1、,主讲人：李向东 教授,作物栽培学,第一章 概论 第一节 绪言 一、作物生产在国民经济中的地位农业是国民经济的基础，这是由于农产品具有特殊的使用价值，是人类生存最基本、最必须的生活资料。作物生产又是农业生产的基础，这是由于作物生产不但直接供给人类所需的生活资料，而且还要供给农业中的畜牧业、渔业等所需的饲料。可见，作物生产的发展对整个国民经济的发展和社会的稳定均起着十分重要的作用，作物生产的产品数量和质量关系到我国十几亿人吃饭穿衣的大事，与人们物质生活水平的提高息息相关。作物生产的地位和作用主要表现在以下几个方面。,（一）人民生活资料的重要来源古人曰：“人之情不能无衣食，衣食之道必始于耕织”，可
2、见农业生产是人类生存之本，衣食之源。我国是世界第一人口大国，解决吃饭问题是头等大事，人民生活中所消费的粮食、水果、蔬菜几乎全部由作物生产提供。穿衣在人民基本消费方面也占有重要的地位。目前，我国服装原料的80%来自作物生产，合成纤维仅占20%左右。随着人类生活水平的提高，资源可持续利用和环保安全意识的加强，人们将会越来越喜欢可以再生的、经济的植物纤维。由此可见，作物生产具有举足轻重的地位和作用。,（二）工业原料的重要来源 农产品为工业生产提供了重要的原材料。目前，我国约40%工业原料、70%的轻工业原料来源于农业生产。随着我国工业的发展和人民消费结构的变化，以农产品为原料的工业产值在工业产值中的
3、比重会有所下降，但有些轻工业，如制糖、卷烟、造纸、食品等的原料只能来源于农业，且主要来自作物生产业，所以农产品在我国工业原料中占有较大比例的局面短期内不会改变。随着人民生活水平的提高，对未加工的农产品的需求将不断下降，对农产品加工品的需求会不断增加，也就是说，目前人们直接消费的某些农产品今后需要加工后才能进入消费。可以预计，在今后一个相当长的时期内，我国轻工业的发展仍然受制于农业生产，特别是经济作物的生产状况。因此，发展作物生产业，必将推动我国工业和轻工业的发展，后者的发展反过来必将促进作物生产业进步。,（三）出口创汇的重要物资 目前，我国工业与世界先进水平还有相当大的差距，在世界市场上的竞争
4、力还较弱，而农副产品及其加工产品在国家总出口额中占有较大的比重。从未来的发展趋势看，农副产品及其加工产品的出口比重会有所下降，但仍将是出口物资的重要来源之一。可见，作物生产在农业增效和农民增收方面起到主要作用。 （四）农业的基础产业 农业是由种植业、畜牧业、林业和渔业组成。畜牧业和渔业的发展极大程度上依赖于种植业即作物生产的发展。在我国，种植业占的比重最大，是农业的基础，具有举足轻重的地位和作用。虽然，近年来由于养殖业（畜牧业和渔业）的发展，种植业在农业中的比重有所下降。但是，由于我国人口压力大、口粮任务重，加上养殖业的发展在很大程度上依赖于作物生产业提供饲料，因此我国种植业在农业中的比重及其
5、基础地位是不会动摇的。,（五）农业现代化的组成部分 实现农业现代化是我国社会主义现代化的重要内容和标志，是体现一个国家社会经济发展水平和综合国力的重要指标。作物生产业是农业的基础，没有现代化的作物生产，就没有现代化的农业和现代化的农村。因此，随着社会的发展和科技的进步，作物生产业也会得到现代科技的武装和改造，从而实现作物生产的现代化、科学化和产业化。,二、作物生产的特点 作物生产以土地为基本生产资料，受自然条件的影响较大，生产的周期较长，与其他社会物质生产相比，具有以下几个鲜明的特点。 （一）系统的复杂性 作物生产是一个有序列、有结构的复杂系统，受自然和人为的多种因素的影响和制约。它是由各个环
6、节（子系统）所组成，既是一个大的复杂系统，又是一个统一的整体。因此，农学必须用整体观点和系统方法，采用多学科协作，运用多学科知识，采取综合措施，全方位研究如何处理和协调各种因素的关系，以达到高产优质高效，发挥作物生产的总体效益。,（二）技术的实用性农学是把自然科学及农业科学的基础理论转化为实际的生产技术和生产力的科学。虽然农学也包括了一些应用基础方面的内容，如作物生长发育、产量形成和品质形成的生理生态规律，但它主要研究解决作物生产中的实际生产问题，所研究形成的技术必须具有适用性和可操作性，力争做到简便易行、省时省工、经济安全。 （三）生产的连续性作物生产的每一个周期内，各个环节之间相互联系，互
7、不分离；前者是后者的基础，后者是前者的延续。农业生产是一个长期的周年性社会产业。上一茬作物与下一茬作物，上一年生产与下一年生产，上一个生产周期与下一个生产周期，都是紧密相连和互相制约的。因此，农学家要有全面和长远的观点，做到前季为后季，季季为全年，今年为明年，实现持续的高产稳产。,（四）生长的规律性农学的研究对象是作物。作物是有生命的生物有机体，在与生态环境相适应的长期进化中，作物生长发育过程形成了显著的季节性、有序性和周期性。首先，不同作物种类具有不同的个体生命周期，如水稻、玉米和棉花等为一年生，冬小麦、油菜为二年生作物。其次，作物个体的生命周期又有一定的阶段性变化，是一个有序的生长发育过程
8、，需要特定的环境条件，如水稻的短日高温特性就是一个典型的例子。第三，由于作物生长发育的各个阶段是有序的、紧密衔接的过程，既不能停顿中断，又不能颠倒重来，因而具有不可逆性。,（五）明显的季节性作物生产是依赖于大自然的生产周期较长的社会产业。而一年四季的光、热、水等自然资源的状况是不同的，所以作物生产不可避免地受到季节的强烈影响。由于作物的季节性很强，生产上误了农时，轻则减产，重则颗粒无收。因此，必须合理掌握农时季节，使作物的高效生长期与最佳环境条件同步。 （六）严格的地域性地区不同，其纬度、地形、地貌、气候、土壤、水利等自然条件不同，其社会经济、生产条件、技术水平等也有差异，从而构成了作物生产的
9、地域性。因此，作物生产必须根据各地的自然和社会条件，选择适合该地的作物、品种及相应的技术措施，使作物、环境、措施达到最佳配合，生产出高产优质的农产品。,（七）较强的社会性 社会的发展，人们的生活离不开衣食住行，而这些都与作物生产有关。农业是国民经济的基础，粮食是人们赖以生存的依据。而农业的发展，粮食产量的提高都离不开作物生产。人均粮食的多少与人们生活水平直接相关：中国人均375kg突破400kg，美国1559kg，澳大利亚1873kg，加拿大2400kg（7-8kg1kg肉，12-13kg1kg瘦肉）。,三、作物生产概况 （一）世界作物生产概况近年来，世界人口的迅猛增长对农业生产带来巨大的压力
10、和动力。据统计，1975年世界人口为40亿，耕地面积为15.07亿hm2，到1999年仅24年时间，人口已增加到了60亿，耕地面积却减少到了13.13亿hm2。各国都十分重视依靠科技进步提高复种指数和作物单产来保持农产品总量的增加，以应付人口压力的严重挑战。在农产品的生产中，粮食生产被列为首要任务。1999年粮食作物中收获面积最大的依次为小麦、稻谷与玉米，但总产则依次为玉米、稻谷与小麦；油料作物中，种植面积较大的有大豆、油菜、花生、向日葵；糖料作物中，仍以甘蔗和甜菜种植面积最大；纤维类作物主要是棉花、红麻、黄麻等。,表1-1 世界谷物生产变化情况,作物总产的增加主要得益于单产的提高，而单产的提
11、高主要有赖于现代农业科学技术的进步和农业生产条件的改善，特别是下列6个方面的因素起了决定性的作用。 1品种改良 近30年来世界主要作物新品种的培育着重于高产、优质和高抗，特别是在矮秆、抗性和品质方面取得了显著进步。许多国家因品种改良在这一期间的累计增产效益在30%以上。目前，世界大多数国家种植的小麦、水稻品种，株高已普遍由以前的110140cm降为70110cm，基本解决了过去不耐肥水易倒伏的高产障碍，单产有了显著的提高。此外，杂种优势已在多种作物上得到应用，如玉米、高粱杂交种目前已普及80%以上。在品质改良方面，提高小麦、玉米的蛋白质含量与增加必需氨基酸比例，降低油菜芥酸、硫代葡萄糖苷、亚麻
12、酸含量和提高亚油酸含量等方面均已有较大进展。,2增施肥料与施肥技术 据联合国粮农组织估计，30多年来在提高作物产量的诸多因素中，肥料的贡献率要占到30%60%。目前，大多数国家农田施肥均以化肥为主，这期间世界化肥生产量与作物产量基本呈现同步增长趋势。施入农田的化肥因施用技术不同及多种原因，利用率存在很大差异，发达国家一般在50%60%之间，发展中国家在30%左右。因此，提高化肥利用率是许多国家多年来的研究重点。例如氮肥深施可有效地抑制氮肥的硝化和反硝化过程，提高肥效20%以上；复合肥和专用肥、科学配方施肥、增施磷钾、控释肥、缓释肥等合理施肥技术的运用也表现了良好的效果。,3扩大灌溉与节水技术
13、1996年全世界灌溉面积比19611965年的平均值增加了4.8107hm2 。灌溉面积占世界总耕地的比例为17.5%，生产的作物产量占世界总产量的一半左右。由于水资源在许多国家和地区都很匮乏，节约用水以扩大现有灌溉面积、改善灌溉设施以增加灌溉效益和防止盐渍化等为发展重点。地面灌溉的用水效率差异很大，发达国家为50%以上，而发展中国家仅为25%左右。喷灌、滴灌等高效率的灌水方法，由于成本高、技术难、耗能大，目前仍主要在一些发达国家和一些园艺作物上使用。,4设施栽培 在光、热资源不够充裕的地方，温室特别是塑料薄膜温室有了很大的发展，保证了蔬菜和花卉等四季生产。20世纪70年代以来，地膜覆盖栽培发
14、展非常迅速。在纬度或海拔较高的地区、旱地和盐碱地上，由于覆盖地膜克服了地温低、无霜期短和水分不足对产量的限制，增产效果显著。在一般地区，由于地膜覆盖具有防霜、防寒、防草、保温、保水和促进种子发芽等作用，使一些喜温作物的分布区域的纬度向北推移了24，使作物早熟或相当于延长了无霜期1015d，旱地水分利用率提高了30%50%。目前，在作物生产中，地膜蔬菜、地膜棉花、地膜花生、地膜玉米、地膜小麦、地膜水稻等在水、热资源受到限制的地区都得到了不同程度的应用。,5作物病虫草害的防治 在作物收获前，由病、虫、草害造成的作物产量损失平均为15%20%，水果、蔬菜和油料作物则往往达25%。农产品贮藏中的病虫损
15、失，在亚洲和非洲的一些国家也常达到收获量的1/51/4。综合防治已成为世界大多数国家植保工作的指导方针，但其中化学防治仍是最主要的防治手段。近年来农药应用以高效低毒、低用量、广谱性和选择性为特点。在发达国家中除草剂的用量已占农药使用量的40%60%，但在发展中国家比例尚很小。选用抗病虫品种被普遍认为是经济有效的途径。目前，世界各国主要农作物的许多原有毁灭性的病害，都已通过抗病育种的方法得到了基本控制，在抗虫育种上也有了不少重大进展。另外，生物防治也日益受到重视。,6高新技术的推广应用 农业高新技术种类繁多，有普遍应用推广意义的除基因工程技术外，主要有遥感技术、计算机信息技术和化学调控技术等。农
16、业是遥感技术的应用大户，主要包括作物长势监测和估产、植被识别分类、土地资源调查与制图、自然灾害预测与灾情评估、农业生态系统监测等。近年来，计算机在农业生产上的应用已涉及到农业信息服务、生产管理决策、模拟试验研究等多个领域。目前，用于不同作物和不同目的的植物生长调节剂已有几百种之多。有些化学调控技术已成为作物生产中一种必不可少的常规技术。随着研究的深入和新产品的开发，化学调控技术必将成为作物生产中的一个重要技术环节。,（二）我国作物生产概况 新中国成立以来，我国作物生产取得了举世瞩目的成绩，扭转了粮、棉、油等主要农产品供给长期短缺的局面，实现了供求基本平衡。目前，我国栽培面积最大的作物是水稻和小
17、麦，其次是玉米和油料作物；单产和总产最高的作物依次是水稻、玉米、小麦。由于新开垦耕地和复种指数的提高弥补了因工业化、城市化和交通网络建设而减少的耕地，保证了作物生产的播种面积。建国50年来，我国粮食总产从1949年的1.13108t增加到1999年的5.08108t，增长了3.5倍。特别是改革开放以来粮食产量增幅较大，年均增加9.67106t，比改革开放前29年年均增加量多5.27106t。1999年棉花总产3.83106t、糖料总产8.33107t和油料总产2.60107t，分别是1949年的12.9倍、44.1倍和15.2倍。近几年，我国的谷物、棉花、油菜、花生等作物的总产量位居世界第一位
18、。,1949年以来我国作物生产的迅速发展，也主要归功于农业科学技术的进步和作物生产条件的改善，但与世界作物生产的发展相比，又具有一些不同的特点。 1作物品种的改良 1949年以来，我国40多种作物育成新品种共计4000个以上，其中通过审定的就有2000个左右。粮食作物已经进行过45次良种大更换，每次更换一般可增产10%左右，高的可达20%以上。目前，我国优良品种的覆盖率一般都在90%以上，而且品种更新换代的周期已缩短到35年。优良品种的选育途径，包括国外引种、系统育种、杂交育种、杂种优势利用、诱变育种、远缘杂交和生物技术等，在不同时期为作物品种改良做出了显著贡献。,2间、套作多熟制种植技术 1
19、949年我国的作物复种指数为128%，1952年为131%，1999年达到155.1%。1999年与1952年相比，虽然耕地面积减少，但由于复种指数的提高，作物总播种面积增加了1.51107hm2。在20世纪50年代和60年代，北方的黄淮海地区，主要是改一年一熟为二年三熟，南方则改单季稻为双季稻或稻、麦两熟。到70年代，华北的一熟有余、两熟不足地区进一步发展了间、套复种，南方的间、套复种面积也进一步扩大。进入80年代后，多熟制种植方式日趋多样化，种植方式从作物的间、套作发展到粮、经、饲、菜等多元多熟的复合种植模式。,3作物栽培技术 作物栽培科学的发展大致经历了4个阶段。第一阶段是20世纪506
20、0年代初，侧重总结农民劳模的栽培经验，如江苏陈永康单季晚稻“三黄三黑”的看苗诊断，河南刘应祥小麦“马耳朵、驴耳朵、猪耳朵”的叶片诊断等。第二阶段是20世纪60年代中期至70年代中期，主要围绕单项高产栽培技术开展研究，如育苗移栽技术、合理密植技术、土壤耕作技术、覆盖栽培技术、氮肥深施技术等。第三阶段是20世纪70年代后期至80年代，主要围绕作物规范化、指标化进行综合栽培技术研究，如水稻叶龄指标栽培法、小麦叶龄指标促控法等。第四阶段从20世纪80年代末期开始，主要研究作物持续增产和优质高效的综合栽培技术以及作物生产管理的计算机决策系统，如小麦节水高产栽培技术、多元高效立体种植模式、作物栽培专家系统
21、等。,4病虫草鼠害防治技术 植物保护技术的发展趋势大致为：20世纪50年代以农艺防治为主（包括轮作换茬、耕作和人工防治等），60年代到70年代中期以化学药物防治为主，70年代以后生物防治技术迅速发展，80年代以后进入了单项防治与综合防治并重时期。病虫测报对象从50年代的几种增加到目前的50种以上，地区性测报对象达到100种以上，对重大迁飞性害虫还建立了异地测报网，80年代又增加了鼠情预报。目前，一些重大病虫害如蝗虫、锈病、螟虫等已完全得到控制。近10多年来，由于除草剂的大面积推广，杂草为害程度显著减轻。,5作物生产条件的改善 据1952年至1999年的统计，农业机械总动力年平均递增1042万k
22、W；农田有效灌溉面积年平均递增2.15%，1998年全国节水灌溉面积已达1.52107hm2，占有效灌溉面积的28.66%；化肥用量年均递增14.3%。新中国成立以来，在堤防、水库和配套机井的修建以及洼涝、盐碱、渍害低产田及水土流失的治理方面都取得了杰出的成就。目前，已建立了500多个国家级商品粮基地、100多个优质棉基地，极大地改善了基地的生产条件。自1988年实施农业综合开发以来，中低产田改造、荒地开垦及防沙、治沙工作也取得了很大成就 。,四、作物生产的发展趋势 （一）作物生产发展的目标 1生产率目标 今后作物生产的中心任务仍是提高耕地的生产力。没有作物产量的大幅度提高则不可能解决饥饿问题
23、及环境问题。农作物产量的提高可来自两个途径，一是通过改善和提高作物的管理水平以及选用抗虫、抗病和抗各种不良环境的品种，从而缩小现实产量与潜在产量的差距；二是通过遗传改良提高作物的产量潜力。利用常规育种、株型改良、杂种优势利用、生物技术等方法可提高产量潜力。提高产量的措施主要依靠综合的栽培管理技术的改进与应用，包括养分管理、水分管理、土壤管理、综合的病虫害防治、作物高产适用种植技术等。,2可持续性目标 今后的农作物生产必须建立在可持续发展的基础上，在提高生产率的同时，要保护、改善和合理利用农业环境和资源。3营养安全目标 国际上关于农产品安全的认识正在发生变化，从单纯注重饮食能量安全转向能量安全和
24、营养安全的结合。今后农作物生产应全面实现产品安全、环境安全和营养安全。4经济高效目标 象其它经济活动一样，作物生产必须服从本身内在的经济规律和市场规律，做到生态、技术、经济上的统一，形成效益型的生产结构。在稳定粮食的基础上，通过调整农业结构，发展多元化生产，推广应用简化轻型栽培技术等提高作物生产的效益。,（二）作物生产发展的途径 今后作物生产将主要通过增加投入和发展科学技术来保持其可持续性增长，在提高资源利用效率的同时，不断提高作物的单产、品质和效益。提高作物产量、品质和效益的具体途径可分为良田、良制、良种、良法四个方面。 1建设高产农田 我国低产田约占耕地面积的21.5%，中产田面积约占总耕
25、地面积的57%，高产田约占我国总耕地面积的21.5%。高产田的特征是自然条件和生产条件优越，种植水平高，只要合理地增加物质投入，推广适用技术，充分利用光热资源，即可持续获得高产。高产田的开发和建设，是土地集约化经营的典型，也是农业现代化的具体体现，更是我国作物生产发展的方向之一。,2改革种植制度 预计在未来的2030年内，我国的种植制度改革仍将以合理利用耕地资源、增加复种指数为中心。提高复种指数的潜力主要在自然条件较好的南方。间、套作是提高复种指数、增产稳产的有效方法。近几年，北方冬小麦与玉米、花生、大豆等的套作发展迅速，在一年一熟麦区和一年一熟玉米区，实行小麦间作玉米也已获得成功。将来的发展
26、趋势是间、套作模式逐步规格化，为农业机械作业创造条件；间、套作物中增加经济作物的比重；发展“粮食作物经济作物饲料绿肥作物”三元复合结构，促进生态环境的良性循环。,3普及优良品种 今后的育种目标要多样化，除继续加强高产育种外，品质改良、抗性育种和抗逆育种等将得到相应的重视和发展。另外，一些高新技术将在育种中得到进一步的应用，主要有杂种优势利用、杂交技术和生物技术等。进一步完善种子产业化工程，要求育种、制种、种子加工、贮藏、运输、销售以及配套服务等相关产业以市场为导向、效益为中心来组织和发展，成为产业实体。在产业化过程中，逐步使种子管理法制化、生产专业化、加工机械化、质量标准化、经营集团化、育繁加
27、销推一体化，达到生产用种全面良种化的目标。,4发展先进适用技术 （1）作物信息技术 20世纪90年代以来，作物信息技术的快速发展和应用，显著提高了作物生产的综合效益和生产水平。作物生产受土地、气候、技术和作物等多方面的影响，表现为时空变异大、经验性和地域性强，定量化和规范化程度低。计算机和信息技术可对复杂的作物生产成分进行系统的分析和综合，实现作物生产的科学决策。因此，作物信息技术必将有助于实现作物生产的模型化、知识化和科学化。在作物信息技术中，以3S（GISGeography Information System、GPSGlobal Position System、RSRemote Sens
28、ing）为核心的精确农业已成为发达国家高新技术集成应用于农业生产的热门领域，必将对我国农作物生产产生重大的影响。,（2）优质高产高效技术 作物生产除继续发展高产栽培技术外，还应加强优质、高效栽培技术的研究与应用。主要包括优化施肥技术、简化轻型栽培技术、设施栽培技术、机械化配套栽培技术、优质专用农产品的生产技术，作物生产的化学调控技术，这些技术将逐步走向标准化、机械化、安全化和智能化。 （3）可持续生产技术 未来的作物生产日益注重人类、生物、环境的协调发展，以较少的投入得到最大的产出以及质和量的统一，以获取最大的社会效益、经济效益和生态效益。可持续生产技术要求对病、虫、杂草进行综合管理，并通过生
29、物农药进而替代化学农药，或推广低毒高效农药，避免农药污染；通过有机肥与无机肥的最佳配合，减少化肥污染，生产清洁安全的食品。还包括节水灌溉技术、安全施肥及用药技术、秸秆还田技术等。,五、作物栽培学的概念与发展趋势 （一）作物栽培学的概念：是农业生产的基本部门之一，是以植物学、植物生理学、生态学、气象学、农业化学、耕作学、土壤学、数学等学科为基础，综合运用这些学科的基本理论和最新成就全面系统地研究作物的生长发育和产量形成的规律及其与外界环境条件的关系和人工调节控制技术以期达到高产稳产优质低成本的理论和措施的一门技术科学，是直接为农业生产服务的科学。作物栽培的实践活动过程，概况起来包括环境、作物、措
30、施三大方面，可以说作物栽培学是研究作物环境措施三者关系的一门科学。,（二）作物栽培学的发展趋势 1研究对象从只注意单一作物的研究扩展到两作、多作或轮作的复合群体，乃至有关的连作、轮作等耕作栽培技术。 2研究目标从单纯追求产量，发展到着眼于高产、优质、高效。 3研究领域从单纯研究农田的自然性、生物性、生产性，延伸到产前、产中、产后整个生产系统。4研究途径从单纯微观研究，发展到微观于宏观研究并重。当代农业科学发展的特点，是学科的高度分化和高度综合的统一。,5研究手段和方法不断改进。从单纯研究某一生育阶段或生产技术的田间试验，发展到应用系统论的原理和观点指导栽培研究，不断地引进现代科学技术的新成果、
31、新技术，特别是信息技术、遥感技术等新兴学科，不断地丰富栽培学科的内涵和理论基础，并在大农业和农业科学中显示自身的独特特点和独立地位。6研究性质从单纯隶属于自然科学，发展成为自然科学与社会科学交叉的学科。,六、作物栽培学的研究方向1 具有中国特色农作体系的建立及其技术原理的研究（1） 全国农区耕地产量潜力的研究。（2）全国不同类型地区农作体系的研究。（3）主要农作物合理布局和调整结构的研究。（4）不同类型地区农作体系相适应的集约化耕作栽培技术体系研究。（5）我国高产、中产、低产农区农田产量综合分类指标及潜力分析与效果的研究。,2集约条件下农作物高产、优质、高效机理和技术系统及突破点的研究 集约，
32、就意味着加强和密集，即在有效的耕地面积上增加物质、能量、资金和技术的投入，充分利用光、热、水、肥自然资源，最大限度地提高土地生产率。集约化农作物高产、优质、高效，是我国农业现代化的发展方向；高投入、高产出、高效益，是集约化农业必须遵守的客观规律。（1）主要农作物高产（超高产）潜力的估算和可行性分析。（2）在人工控制条件下农作物最大生产力与经济生产力模拟。（3） 农作物产量、品质、效益多因素多水平互作相关规律的研究。（4）农作物不同等级产量水平的限制因子及突破效应的研究。（5）主要农作物高产栽培体系的机理和技术标准化、规范化流程的研究与制定。（6）化控高产栽培植物生长调节剂应用和调控机理。,3.
33、在限制条件下农作物抗逆稳产综合耕作栽培技术的研究 (1) 旱作地区耕作栽培提高水分利用率的研究。 (2) 封闭半封闭覆盖种植新材料、新技术及其效应的研究。 (3) 抗盐碱耕作栽培机理与技术。 (4) 抗寒冷低温耕作栽培机理与技术。 (5) 抗湿害耕作栽培机理与技术。 (6) 特殊生态条件下（新垦地、弃耕地、高海拔地）作物耕作栽培的研究。,4.设施栽培理论与技术研究 设施栽培包括大棚、温室、塑膜、无土栽培、育苗移栽等。 （1）设施栽培机理和高产、优质、高效综合配套栽培技术体系。 （2）名优特稀产品无土栽培的营养和水分调控理论与技术。 （3）工厂化育苗（秧）的自动化管理流程设计和移栽技术。 （4）
34、无公害绿色食品栽培机理及检测指标的研究。,5间作复种立体种植机理与技术的研究 （1）农作物复合群体中的共生、联因、竞争、能效、拮抗关系的生态学、生理学机理。 （2 间作复种复合群体结构的设计与光能利用的研究。 （3）适应高产、优质、高效农业的粮、经、饲间套复种多样化新组合的研究与推广。 （4）农作物间套复种的研究方法。,6集约栽培技术体系与资源环境保护及其相互关系的研究 （1）农作物持续高产与维护土壤肥力关系的研究。 （2）长期轮作和连作对作物产量、土壤结构和性状及病虫害的中长期定位观察。 （3）高化肥、农药使用对土壤资源环境的影响和危害指标调控。 （4）简化耕作（少耕、免耕、松耕、覆盖）方法
35、及其保土、节水效益的研究。,7农作物栽培体系计算机模拟系统的研究 （1） 全国（或地区）农作物生产和决策系统研究。 （2） 农作物生长发育模拟模型的建立与应用。 （3） 实现产量目标的作物、气候、土壤、技术逐步 迫近计算机应变调控系统的研究。 （4） 农作物高产栽培决策计算机专家系统的研制开发。 （5）省、地、县、乡多层作物生产决策计算机咨询联网系统的研究。,8农作物高产水平下生长发育和产量、品质形成规律的研究 （1）农作物生态适应性生长发育规律和源、库、流物质运输积累的研究。 （2）农作物植株早衰、器官脱落、雌花败育，粒荚瘪秃机理及其控制的研究。 （3）提高农作物群体的光能、水分和养分利用率
36、的研究。 （4）逆境条件（干旱、高温、低温、寒冷）对作物生育影响和控制机理的研究。 （5）不同自然条件与耕作栽培水平下农作物品质形成规律及提高营养品质途径的研究。 （6）小杂粮及新开发作物器官建成规律的研究。,第二节 作物的概念、分类及产量 一、作物的起源与传播目前栽培的作物是人类在长期的社会实践中从野生植物中选择、培育而来的，是人类劳动的产物和成果。地球上约有50万种植物，被人类利用的大约有25003000种，为人类栽培的作物有2300余种，其中，粮食作物900余种，经济作物1000种，饲料、绿肥400余种。我国种植的作物约有600种，其中粮食作物30种，经济作物70种，蔬菜110种，牧草5
37、0种，花卉130种，药用作物50余种。从野生种中驯化成作物的任务是很艰巨的。几乎所有作物都有几千年的驯化史，其中只有少数变为栽培种。如向日葵由70多个种，亚麻由200多个种中选出。,世界植物起源中心划分（瓦维洛夫、苏联）（8个） 1中国起源中心：是栽培植物最早、最大的起源中心，有136种，如黍、稷、粟、稗、大麦、荞麦、大豆、红小豆、山药、大麻、苘麻、紫云英等。 2.印度起源中心：主要农作物有稻、绿豆、甘蔗、黄麻、芋、芝麻等。 3.中亚起源中心：主要农作物有小麦、豌豆、蚕豆、亚麻等。 4.近东起源中心：小麦、二棱大麦、黑麦、燕麦、紫花苜蓿等。 5.地中海起源中心：波兰小麦、大粒蚕豆、甜菜、三叶草
38、等。 6.埃塞俄比亚起源中心：高梁、豌豆、亚麻、芝麻、蓖麻、大麦等。 7.墨西哥南部和中美洲起源中心：玉米、甘薯、陆地棉等。 8.南美起源中心：花生、马铃薯、烟草、木薯、海岛棉等。 传播：借自然力（水力、风力、地壳变动）、依靠人类活动（战争、旅游、迁移、外交、贸易、传教、探险）、生物传播。,二、作物的概念 广义：是指对人类有利用价值，为人类栽培的各种植物（地球上植物有50多万种，被利用的植物有25003000多种）。 狭义：是指农作物，目前主要栽培的作物有90多种，我国有50多种。（粮、棉、油，糖、麻、烟，茶、桑、果，菜、药、杂，统称为“庄稼”）,三、作物的分类 （一）按用途和植物学系统分类（
39、四大部门九大类别） 1粮食作物 禾谷类作物：主要是禾本科植物 小麦、大麦、燕麦、黑麦、稻、玉米、谷、高梁、黍类等 豆类作物：主要是豆科植物 大豆、豌豆、小豆、绿豆、蚕豆、豇豆、菜豆、小扁豆等 薯、芋类作物（根茎类作物）：甘薯、马铃薯、山药、芋、木薯等,2经济作物（工业原料作物） 纤维作物 棉花、麻类（大、苘、红、黄、亚麻等） 油料作物 花生、油菜、芝麻、向日葵、红花、蓖麻 糖料作物 甜菜、甘蔗、甜叶菊 其它作物 烟草、茶叶、薄荷、咖啡、啤酒花等 3绿肥及饲料作物 绿肥及饲料作物 田菁、苕子、苜蓿、草木樨、沙打旺等。 4药用作物 药用作物 人参、枸杞等。随着农业的发展和市场经济的需要，越来越多的
40、野生植物被栽培利用，已栽培作物的用途愈加广泛（棉花：油用、纤维用、三合板等），因此分类不是绝对的，随着发展应有所变化。花生 食用,（二）按生物学特性分类 1根据对温度的要求分类 喜温作物 生长适温2030，我国多数地区气候温暖，故喜温作物是农业生产的主体。i温凉型：如大豆、谷子、甜菜等。ii温暖型：如水稻、玉米、棉花、甘薯。iii耐热型：如高粱、花生、烟草、苜蓿。喜凉作物 生长盛期适温1520，可以忍耐冬春低温。i喜凉耐寒型，如冬小麦、黑麦、大麦、豌豆等。ii喜凉耐霜型，如春小麦、大白菜等。,2根据对光照的要求分类 长日照作物：每天日照长度超过某小时才开花结果的作物，如小麦、大麦、黑麦、豌豆等
41、一些秋播作物（南移开花推迟或不开花）。 短日照作物 每天日照长度短于某小时才能开花结果的作物，如大豆、棉花、玉米、高粱、甘薯（春播）。 中性作物 对光照长短不敏感，如蕃茄、四季豆、黄瓜及水稻、棉花、烟草、花生的某些品种。 喜光作物 大多数作物喜光、光弱不能正常生长发育。耐阴作物（不是绝对的） 叶菜类、萝卜、辣椒、菜豆等作物，光照较弱时仍能生长良好。,3根据作物对水分的要求分类 耐旱怕涝作物，谷子、甘薯、花生等； 耐旱耐涝作物，高粱、田菁； 避旱涝型，生育期较短的作物； 中间水分型，既不耐旱，也不耐涝，如大豆、玉米、小麦、棉花等。 喜湿润型，如旱稻、烟草、叶菜类 喜水耐涝型 如水稻、苜蓿、黄麻、
42、田菁等。 （三）按栽培特性分类 分春播（早春、晚春）、夏播、秋播作物，夏收、秋收作物。另外，根据作物对CO2同化途径的特点，将作物分为C3作物（光合最先形成的中间产物是带3个C原子的磷酸甘油酸）和C4作物（光合最先形成的中间产物是带4个C原子的草酰乙酸等双羧酸）。,四、作物的产量 （一）作物的产量包括生物产量和经济产量两部分。 生物产量：指在生育期间生产和积累的有机物的总量（一般不包括根），在组成作物躯体的全部干物质中，有机物质占9095，矿物质占510，因此，光合作用形成的有机物质的生产和积累是农作物产量形成的主要物质基础；经济产量：栽培目的所需要产品的收获量（即一般所指的产量）；经济系数：
43、生物产量转化为经济产量的效率。经济系数 = 经济产量/生物产量。经济产量可以是生殖体（籽粒、荚果、果实），也可以是营养体（根、茎、叶）。,小麦500公斤的籽粒产量，必须有1000公斤的生物产量为基础，但1000公斤的生物产量不一定有500公斤的籽粒产量。生物产量高是高产的基础，经济系数高是高产的必要条件。决定经济系数的因素： 与所利用的产品器官有关：以营养器官为产品的作物较高，如薯类0.750.85，以生殖器官的一部分作为产品的作物较低，如禾谷类、豆类等，小麦0.30.4，水稻0.5，大豆只有0.3。 与收获产品的化学成分有关：以碳水化合物为产品的较高，以含脂肪、蛋白质为产品的较低。同一作物和
44、同一品种，经济系数还决定于栽培条件和栽培水平。,（二）作物产量的构成因素 作物产量=生物产量经济系数=（光合面积光合能力光合时间）呼吸消耗经济系数， 称为光合性能的五个方面。 作物产量是由单株（个体）产量和单位面积株数（群体）来决定的，如小麦产量=亩穗数穗粒数千粒重/1000，棉花=亩株数株铃数铃重衣分，花生=亩株数单株果数果重 （三）产量的形成过程 作物经济产量的形成过程，一般可以划分为三个时期,作物干物质的积累过程，大体可划分为三个阶段： 1缓慢增长期：生长初期，苗小，叶少，干物质积累与叶面积呈正比。 2指数增长或直线增长期：干重（W）增长决定于初始干重（W0）、相对生长率（或干重增长系数
45、）R、和生长时间（t），之间可用指数方程W=W0eRt表示。 3减缓停止期：随叶片衰老，同化物由营生殖器官，群体干物质积累减慢，当进入成熟期，干物质积累停止。总之，呈“S”型生长曲线。,五、作物的增产潜力及提高产量的途径 （一）作物的增产潜力 提高光能利用率是提高产量的重要途径。作物只能利用太阳辐射的可见光部分（占总辐射的44.4%）进行光合作用，称为有效辐射。 1太阳辐射的可见光部分44.4%（进行光合）有效射辐。 2叶片反射、漏光10%，叶绿体以外的部分吸收的光10%，叶绿体能量转化效率为22.4%，呼吸消耗为1/3。3实际上进行光合作用的可见光只有：(100-10-10)22.42/31
46、2,4以玉米为例：华北每天太阳辐射为500卡/1cm2，玉米生育期按100天计，全生育期50千米/cm2，每亩666.650104=3.33亿千卡。 （1）有效辐射=3.3344.4%=1.48亿千卡/亩 （2）光合能力=1.4812%=1776万千卡/亩，每克生物产量（CH2O）需4千卡。 （3）玉米子粒产量=1776万/40.4（经济系数）=1776kg/亩，光能利用率每提高1%，就增加产量150公斤左右。实际产量记录，玉米1113kg，小麦1013kg，稻891.5kg/亩。,（二）提高作物产量的途径 1提高光能利用率 确定适宜的种植密度 采用合理的栽培措施，加强田间管理，保证群体适宜，
47、使叶面积系数保持较高水平，维持较长时间，促进光合产物的积累和运转，当提高密度对干物质的积累有利，经济系数最高时，产量最高。 充分利用生长季，安排好茬口，如套种、间作、育苗移栽、地膜覆盖等。 采用高光效品种，选用株型紧凑，适当矮，光合能力强，呼吸消耗低，光合时间长、叶面积适当的品种。 采用提高光合效率的直接措施：抑制光呼吸，CO2施肥，增施有机肥CO2。2排除“障碍因素”安全生产，盐碱地，涝洼地改造等。3补助“营养限制因素”，发挥作物生产能力，“光、温、水、气、肥”,六、世界农作物生产概况,我国占世界7%的耕地，养育了近22%的人口，奇迹。 我国在谷物、小麦、稻谷、棉花、花生生产上居首位，玉米居
48、第二，大豆居第三。,第三节 我国的生产区划与作物分布我国地大物博，气候类型丰富多彩，土壤资源富饶，诸因素配合较好，主要分为以下农业区： 内蒙古高原区 新疆甘肃灌溉区 青藏高原区 东北区 黄土高原区 华北区 长江流域区 东南沿海区 云贵高原区。 我省属华北区（另外还包括河北、河南、皖北及陕西渭河、山西汾河等平原），根据地理位置和气候条件等因素，大体可分为胶东、鲁东、鲁西南、鲁中和鲁南五部分。,我省属温暖带季风气候区，四季分明、气候温和、雨热同季、光热资源充沛，土壤类型多样，适宜于多种作物的种植。我省粮食作物以小麦、玉米、甘薯为主，大豆、水稻、高梁、谷子等次之；经济作物以棉花、花生为主，配以烟叶、
49、麻类等。种植制度上以小麦为中心，构成一年二作、二年三作、一年三作和一年一作制。近年来，粮粮、粮棉、粮油、粮菜等作物的间作套种面积不断扩大。因而一年一作面积明显减少，一年两作、三作面积迅速增加。小麦、玉米面积稳定，甘薯、谷子、水稻、高梁、大豆面积减少；经济作物和园艺作物中的花生、棉花、蔬菜的面积增加，逐步形成以小麦为中心的立体种植制度。,我省年降雨550900mm，但分布不均：春旱多风，夏热多雨，秋旱少雨，冬寒雪小。虽然土壤类型丰富，但土壤养分含量不足，有机质约0.61.0%（偏低），全氮0.040.07%（不足）、速效N4060ppm，速效磷约为35ppm（严重缺乏），速效钾50120ppm，
50、部分地区缺钾和微量元素，所有这些都给作物栽培学带来了艰巨的任务。,第二章 小麦 第一节 概述小麦是世界各国的重要粮食作物之一，是人们的主要食粮。小麦籽粒营养丰富，其中碳水化合物含量约为6080%，蛋白质815%，脂肪1.52.0%，矿物质1.52.0%，以及各种维生素等。报导表明，目前各种矿泉水中的矿物质含量太微，不能被人体吸收利用，还得靠食物来补充。麦麸是优良的精饲料，麦秆是编织造纸的好原料。目前世界小麦播种面积2亿多公顷，总产5亿多吨，居世界各种作物之首。小麦在世界分布极广，各国均有种植，主要产国有原苏联、中国、美国、印度、法国、加拿大、澳大利亚、英国，平均单产最高的国家是荷兰，217.5万亩平均亩产521kg，小面积单产最高的是联邦德国，亩产1333kg。,
