1、第十一章种植业第一节 大田作物在进入 21 世纪之际，世界面临人口、粮食、资源和环境等方面的严重挑战，对农业的依赖性日益增加。建立现代化与可持续发展相结合的农业科技新体系，加速第二次绿色革命，已成为人们的共识。种植业中的作物生产显然是这场新绿色革命的主体，其技术革新包括 6 个方面内容：良境、良田、良制、良种、良法、良具，其中良种是基础，其他则主要是作物生产技术的内容。作物是指野生植物经过人们不断的选择、驯化、利用而长期演化而来的具有经济产量或其他经济价值的栽培目的植物。作物是人类劳动的产物，是人类改造利用自然的结果。汉语中的“作物” 一词来源于日本语，泛指一切栽培利用的植物，狭义上仅指大田作
2、物。作物生产是人类最基本的生产活动。其主要特点有：土地是基本生产资料；生产对象是有生命的作物；生产周期长，自然再生产与经济再生产过程相交织；具有明显的季节性和地域性。作物生产也是人类最重要的生产活动。其重要性主要体现在粮食安全、人民物质生活水平提高、工业原料供应、国际贸易等方面。中国的作物生产是关系十几亿人吃饭穿衣的大问题，党和政府始终十分重视粮食安全问题。中国用世界 9的耕地养活了世界 22的人口，生产 25%的粮食，无疑是对人类的最大的贡献。大多数农副产品已列入国际贸易产品，随着中国对外开放的深入，创汇农业的兴起和发展，作物种植业将在国际贸易中发挥越来越重要的作用。一、大田作物分布和生产现
3、状（一）大田作物的分类按用途和植物分类学系统相结合的分类法将大田作物分类如下。1粮食作物这类作物的产品一般直接用来作为人类的食物。粮食作物又分为：（1）禾谷类作物 主要有稻、小麦、玉米、大麦、高粱、小米、燕麦、黑麦等禾本科作物。习惯上将蓼科的养麦也归属禾谷类。水稻、小麦是中国主要粮食作物，一般将水稻、小麦以外的谷类称作粗粮。（2）豆类作物 主要有大豆、蚕豆、豌豆、绿豆、小豆（赤豆）、饭豆等豆科作物。豆类作物主要提供蛋白质等。大豆以外的几种作物又称杂豆类。（3）薯类作物 主要有甘薯、马铃薯、木薯、豆薯、芋等作物。薯类作物主要提供淀粉等。2工业原料作物这类作物的产品是加工业或其他工业生产的原材料。
4、按用途又分为：（1）纤维作物 主要有棉花、黄麻、红麻、苎麻、亚麻、大麻、苘麻、蕉麻、剑麻等作物。（2）油料作物 主要有油菜、花生、芝麻、向日葵、胡麻（油亚麻）、油茶、油棕、油椰等食用油料作物和蓖麻、油桐等工业用油料作物。（3）糖料作物 主要有甘蔗、甜菜等作物。（4）嗜好作物 主要有茶叶、烟草、咖啡、可可等。（5）特用作物 主要有桑、橡胶、香料（如薄荷、留兰香）、编织原料（如芦苇、席草、蔺草）等作物。3饲料及绿肥作物产品用来作为饲料或肥料的作物。主要有苜蓿、黑麦草、高羊茅、紫云英、三叶草、草木樨、苕子、田菁、柽麻、绿萍等作物。4药用作物产品用来作为药材原料的作物。主要有黄连、贝母、天麻、人参、白
5、术、白芍、枸杞、甘草、半夏、红花、百合、何首乌、菊花、甜叶菊、五味子、茯苓等作物。习惯上将粮食作物以外的其他作物称为经济作物。由于人们的需求多样化，加上现代农产品加工工业的进步，作物的用途越来越广，上述按作物的用途分类有交叉现象。如大豆在联合国粮农组织（FAO）的分类中属于油料作物；棉籽油是世界上主要的食用油之一；玉米既是一种粮食作物，又是一种主要的饲料作物；大麦虽然属于粮食作物，但目前主要用于饲料、食品、酿酒工业上。（二）大田作物的分布和生产1影响作物分布的因素（1）作物种类和品种的生物学特性 例如，水稻喜温好光，需水较多，中国南方种植多，北方种植少。北方的小麦品种多为偏冬性，南方的小麦品种
6、多偏春性，不能随意互相调种。（2）温度、光照、降水等气候条件 中国从热带至寒温带，温度、光照、降水等气候条件差异很大，作物种类差异很大，同一作物种植方式也有差异。（3）纬度、海拔、地势、地貌、土壤等地理环境条件 纬度、海拔均影响光照、温度、降水等气候条件。如在海拔 100m 以下的平原地区，北纬 31以北，一般一年只能种一季水稻；3125之间一般能种双季稻；25以南一般一年可种三季稻；接近赤道处，全年任何季节均可种稻。中国南方土壤多为酸性，茶树等喜酸作物分布多；沿海、新疆等地区盐碱地多，棉花等耐盐（碱）较强的作物分布多。（4）消费习惯、生活需求、消费水平等社会历史条件 例如，中国南方各省并非不
7、宜种小米，但因人们不喜欢吃，故无法发展。（5）农业经济技术的进步 美国刚引进大豆时，因病虫害严重，面积很小。后来从中国引进优质抗性材料，育成了高抗优质大豆品种，面积迅速扩大而成为世界最大生产国。中国黄淮海地区解决了油菜安全越冬的技术难题后，油菜面积正迅速扩大。（6）国内外市场和价格 由于农产品贸易在国际贸易中占有特殊地位，各国都选择优先发展的主要作物。加拿大的春油菜，巴西的大豆，阿根廷的向日葵，泰国、越南的水稻都在国内占主导发展地位，在国际市场有一定的优势。近几年随着人们对优质米的喜爱，国内粳米的市场看好，粳稻的种植面积在不断扩大。作物分布还受到畜牧业、农产品加工业和现代工业、国防发展的需求以
8、及生态平衡、环境保护和轮作换茬、培肥地力的需要等方面的影响。2中国作物分布和生产现状中国国土陆地面积中，平原占 12，盆地占 19，高原占 26，丘陵占10，山地占 33。东西、南北跨度都在 5000km 以上，加之地势、地貌千差万别，有海拔为-155m（艾丁湖）的吐鲁番盆地，也有海拔 8848m 的珠穆朗玛峰，都是世界极端，各地气候差异悬殊，温度、降雨差异尤其明显。因此，中国作物分布存在明显的水平和垂直的空间分布以及年度、季节的时间分布差异。加上地区间经济发展、社会历史条件等不一致，作物生产之间的差异更大。依自然、社会、经济条件常将中国作物栽培区划分为八大区：长江流域、华南沿海、云贵高原、华
9、北平原、黄土高原、东北平原、内蒙古高原、新甘灌溉区、青藏高原。中国农业精耕细作，复种指数高，常年作物播种面积约占世界耕地面积的10，即 1.3108hm2 左右。一般粮食作物播种面积占 75，油料作物占8，棉花占 3.5左右。（1）粮食作物 中国粮食作物总产 1978 年超过 30000104t，1984 年超过40000104t，1994 年达 44510104t，相当于全世界总产的 1/4 左右。粮食作物中，稻谷所占面积最大，达 27.5，占粮食作物总产的 39.5，其次是小麦，再次是玉米。这三种作物相加，占播种面积的 73.3，占粮食总产的 84.1。单产以稻谷最高，玉米次之，小麦列第三
10、。中国是世界上最大的稻谷生产国，常年总产占世界的 1/3 强。中国也是世界大米的主要消费国，大多数居民以大米为主食。水稻主要在南方各省栽培。湖南、四川、江西、广东、广西、湖北、江苏、安徽、浙江、福建 10 个省区的播种面积均在 133.3104hm2 以上，共占全国播种面积和稻谷总产的 83以上。湖南、广东、广西、江西、浙江等省区的双季稻面积较大。中国小麦年产量约占全世界的 1/6，与前苏联、美国为世界三大小麦生产国。小麦是中国北方和西北居民的主粮。河南、山东是中国最大的两个产麦省，播种面积在 400104hm2 以上；其次是河北、四川，兼有南北之利的江苏、安徽也是小麦生产的重要省份；面积在
11、100104133.3104hm2 以上的还有陕西、甘肃、湖北、黑龙江、内蒙古、山西等省区，其中黑龙江、内蒙古是中国的春小麦主产省区。中国是仅次于美国的第二大玉米生产国，玉米播种面积和总产分别占全世界的 1/7 和 1/6 左右。中国有一条从东北至西南的玉米生产带，主要分为三大集中产区。最大产区为华北及黄河流域的山东、河北、河南、陕西、山西，播种面积和总产占全国的 40左右。第二集中产区是东北地区，也是中国春玉米的主要产区，包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古（东北部），播种面积和总产分别占全国的 30和 37左右，单产水平在全国领先。第三产区是西南丘陵玉米区，包括四川、云南、贵州、广西，玉米多熟种
12、植，单产不高。大豆为原产于中国的重要粮食和油料作物，在世界贸易中占重要地位。但中国大豆出口贸易在世界上处于美国、巴西、阿根廷之后仅列第四位。东北、华北是中国大豆的主产区，黑龙江、内蒙古、吉林、辽宁、河北、山东、河南、陕西、山西、安徽和江苏（北部）等省的大豆生产在全国占重要地位。黑龙江省大豆播种面积和总产占全国的 30和 32左右，处于绝对优势地位。薯类种植面积较大的省区有四川、河南、山东、广东、安徽、贵州、河北、湖北、湖南、陕西、福建、云南、甘肃、广西、山西、内蒙古等，其中四川省占全国的 20左右。中国甘薯产量占世界的 90以上，甘薯分布极广，遍布全国各省、区、市。马铃薯较集中种植在西南的四川
13、、贵州、云南、湖北西南部，西北的甘肃、陕西及华北、东北北部的内蒙古、山西、河北、黑龙江等省区。（2）工业原料作物 棉花是重要的经济作物，中国棉花生产一直受到党和政府的高度重视，自 1982 年以来总产一直居世界首位，占世界的 1/4 左右。棉花主要集中分布在长江、淮河、黄河流域平原及新疆自治区。1994 年全国棉花种植面积在 33.3104hm2 以上的省区有河南、山东、新疆、河北、江苏、湖北、安徽 7 个省区，占全国的 84.5，总产占全国的 83.5。湖南、四川、山西省的面积在 13.3104hm2 以上。西北内陆气候给新疆棉区的水浇地棉花高产优质创造了有利的条件，这一地区正发展成为中国重
14、要优质高产棉和特用棉（海岛棉）的生产基地，总产、单产、品质均居全国各省（区）之首位。黄河流域棉区因气温等生态条件不利，产量、品质均不如长江流域棉区。中国的麻类分区基本上是长江中上游的黄红麻、苎麻种植区和黑龙江的亚麻种植区。全国麻类作物中黄红麻面积和总产占 1/2；苎麻面积占 1/5，总产占1/7；亚麻面积占 1/4，总产占 1/3。黄、红麻面积和产量以河南、安徽、四川三省最大，三省相加超过 70的份额。苎麻以湖北、四川、湖南三省为多，三省共占全国的 80以上。亚麻则主要集中在黑龙江省，占全国的 90左右。五大油料作物是指油菜、花生、芝麻、胡麻、向日葵，而大豆油、棉籽油也是中国四大食用油的两种（
15、另两种是菜油和花生油）。播种面积在53.3104hm2 以上的省区，依次是河南、安徽、四川、山东、江西、湖北、湖南、江苏、河北、内蒙古等 10 个省区。总产则有山东、河南、安徽、四川、湖北、江苏、河北超过 100104t。芝麻主要分布在河南、湖北、安徽、江西、河北、陕西等。向日葵主要分布在高纬度地区的内蒙古、山西、新疆、吉林、黑龙江、河北北部及陕西北部。胡麻分布在西北、北部的甘肃、内蒙古、山西、河北、宁夏、新疆、陕西。冬油菜是唯一的越冬油料作物。油菜籽是国际贸易的重要产品。中国食用油中，莱油已超过 40。油料作物中，油菜面积占 50，产量占油籽总产的 40左右，分布集中于长江流域的安徽、四川、
16、江西、湖南、湖北、江苏等，约占全国 70，贵州、河南、浙江也占一定比例，春油菜集中在内蒙古。花生油是一种优质食用油。花生在中国的种植历史已相当长，主要分布于黄淮地区和华南沿海，面积占油料作物总面积的 30，总产占 50左右，在油料作物中占很大的比重。山东、河南、河北三省的花生面积占全国的50，总产占 60以上。广东、广西、四川、安徽、江苏等省区也占一定比例。糖料作物包括南方的甘蔗和北方的甜菜。甘蔗播种面积和总产占糖料作物的 60和 85。广西、广东、云南、海南四省区总面积占全国的 80以上，福建、江西、湖南、四川也有一定的种植面积。甜菜播种面积和总产占糖料作物的 40和 15左右。黑龙江、内蒙
17、古、新疆三省区甜菜面积占全国的80，产量占 70。甘肃、宁夏、吉林、辽宁、山西、河北也有一定的种植面积。烟草播种面积和产量较大的省份依次是云南、贵州、河南、四川、湖南、湖北、黑龙江、山东、陕西等省。药用作物播种面积和产量较大的依次是四川、湖南、甘肃、陕西、湖北、安徽、吉林、河南、新疆、广东、云南等省区。二、品种选育和种子工程（一）品种1品种的概念及特点作物品种是人类在一定生态条件和经济条件下，根据人类的需要所选育的某种作物的某种群体。这种群体具有其相对稳定的遗传特性，在生物学、形态学及经济性状上相对一致，而与同一作物的其他群体在特征、特性上有所区别。作物品种是育种的产物，是重要的农业生产资料。
18、每个品种都有其适应的种植区域和耕作栽培条件，只在一定时期起作用，具有地区性和时间性。随着耕作栽培条件及其他生态条件的改变，经济的发展，生活水平的提高，对品种的要求也会提高，必须不断地选育新品种以替换老品种。2优良品种及其作用在一定地区和耕作条件下，能符合生产发展要求，并具有较高经济价值的品种称为优良品种。其主要作用有：（1）提高单位面积产量 在同样的耕作条件下，采用产量潜力高的良种，一般可增产 1020，在较好的栽培条件下，良种的增产作用更大。（2）改进品质 优良品种的品质较优，如禾谷类作物籽粒蛋白质含量及组分，油料作物籽粒含油量及组成，纤维作物的纤维品质性状等。（3）保持产量和品质稳定 优良
19、品种对常发的病虫害和不良环境具有较强的抗（耐）性，可减轻或避免产量的损失与品质的变劣。（4）扩大种植面积 优良品种具有较广的适应性，还具有对某些特殊的有害因素的抗（耐）性，采取良种可扩大该作物的栽培地区和种植面积。（5）其他作用 有利于改革耕作制度、提高复种指数、发展农业机械化和提高劳动生产率。3现代农业对作物品种的要求高产、稳产、优质、早熟和适应性强，是现代农业对作物品种性状的共同要求，而具体要求则因地、因时、因作物而异。优良品种首先应具有较高的产量潜力。高产品种能够充分利用光、热资源，利于发挥环境自然条件优势，协调作物内部生长发育。合理株型是高产品种的生育基础和形态特征。例如，禾谷类作物的
20、高产株型一般为矮或半矮秆，株型紧凑，叶片较挺，能充分利用光能。经济的发展和人民生活水平的不断提高，对农产品品质也提出了更高的要求。因作物种类及产品用途不同，品质性状也不同。就禾谷类作物而言，水稻有糙米率、精米率、出饭率、耐煮性、色泽和食味等；小麦有出粉率、灰分含量、烘烤（面包）品质、蒸制馒头品质、制作面条品质及制糕点、饼干品质等；食用和饲用大麦品质重在营养成分，而啤酒大麦主要特点是蛋白质含量低。生产上不仅要求高产，而且要求在大面积推广过程中能够保持连续而均衡地增产。影响稳产性的主要因素是病虫草害和不利的气候，对这些因素可以采取各种措施进行防治，但最经济有效的途径则是培育具有抗性、适应性强的品种
21、。早熟在大多数地区和许多作物都是重要的育种目标，因为早熟品种的生育期短，有利于茬口安排，提高复种指数，从而改变耕作制度。还可以避免后期自然灾害，有利于稳产。（二）作物育种方法1引种引种往往与驯化连在一起而称为引种驯化，指通过搜集、引进种质资源，在人们的选择培育下，使野生植物成为栽培作物，使外地的作物和品种成为本地的作物和品种的措施和过程。引种的目的如果是直接利用，则须注意引种规律；如果是间接利用，即从原始群体中通过选择培育，驯化成新作物或新品种，则要探讨其驯化规律。中国的中籼稻品种珍珠矮、南京 11 号，引到非洲一些国家种植，甚为适应，产量很高；美国的陆地棉品种岱字 15 号等引到中国，在黄河
22、流域和长江流域就被直接推广利用等均是成功的例子。2选择育种直接利用自然变异，即不需要人工创造变异而从中进行选择并通过比较试验的育种途径称为选择育种。选择育种主要通过个体（单株、单穗、单铃等）选择及其后代试验，是最基本、简易、快速而有效的途径。它最早被采用，现在与将来仍不失其应用价值。作物品种在种植或引种过程中，其群体内常会出现遗传变异。如果有符合育种要求的基因型，通过选择与试验，可以直接进入育种程序。出现自然变异的原因有：天然异交引起基因重组；自然突变；新育成品种中的变异。3杂交育种杂交育种是将两个或更多个亲本品种的理想基因结合于同一杂种个体中，以便培育出具有亲本的综合优良性状的新品种的方法。
23、自然界通过生物群体间的天然杂交而产生变异，成为自然选择和生物进化的物质基础，具有重大的创造性意义。人类通过人工杂交和选择，有意识地将不同亲本的理想基因组合于一起，创造新的种质资源，选育出前所未有的优良新品种，更具有重大的创造性意义。杂交育种是当前作物育种中最常用和最有效的育种方法。以小麦品种为例，根据中国小麦品种及其系谱（1983）统计，以杂交育种方法育成的占50。又据统计，1986 年至 1988 年间育成并已通过审定的小麦品种 28 个，其中 27 个是通过杂交育成的。由此可见杂交育种方法在作物育种中的重要意义。4杂种优势利用杂种优势是生物界的一种普遍现象，是指两个性状不同的亲本杂交产生的
24、杂种第一代（F1），表现出的某些性状或综合性状超过其亲本品种的现象。利用杂种优势培育的品种叫做杂交组合。杂种优势的表现是多方面的，主要以产量性状为主。杂交组合具有明显的优越性，超过其亲本的相应性状，如营养生长方面表现出苗势旺，植株生长势强，营养体增加，绿色期长；生殖生长方面表现出结实器官增大，结实性增强，果实与籽粒产量提高；品质性状方面表现出某些有效成分含量提高、熟期一致、产品外观品质和整齐度提高；生理功能方面表现出适应性增强，抗病虫性增强，对不良环境条件耐性增强。杂种优势的上述表现，既有区别，也互相联系。在利用杂种优势时，可以某一方面为主，如叶菜类作物以利用营养体的产量优势为主，粮食作物则以
25、利用籽粒产量为主，但也不能忽视它们在品质与生理功能方面的优势表现。杂种优势表现的特点：复杂多样性。杂种优势的表现因组合不同、性状不同、环境条件不同而呈现复杂多样性。杂种优势强弱与亲本性状差异及纯度密切相关。在自然条件下杂交亲和的范围内，双亲的亲缘关系、生态类型、地理距离和性状上差异较大的，往往表现出较强的杂种优势。反之则较弱。所以，在进行亲本繁殖和制种时，要采取严格的隔离措施。F1 群体基因型的高度杂合性和表现型的整齐一致性，F2 及以后世代杂种优势的衰退。F2 由于基因分离，会产生多种基因型的个体，F2 群体的杂种优势与整齐度都比 F1 明显下降。F3 中杂合基因型个体所占比例更少，杂种优势
26、与整齐度更差。因此，生产上一般只利用 F1。5诱变育种诱变育种是利用理化因素诱发变异，再通过选择育成新品种的方法。利用物理诱变剂如 X 射线、 射线等能量较高的电磁波，能引起作物遗传基因发生交换、倒置、易位等现象，从而产生遗传变异。化学诱变则是利用化学诱变剂，如烷化剂和叠氮化合物，引起作物产生遗传变异。6作物生物技术育种现代生物、遗传工程技术在作物育种上的应用，极大地推进了作物育种技术方法的快速发展，有利于创造出更多的新种质，培育出更多高产、优质和抗性强的新品种。作物生物技术育种的主要内容涉及作物细胞组织水平、染色体水平和基因水平上遗传基础的改造改良，即细胞工程、染色体工程、基因工程。（1）花
27、药培养和组织培养 花药培养是将作物花药在合适条件下培养，最终形成单倍体植株，再通过染色体加倍得到二倍体植株的方法。高等植物的单倍体含有配子染色体数目，即只含有双亲的一套染色体组的类型。单倍体育种技术可以加速育种材料的纯合，提高选择效果，缩短育种年限，节省人力物力。中国已先后培育出水稻、小麦、油菜、烟草等作物的花药培养品种。由作物组织培养成再生植株的方法，在作物生理、遗传研究中应用很广。例如，品质改良、抗逆、抗病虫、激素生理的研究。中国已在棉花等许多高等植物的组织培养方面取得成功，居世界先进水平。（2）原生质体培养和融合 植物原生质体就是除去全部细胞壁的细胞，或是为质膜所包围的“裸露细胞 ”。原
28、生质体具有细胞全能性，在合适的离体培养条件下具有繁殖、分化、再生完整植株的能力。原生质体培养和融合是细胞工程研究中重要的细胞操作技术，用来完成异源原生质体之间的融合，打破植物物种之间的生殖隔离，进而获得融合体或遗传物质发生变异的新个体。利用这种技术方法，通过异源原生质体融合可实现不同物种间体细胞杂交。中国已经成功地实现了小麦同簇毛麦与高冰草、小麦与一年生黑麦草体细胞杂种再生植株，以及烟草体细胞杂种再生植株等。（3）远缘杂交和染色体工程 将在植物分类学上属于不同种、属或亲缘关系更远的植物类型间所进行的杂交，称为远缘杂交，所产生的杂种称远缘杂交组合。将异种（属）植物的有利性状引入栽培品种，在一定程
29、度上打破了物种间的界限，促进了不同物种的基因渐渗和交流，从而把不同生物类型所具有的独特的性状、特征结合于一个共同的杂种个体中，创造出新品种。染色体工程通过导人不同种、属的染色体组，可以创造新作物、新物种，中国小黑麦的育成就是一个成功的范例。远缘杂交也是杂种优势利用的一种方法，如水稻的籼粳杂交，棉花的陆海杂交等。通过远缘杂交也可以创造各种异染色体体系，在遗传研究和育种上都有重要的实用意义。多倍体育种是通过增加一个现存物种的染色体数目，产生同源多倍体，可获得植物某些器官巨大型的直接效果。也可以通过染色体加倍，克服远缘杂交的困难，合成新类型、新物种和新品种。还可以作为遗传桥梁，进行基因转移或渐渗。（
30、4）基因工程 植物基因工程就是选择并导入有用的外源基因，获得性状能够表达的转基因植株，用来改良作物的技术过程。转基因植物内导入的外源基因，主要有品质改进如蛋白质、氨基酸基因，抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆基因，以及一些生长发育基因。基因转移方法有农杆菌参与转化法、DNA 直接转化原生质体法、基因枪法、激光微束法等。目前在水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、油菜、马铃薯、烟草等 54 种植物中获得了转基因植株。（三）良种繁殖和种子工程1良种繁殖一个新品种经审定被批准推广后，就要不断进行繁殖，并在繁殖过程中，保持其原有的优良种性，以不断地生产出数量多、质量好、成本低的种子，供大田生产用。这种繁殖、生产良种的
31、过程就叫良种繁殖（育）或种子生产。（1）原种 一个品种按繁殖阶段的先后、世代的高低所形成的过程，叫种子生产程序。在中国，一般将种子生产程序划分为原原种、原种和良种三个阶段。育种学的种子一般称为原原种，由原原种生产原种，由原种生产良种。（2）原种生产 原种生产是良种繁殖工作及种子生产程序中最基本的环节，是影响整个种子成效的关键。目前，中国主要作物原种生产的方法有：自花授粉、常异花授粉作物原种生产的循环选择法；杂交水稻三系原种生产的混系繁殖法；玉米自交系原种生产的自交选择法；杂交组合的原种生产的三系法、二系法等。（3）良种的加速繁殖 为了使一个新良种尽快地在生产上发挥作用，必须加速种子的繁殖。常用
32、的措施是提高繁殖系数和采用一年多代繁殖。提高繁殖系数的主要途径是节约单位面积的播种量；同时提高单位面积产量。一年多代繁殖的主要方式是异地或异季繁殖，即选择光、热条件可以满足作物生长、发育所需要的某些地区，进行冬繁或夏繁加代。如中国常将玉米、高粱、水稻、棉花等春播作物收获后到海南省等地冬繁加代；油菜等秋播作物，收获后到青海等高寒地区夏繁加代等。2种子工程中国新的农业技术革命，将种子工程作为发展农业生产的一项战略选择和重点措施，列为农业科技的第一工程。种子工程又叫种子产业化工程。广义的种子工程是指种子“育、繁、加、销一体化 ”，要求品种选育、良种繁殖、种子加工、种子检验、种子销售部门即产学研实现联
33、合，集中优势人力、财力，逐步建立由种子公司企业兴办育种科研的新体制。狭义的种子工程是指种子加工产业化，包括种子精选和加工、种子包装和挂牌、种子包衣等。种子工程建设要面向市场，适应可持续发展要求，必须实现种子深加工、包装、挂牌和检验，树立种子品牌。种子包衣是将农药、肥料、化学调节剂等，在助剂的作用下复配成种衣剂，对种子进行包衣丸化处理。生物技术已应用到种子加工上，形成了所谓“人工种子” （将作物的胚或体细胞包裹处理成“种子 ”）等新产业。三、作物生产技术（一）种植制度种植制度是指一个地区或生产单位的作物组成、配置、熟制与种植方式的综合，包括作物布局，复种或休耕，单作、间作、混作、套作或移栽、轮作
34、或连作，等等。1作物布局作物布局是指一个地区或生产单位的作物组成（作物种类、面积与比例）与配置的总称。它解决种什么作物、种多少与种在哪里的问题。作物布局决定了种植制度的主要内容，是种植制度（从而也是耕作制度）的基础，复种、间套作、轮作等都是在作物布局的基础上进行的。2复种复种是指在同一年内于同一块田地上收获两季或多季作物的种植方式。大面积耕地复种程度的高低通常用“复种指数” 来表示，即全年总收获面积占耕地面积的百分比。公式为：耕地复种指数= 全年作物总收获面积/耕地面积100根据一年内在同一田块上种植作物的季数，一年种植二季作物称为一年二熟，如冬小麦一夏玉米；两年内种植三季作物，称为两年三熟，
35、如春玉米一冬小麦一夏甘薯。多熟种植是国际上常用的概念，指时间和空间上种植集约化。它包括复种、套作，也包括间作和混作。即凡在一年内，于同一田地上前后或同时种植两种或两种以上作物都称为多熟种植。复种能够提高土地利用率和光能利用率；集约利用热量和水资源。复种有利于扩大播种面积和单位面积年产量；有利于缓和粮、经、饲、果、菜等作物争地的矛盾，促进全面增产。3间套作一块田地上一个生长季节只种植一种（品种）作物的方式称为单作，而在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的方式称为间作。在同一块田地上，同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式，也称为混作。混作和间作都是于同一生长期内由两
36、种或两种以上的作物在田间构成复合群体，是集约利用空间的种植方式。于前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式，称为套作（种）。如在小麦生长后期每隔 34 行小麦种一行玉米。对比单作，它不仅能阶段性地充分利用空间，更重要的是能延长后季作物对生长季节的利用，是一种集约利用时间的种植方式，能够提高复种指数，增加年总产量。间套作能够充分利用空间，增加叶面积系数；利用边行优势；实现用地和养地相结合；增加作物抗逆能力，稳产保收。间套作有利于增产增效，协调作物间的争地矛盾。4轮作与连作在同一田地上不同年度间按照一定的顺序轮换种植不同作物或采取不同的复种形式的种植方式称为轮作。多熟条件下既有年间的轮
37、作，也有年内的换茬，如南方的绿肥作物水稻水稻油菜水稻水稻小麦水稻水稻轮作。这种轮作由不同的复种方式组成，因此也称为复种轮作。轮作换茬可以减轻农作物的病虫草害；协调、改善和合理利用茬口；改善土壤理化性状，调节土壤肥力；合理利用农业资源，经济有效地提高作物产量。与轮作相反，连作是在同一田地上连年种植相同作物或采取相同复种方式的种植方式。在同一田地上采用同一种复种方式称为复种连作。生产上把轮作中的前作物（前茬）和后作物（后茬）的轮换，通称为“换茬” 或“倒茬”。连作也叫“重茬”。连作是必要的。例如，在中国许多粮、棉、油生产基地，均采用连作种植方式。但有时连作会造成危害，例如，土壤营养物质的偏耗和有毒
38、物质的积累；土壤物理性状显著恶化；杂草危害加重和病虫害蔓延加剧等。（二）作物栽培技术因地因时制宜，为作物生长发育创造一个良好的环境条件，改善和协调作物、环境、生产技术三者的关系，努力达到高产、优质、高效、低耗，是作物栽培的目的。作物栽培技术是指包括土壤耕作、播种、育苗移栽、施肥、灌溉排水、病虫草害防治、收获与贮藏等作物生育过程的技术原理和措施。现代农业越来越要求作物生产的技术具有规范性、精确性和可持续发展性，因此，作物栽培技术正朝着模式化、轻型化、生态化和信息化的方向快速发展。1模式化栽培技术作物栽培学在研究作物生育进程中各器官发育和产量、品质形成规律，以及作物与环境间关系的基础上，明确各种栽
39、培措施和调控技术的作用原理，科学、定时定量地分析其效应和应用原则，形成模式化、规范化、标准化的栽培调控技术。例如，水稻、小麦的叶龄模式栽培技术，作物群体质量栽培技术等。2轻型化栽培技术轻型化栽培技术是一种适应社会经济发展、减少劳动量、降低劳动强度、提高劳动生产率、增加作物产量和种植业效益的栽培体系，具有省工、省力、操作过程简单、效果明显等优点。例如，作物化学调控、水稻抛秧、叶面施肥等栽培技术。3生态化栽培技术社会经济的发展要求合理利用资源和有效保护环境。作物种植过程中对水资源的大量消耗，大量化肥、农药的使用造成的农田环境污染等问题，成为种植业迫切需要解决的问题，也是作物栽培学的重要研究内容。将
40、生态学和作物栽培学结合起来，使作物栽培技术朝着生态化方向发展。例如，旱作、节水、节氮增效、地膜覆盖、免耕等栽培技术的研究与推广。4信息化栽培技术信息化栽培技术是指采用科学高效的数据采集系统，监测土壤、生态环境因素和生产条件变化、相应的作物生长发育动态变化，研究其定量化的效应原理，应用计算机和信息工程、面向对象的程序设计思想和可视化技术，建立作物生育模型。该技术对于作物生理生态的量化描述、产量预测、土地生产力评价、环境资源分析、栽培生产指导等具有重要意义。例如，可利用模型和知识库建立虚拟农场，在计算机上种植虚拟作物，观察作物生育状况和动态过程；可通过改变环境条件，观察作物生育变化以及环境条件对作物的影响，掌握栽培管理措施的适用性和时效性；根据模型结果和当地实际土壤、生态和经济条件，确定特定地区的最优种植制度和栽培措施；还可通过作物群体动态模拟，寻找理想株型和选择具有高光效群体的高产品种等。
