产量因素的形成是在作物整个生育期内不同时期依次而重叠进行的。如果把作物的生育期概分为3个阶段,即生育前期、中期和后期。那么以子实为产品器官的作物,生育前期为营养生长阶段,光合产物主要用于根、叶、分蘖或分枝的生长。生育中期为生殖器官分化形成和营养器官旺盛生长并进期,生殖器官形成的多少决定产量潜力的大小;生育后期是结实成熟阶段,光合产物大量运往籽粒,营养器官停止生长且重量逐渐减轻,穗和子实干物质重量急剧增加,直至达到潜在贮存量。一般说来,前一个生育时期的生长程度有决定后一个时期生长程度的作用,营养器官的生长和生殖器官的生长相互影响,相互联系。生殖器官生长所需要的养分,大部分由营养器官供应,因此,只有营养器官生长良好,才能保证生殖器官的形成和发育。
产量因素在其形成过程中具有自动调节现象,这种调节主要反映在对群体产量的补偿效应上。禾谷类作物产量因素的补偿作用,主要表现为生长后期形成的产量因素可以补偿生长前期损失的产量因素。例如,种植密度偏低或苗数不足,可以通过发生较多的分蘖,形成较多的穗数来补偿;穗数不足时,每穗粒数和粒重的增加,也可略有补偿。生长前期的补偿作用往往大于生长后期。不同作物的补偿程度亦不同,分蘖作物,如水稻、小麦等,自动调节能力较强;主茎型作物,如玉米、高粱等,自动调节能力稍弱。 作物产量形成的全过程包括光合器官、吸收器官及产品器官的建成及产量内容物的形成、运输和积累。从物质生产的角度分析,作物产量实质上是通过光合作用直接或间接形成的,并取决于光合产物的积累与分配。作物光合生产的能力与光合面积、光合时间及光合效率密切相关。光合面积,即包括叶片、茎、叶鞘及结实器官能够进行光合作用的绿色表面积,其中绿叶面积是构成光合面积的主体;光合时间是指光合作用进行的时间;光合效率指的是单位时间,单位叶面积同化CO2的毫克数或积累干物质的克数。一般说来,在适宜范围内,光合面积愈大,光合时间愈长,光合效率又较高,光合产物非生产性消耗少,分配利用较合理,就能获得较高的经济产量。
作物的干物质积累动态遵循Logistic曲线(S形曲线)模式,即经历缓慢增长期、指数增长期、直线增长期和减慢停止期。作物生长初期,植株较小,叶片和分蘖或分枝不断发生,并进行再生产。此期干物质积累量与叶面积成正比。随着植株的生长,叶面积的增大,净同化率因叶片相互荫蔽而下降,但由于单位土地面积上叶面积总量大,群体干物质积累近于直线增长。此后,叶片逐渐衰老,功能减退,群体干物质积累速度减慢,同化物质由营养器官向生殖器官转运,当植株进入成熟期,生长停止,干物质积累亦停止。作物种类或品种不同,生态环境和栽培条件不同,各个时期所经历的时间、干物质积累速度、积累总量及在器官间的分配均有所不同。
干物质的分配随作物种类、品种、生育时期及栽培条件而异。生育时期不同,干物质分配的中心也有所不同。一般地,作物干物质的分配是随生长中心的转移而转移。