第二章 蔬菜栽培的生物学基础

第二章蔬菜栽培的生物学基础第一节蔬菜的生长与发育一、生长、分化与发育二、生长发育过程三、植物生长的周期性和相关性第一节蔬菜的生长与发育系统发育:指物种的进化过程。了解植物的进化过程、亲缘关系、特征特性的遗传规律、产品器官形成和产量形成原理。通过了解野生种的原产地及其环境条件，有助于了解蔬菜植物的种质资源及其生物学特性，更重要的是研究栽培种与其形成的环境条件的关系。个体发育:指植物从播种至开花结实再产生新的种子的过程。掌握各种蔬菜植物的特征特性（生物学特性）。进行物种改良（新品种选育），达到高产优质的栽培目的。运用栽培技术提供适宜的环境条件，达到高产优质无公害的栽培目的。特征：是指蔬菜植株的外部形态特点。特性：是指蔬菜个体发育及其与外界环境的关系。第一节蔬菜的生长与发育一、生长、分化与发育（一）概念生长、分化和发育是植物最基本和十分复杂的过程，是植物生命活动的外在表现。主要包括两个方面：一是由于细胞数目的增加和细胞体积的增大而导致的植物体积和重量的增加；二是由于新器官的不断出现带来的一系列的形态变化，即形态建成，包括从种子萌发，根茎叶的生长，直到开花、结实、衰老、死亡的全过程。人们把生物体从发生到死亡所经历的过程称为生命周期。生长：是植物直接产生与其相似器官的现象。生长的结果，引起体积或重量的增加。一、生长、分化与发育分化是指来自同一合子或遗传上同质的细胞转化为形态、机能和化学构成上异质细胞的过程。分化是由一般变为特殊的现象，他可在细胞水平、组织水平和器官水平表现出来。如茎和根的分化，茎上叶和侧芽的分化，根的侧根和根毛的分化，在各个器官中的各个组织的分化（如茎和根都可以分化出表皮、皮层、中柱和维管束）。正是所有这些不同水平的分化，使得植物的各个部分具有异质性，即具有不同的结构和功能。一、生长、分化与发育发育：是植物通过一系列的质变之后，才产生与其相似个体的现象。发育的结果，产生新的器官——花、种子、果实。发育中最明显而突出的形态和功能的变化，发生在植物从营养生长转向生殖生长的时期。我们一般狭隘地把发育限定在营养体转向生殖体即开花这一过程。事实上，发育还广泛的包括根、叶、果实发育等之分。特别注意的是，发育的某一阶段并不一定出现形态上的外部表现，例如白菜种子在通过春化阶段前后，在形态上没有变化，但是种子内部发生了质的变化，在一定的光周期条件下可以开花。一、生长、分化与发育生长、发育和分化的相互关系生长是量变，是基础；分化是局部的质变；发育则是整体的内在质变，是在生长和分化的基础上进行的更高层次的变化，即植物必须开始生长以后才能进行发育质变，并且是通过生长和分化而实现的。另一方面，生长和分化又受到发育的制约，植物某些部分的生长和分化又必须通过一定的发育质变以后才能开始，不同的发育阶段有不同的生长数量和分化类型。一、生长、分化与发育生长发育的规律生长方式符合“S”型曲线：生长的最基本方式是初期缓慢，中期逐渐加快，当速度达到高峰以后，又逐渐缓慢下来，最后停止生长。初期生长速度符合“复利法则”：生长量与时间的关系为：Wt=W0(1+r)t果实和叶片还有生长方向问题一、生长、分化与发育生长发育的规律蔬菜种类不同，它们的生长发育类型及对外界环境的要求也不同。对于花、果菜类，如果只有营养生长而没有及时的发育——开花结果，就会成为徒长；对于茎、叶菜类及根菜类，如果没有适当的营养生长——形成叶球或肉质根，而很快的发育，就会成为先期抽苔，达不到栽培的目的。而产品器官的形成，不论是果实、叶球、直根或块茎，都要在产品器官形成以前，具有较大的同化面积，才能达到高产的目的。不论是生长及发育，都不是越快越好或越慢越好。二、生长发育过程根据生育过程一般分为：1．一年生蔬菜在播种的当年开花结实，可以采收果实或种子(如茄果类、瓜类及喜温的豆类)。这些种类在幼苗成长后不久，就花芽分化而开花结果期较长。如番茄、茄子、辣椒、黄瓜、西瓜、南瓜、甜瓜、毛豆、豇豆、菜豆等等。2．二年生蔬菜在播种的当年为营养生长，经过一个冬季，到第二年才抽薹开花、结实。在营养生长期中形成叶球、鳞茎、块根、肉质根等，如白菜、甘蓝、芥菜、萝卜、胡萝卜、芜菁、大头菜、榨菜以及一些耐寒的绿叶菜类。二、生长发育过程3．多年生蔬菜在一次播种或栽植以后，可以采收多年，不须每年繁殖，如金针菜、食用大黄、石刁柏等。4．无性繁殖蔬菜在生长过程中，是从块茎或块根的发芽生长到块茎的形成，基本上都是营养生长，而没有经过生殖生长时期，也可能开花结实(加马铃薯、生姜也可以开花)。但在栽培过程中，不利用这些生殖器官来繁殖。因为这些生殖器官大都发育不完全。即使有发育完全的种子，如马铃薯的某些品种用种子繁殖后，要经过多年才能得到食用的薯块。因而除了作为育种的目的以外是不用种子繁殖的。块茎或块根形成后到新芽发生往往要经过一段时间的休眠期。本类蔬菜繁殖系数低，一般遗传性稳定，生产上经常因感染病毒而引起种性退化。二、生长发育过程从个体发育而言，由种子发芽到重新获得种子，其生长发育过程可分为三个时期。(一)种子时期(二)营养生长时期(三)生殖生长时期二、生长发育过程(一)种子时期1胚胎发育期从卵细胞受精开始，到种子成熟为止。2种子休眠期种子成熟以后，大多数的蔬菜，都有不同程度的休眠期(营养繁殖器官如块茎、块根等也有休眠期)。保存在冷凉而干燥的环境3发芽期吸水、萌动、发芽、出苗、子叶展开。(温度、氧气及水分等必要条件)二、生长发育过程(二)营养生长时期1幼苗期种子发芽后，即进入幼苗期。亦即进入营养生长的初期。根——吸收水分及矿质营养；叶——进行光合作用。对于子叶出土的豆类、瓜类、茄果类及十字花科蔬菜等，子叶对于幼苗生长的作用很大。蔬菜幼苗的健壮程度对以后的生长和发育有很大的影响。幼苗的生长量虽然不大，但生长速度很快。对土壤水分及养分吸收的绝对量虽然不多，但要求严格。对环境的抗性也弱。二、生长发育过程(二)营养生长时期2营养生长旺盛期一年生的果菜类，枝叶及根系生长旺盛，为以后开花结实的营养基础。二年生的叶菜及根菜类，外叶或地上部生长旺盛，为以后的叶球、肉质根形成的营养基础。薯芋类、葱蒜类，茎叶生长旺盛，为以后的块茎、鳞茎的营养基础。除果菜类，后期转入养分积累期。营养生长的速度减慢，结球的叶菜类，养分积累在叶球中；根菜类积累在肉质根部，而葱蒜类则积累在鳞茎中。也是产品器官的形成时期。栽培上要把这一时期，安排在最适于养分积累的环境条件下。二、生长发育过程(二)营养生长时期3营养休眠期二年生及多年生蔬菜，在贮藏器官(也是产品器官)形成以后，转入休眠期。自发(或称真正的)休眠；被动(或称强制的)休眠。一年生的果菜类，没有营养器官的休眠期；二年生的蔬菜中菠菜、芹菜等也没有这一时期。二、生长发育过程(三)生殖生长时期1花芽分化期花芽分化是植物由营养生长过渡到生殖生长的形态标志。对于二年生的蔬菜，通过了一定的发育阶段以后，在生长点引起花芽分化，然后现蕾、开花。在栽培上，要具有满足花芽分化的环境，及时的发育。2开花期从现蕾开花到授粉受精，是生殖生长的一个重要时期。这一时期，对外界环境的抗性较弱，对温度、光照及水分反应敏感。温度过高或过低，光照不足或过于干燥等等，都会妨碍授粉及受精，引起落蕾、落花。3结果期从坐果到采收结束（拉秧）。对于果菜类，是形成产量的主要时期。三、植物生长的周期性和相关性1．周期性：生长周期性植物或器官的生长速度随昼夜或季节更替而发生规律性变化的现象称为植物生长的周期性，具体表现为昼夜周期性和季节周期性。2．温周期现象：植株或器官生长速率随温度昼夜的变化而发生有规律的变化，这种现象称为温周期现象。实际上，不仅植物生长具有温周期现象，光合作用等生理变化也表现出明显的周期变化，光合作用的日变化便是1个明显的例子。3．生长相关性：植物体各个器官或部分之间的相互协调和制约的现象称为生长相关性。在蔬菜栽培中有2个重要的生长相关：地上部和地下部的相关（植物地上部分和地下部分相互促进协调生长的关系，在于营养物质和生长物质的交换。地下部环境的改变，可通过根系的生长及信号传导等途径，来影响地上部的生长。）、营养生长和生殖生长的相关（库源和的关系，徒长现象，协调好营养生长和生殖生长的关系是获得高产优质的基础。）。自古以来，我们的祖先便总结出“根深叶茂”等具有一定科学道理的农谚。第二节蔬菜生长与环境条件外界环境条件主要包括温度、光照、水分、土壤、空气和生物条件等。这些条件之间都是密切联系的，它们对蔬菜生长发育的影响，都是共同作用的结果。蔬菜田间管理工作，就是综合运用各项农业技术措施，全面考虑环境条件的总体作用。一、对光照条件的要求二、对温度条件的要求三、对水分条件的要求四、对气体条件的要求五、对土壤营养条件的要求六、生物因子一、对光照条件的要求光是绿色植物生长发育的必要条件之一。蔬菜生产的实质，就是借助光合作用，制造有机营养并形成产品器官的过程。在生育过程中，蔬菜植物对光照时间的长短，光线的强弱，光质的变化等都是很敏感的，它直接影响蔬菜的产量、品(一)在我国各地生产季节，露地光照强度是完全能满足各种蔬菜生长发育要求的。光照强度除受地理条件影响外，也与栽培方式、密度、垄的方向以及间作、套种、植株调整等有关。如由于栽培过密而发生自身遮荫，就会产生光照强度不足的现象。在冬春保护地栽培中，光照不足的情光照的强弱直接影响到光合作用的强弱，也影响到蔬菜植株一系列的形态和解剖变化，如叶子大小、厚薄、叶肉的结构、节间的长短、茎的粗细等。这些因素都关系到一、对光照条件的要求蔬菜的种类不同，对光照强度的要求也不同，一般可分为下述几类：1.要求强光照的2.对光照要求中等的大蒜、大葱、结球甘蓝、大白菜、花椰菜。3.对光强要求较弱的4.喜好弱光的各种蔬菜对光照强度的敏感性亦不相同，这是由于它们对于光照强度减弱的适应能力决定的。如果菜类中，当光量由自然光照度(100%)降到50%时，番茄、茄子的同化量几乎成比例地随着光强度的减弱而下降，生长受影响。而黄瓜则比较耐荫，当光量降低50%时，光合作用仍未受到明显的影响。蔬菜一生中对光的需要情况，随着不同的生育期而改变。如发芽时，不一定要光，苗期比成株耐荫；开花结果期比营养生长需要较强的光照。一、对光照条件的要求(二)光质是指光的组成成分。不同波长的光线对作物的光合效率影响不同，太阳光中被叶绿素吸收最多的是红橙光和蓝紫光部分。一般红橙光相对较高，其次是蓝紫光，绿光最差。紫外线是许多蔬菜花青素形成所必不可少。(三)光周期对生长习性及营养器官的影响光周期的效应，在诱导花芽分化，即影响植物发育的同时，也影响植株的生长习性、叶的生长、色素的形成，蔬菜中不少食用器官的形成，要求一定光周期。如马铃薯块茎、菊芋的块茎以及许多水生蔬菜的食用器官的形成，都要求较短的光照。不过温度的高低也有很大影响。另一方面，不少鳞茎类蔬菜，如洋葱、大蒜则要求有较长此外，光周期也影响到植株的分枝、结果习性、以及地上部与地下部比例。许多短日照的豆类蔬菜，如长豇豆、高刀豆、赤豆等，在短日照下，原来是蔓性的可以变为矮性，而且在主茎基部着生许多侧枝；而在长日照下，侧枝着生节位，显著提高。一般瓜类在短日照和较低温度下，雌雄花的比例也明显增加。二、对温度条件的要求几个概念各类蔬菜对温度的要求蔬菜不同生育时期对温度的要求温度变化对蔬菜生长发育的影响在6大环境因子中，蔬菜对温度最为敏感。对蔬菜的生长发育及产量形成有着重要作用决定着露地蔬菜的栽培期和栽培季节决定着同一季节时期不同气候带的蔬菜种类分布。温度会以气温、地温以及它们组成的积温来表示的热量条件方式来影响蔬菜的生理及生长发育，还会以最适温、过高温、过低温、温周期（昼温/夜温）、低温春化等方式来影响蔬菜的生长发育。生育适温（适宜温度）各种蔬菜植物进行正常的生长发育，要求一定的温度范围。在此温度范围内，同化作用强，生长良好，能生产出最多最好的产品。这一温度范围称为生育适温。生活适温（适应温度）在