最新园艺植物的生长发育幻灯片.ppt
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1、v2 21 11 1园艺植物的园艺植物的根系根系v 根系根系(root system)(root system)是园艺植物的重要器官。土壤管是园艺植物的重要器官。土壤管理、灌水和施肥等重要的田间管理,都是为了创造促进理、灌水和施肥等重要的田间管理,都是为了创造促进根系生长发育的良好条件,以增强根系代谢活力,调节根系生长发育的良好条件,以增强根系代谢活力,调节植株上下部平衡、协调生长,从而实现优质、高效生产植株上下部平衡、协调生长,从而实现优质、高效生产目的。园艺植物的根系是其整体赖以生存的基础。因此,目的。园艺植物的根系是其整体赖以生存的基础。因此,根系生长优劣是园艺植物能否发挥高产优质潜力的
2、关键。根系生长优劣是园艺植物能否发挥高产优质潜力的关键。 (5 5)变态根的特性与功能)变态根的特性与功能v园艺植物的根系除起园艺植物的根系除起固定植株固定植株、吸收水肥吸收水肥、合成合成与与运输运输等功能外,还以不同形态起着等功能外,还以不同形态起着贮藏营养贮藏营养与与繁殖繁殖作用。作用。主要根的主要根的变态变态有以下有以下3 3类类:v肥大直根(肥大直根(fleshy tap rootfleshy tap root):):萝卜萝卜、胡萝卜胡萝卜、甜菜等甜菜等的肉质根,均是由主根肥大发育而成。从外形上的肉质根,均是由主根肥大发育而成。从外形上看,其又分看,其又分3 3部分:部分:根头根头即短
3、缩的茎部,由即短缩的茎部,由上胚轴发育上胚轴发育而而来;来;根颈根颈则由则由下胚轴发育下胚轴发育而来,这部分而来,这部分不生叶和侧根不生叶和侧根;真根真根才是才是由初生根由初生根肥大而形成,其上有很多侧根。一般肥大而形成,其上有很多侧根。一般萝卜萝卜着生着生两列两列侧根,且与子叶展开方向一致;侧根,且与子叶展开方向一致;胡萝卜胡萝卜则则有有4 4列列侧根。肉质根的根头、根颈和真根的比例,由于种侧根。肉质根的根头、根颈和真根的比例,由于种类不同而有差异。同样,在类不同而有差异。同样,在解剖学上解剖学上,3 3种根菜类又种根菜类又各有各有不同不同(图(图2-22-2)。)。v萝卜类型萝卜类型:肉质
4、根横切面由外至里依次为周皮层、:肉质根横切面由外至里依次为周皮层、韧皮部、木质部。韧皮部与木质部之间生长着一层具有韧皮部、木质部。韧皮部与木质部之间生长着一层具有分生能力的形成层。直根生长过程中,形成层不断增生分生能力的形成层。直根生长过程中,形成层不断增生次生韧皮部和次生木质部,且形成层活动所产生的细胞次生韧皮部和次生木质部,且形成层活动所产生的细胞以次生木质部为最多,也最膨大,占肉质根中绝大部分,以次生木质部为最多,也最膨大,占肉质根中绝大部分,也是主要食用部分。也是主要食用部分。v胡萝卜类型胡萝卜类型:与萝卜类型相反,肉质根生长过程中,:与萝卜类型相反,肉质根生长过程中,次生韧皮部细胞增
5、生与膨大较次生木质部要强得多。因次生韧皮部细胞增生与膨大较次生木质部要强得多。因而胡萝卜的韧皮部远较木质部发达。同时,韧皮部的细而胡萝卜的韧皮部远较木质部发达。同时,韧皮部的细胞组织柔嫩,为主要食用部分。胞组织柔嫩,为主要食用部分。v 甜菜类型甜菜类型:与萝卜胡萝卜不同,肉质根内部具有多:与萝卜胡萝卜不同,肉质根内部具有多轮形成层,每一轮形成层能向内增生木质部,向外增生轮形成层,每一轮形成层能向内增生木质部,向外增生韧皮部,成为维管束环,环与环之间充满着薄壁细胞。韧皮部,成为维管束环,环与环之间充满着薄壁细胞。v块根块根(root tuber)(root tuber):块根是由植物:块根是由植
6、物侧根或不定根侧根或不定根膨大而形成的肉质根膨大而形成的肉质根。块根形状各异;。块根形状各异;可作繁殖可作繁殖用。如用。如大丽花大丽花地下部分即为地下部分即为粗大纺锤状肉质块根粗大纺锤状肉质块根,形似地瓜,形似地瓜,故又名故又名地瓜花地瓜花。大丽花的块根是由茎基部原基发生的不。大丽花的块根是由茎基部原基发生的不定根肥大而成,虽肥大部分不抽生不定芽,但定根肥大而成,虽肥大部分不抽生不定芽,但根颈部分根颈部分可发生新芽可发生新芽,由此可发育成新的个体。,由此可发育成新的个体。 v 气生根气生根(air root)(air root):根系:根系不向土壤中下扎,而伸不向土壤中下扎,而伸向空气中向空气
7、中,称为气生根。气生根因植物种类与功能不同,称为气生根。气生根因植物种类与功能不同,又分为又分为3 3种种,即:,即:v支柱根支柱根(prop root)(prop root):起辅助支撑固定植物功能,类似支:起辅助支撑固定植物功能,类似支柱作用的气生根,柱作用的气生根,如如菜玉米菜玉米的气生根即为典型的支柱根。的气生根即为典型的支柱根。v攀缘根攀缘根(climbing root)(climbing root):起:起攀缘攀缘作用的气生根,如作用的气生根,如长春长春藤藤的气生根。的气生根。v呼吸根呼吸根(respiratory root)(respiratory root):根系伸向空中,:根
8、系伸向空中,吸收氧气吸收氧气,以以弥补地下根系缺氧导致生育不良弥补地下根系缺氧导致生育不良。呼吸根常发生于生。呼吸根常发生于生长在水塘边、沼泽地及土壤积水、排水不畅的田块的一长在水塘边、沼泽地及土壤积水、排水不畅的田块的一些观赏树木,如红树、水松等。呼吸根的发生是植物对些观赏树木,如红树、水松等。呼吸根的发生是植物对外界环境的一种适应性外界环境的一种适应性,因植物种类、生育环境特别是,因植物种类、生育环境特别是土壤、水分及空气湿度等不同而异。土壤、水分及空气湿度等不同而异。 (6)(6)根际与根系的生长发育根际与根系的生长发育v 根际根际:根际:根际(rhizosphere)(rhizosph
9、ere)是指与根系紧是指与根系紧密结合的密结合的土壤土壤或或岩屑质粒岩屑质粒的的实际表面实际表面,与生长根,与生长根紧密相接,其内含有紧密相接,其内含有根系溢泌物根系溢泌物、土壤微生物土壤微生物和和脱落的根细胞脱落的根细胞,以毫米计的微域环境。其中存在,以毫米计的微域环境。其中存在于根际中的土壤微生物的活动通过影响于根际中的土壤微生物的活动通过影响养分养分的有的有效性、养分的吸收和利用以及调节物质的平衡,效性、养分的吸收和利用以及调节物质的平衡,而构成了根际效应的重要组成成分。不仅如此,而构成了根际效应的重要组成成分。不仅如此,土壤中土壤中有些微生物有些微生物还能还能进入到根的组织中进入到根的
10、组织中,与根,与根共生共生,这种,这种共生现象共生现象(symbiosis)(symbiosis)又有又有两种类型两种类型。v菌根菌根 同真菌共生的根称为菌根同真菌共生的根称为菌根(mycorrhiza)(mycorrhiza),其按真菌侵入细胞程度进行分类。若其按真菌侵入细胞程度进行分类。若菌丝不侵入细胞内菌丝不侵入细胞内,只在皮层细胞间隙中的菌根为只在皮层细胞间隙中的菌根为外生菌根外生菌根(ectotrophic (ectotrophic mycorrhiza)mycorrhiza)。山毛榉、松等树木的根有外生茵根;。山毛榉、松等树木的根有外生茵根;菌丝菌丝侵入细胞内部的菌根为内生菌根侵入
11、细胞内部的菌根为内生菌根(ectendotrophic (ectendotrophic mycorrhiza)mycorrhiza),介于两者问的茵根为,介于两者问的茵根为内外兼生菌根内外兼生菌根(ectendotrophic mycorrhiza)(ectendotrophic mycorrhiza)。苹果、葡萄、柑橘、李、。苹果、葡萄、柑橘、李、核桃等核桃等大多数果树大多数果树,杜鹃、鸢尾、大葱、菜用苜蓿等多,杜鹃、鸢尾、大葱、菜用苜蓿等多为内生菌根为内生菌根,而,而草莓则为内外兼生菌根草莓则为内外兼生菌根。由于茵根的形。由于茵根的形成,扩大了园艺植物根系的吸收范围,增强了根系吸收成,扩大
12、了园艺植物根系的吸收范围,增强了根系吸收养分的能力,从而促进了地上部光合产物的提高和生理养分的能力,从而促进了地上部光合产物的提高和生理生化代谢的进行,这在土壤生化代谢的进行,这在土壤贫瘠贫瘠和和干旱干旱地区,保持植物地区,保持植物正常的水分代谢和养分吸收,正常的水分代谢和养分吸收,提高园艺植物抗逆性提高园艺植物抗逆性具有具有重要作用。因此,在果树苗木、蔬菜、花卉生产中,菌重要作用。因此,在果树苗木、蔬菜、花卉生产中,菌根应用将具有广阔的前景。根应用将具有广阔的前景。 v根瘤根瘤 根瘤根瘤(root nodule)(root nodule)是由于是由于细菌细菌侵入根部组侵入根部组织所致,这种细
13、菌称织所致,这种细菌称根瘤菌根瘤菌(root nodule bacterium)(root nodule bacterium)。菜豆、豇豆、豌豆、扁豆、蚕豆等各种菜豆、豇豆、豌豆、扁豆、蚕豆等各种豆类蔬菜豆类蔬菜的根系的根系均与均与根瘤菌共生根瘤菌共生,从而形成豆科植物区别于其他园艺植,从而形成豆科植物区别于其他园艺植物的一个显著特点。通常豆科蔬菜能分泌物质以吸引根物的一个显著特点。通常豆科蔬菜能分泌物质以吸引根瘤菌向其根部移动,当根瘤菌与根毛接触时,便瘤菌向其根部移动,当根瘤菌与根毛接触时,便由根毛由根毛处进入根组织处进入根组织. .根瘤菌根瘤菌在根皮层中繁殖在根皮层中繁殖,从而刺激皮层,从
14、而刺激皮层细细胞分裂胞分裂,形成很多微小的细胞形成很多微小的细胞,导致根组织膨大突起而导致根组织膨大突起而形成根瘤形成根瘤。这样豆类蔬菜与根瘤菌共同生活,。这样豆类蔬菜与根瘤菌共同生活,一方面一方面根根瘤菌从植物体内瘤菌从植物体内获得能量获得能量进行生长发育;进行生长发育;另一方面另一方面根瘤根瘤菌所菌所固定的氮素固定的氮素又为植物所利用。据研究,平均又为植物所利用。据研究,平均每公顷每公顷豆类蔬菜可以从空气中得到氮素营养相当于豆类蔬菜可以从空气中得到氮素营养相当于375kg375kg左右的左右的硫铵硫铵。豆类蔬菜所需氮素养分,约豆类蔬菜所需氮素养分,约1 13 3,来自土壤,来自土壤,2 2
15、3 3为根瘤菌从空气中固定而来。为根瘤菌从空气中固定而来。因此,创造根瘤菌所需生因此,创造根瘤菌所需生活条件,促进根瘤菌活动对豆类蔬菜生长发育具有重要活条件,促进根瘤菌活动对豆类蔬菜生长发育具有重要作用。除豆科蔬菜外,果园用作用。除豆科蔬菜外,果园用绿肥作物三叶草绿肥作物三叶草及菜用及菜用苜苜蓿等均有根瘤菌与之共生蓿等均有根瘤菌与之共生;果树中杨梅属、观赏树木中;果树中杨梅属、观赏树木中的桤木属、胡颓子属的树木根系也有根瘤。对根瘤、菌的桤木属、胡颓子属的树木根系也有根瘤。对根瘤、菌根及根际的深入研究和调控,对园艺植物的生长发育和根及根际的深入研究和调控,对园艺植物的生长发育和高效优质生产高效优
16、质生产具有重要意义,农作物以及园艺植物改善具有重要意义,农作物以及园艺植物改善营养状况的生物途径或营养状况的生物途径或生物施肥工程生物施肥工程即是这方面的研究。即是这方面的研究。 v 根系的分布根系的分布v 水平分布水平分布(horizontal distribution) (horizontal distribution) 根沿土壤根沿土壤表层方向平行伸长,分布的范围受园艺植物种类、育苗表层方向平行伸长,分布的范围受园艺植物种类、育苗移栽与否、土体条件及其他环境影响。番茄属根系比较移栽与否、土体条件及其他环境影响。番茄属根系比较发达,分布广而深的发达,分布广而深的蔬菜蔬菜,主根可深入土中达,
17、主根可深入土中达150cm150cm以上,以上,根系开展幅度为根系开展幅度为250cm250cm左右。但番茄通常育苗移栽,由于左右。但番茄通常育苗移栽,由于主根被切断,促使侧根发生并横向扩展,则大部分主根被切断,促使侧根发生并横向扩展,则大部分根群根群分布在分布在3050cm3050cm土壤表层土壤表层,100cm100cm以下土层中根系分布很以下土层中根系分布很少少( (图图23)23)。果树根系一般都分布到树冠投影范围以果树根系一般都分布到树冠投影范围以外外,些根系强大的树种些根系强大的树种甚至超出甚至超出4646倍倍。如枣树的根。如枣树的根系扩展范围最大,可达枝展的五六倍。系扩展范围最大
18、,可达枝展的五六倍。v垂直分布垂直分布(vertical distribution)(vertical distribution)园艺植物地上园艺植物地上部和地下部部和地下部相接处的部分为根颈相接处的部分为根颈(root collar or root root collar or root crowncrown)。根颈以下向土壤深处下扎的根称)。根颈以下向土壤深处下扎的根称垂直根垂直根(vertical rootvertical root)。垂直根在土壤中的分布深度与园艺)。垂直根在土壤中的分布深度与园艺植物的植物的根系特性根系特性、土壤质地土壤质地、肥力水平肥力水平及水及水分状况分状况等有等
19、有关。大多关。大多蔬菜作物属浅根系蔬菜作物属浅根系,如黄瓜主要根群分布在,如黄瓜主要根群分布在20cm20cm左右耕层土壤中(图左右耕层土壤中(图2-42-4);葱蒜类蔬菜则入土更浅,);葱蒜类蔬菜则入土更浅,几乎没有根毛,吸水力很弱。即使是深根性蔬菜也由于几乎没有根毛,吸水力很弱。即使是深根性蔬菜也由于生产中多行育苗移栽,限制了主根发展,使根群大多生产中多行育苗移栽,限制了主根发展,使根群大多 v分布在分布在30cm30cm以内的耕层土壤中以内的耕层土壤中。苹果、核桃等深根苹果、核桃等深根性果树自根苗性果树自根苗栽培,垂直根分布可达栽培,垂直根分布可达4m4m左右左右。但用砧木。但用砧木嫁接
20、栽培,根系入土深度则取决于砧木种类。与蔬菜类嫁接栽培,根系入土深度则取决于砧木种类。与蔬菜类似,葡萄在果树中属浅根系,通常大部分根群分布在似,葡萄在果树中属浅根系,通常大部分根群分布在20-20-30cm30cm的表层土壤中。的表层土壤中。花卉植物则介于蔬菜和果树之间花卉植物则介于蔬菜和果树之间。干旱地区的果树根系分布很深,使果树能得到深层土壤干旱地区的果树根系分布很深,使果树能得到深层土壤中的水分。中的水分。 v根系生长动态:根系生长动态:园艺植物的根系受植物种类、品园艺植物的根系受植物种类、品种、环境条件及栽培技术等影响,其生长动态常表现出种、环境条件及栽培技术等影响,其生长动态常表现出明
21、显的明显的周期性周期性。主要有。主要有昼夜周期性昼夜周期性、年生长周期性年生长周期性和和生生命周期性命周期性。在不同生长周期中,除了根系体积或重量的。在不同生长周期中,除了根系体积或重量的消长外,还有根系功能,再生能力等的变化。消长外,还有根系功能,再生能力等的变化。 v生命周期生命周期(life periodicity) (life periodicity) 对于对于1 1年年生生蔬菜及草本花卉蔬菜及草本花卉,从,从种子到种子种子到种子的生长发育过的生长发育过程即完成了一个生命周期。根系的生长从初生根程即完成了一个生命周期。根系的生长从初生根伸长到水平根衰老,最后垂直根衰老死亡,完成伸长到水
22、平根衰老,最后垂直根衰老死亡,完成其生命周期。其生命周期。果树果树是多年生以无性繁殖为主的植是多年生以无性繁殖为主的植株,株,不同于不同于1 1年生作物年生作物。一般状况下幼树先长垂。一般状况下幼树先长垂直根,树冠达一定大小的成年树,水平根迅速向直根,树冠达一定大小的成年树,水平根迅速向外伸展,至树冠最大时,根系也相应分布最广。外伸展,至树冠最大时,根系也相应分布最广。当外围枝叶开始枯衰,树冠缩小时,根系生长也当外围枝叶开始枯衰,树冠缩小时,根系生长也减弱,且水平根先衰老,最后垂直根衰老死亡。减弱,且水平根先衰老,最后垂直根衰老死亡。 v年生长周期年生长周期(yearly growth per
23、iodicity) (yearly growth periodicity) 在在全年各全年各生长季节生长季节不同器官的生长发育会交错重叠进行,不同器官的生长发育会交错重叠进行,各时期有各时期有旺盛生长中心,从而出现高峰和低谷旺盛生长中心,从而出现高峰和低谷。年生长周期变化与不同园艺植物年生长周期变化与不同园艺植物自身特点自身特点及及环境条件环境条件变化密切相关,其中自然环境因子中尤以变化密切相关,其中自然环境因子中尤以土温土温对根系生对根系生长周期性变化长周期性变化影响最大影响最大。一般。一般多年生蔬菜多年生蔬菜如石刁柏、如石刁柏、金针菜、竹笋、百合等及果树根系在冬季基本不生长。金针菜、竹笋、
24、百合等及果树根系在冬季基本不生长。而从春季至秋末根系生长出现周期性变化,生长曲线呈而从春季至秋末根系生长出现周期性变化,生长曲线呈双峰曲线或三峰曲线。如双峰曲线或三峰曲线。如苹果苹果在华北地区从在华北地区从3 3月上中旬月上中旬至至4 4月中旬,地温回升,被迫解除休眠,根系利用自身贮月中旬,地温回升,被迫解除休眠,根系利用自身贮藏营养开始生长,出现第藏营养开始生长,出现第1 1个生长高峰;第个生长高峰;第2 2个高峰在个高峰在5 5月月底至底至6 6月份前后,此时地上部叶面积最大,光合效率高,月份前后,此时地上部叶面积最大,光合效率高,温光条件良好,从而促进了根系迅速生长。之后地温升温光条件良
25、好,从而促进了根系迅速生长。之后地温升高,果实迅速生长,消耗大量营养,根系生长逐渐变缓;高,果实迅速生长,消耗大量营养,根系生长逐渐变缓;第第3 3个高峰出现在秋季,温度适宜,果实已采收或脱落,个高峰出现在秋季,温度适宜,果实已采收或脱落,地上部养分向下转移,促进了根系生长。黄瓜、番茄、地上部养分向下转移,促进了根系生长。黄瓜、番茄、菜豆、菊花、牵牛等菜豆、菊花、牵牛等1 1年生园艺植物因广泛应用设施栽培;年生园艺植物因广泛应用设施栽培;不同生长季节均能创造适宜的温度条件,其根系生长动不同生长季节均能创造适宜的温度条件,其根系生长动态主要受自身遗传因子影响而呈现规律性的变化。态主要受自身遗传因
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