和水稻(80~120 厘米)、小麦(50~110 厘米)相比,玉米(150~250厘米)是一个高大挺拔的禾本科作物。
小麦
水稻
玉米
玉米植株从下到上包括:节根、支持根、节间、节、茎秆、叶鞘、叶片、雌穗、花丝和雄穗。
玉米为发达的须根系。根据根的发生时期和部位不同,可分为 3 种根。
(1)初生根:种子发芽时,从种胚长出的一条幼根,称为初生胚根,之后在下胚轴处又长出了数条幼根,称为次生胚根,两者合称初生根。这些根系是玉米幼苗期的吸收器官。
(2)次生根:三叶期后,从地下茎基部 6~8 个密集的节上,生长出次生根。它是玉米一生中固定生长和最重要的营养吸收器官。
(3)支持根:地上部接近地面的茎节上环生的 2~3 层根系,其在支撑防倒方面具有重要作用。
玉米的支持根
茎由节和节间组成,一般为 15~22 节,其中地下 4~6 节密生。每节生一片叶子,节与节之间为节间。玉米主茎各节均有一个腋芽。茎基部上的腋芽能长成侧枝,称为分蘖,并形成自己的根系。茎是植株的骨架,支撑着玉米的生长,是玉米养分和水分的输导组织和贮存器官。
玉米分蘖
玉米叶片由叶鞘、叶片、叶耳三部分构成。主要功能是进行光合作用、蒸腾作用和吸收作用。
叶鞘在叶片下部,紧包茎节,可增强茎秆的抗倒折能力,保护茎秆。
叶耳着生于鞘与叶片分界处。
玉米叶
玉米为雌雄同株异位花序。
(1)雄花序:有主轴和分枝。主轴着生 4 行以上成对排列的小穗,分枝仅有2行成对小穗。雄穗上有小穗,小穗外部有颖片,打开颖片,小穗里面还有外稃、内稃、雄蕊。
玉米雄花序
玉米雄穗小花
花成熟后,内外颖张开,雄蕊的花丝伸长将花药送出颖片,花药裂开散粉。
玉米的花粉量充足,一株玉米花粉为 2 000 万~3 000 万粒。
开花的玉米雄穗
(2)雌花序:雌花序由茎秆中间叶腋间的腋芽发育而成,受精结实后成为果穗,也就是我们食用的玉米果穗。
授粉前幼嫩的玉米雌穗
雌穗是肉穗花序。雌穗最下面是一段节的穗柄,穗柄分为 6~10 个较密集的节,每个节上着生一片由叶鞘变成的苞叶。
雌穗穗轴上着生纵行成对排列的无柄雌小穗,每一小穗内有两朵小花,但只有一朵花能够结实,上位花结实,下位花退化。果穗上籽粒行数是偶数,一般有8~24 行。
鲜食期甜玉米果穗
不同玉米的品种表型差异较大,大致为穗长 23 厘米、直径 5 厘米,每穗玉米有 500~1 000 粒籽粒,单果穗鲜重为 240~298 克。
甜玉米果穗和横截面
随着植株的生长,雌穗花丝逐渐伸长,顶端出现分裂,花丝上出现绒毛,子房体积增大。雌穗花丝开始伸长时期正值雄穗进入花粉粒内容物充实期,此期延续时间一般为4~7 天。花丝有接受花粉的能力,受精后花丝枯萎,花粉顺着花丝传输到胚珠,花粉和卵子结合后会形成受精卵,子房逐渐膨大,最终发育成玉米籽粒。
长长的玉米雌穗花丝
玉米开花顺序是从主轴中上部开始,然后向上向下同时进行,各分枝的小花开放顺序与主轴相同,从分枝顺序看,中上部的分枝先开花,然后上部和下部的分枝再开花。
开花的玉米雄穗
玉米籽粒由种皮和果皮、胚和胚乳组成。
玉米种子纵向解剖图
玉米籽粒多为黄色和白色两种颜色,也有黑色、紫色、红色、粉色、蓝色、绿色等其他颜色。
多彩的玉米籽粒
玉米籽粒有的近圆形、有的是扁平形。
胚乳是玉米贮藏有机营养的地方。
玉米的胚较大,位于籽粒的一侧,包括子叶、胚根、胚芽和胚轴。
100 粒新鲜甜玉米籽粒重 35~40 克,100 粒甜玉米干籽粒重 13~23 克。
试验材料
玉米种子
滴管
镊子
稀碘液
培养皿
放大镜
解剖刀
解剖针
试验步骤
1 将干玉米种子浸泡在水中。
2 将浸泡后的玉米种子平放在培养皿中,用解剖刀将玉米种子从中央纵向剖开。
3 在剖面上滴一滴碘液。
4 用放大镜仔细观察种皮和果皮、胚乳、子叶、胚根、胚芽和胚轴。
5 用解剖针指出玉米籽粒的种皮和果皮、胚乳、子叶、胚根、胚芽和胚轴。
不同作物完熟期籽粒千粒重比较如下:
1 000 粒油菜重 1.4~5.7 克,有 174 000~714 000 粒种子;
1 000 粒芝麻重 2~4 克,有 250 000~500 000 粒种子;
1 000 粒谷子重 2.2~4.0 克,有 250 000~454 000 粒种子;
1 000 粒水稻重 18~34 克,有 29 400~55 000 粒种子;
1 000 粒高粱重 20~34 克,有 29 400~50 000 粒种子;
1 000 粒大麦重 20~48 克,有 20 800~50 000 粒种子;
1 000 粒小麦重 23~58 克,有 17 200~43 400 粒种子;
1 000 粒绿豆重 30~40 克,有 25 000~33 400 粒种子;
1 000 粒向日葵重 40~200 克,有 5 000~25 000 粒种子;
1 000 粒棉花重 80~135 克,有 7 400~12 600 粒种子;
1 000 粒大豆重 110~250 克,有 4 000~9 000 粒种子;
1 000 粒豌豆重 110~400 克,有 2 600~9 000 粒种子;
1 000 粒玉米重 180~500 克,有 2 000~5 560 粒种子;
1 000 粒蚕豆重 500~900 克,有 1 120~2 000 粒种子。
油菜
芝麻
水稻
高粱
大麦
绿豆
向日葵
棉花
大豆
豌豆
玉米
蚕豆
玉米是全球产量最高的谷物,2022—2023 年全球玉米籽粒产量约为 11.5亿吨,而仅次于玉米的小麦和精米分别只有 7.8 亿吨和 5.0 亿吨。