸长，花粉此时内外颖叶绿素大量增加，花丝迅速伸长，花粉内淀粉含量增多，花药呈黄色。内淀粉含量增多，花药呈黄色。 花粉内容物充实期花粉内容物充实期 花粉完成期花

20、粉完成期 自二次枝梗原基分化后期起颖花原基数不断增加；自二次枝梗原基分化后期起颖花原基数不断增加；至雌雄蕊形成中期前后达到最大值；减数分裂期间，至雌雄蕊形成中期前后达到最大值；减数分裂期间，因部分颖花原基停止发育而退化，分化发育颖花数减因部分颖花原基停止发育而退化，分化发育颖花数减少；约至出穗前少；约至出穗前710天，退化颖花数不再增加，发天，退化颖花数不再增加，发育颖花数稳定。育颖花数稳定。（2） 颖花分化数的消长颖花分化数的消长n 根据丁颖用全国根据丁颖用全国32个品种所做的研究，穗分化最个品种所做的研究，穗分化最短的短的14d，最多的，最多的58天，早播组平均天，早播组平均31.2天，晚

21、天，晚播组平均播组平均27.3天，多数品种集中在天，多数品种集中在2436天。天。n 当穗分化期为当穗分化期为30天时，一般第一苞分化期约天时，一般第一苞分化期约2天，天，一次枝梗分化期一次枝梗分化期45天，二次枝梗原基及颖花原天，二次枝梗原基及颖花原基分化期基分化期510天，雌雄蕊形成期天，雌雄蕊形成期34天，花粉天，花粉母细胞形成期母细胞形成期23天，花粉母细胞减数分裂期为天，花粉母细胞减数分裂期为2天左右，花粉内容物充实期天左右，花粉内容物充实期812天。天。（3） 稻穗的分化期稻穗的分化期n 抽穗：穗顶露出顶叶鞘抽穗：穗顶露出顶叶鞘12cm，称为抽穗，称为抽穗。全全穗抽完穗抽完5-7天

22、，第天，第3天左右开花最旺盛。始穗、天左右开花最旺盛。始穗、抽穗、齐穗。抽穗、齐穗。n 开花过程开花过程：花丝伸长，浆片由于花丝伸长，浆片由于CO2作用形成作用形成酸性环境，吸水膨胀（可为原大小的酸性环境，吸水膨胀（可为原大小的3倍），推倍），推开内外颖。开内外颖。（1）抽穗开花过程）抽穗开花过程7.7.开花受精与结实开花受精与结实一穗上开花顺序 米粒生长过程米粒生长过程 精核卵精核卵合子合子至至4-5天，分化出生长点、胚天，分化出生长点、胚芽鞘原基等芽鞘原基等 6-8天，第天，第1叶原基分化形成叶原基分化形成10天天左右，胚形态完成，基本具发芽能力。左右，胚形态完成，基本具发芽能力。 精核极核精核极核初生胚乳核初生胚乳核