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词条 植物营养器官生长
释义

植物体是由细胞组成的,而植物的生长实际上就是细胞数目的增多和体积的增大,因此,植物生长是一个体积或质量的不可逆的增加过程。植物生长的性质和动物的有本质区别,这一点在种子植物和脊椎动物尤为明显。

简介

脊椎动物在出生后已具备了成年动物的一切主要器官,它的生长不过是各部分体积的同时增大而已,并且动物的生长迟早总会达到一定的限度。种子植物的生长则不同。植物出生后,在整个生活过程中,都在继续不断地产生新的器官,而且,由于茎和根尖端的组织始终保持胚胎状态,茎和根中又有形成层,所以,可以不断地生长,在百年甚至千年的老树上,还有生出仅数月或数天的幼嫩部分。

植物营养器官的生长主要是植物体细胞数量的增多和体积的增大。营养器官的生长有自己的特性,同时也需要一定的条件。

1营养器官的生长特性

1.1茎生长特性

控制茎生长最重要的组织是顶端分生组织和近顶端分生组织。前者控制后者的活性,而后者的细胞分裂和伸长决定茎的生长速率。茎的节通常不伸长,节间伸长部位则依植物种类而定,有均匀分布于节间的,有在节间中部的,也有在节间基部的。居间分生组织在整个生活史中保持分生能力。例如,水稻倒伏时,茎向上弯曲生长;水稻顶端分生组织形成花序后茎的快速生长,都是居间分生组织活动的结果。在茎(包括根和整株植物)的整个生长过程中,生长速度都表现出“慢—快—慢”的基本规律(即呈现S型曲线),即开始时生长缓慢,以后逐渐加快,达到最高点,然后生长速率又减慢以至停止。我们把生长的这三个阶段总合起来叫做生长大周期(grand period of growth)。可细分为四个时期:①停滞期,细胞处于分裂时期和原生质体积累时期,生长比较缓慢;②对数生长期,细胞体积随时间而呈对数增大,因为细胞合成的物质可以再合成更多的物质,细胞越多,生长越快,有点像在银行存款中以复利计息的存款,数目越来越大,呈对数增加;③直线生长期,生长继续以恒定速率(通常是最高速率)增加;④衰老期,生长速率下降,因为细胞成熟并开始衰老。茎的生长有顶端优势,顶芽抑制侧芽生长。

1.2根生长特性

根的生长部位也有顶端分生组织,根的生长也具有生长大周期。根也有顶端优势,主根控制侧根的生长。根尖顶端分生组织之内的静止中心含较少线粒体、内质网、质体等,与根冠分生组织相比,细胞分裂比较慢(不是不分裂),细胞周期长,故称为静止中心。据研究,拟南芥的静止中心是又四个细胞组成。

根部能长出不定根,不定根是指生长在不是正常发生部位的根。园艺上插枝、叶插、压条等方法繁殖,就是利用它们产生不定根的性能。不定根的产生需要两个过程:不定根根原基的形成和不定根生长,前者主要需要生长素,后者需要营养和环境条件。生产上常利用IBA和NAA等促进插条生根。

1.3叶生长特性

一般而言,叶在芽中形成,它由茎尖生长锥的叶原基发育而成。幼叶发育完成后由小变大的生长过程,因植物种类而异。双子叶植物的叶子是全叶均匀生长,到一定时间即停止,所以叶上不保留原分生组织,叶片细胞全部成熟。单子叶植物的叶子生长是基生生长,所以叶子基部保持生长能力。例如韭、葱等叶被切断后,叶子很快就能生长起来。

2影响营养器官生长的条件

2.1温度

植物只有在一定的温度下,才能生长。不同种类植物生长所要求的温度范围,是很不同的。北极的或高山的植物,可在零度或零度以下生长,最适温度一般很少越过10℃。大部分原产温带的植物,5℃或10℃下不会有明显的生长,其最适生长温度通常在25~30℃,最高生长温度是35~40℃。大多数热带和亚热带植物的生长温度范围,要更高一些。以原产亚热带的玉米来说,最低生长温度为10℃,最适生长温度为33~35℃,而最高生长温度达45℃。

这里还应着重指出,所谓生长的最适温度,是指生长最快的温度,这个温度对于植物健壮生长来说,往往不是最适宜的。因为生长最快时,物质较多用于生长,消耗太快,没有在较低温度下生长那么结实。在生产实践上培育健壮的植株,常常要求在比生长最适温度(生理最适温度)略底的温度,即所谓“协调的最适温度”下进行。

由于人工气候室的建立, 人们能够在控制一定的条件下,研究昼夜温差对植物生长的影响。在昼夜温度恒定为25℃的情况下,番茄植株生长速率较快;但在日温为26℃,夜温为20℃的昼夜温差情况下,则生长更快。这种日温较高而夜温较低促进生长的原因,主要是夜温下降可降低有机物消耗(呼吸作用的消耗),或者说增加光合产物的积累,因而加速了植株生长速率。

在自然条件下,具有日温较高和夜温较低的周期性变化。植物这种对昼夜温度周期性变化的反应,称为生长的温周期现象。

了解植物生长对温度的要求,在农业生产上对保证植物的良好生长有重要的意义。在温室栽培中,我国劳动人民早已注意到夜间降温的有利作用,这就是温周期现象在实践中的应用。

根生长的土壤最适温度一般是在20~30℃,温度过高或过低吸水都少,生长缓慢甚至停止。有人培育玉米幼苗,地上部保持25℃,给予根系不同温度,结果得知26℃是根系生长最适温度,温度过高(33~35℃)过低(12~17℃)都不适宜。即使地上部温度保持适宜温度,但根系温度不适宜,也影响地上部的生长。由此可见,土壤温度对根系和地上部的生长都是十分重要的。

小麦叶片面积在一定范围内随温度的增加而增大,因此,人们常常用积温来预测作物成熟期。

2.2光

幼苗发育也是受光控制的。播种在土中的禾谷类作物种子,芽鞘和中胚轴在土中不断伸长,直到见光为止。而幼苗见光后,卷曲的叶片才张开。

光对茎伸长有抑制作用。实验表明,在光照下生长的玉米幼苗,其生长速率比黑暗处理降低30%左右,自由IAA含量降低40%左右,但结合态IAA含量显著增加。应该指出,蓝紫光的抑制处理更显著。高山大气稀薄,紫外光容易透过,因此高山植物就长得特别矮小。实验证明,蓝光能使水稻幼苗自由态IAA、GA、玉米素和二氢玉米素含量物就下降,ABA含量和乙烯释放量明显增加,植株矮小。

在农业生产中,常因植株群体过密,株间郁笔缺光,茎秆细胞纤细,节间过长,机械组织不发达,造成倒伏而导致减产。因此,要合理密植,加强水肥管理,使株间风透光,茎秆粗壮不倒伏。

光可以抑制多种作物根的生长,而且光强度与抑制根生长呈正相关,因为光促进根内形成脱落酸。

通常禾本科作物在弱光下,叶片面积大而薄,叶面积增大似乎可补偿单位叶面积光合速率下降;在强光条件下生长的叶片则较小而厚。所以在相同水肥条件下,田边树荫下的稻株叶长而软,田中阳光充足处的稻株叶短而挺。

2.3水分

细胞分裂和伸长都必须在水分充足的情况下才能进行,其中细胞的伸长生长较细胞分裂更受水分亏缺的影响。生产上,在控制小麦、水稻茎部过度伸长的根本措施就是控制第二、三节间伸长期间的水分供应。小麦、水稻的抽穗,主要是穗下节间的伸长,此时严重缺水,穗子就可以抽不出来或不能全部抽出,包藏在叶鞘内的谷粒结实不良,产量受到影响。

土壤水分过少时,根生长慢,同时使根木栓化,降低吸水能力。土壤水分过多时,同期不良,根短且侧根数增多。土壤淹水情况下,形成缺氧条件,根尖的细胞分裂明显被抑制。此外,无氧条件下也可使土壤进行还原反应,积累还原物质如亚硝酸根离子、二价锰离子、二价铁离子、硫化氢等,对根生长有害。根在通气不良状况下,还会形成通气组织以适应环境,玉米和小麦就是这样。少量的氧就可以促进乙烯产生,诱发通气组织的形成;但在通氮气状况下,不产生乙烯,通气组织也就无法形成。

水分供应对根冠比也有一定的影响。水分不足时,根系相对容易得到水分,生长所受影响小,而地上部分犹豫跟提供的水分太少而使生长受到较大的影响,于是根冠比值上升;水分充足时,地上、地下水分均得到满足,但根系因气体少,生长所受影响大,而地上部分水、气供应充足,生长旺盛,于是根冠比值下降。

充足的水分加快叶片的生长速率,叶片大而薄。相反,水分不足时,叶生长受阻,生长速率慢,叶小而厚。

2.4矿质营养

氮肥能使出叶期提早、叶片增大和叶片寿命相对延长,使用氮肥亦称为叶肥。对稻田采取中期晒田,就是减少对氮肥的吸收,积累糖类,叶厚且硬直,改善田间小气候。对稻田虽可延长叶片寿命,但施用过量,叶大而薄,容易干枯,寿命反而缩短。氮肥同样显著促进茎的生长,氮肥过多,会引起徒长倒伏。

氮素对根冠比也有一定影响,氮素不足时,根系氮素较多一些,且由于地上部分运来有机物较多,生长较旺盛,而地上部分由于根运来的氮素少,难以合成大量蛋白质而使生长受影响,于是根冠比上升。氮素充足时,地上、地下氮素充足,但地上部分茎、叶中大量的氮素存在时和、光合产生的有机物合成蛋白量小,从而使地上部分旺盛生长,同时也使根部的有机物减少,根部生长缓慢,根冠比值下降。

赤霉素显著促进茎的生长。生长延缓剂CCC等抑制菊花近顶端分生组织的细胞分裂和茎的生长,外施赤霉素可抵消他们的抑制效果。水稻一生中,赤霉素的含量变化有两个高峰。一个在分蘖盛期,一个在抽穗期,起伏都很大。由于赤霉素对水稻茎秆的节间伸长有非常明显的效果,因此生产上利用赤霉素促进杂交水稻亲本的抽穗,减少包颈率。

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更新时间:2025/2/7 16:16:57