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作物营养器官

作物本身所具有吸收、输导、制造、贮藏营养物质和水的组织结构。包括根、茎、叶及其相应的变态器官。在形态、结构上各有特点,分布的位置不同,生理机能也不同。根的主要功能是固定植株,吸收水分和营养物质,同时也可贮藏以及合成某些有机物质。茎的输导组织与根、叶的输导组织相通,主要功能是运输水分、无机盐类和有机营养物质至植株体内各部,也能贮藏营养物质和水分,并有支撑功能。

作物本身所具有吸收、输导、制造、贮藏营养物质和水的组织结构。包括根、茎、叶及其相应的变态器官。在形态、结构上各有特点,分布的位置不同,生理机能也不同。根的主要功能是固定植株,吸收水分和营养物质,同时也可贮藏以及合成某些有机物质。茎的输导组织与根、叶的输导组织相通,主要功能是运输水分、无机盐类和有机营养物质至植株体内各部,也能贮藏营养物质和水分,并有支撑功能。叶是作物进行光合作用的主要器官。这些器官还具有无性繁殖的功能。

(袁祖培)

按其着生部位、发生先后、形态及功能,可将根分为①初生根:种子萌发后由种胚内长出的根。双子叶作物初生根只有一条,是由胚根发育而成,垂直下扎,形成主根。有些单子叶作物初生根也只有一条,如稻、粟等。另一些单子叶作物种子萌发后,先长出一条胚根,称初生胚根,之后又从胚的其他节位长出数条根,称次生胚根,如麦类、玉米等。因为它们都是在种子萌发后第一批长出的根,故统称初生根,又称种子根。②次生根:双子叶作物主根长到一定程度时发生的侧根或分枝根,禾本科作物幼苗长到一定时期后,在基部茎节上长出的根称为次生根或节根。次生根一般发生于节间的上、下部位,但以下位根为多。这些根发生于茎节附近,而且由下而上按节位顺序有规律地发生,层次分明,所以又称节根。有些作物地上茎节也能发根,如高粱、玉米等。因为这些根长在空气中,所以又叫做气生根,穿入土中后有支持作物的作用,因而又称为支柱根,也属于次生根。③不定根:由茎、叶等处随时发生没有固定位置的根。如甘薯的茎、豆科作物的胚轴和匍匐枝上所形成的根都是不定根。植物学把禾本科作物的节根也叫做不定根。④块根:有些作物的根在生长过程中逐步膨大,内含大量薄壁细胞,贮藏大量养分,肥大多汁,形如块状。如甘薯、凉薯等。

一株作物地下部分根的总体称为根系,根据其形态和生长特性可分为两类(见图1)。①直根系:以主根为中心形成的根系。双子叶作物胚根出生后垂直下扎,由于形成层的活动进行次生生长,使根增粗,主根发达。主根上可产生大量分枝根,按分枝根发生的位置和顺序,可分为一级支根、二级支根和三级支根,有的作物可达五级六级支根。②须根系:有些作物的根无次生生长,不能增粗,所有根的粗细大体相似,其状如须,称为须根系。禾本科作物均为须根系,大量的根是基部茎节上长出的次生根,次生根又产生多级分枝根,例如一株玉米可以产生50~100条次生根(一级根),分枝可以发生到五级,如果将全部根都连接起来总长度可达1000~2000米。

(王树安 王经武)

图1 根的类型

茎因生长习性的不同,可以划分为①直立茎:大多数农作物的茎属于直立茎如稻、麦、棉花、油菜、麻类等;②匍匐茎:如甘薯的茎蔓;③攀缘茎:如豌豆的茎;④缠绕茎:如豇豆的茎。多数作物茎是圆柱形,这种形状最适宜于担负支撑、输导和贮藏的功能。芝麻、蚕豆等的茎呈方形。马铃薯的茎表面有棱。有些作物的茎发生变态,呈短而粗的块茎,如马铃薯;呈根状的地下茎,如苎麻。茎的颜色和有无茸毛,随种或品种而异。

茎由节和节间组成。茎上着生叶的部位叫节;相邻两个节之间的部分,叫做节间。禾本科作物非常明显,如稻、麦、玉米、高粱、甘蔗等。一般双子叶作物的节只是在叶柄着生处略为突起,表面没有特殊的结构。节与节间的数目因作物种类和品种不同而异。双子叶作物的节和节间较多,如黄麻一般有40~50节,茎较粗壮,机械组织发达,一般不容易发生倒伏。禾本科作物节数较少,如水稻一般有10~17节。同一作物因品种不同,节数也有差异,矮秆、早熟的品种节数较少;高秆、晚熟的品种节数较多。作物的茎节生叶,叶腋中一般着生一个芽,双子叶作物的腋芽可发育成为分枝;禾谷类作物地下部或近地面密集的茎节,称为分蘖节,分蘖节上的腋芽形成的分枝称为分蘖。

双子叶作物的茎主要是靠顶端分生组织的细胞不断进行分裂、伸长而逐渐长高,使节数增加。节间伸长,称为顶端生长。禾谷类作物的长高,主要是靠每个节间基部的居间分生组织的细胞进行分裂和伸长,使每个节间伸长,称为居间生长。当基部节间进行居间生长,即开始伸长时,称为拔节。抽穗时由于几个节间同时进行居间生长,使茎的伸长特别迅速。

双子叶作物的株高,是从子叶节或第一片展开叶的叶柄基部到茎顶端的高度;禾谷类作物的株高,是从植株基部(靠近表土处)至株丛最高点的平均高度。有些作物没有明显的株高,只能测量其茎蔓的长度,称为茎长,如甘薯的匍匐茎和豌豆的攀缘茎等。

不同种类农作物茎的高矮、粗细、坚硬度有很大的差别,同一种作物,由于栽培季节、水肥条件、光线强弱等的影响,也有一定的差异。而茎的形态结构也与经济产量有着密切联系。例如甘蔗、麻类等利用其茎部的作物,往往有效茎多而较高较粗时,单位面积蔗糖或纤维的产量也较高。

根据其来源和着生部位的不同可分为子叶和真叶。子叶是胚的组成部分之一,由受精卵分化而来,着生在胚轴上。双子叶作物有子叶两片,细胞内含有丰富的营养物质,供种子发芽和幼苗生长之用。单子叶作物有一片子叶形成包被胚芽的胚芽鞘,另有一片子叶,形如盾状,称为盾片。在种子发芽和幼苗生长时起消化、吸收、运输养分的作用。豆类作物在出苗时子叶能否出土取决于下胚轴的延伸能力。大豆、菜豆、绿豆在种子发芽时,下胚轴延伸能力强,故子叶均能出土,而豌豆则下胚轴延伸能力弱,故子叶不出土;花生则视播种深浅,子叶可出土,也可能不出土,称为半出土作物。

真叶起源于茎尖周围的叶原基,着生在主茎或分枝的各节上。真叶的组成因作物种类不同而异(图2)。大多数双子叶作物的叶是由叶片、叶柄和托叶三部分组成,称为完全叶,如棉花、大豆、花生、豌豆等;但有些双子叶作物的叶却缺少上述一部分或两部分,称为不完全叶,如甘薯、油菜的叶缺托叶,烟草的叶缺叶柄等。禾谷类作物的叶一般包括叶片、叶鞘、叶耳和叶舌四个部分。具叶片和叶鞘的为完全叶,只具叶鞘而不具叶片的为不完全叶,如水稻的第一片叶即鞘叶。叶耳、叶舌的特征常作为区分植物属、种的依据之一,如小麦的叶耳小有毛,大麦的叶耳大无毛,而燕麦无叶耳。又如稗不具叶耳和叶舌,可与水稻秧苗明显区别开来。

图2 叶的组成

农作物的叶根据在同一叶柄上着生的叶片数又可分为单叶和复叶。一个叶柄上只生一片叶,不论是完整的或者是分裂的都称单叶,如棉花、甘薯的叶,禾谷类作物的叶也属单叶。一个叶柄上着生两个以上完全独立的小叶片,称复叶,如花生、大豆、苕子等。复叶又叮分为三出复叶,如大豆;掌状复叶,如大麻;羽状复叶,如花生、紫云英等(图3)。在作物生育过程中,叶的各个组成部分都起着重

图3 复叶的种类

在作物生育过程中,叶的各个组成部分都起着重要作用。叶片的叶肉内含有大量的叶绿体,表皮上分布有许多气孔,是植株进行光合作用、呼吸作用、蒸腾作用的主要器官。叶柄主要起输导和支持作用,保证茎叶之间的物质交流,并承受叶片的重量使之伸展在能充分接受阳光的位置。禾谷类作物的叶鞘不仅对茎秆起保护和支撑作用,也能进行光合作用,并是贮藏和输导养料的重要器官,托叶除对幼叶起保护作用外,有些作物的托叶如豌豆也能进行光合作用。叶耳和叶舌的功能主要是防止雨水、尘埃和昆虫侵入叶鞘与茎之间,以利茎、叶正常生长。

叶不仅是植物行使多种生理活动的器官,而且也是某些栽培作物的直接产品。例如烟叶是卷烟工业的重要原料。又如剑麻、番麻和蕉麻等热带作物,是利用其叶片和叶鞘的维管束纤维。