作物栽培学实验指导.doc
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实验1作物生长分析法
实验2种子净度及发芽率的测定
实验3玉米植株形态观察及类型识别
实验4冬小麦苗期形态识别及越冬前苗情诊断
实验5大豆、绿豆的形态特征及类型识别
实验6棉花的形态特征及栽培种的识别
实验7花生、芝麻、向日葵形态观察与类型识别
实验8马铃薯、甘薯形态特征观察
实验9小麦成熟期田间产量测定
实验10作物标本园综合观察
实验11谷子、黍子、荞麦形态观察与类型识别
实验12高粱植株形态观察及类型识别
28
实验1作物生长分析法
一、实验目的
1．学习生长分析法的测定与计算。
2．分析各生理指标间的关系。
3．学会使用各种仪器。
二、材料及用具
玉米植株、钢卷尺、电子天平、剪刀、牛皮纸袋、干燥箱、真空干燥器
三、内容说明
生长分析法是以作物生育过程中干物质增长过程为中心进行研究的，在测定干物质增长的同时，也测定叶面积。
生长分析法的基本观点是作物产量以干物质重量来衡量，作物生育进程也以植株干物质增长过程为中心进行研究。
其具体做法是每隔一定天数进行取样调查，测定植株不同器官的干物重并同时测定叶面积。
下面是一些重要的生长分析法考察的生理指标。
1．叶面积指数（LAI）
叶面积指数是指作物群体总绿色叶面积与该群体所占土地面积的比值。
即叶面积指数＝总绿叶面积/土地面积。
作物大田生产通常是依靠单位土地面积上的作物群体来进行的，所以计算叶面积指数时要以单位土地面积上的群体叶面积为准而不能以单株叶面积为准。
表1为2001年6月13日取样时，高粱的单个叶片叶面积数据。
取样株数为5株。
通过下表可计算6月13日的叶面积指数。
表12001年高粱资料（叶长、叶宽单位cm。
株距20cm，行距50cm）
处理
株号
第一叶
第二叶
第三叶
第四叶
第五叶
第六叶
第七叶
长
宽
长
宽
长
宽
长
宽
长
宽
长
宽
长
宽
渗水地膜
1
23.0
2.2
33.5
3.4
36.0
4.5
43.0
6.2
46.0
7.6
52.0
7.9
59.5
8.8
2
22.2
2.2
29.0
3.1
32.5
4.2
38.0
6.0
42.5
6.3
47.0
6.7
40.0
8.0
3
21.8
2.6
26.0
3.7
33.0
4.6
37.0
5.7
43.0
6.9
49.0
7.5
54.5
7.8
4
24.0
2.6
32.0
4.0
37.0
5.4
42.0
6.7
46.0
7.9
49.0
7.8
57.0
8.5
5
25.0
2.0
30.0
3.3
35.5
4.5
39.0
5.5
45.0
7.0
47.5
6.8
53.0
8.0
普通地膜
1
23.0
2.3
28.5
3.1
32.5
4.5
36.5
6.0
39.0
6.0
47.0
7.0
43.5
8.0
2
25.0
2.0
29.0
2.9
33.5
4.5
36.0
5.6
41.0
6.1
50.0
6.7
46.5
8.1
3
24.0
2.3
31.3
3.3
35.0
4.7
41.0
6.6
44.5
7.0
48.0
7.5
50.0
8.5
4
24.0
2.0
28.0
3.3
32.5
4.5
34.5
6.0
39.0
6.2
50.0
6.5
41.5
8.0
5
23.5
2.2
30.0
3.2
35.0
4.0
36.0
5.5
43.5
5.8
50.0
6.7
49.7
7.9
露地
1
20.5
2.0
23.5
3.2
30.0
5.0
34.0
5.4
38.0
6.5
40.0
7.5
31.5
7.5
2
23.0
2.0
27.0
3.0
33.0
4.7
35.0
5.6
45.0
6.2
42.0
7.8
33.5
7.5
3
20.0
2.0
23.0
3.3
28.0
4.3
33.0
5.0
41.3
5.6
35.5
7.3
21.4
5.4
4
20.0
1.7
23.5
2.8
25.5
4.0
32.0
5.0
42.0
5.4
35.5
7.5
27.0
6.0
5
20.0
1.7
23.6
2.8
26.5
4.5
33.0
5.0
37.7
6.0
40.0
6.9
37.0
7.1
高粱的单叶叶面积=叶长×叶宽×0.75
单株叶面积=各绿叶叶面积的和
叶面积指数=平均单株叶面积/平均单株土地面积=平均单株叶面积/（株距×行距）
同学们在学习叶面积指数时，可以先以上面的数据计算各处理的叶面积，加深自己的印象。
2．光合势（LAD）
光合势是指在某一生育时期或整个生育时期内群体绿叶面积的逐日累积，光合势的单位以万m2·d/hm2来表示。
计算某一时期内的光合势的方法，一般是以这一时期内单位土地上的日平均叶面积乘以这一时期延续的天数。
在群体生长正常的条件下，群体干物质积累数量与光合势呈正相关。
假设在t1～t2时间内，平均有l／2（L1十L2）的叶面积进行光合生产，这一期间的阶段光合势为：
LAD=1/2（L2+L1）（t2—t1）
全生育期总光合势为：
LAD=∑LADi
L2、L1分别是t2、t1时的叶面积。
表2为1999年夏玉米三次取样数据，根据表2可计算7月9日～7月19日和7月19日～7月29日这两个阶段三个处理的光合势、净同化率、群体生长率等。
表2夏玉米叶面积与干物质资料（干物质单位为：
g/m2；时间为：
月/日）
处理
叶面积指数LAI
干物质W
7/9
7/19
7/29
7/9
7/19
7/29
1
0.016
0.218
1.293
0.55
10.23
85.45
2
0.017
0.174
1.410
0.62
8.73
111.57
3
0.018
0.139
0.884
0.61
6.30
56.02
3．净同化率（NAR）
净同化率是在群体条件下衡量作物叶片净光合生产效率的指标，它是指单位叶面积在单位时间内所积累的干物质数量。
假设在t2—t1时间内，平均有l／2（L1十L2）的叶面积进行光合生产，净积累W2一W1重量的干物质，这一期间的净同化率为：
或
式中：
L2、L1分别是t2、t1时的叶面积。
净同化率单位是g／m2·d。
净同化率因作物、品种及栽培条件而变，通常变化在3～4至10～12g／m2·d范围内。
4．作物生长率（CGR）
作物生长率又叫群体生长率，它表示单位土地面积上作物群体干物质的增长速度，也就是单位土地面积上作物群体在单位时间内所增加的干物重。
在利用试验测定结果计算CGR时，可用下式：
式中：
W2、W1分别是t2、t1时测得的干物重；A为土地面积。
CGR的单位是g／（m2·日）。
上式表明，作物群体干物质增长速度与净同化率及叶面积指数成比例。
但由于两者中NAR变动幅度较窄，所以LAI对群体干物质增长的作用较大。
5.相对生长率（RGR）
按照作物生长与时间呈指数函数关系的规律，植物在生长过程中，植株越大（越重），而且生产效能越高，则所形成的干物质也越多。
生产的干物质用于形成植株体，从而为下一步的生长奠定了更大的生长基础，这种生长过程称之为植物生长的复利法则。
相对生长率（RGR）用下式计算：
式中：
W2、W1分别是t2、t1时的干物质。
一般以g／g·d或g／g·周为单位。
6．叶面积比率（LAR）
叶面积对植株干重之比，即作物单位干重的叶面积，称为叶面积比率。
可用下式计算：
式中：
L为叶面积；W为植株干重。
应用叶面积比率则相对生长率（RGR）可用净同化率（NAR）和叶面积比率（LAR）的乘积来表示：
RGR＝＝LAR·NAR
7．比叶面积（SLA）
比叶面积即为叶面积与相应的叶重之比，用来表示叶的厚度，比叶面积越小，叶片越厚。
即：
SLA=
式中：
L为叶面积；WL为相应的叶干重。
可将叶面积比率（LAR）分解为：
式中：
WL／W为叶干重占植株干重的比率。
进而可推导出下式：
RGR＝NAR·SLA·
由上式可知，相对生长率受净同化率、比叶面积及叶重与株重的比率的影响。
8.玉米产量与LAD、NAR的关系
产量形成因素与理论经济产量的关系为：
理论生物产量=全生育期总光合势×平均净同化率。
理论经济产量=理论生物产量×经济系数
理论经济产量=全生育期总光合势×平均净同化率×经济系数。
四、实验方法与步骤
1.取样
实验开始前，每小组在玉米实验地里选取两处理玉米地，每处理随机挖取5株玉米，带上根系，然后带回实验室，把根系用水洗干净。
下周同一时间再取样一次。
2.测量株高，数可见叶、展开叶、根条数。
玉米株高、见展叶标准：
植株高度选取有代表性的植株10一20株，抽雄前把叶拉直的最高点到地面的距离或量自然高度；抽雄后测定从地面至雄穗顶部的高度，以cm表示。
展开叶数露出叶环的叶片数。
可见叶数拔节前心叶露出1～2cm，拔节后露出5cm的叶片数。
3.测量单株叶片长、宽
从基部第一片绿叶开始测量每一个叶片长、宽，到顶部叶片。
同一处理的5株玉米可放在一起。
叶片的长度是从基部到叶尖的长度，宽度是叶片最宽处长度。
在测量过程中要特别注意一些叶片部分死亡、一些叶片未展开，测量时要测出其实际绿叶长、宽。
玉米的叶面积按下式计算：
玉米单个叶片叶面积=叶长×叶宽×0.75
4.样品杀青
测量叶片后，将每处理植株用剪刀分器官剪开（如可分为根、茎、叶、鞘、雄穗、雌穗），放入纸袋中，把纸袋放入干燥箱中，把干燥箱温度调到105～110℃。
1小时后把温度调到75～80℃。
5.烘干
连续烘干样品，一般在苗期大约1～3d时间，穗期以后，烘干时间加长。
样品烘干到一定程度时，可取出试称。
用电子天平称量两次结果相同时，就可称量重量。
在称量时，要从干燥箱中取一袋样品，称量一袋，不能把样品全部取出暴露在空气中。
因为样品不含水分，一旦暴露在空气中，样品吸收空气中的水分，其重量就会迅速增加。
6.计算
先计算单株叶面积，换算成叶面积指数，再计算干物质积累量。
根据两次实验的结果计算光合势、净同化率、群体生长率等。
五、作业
1．根据实验数据计算叶面积指数、光合势、净同化率、群体生长率等。
2．结合生产实际，分析两处理上述指标的差异。
实验2种子净度及发芽率的测定
一、实验目的
1．明确播种材料的检验在农业生产中的重要性。
2．掌握测定种子净度及发芽率的基本操作技能。
3．学会使用各种仪器。
二、材料及用具
恒温培养箱、培养皿、天平、高锰酸钾、蒸馏水、烧杯、吸管、镊子、单面刀片、扦样器、分样器、滤纸、浆糊、标签、剪刀。
玉米、小麦、棉花等当年种子。
三、种子净度及发芽率测定的重要性
种子净度也叫清洁度。
种子净度是指样品中去掉杂质和其它植物种子后，留下的本作物净种子的重量占样品总重量的百分率。
种子净度是判断种子质量的重要指标，是进行种子分级和确定播种量的重要依据，在农业生产中有重要的意义。
优良的种子应该是洁净，不含任何杂质和其它废物。
净度底杂质多对农业生产有很大的影响。
一是提高种子播种量，降低种子的利用率。
二是带有杂草和病虫害的种子播种后，影响了作物的生长发育。
三是含水份较高的杂质影响种子的贮藏和运输安全。
种子收获后，随着贮藏期的延长，胚部细胞会发生不同程度的衰老变化，种子的发芽率（生活力），随着种子的衰老程度加深而降低。
一般当一个种子群体的发芽率降低到50%以下时，说明整个种子群体生活力已显著衰退，不能再作大田种子。
种子具有优良的品质会保证作物出苗早、全、齐、壮的重要条件，因此，测定种子的发芽率（生活力）的最终目的是在播前评定种子品质，为确定播种量提供依据。
四、实验内容说明
（一）实验程序
组成分样分样
扦取小样原始样品平均样品试验样品
净度测定千粒重测定发芽试验
（二）平均样品的配制和试验样品的分取
从一个检验单位各点扦取的样品混合在一起就组成一个原始样品，从原始样品中分出一部分种子作为检验用者，称为平均样品。
平均样品可以用分样器分得。
在测定种子净度前，要从平均样品中分出试验样品。
表3主要作物种子平均样品的最低数量和净度测定的试样质量
作物
平均样品质量（g）
净度测定的试样质量（g）
小麦、水稻、大麦、黑麦
1000
50
玉米、花生、蚕豆、豌豆
1500
200
高粱、甜菜
500
25
大豆、棉花
1000
100
谷子
500
5
（三）好种子、废种子、杂质的区分
进行净度分析时，需要区分好种子、废种子、有生命杂质和无生命杂质。
各成分标准是：
1.好种子的标准
A、完整的、发育正常、籽粒饱满的种子。
B、种子虽然不十分饱满，按规定筛孔未筛下去。
C、幼根或胚芽开始突破种皮，但幼根或胚芽尚未露在种皮外面。
D、胚乳或子叶受损伤，但种子仍保存三分之二以上。
E、种皮微裂，而种皮尚未受损害。
F、有皮大麦，有皮燕麦的裸粒种子。
2.下列种子为废种子
（1）无种胚的种子。
（2）规定筛孔筛下来的小粒和瘦粒种子。
（3）不经筛选的瘦秕种子（饱满度不及正常种子的1／3，花生种子不及正常种子2／5）。
（4）发芽而幼根突出种皮的种子。
（5）腐烂、压碎、压扁和残缺程度达1/3以上（不论有无种胚）的种子。
（6）豆科、十字花科脱去种皮的种子。
3、下列为有生命杂质
（1）杂草种子，不论这些种子是否已受损伤。
（2）有种胚的其它作物种子，不论它是完整的，还是已经受。
（3）菌核、菌瘿、黑穗病的孢子团孢子快、线虫病粒及附有黑穗病孢子的壳。
（4）活的种子害虫、幼虫、虫、卵、蛹。
4、下列为无生命杂质
（1）土块、小石子、沙子、鼠及昆虫的粪便、碎茎秆、谷壳、种子碎屑等。
（2）其它作物胚已受损害的无种胚种子。
（3）死的种子害虫及幼虫。
五、实验方法与步骤
本试验的扦样部分由教师介绍，各组同学从分样做起。
1.净度测定
（1）分样。
用分样器把平均样品分为两份。
（2）称取试验样品，做净度测定。
取玉米样品200g和小麦样品50g进行净度测试，每作物重复两次。
把好种子与废种子、有生命及无生命杂质区分出来。
种子净度=×100%
表4净度及千粒重数据
作物Ⅰ
净度测定
千粒重测定
好种子
废种子
有生命杂质
无生命杂质
Ⅰ
Ⅱ
小麦
1
2
玉米
1
2
2．玉米和小麦的千粒重
取净度检验后的玉米种子数100粒，小麦200粒，测定其重量，重复2次。
然后换算成千粒重。
3.种子生活力的快速测定。
用红墨水法。
测定的原理是根据活细胞原生质有选择渗透的能力，某些苯胺染料不能进入细胞内部，因此不染色，而死细胞原生质则无此能力，被染成红色。
取吸胀（实验前1d浸泡的种子）的玉米种子50粒，小麦100粒沿种子胚的中心线纵切为两半，将其中的一半置于一只培养皿中，加入适量的红墨水（以覆盖种子为度）然后置于30℃的恒温箱中30～60分钟。
凡种胚被染为红色的是死种子。
4.种子种子发芽试验
取千粒重测定后的玉米种子50粒，小麦100粒放入培养皿（培养皿中预先放好滤纸），加入适量的蒸馏水（以蒸馏水覆盖种子为度）。
然后在培养皿上贴好标签（包括姓名、班级、学号、日期），放入恒温箱中。
玉米调到30℃，小麦20℃，重复两次。
每天记载已发芽种子数目，填入下表，并将已发芽种子用镊子取走。
每天给培养皿中的种子换新水。
7d后发芽试验结束，清理未发芽的种子。
发芽记录标准：
种子幼根达种子长度，幼芽达种子长度的一半时为发芽。
表5发芽试验记录
种子类别
第一天
第二天
第三天
第四天
第五天
第六天
第七天
总计
玉米
Ⅰ
Ⅱ
小麦
Ⅰ
Ⅱ
四、实验作业
1．计算小麦、玉米种子净度。
2．计算小麦、玉米种子千粒重。
3．计算小麦、玉米种子发芽率（根据快速测定法）。
4.计算小麦、玉米种子发芽率、发芽势（根据发芽试验结果）。
小麦、玉米的发芽势、发芽率可用下式计算：
发芽势=×100%
发芽率=×100%
以上的计算要求有计算过程，并把结果填入下表。
表6实验计算结果
作物
净度
千粒重
发芽率（快速测定）
发芽率
发芽势
小麦
玉米
实验3玉米植株形态观察及类型识别
一、实验目的
1．认识玉米形态，掌握形态特征。
2．识别玉米类型，掌握类型特点。
二、材料与用具
1．材料：
（1）玉米八大类型干制标本。
（2）玉米八大类型的果穗、籽粒标本。
（3）标本区玉米植株。
2．用具：
钢卷尺、玻璃杯、放大镜、剪刀、镊子、锹、小铲
三、内容说明
（一）玉米植株形态
玉米的器官有根、茎、叶、雄穗、雌穗等。
1．根
玉米根系由胚根和节根组成。
（1）胚根。
又称初生根、种子根。
种子萌发时初生胚根先露出。
约1～3d后，在盾片节的上面，中胚轴的基部又长出3～7条次生胚根，因是从种子内长出的，因而与初生胚根统称为初生根（或种子根）。
（2）节根。
又称次生根。
一般有7～9层，有的10层以上，地下一般5～6层。
一般幼苗长出3～4片叶时，地下茎节长出第一层次生根，以后随着叶片出现，茎节形成，由下而上陆续环生一层层次生根。
（3）支持根。
拔节后在近地面1—3个茎节上长出几层支持根，又称气生根。
支持根较粗壮，入土后形成许多分枝，有吸收养分、支持植株防止倒伏的作用，同时，支持根可直接进行光合作用，合成大量氢基酸，供地上部生长需要。
2．茎
玉米茎有明显的节和节间，玉米植株的茎粗自下而上逐渐变细，节间长度逐渐增长，至穗位附近为最长，然后又有递减的趋势。
叶着生于节上，故叶片数与茎节数一致。
玉米的茎，既是支持和运输器官，也是贮存养分的场所。
茎秆又是贮藏养分的器官，在玉米生长的后期，可将部分养料转运到籽粒中去。
3．叶
玉米叶着生在茎的节上，呈不规则的互生排列。
全叶由叶鞘、叶片、叶枕、叶舌四部分组成。
叶鞘紧包着节间，可保护茎秆、增强抗倒伏能力。
叶片基部与叶鞘交界处有环状而加厚的叶舌。
叶片着生叶鞘顶部，是光合作用的重要器官，叶片中央纵贯一条主脉，主脉两侧平行分布着许多侧脉，叶片边缘呈波状皱褶，有防止风害折断叶片的作用。
4．雄穗
属圆锥花序，雄穗由主轴、分枝、小穗、小花组成。
分枝数目因品种而不同，一般15～25个，最多可达40个。
一般一个雄穗花序能产生1500～3000万花粉粒。
5．雌花序
又称雌穗，是肉穗花序，受精结实发育成果穗。
玉米茎秆除上部5节外，下部每个节的叶腋处都有一腋芽即雌穗原始体。
果穗为变态的侧茎。
果穗柄为缩短的茎秆，叶片退化，叶鞘即苞叶，苞叶数一般与穗柄节数相等，一般6～10片，果穗中心有轴（穗轴），充满髄质。
每一果穗一般有12～18行成对纵向排列的小穗。
每一小穗外有颖片两片有两朵小花，其一为退化花，另一为正常花，能结实，所以玉米果穗籽粒行数为偶数。
花柱即花丝成丝状，顶端分叉，称为柱头，其上布满茸毛，成熟时伸出苞叶。
花柱各部分有受精能力，受精后花丝变紫褐色，随即枯萎。
（二）按籽粒形态及结构分类
1．硬粒型
果穗多为圆柱形,籽粒圆形、坚硬、平滑，透明而有光泽，顶部和四周的胚乳均为角质淀粉，仅中部有少量粉质淀粉，籽粒有黄、白、红等颜色，其中以黄色最多。
穗轴多为白色。
该类型品种具有结实性好、早熟、品质优良、适应性强的特点。
2.马齿型
果穗多为圆柱形，籽粒大呈马齿状，籽粒胚乳两侧为角质淀粉，顶部及中部均为粉质淀粉。
成熟时，顶部的粉质淀粉干燥得快，因此籽粒顶端凹陷形成马齿状。
一般粉质淀粉越多，凹陷越深。
籽粒有黄、白等色，不透明，品质较差。
马齿型玉米植株较高，增产潜力大，对水肥条件要求较高。
3.半马齿型
又称中间型，是马齿型和硬粒型杂交类型。
植株高度、果穗形状、大小，籽粒胚乳的性质均介于硬粒型和马齿型之间，籽粒有黄白两色。
品质较马齿型好，主要特征是顶部凹陷比马齿型浅。
该类型也是我国普遍采用的一种栽培类型，产量也较高。
4.懦质型
也称蜡质型，果穗较小，籽粒胚乳全部为角质淀粉组成，水解后易形成糊精，籽粒不透明，坚硬平滑，无光泽。
目前栽培面积不大，只有零星种植。
5.爆裂型
又名麦玉米，果穗小轴细，籽粒小。
胚乳几乎全部为角质淀粉，仅中部有少许粉质淀粉。
粒色分黄、白、红紫色。
籽粒硬而透明，品质良好，遇高温时有较大的爆裂性能，我国各地有小面积栽培。
6.粉质型
又名软粒型，果穗和籽粒外型与硬粒型相似，但无光泽。
籽粒胚乳完全由粉质淀粉组成，因此籽粒呈乳白色，由于田间易感染病虫害；贮藏期间吸湿性强，现我国栽培极少。
7.甜质型
又称甜玉米，植株分蘖力强，主茎及分蘖均能结果穗，果穗较小。
粉质淀粉极少，籽粒绝大部分为角质胚乳所组成。
乳熟期籽粒内糖分含量较高。
成熟干燥后，籽粒表面皱缩，呈半透明状，近年来各地均有种植，多制成甜玉米罐头等食品。
8.甜粉型
籽粒上半部有与甜质型相同的角质淀粉，下半部具有与粉质型相同的粉质淀粉。
此类型是分类学的材料，我国各地无栽培
9.有稃型
有稃种是一种较为原始的类型。
果穗上每一籽粒外面均由一长大的稃壳包住，稃壳顶端有时有长芒状物，籽粒坚硬，外部多为角质淀粉，脱粒极难，无栽培价值，因此我国各地均无栽培。
（三）按玉米用途分类
1.甜玉米
甜玉米因其籽粒在乳熟期含糖量高而得名。
它的用途和食用方法类似于蔬菜和水果的性质，可蒸煮后直接食用，又被称为“蔬菜玉米”和“水果玉米”；它还可加工制成各种风味的罐头和加工食品、冷冻食品，也有人称之为罐头玉米。
生产上应用的有普通甜玉米、超甜玉米和加强甜玉米类型。
2.糯玉米
糯玉米又称粘玉米，糯玉米籽粒中的淀粉完全是支链淀粉，而普通玉米（不论硬粒型还是马齿型玉米）籽粒的淀粉由大约72％的支链淀粉和28％的直链淀粉所构成。
糯玉米淀粉在淀粉水解酶的作用下，消化率可达85％，而普通玉米的消化率仅为69％。
糯玉米与普通玉米相比，籽粒中的水溶性蛋白和盐溶性蛋白的含量都较高，而醇溶蛋白比较低，赖氨酸含量要比普通玉米高16％～74％。
常食糯玉米，有利于防止血管硬化、降低血液中的胆固醇含量，还可以防治肠道疾病和癌症的发生，保健效果好，是老弱病人和婴幼儿的良好食品。
因此，糯玉米作为蔬菜、水果玉米开发利用具有较高的经济价值。
糯玉米的产量较高，用途广泛，既可为市场提供鲜食或速冻、罐装玉米又可生产籽粒供粮用、饲用或用做工业原料，同时还可以利用茎叶发展养殖业。
3.笋玉米
笋玉米是指以采收
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