1、1第 一 章 作 物 学 概 述一、作物学的概念:作物学(crop science): 农业科学（ agriculture science）之一，是关于大田作物（field crops）生产与改良的科学理论与技术。研究对象: 大田作物（庄稼）：粮、棉、油、糖、麻、烟 和园艺作物：茶、桑、果、菜、药、杂。二、农业现代化的主要内容:一是广泛采用现代化的农业生产手段和具有较高的农业劳动生产率； 二是广泛采用现代生物技术、化学技术和具有较高的土地生产率； 三是广泛采用现代经营管理方式和具有较高的农产品商品率； 四是大幅度提高农业生产的经济效益和使农民的收入水平接近城市居民的收入水平； 五是大幅度提高农
2、民的科学文化素质，使之成为具有经营管理才能的现代商品生产者； 六是通过农业产业化，形成较高的农产品加工增值率； 七是有良好的资源生态环境，并有较高的资源转化率。三、作物学的性质和特点 一）作物学的性质 应用性：以自然科学和社会经济科学为基础的一门应用学科。 综合性：是服务于种植业的一门综合学科。 生态性：是以可持续发展为目标的一门生态学科。（二）作物学的特点1、严格的地域性-因地制宜适应自然、利用自然、改造自然。2、明显的季节性-不违农时合理掌握农时季节，使作物的高效生长期与最 佳环境条件同步。 3、生物性-生长的规律性季节性、序列性、周期性。4、技术的实用性通用、实用作物栽培学是一门应用性强
3、的技术科学，着重将自然科学和农业科学的基础理论转化2为实际的生产技术和生产力。如： 作物模式化栽培技术、麦类少免耕技术、棉花化控技术等 5、生产的连续性用养结合作物生产是周期性不断循环的持续过程，因此栽培技术措施既要符合作物当时生长发育的要求，有要为以后生长富裕创造有利条件。 土地的利用必须注意用养结合，做到前季为后季，季季为全年，今年为明年，年年为将来。 6、复杂性整体的观点、系统的方法作物生产受多种因子的影响与制约，既是一个大的复杂系统，又是一个统一的综合体。从大的方面来说，作物生产与林、牧、副、渔等部门之间存在相互依赖促进的关系，需要建立一个良好循环的生态系统。第二节 作物学不同发展时期
4、的特点（一）中国古代作物学 综合性：春秋战国吕氏春秋农业生产“为之者人也，生之者地也，养之者天也” 经验性：齐民要术中写到“采捃经传，爱及歌谣，询之老成, 验之行书”。（二）西方近代作物学：300 余年 专业性：英国黑尔斯-生理学，瑞典 -林奈-杂交育种；德国李比西-农业化学；奥地利-孟德尔- 遗传学 科学性：严格的实验保证了近代农业科学的科学性。（三）现代作物学：近 100 年 农业机械化（20 世纪 30 年代） 农业化学工业（40 年代） 绿色革命（60 年代） 可持续农业（90 年代） 生物技术和信息技术三 、作物学前景展望 目前比较活跃的作物学领域主要集中在以下 4 个方面。 作物生
5、物技术 作物信息技术 优质高产技术 3 可持续生产技术 第三节 作物生产与粮食安全二、作物生产发展的几个方面世界作物产量的增加主要得益于单产的增加，这主要有赖于农业科学技术的进步和农业生产条件的改善，可归纳为下面几个方面的因素。（1）品种改良（cultivars improvement）高产、优质、高抗，矮杆（dwarf） 、抗性(resistance)、品质(quality)、杂种优势(hetaerists)。贡献率一般均在 30%以上。（2）增施肥料与施肥技术：30 年来，肥料在增产中的贡献率在 30-60%。施肥技术：配方施肥（测土施肥） 、平衡施肥、氮肥深施、缓效肥料、复合肥料、专用肥
6、料、硝化抑制剂。（3） 扩大灌溉与节水技术（4） 温室与保护地栽培（5） 作物病虫草害的防治（6） 高新技术的推广应用：设施农业三、粮食需求与粮食危机粮食安全的技术途径1、保护和合理利用农业资源（1）耕地资源：人均由建国时的 1800m2，到 1995 年 784m2，1/3 省区人均不足 1 亩。接近联合国规定的 530m2。并且低中产田占 78.5%。（2）水资源：人均水资源和单位土地水资源分别为世界的 1/5 和 1/3。今后水浇地增加速度将会减慢。2、提高单位面积产量提高复种指数，改造中地产田、开发高产田，提高水分利用率，加快种子工程建设，优化施肥技术，改善栽培管理技术。3、改善作物品
7、质国内市场：优质专用粮食产品等 加入 WTO 后4、强化产后加工与利用开源节流：目前粮食总损失率 18.1%；白酒工艺；精量播种，减少 1/5 种子，节约粮食6*106t。5、调整粮食发展战略4由“粮食-经济作物”二元结构向三元结构转化，向人畜共粮为人畜分粮转化。6、开发新的食物源微生物发酵-单细胞蛋白（SCP ） ，海洋是巨大的生物宝库。我国有 18，000km 大陆海岸线。7、立足自给，适当进口进口量维持在粮食总产量 5%，不超过 10%，即控制在 4.5*107t 约站世界贸易量的 20%，不会引起国际市场的粮食价格上涨。第二章 作物的分类、起源和分布一、作物的分类、起源和传播（一）作物
8、的 概念 与分类广义：作物是指由野生植物经过人类不断的选择、驯化、利用、演化而来的具有经济价值的栽培植物。狭义（field crops）：指田间大面积栽培的农艺作物，俗称庄稼。主要是指粮、棉、油、麻、糖、烟。目前世界上被人们所栽培的植物约 1500 种，大致可以分为农作物、园艺作物、林木三类。包括粮、棉、油、麻、糖、烟、茶、桑、果、菜、药、杂。世界上最主要的农作物有 90 多种，我国常见的有 50 多种。（一）作物的概念与 分类1、按用途和植物学特征分类(1). 粮食作物（food crops)(2). 经济作物（cash crops)(3). 绿肥与饲料作物（forage and green
9、 manure crops)(4). 药用作物（medical crops)2、根据作物生物学特征分类（1）按感温特性分类 耐寒作物（13) 喜温作物（10)（2）按光周期特性分类 长日照作物，短日照作物，中性日照作物（豌豆、荞麦） ，定日照作物（甘蔗）（3）按对 CO2 同化途径分类 C3 作物（大豆、小麦、棉花)，C 4 作物（玉米、高粱、甘蔗)，CAM 作物（龙舌兰） 3、按植物科、属、种分类一般用双命名法对植物进行命名，称为学名，为国际上所通用。 5例如玉米属禾本科，其学名为 Zea mays L., 学名结构为属种命名者姓氏缩写 二、世界作物的分布与生产（一）作物的分布与环境 光照、
10、温度和降雨是决定作物分布的首要环境因子，纬度、海拔、地势、地貌则是影响光照、温度和降雨的重要因素。例如：纬度每增加 10，夏至日长增加4.5min，年平均气温则则降低约 0.5。海拔每升高 100m ，气温下降 0.5-0.6 。 科学技术可以改善作物品种特性，提高其抗逆性、适应性，使作物的分布不断扩大。 国际贸易市场的变化在很大程度上激励世界各国大力选择发展自己的优势作物，从而影响作物的分布。 三、中国作物的分布与生产（一）生产与分布1、稻谷：占世界总产的 34.5%，面积 21.4%（1998） ， 90%分布在淮河、秦岭以南，青藏高原以东，以湖南、江西、广东、广西面积最大。小麦：中国面积
11、、总产居世界第一。河南、山东、河北、江苏、安徽、四川、陕西、甘肃、内蒙古为主产省 。玉米：中国第三大粮食作物。面积、总产仅次于美国。东北-华北- 西南。山东、黑龙江、吉林、河北为我国玉米主产区。2. 纤维作物棉花：三个主产棉区。世界第二大产棉国。（二）中国作物生产亟须解决的问题1. 水资源缺乏，农业基础条件较差中国人均水量为世界的 1/4，且分布不均。中地产田面积大。2.人口持续增长，增加了人口对作物生产的压力3. 粮食生产重心转移问题地区之间粮食供求不平衡矛盾已由改革开放之前的南北方向变为东西方向，全国粮食6生产中心、北移、西移。4.粮食品种结构问题稻谷“丰时平，欠时紧”5. 作物生产科技发
12、展问题规模效益小、机械化、信息化、商品化程度低，利润少、比较效益差。国外科技贡献率 80%，我国 30-40%。6作物高产优质高效发展问题观念创新、技术创新、体制创新、机制创新、米袋子政策、优质棉基地县、南水北调、第四章 作物生长发育与产量形成第一节 作物的发育特性与生育期生长（growth）：指作物器官由小到大，由少到多，由轻到重的量变过程。这是通过细胞分裂和伸长来完成的，它既包含营养体的生长也包括生殖体的生长。 发育（development）：指作物体内新器官（性器官）的分化、形成的质变过程。发育是作物一生中，其结构、机能的质变过程，它的表现是细胞、组织和器官分化，最终导致植株根、茎、叶和
13、花、果实、种子的形成。 生长和发育的关系：统一性：（1）生长是发育的基础（物质、能量、结构、功能） ；（2）发育是新器官生长的前提。 对立性：（1）生长过剩而发育不良：徒长、贪青； （2）生长缓慢而发育加速：早衰。 一、 作物的发育特性作物由营养性的分生组织转变为生殖性的分生组织，必须通过内部生理条件的诱导才能实现，这种内部生理条件系作物的遗传因子和环境因子相互作用的结果。除了植物的遗传因子外，诱导质变的主导环境因子是温度、光照。 作物的花芽分化对温度和光周期（日照长度）有一定的要求，即在花芽开始分化之前必须满足一定的温度和日照长度的环境条件以完成对花芽分化的诱导； 在适宜的温、光条件下可提早
14、花芽的分化，而不适的温、光条件则延迟甚至阻碍花芽的分化，此种反应称为作物的温光反应。7 按不同作物类型、品种的温光反应特性，大致可分为以下两大类型。1、高温短日照 包括水稻、玉米、高粱、粟、黍、大豆、棉花、麻、黄麻、花生、烟草等暖季作物 其发育特点：就光照而言，日照越短则花芽分化越早；就温度讲，在一定的温度范围内（例如 2030） ，温度越高则花芽分化越早 这是上述各种作物的基本发育特性，具有这些特性的作物品种称为基本型。 变异型：上述各种作物在长期的演变中，产生了与基本型的发育特性略有差异的变异型。 例如，水稻、玉米、大豆、花生的早熟品种对短日照的要求并不严格，即钝感甚至无感，不少早稻品种在
15、延长日照时不仅不延迟抽穗，反有提早的趋势，似属于长日性类型。2 、 低温长日照 包括小麦、大麦、黑麦、燕麦、蚕豆、豌豆、油菜等冷季作物。 其发育特点：与高温短日照相反，即花芽分化要求一定低温和长日照条件。该类作物中也有不少非基本型的品种。 如小麦、大麦、油菜的春性品种 需要较高的温度（以 815为最适）才能完成对花芽分化的诱导，在低于临界温度的条件下反而延缓分化花芽，而在一定范围内更高的温度（如 2025）下仍能完成花芽分化的诱导。二、 作物的发育阶段 作物发育对温度和日照长度的反应具有明显的阶段性 即先以一定的时间完成对花芽分化的温度诱导，称为感温阶段，然后再经一定时间完成对生长锥的光照诱导
16、，才能正常进行花器发育，称为感光阶段 小麦、大麦均属此类作物，其感温阶段又称春化（vernalization）阶段。 春化阶段可以在萌动的种胚中进行，而光照阶段则在生长锥伸长至雌雄蕊形成期内通过。另有一些作物的温光诱导可同时进行，并且二者间有相互作用，并不存在温度诱导和光照诱导中明显的阶段性和顺序性，前面所说的高温短日照作物（水稻）即是如此。 三、 作物的生育期8作物的生育期(growth period)和生育时期(growth stage)是两个不同的概念，不可混淆。 全生育期: 在作物生产实践中，把作物出苗到成熟期间的总天数，即作物的一生. 生育时期(阶段):是指作物一生中其外部形态上呈现
17、显著变化的若干时期。 1、生育期 以籽实为播种材料又以新的籽实为收获对象的作物，其全生育期是指籽实出苗到新籽实成熟所持续的总天数。 以营养体为收获对象的作物如麻类、薯类、甘蔗、甜菜等，则是指播种材料出苗到主产品收获适期的总天数。 需育苗（秧）移栽的作物如水稻、甘薯、烟草等，通常还将生育期分为秧田（苗床）生育期和田间生育期。 秧田（苗床）生育期是从出苗到移栽的天数 大田生育期是指移栽到成熟的天数。2、影响生育期的条件 作物全生育期的长短，主要由作物的遗传性和所处的环境条件所决定。 品种： 环境条件： 栽培措施品种特性：有早、中、晚熟之分。早熟品种生长发育快，主茎节数少，叶片少，成熟早，生育期较短
18、；晚熟品种生长发育缓慢，主茎节数多，叶片多，成熟迟，生育期较长；中熟品种在各种性状上均介于二者之间。环境条件：不同的环境条件下，作物生育期会有所变化。在气候条件中以光照、温度所起的作用最大。因此，作物在不同地区栽培，由于温度、光照的差异，生育期也发生变化。栽培措施：栽培措施对生育期也有很大的影响。作物生长在肥沃的土地上或施氮较多，由于土壤碳/氮（C/N）比低，水分适宜，茎叶常常生长过旺，成熟延迟，生育期拖长。3、生育时期的划分 在作物的一生中，其外部形态要出现若干次显著的变化，根据这些变化，可以划分9为若干生育时期。 关于达到各个生育时期的百分数标准，一般均以 10为始期，以 50以上为盛期，
19、作为记载某时期的标准。 目前，各种作物的生育时期划分方法尚未完全统一。以下为几种主要作物生育时期的划分： 禾谷类：出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期 豆 类：出苗期、开花期、结荚期、成熟期 棉 花：出苗期、真叶期、现蕾期、开花期、吐絮期 油 菜：出苗期、现蕾期、抽苔期、开花期、成熟期 甘 薯：出苗期、采苗期、栽插期、还苗期、分枝期、封垄期、落黄期、收获期4、作物的生长中心 作物的生长中心是指生长势较强、生长绝对量和相对量较大的部份。 作物生长中心与体内生理代谢及有机养分分配存在着密切关系。第二节 作物器官的建成一、 种子形态和萌发1、种子的概念 种子(seed)的涵义在农业
20、生产上的概念和植物学上的概念有所不同。 农业生产上可利用作为播种材料的任何器官或营养体的部分，凡是能作为繁殖后代用的播种材料都统称为种子。 植物学的种子仅指种子植物胚珠发育而成的繁殖器官，一般经过有性过程。 农业生产上的种子包括植物学上的三类器官:由胚珠发育而成的种子，如豆类、麻类、棉花、油菜、花生的种子；由子房发育而成的果实，如禾谷类作物稻、麦、玉米、高粱、谷子等的颖果及油料作物向日葵的瘦果；用作无性繁殖材料的根、茎等营养器官，如甘薯的块根，马铃薯的块茎和甘蔗的茎节等。 3、种子的休眠（2）种子休眠的原因大致可分为三种类型：10胚的后熟：作物种子成熟过程中，胚及其周围的组织成熟程度不一。硬实
21、（种子透性不良）：种子在成熟时变得硬实，种皮不透水、不透气，因而不发芽，如绿豆、大豆等。发芽的抑制物质：种子中含有某种抑制发芽的物质，使种子不能发芽。如水稻种子的抑制物质存在糊粉层中，小麦在种皮中。3）破除休眠的方法农业生产上如用休眠种子播种，则出苗时间延长，耽误季节，影响产量。因此，对尚未完全渡过休眠期的种子，在播种前采取适当方法进行处理，以提高发芽率，是非常必要的。解除休眠的方法通常有以下几种：1） 机械处理 对于硬实种子，可采取物理方法擦伤种皮或切块，使种皮对水分和气体的透性提高，消除种皮对萌发的抑制作用。如马铃薯切块，油菜挑破种皮等。2） 高温、干燥处理 它能降低种子含水量，促进未充分
22、成熟种子的生理后熟过程，并能提高种皮对水与气的通透性。生产上广泛采用的晒种便是如此3） 药剂处理 用氧化剂处理种皮透性差的休眠种子，常能取得良好的效果。如用一定浓度的双氧水液浸种，赤霉素、细胞激动素、乙烯等植物生长调节物质也具有解除休眠促进发芽的良好效果。4） 物理处理 用 X 射线、高低频电流、超声波、磁场等处理种子，也可以解除休眠促进萌发。4 种子的萌发有性繁殖种子的萌发（germination）过程分为吸胀、萌动和发芽等三个阶段 作物种子可因其萌发过程中下胚轴的伸长与否分成子叶出土和子叶不出土（留土）两类： 子叶出土的作物如棉花、大豆等，种子发芽时，此类作物一般播种不宜太深，土壤要疏松否
23、则不易出苗； 子叶不出土作物如蚕豆、豌豆等，种子发芽时，下胚轴不伸长，只有上胚轴伸长，将胚芽带出土面，而子叶残留在土中；小麦、玉米等禾本科作物，首先钻出地面的是锥状的胚芽鞘，它的钻土能力强。胚芽鞘一见光后立即停止生长，包在里面的真叶则突破胚芽鞘的孔口而伸出。 115 种子萌发需要的外界条件 1）水分 水分是控制种子萌发的最重要的外界因素，种子必须在吸足水分后才能萌发。 作物种子的吸水量，因种子组成的成份而异。一般蛋白质高的种子，吸水量多；含油分高的种子，吸水量少；含淀粉多的种子居中。 如以种子干重计算其萌发最低吸水率为：豆类 100、小麦 60、花生 40。 为了满足作物种子萌发时对水分的需要
24、，或加速其萌发过程，常采用浸种措施。 2）氧气 氧气是种子萌发的必要条件。 种子萌发时，需要充足的氧气以进行旺盛的呼吸作用，从而获得能量。种子内淀粉酶的活性，必须在有氧的情况下才能加强。 缺氧会造成幼苗根系生长受阻、幼苗瘦弱，影响细胞的分裂和分化，使胚的生长仅限于胚中原有的器官伸长，而没有新器官的形成。 一般含氧 6适宜发芽，少于 1根系发育受阻。 3）温度 种子萌发是种子内胚的生长和一系列酶促反应的结果，如同一般的化学反应一样，种子萌发随温度上升而加速。 但是温度过高会引起胚生活物质的变性，反而影响种子萌发。 因此， 种子萌发也有其最低温度、最适温度和最高温度。4）光照 很多种子需光照才能萌
25、发或光照促进其萌发（需光性种子或喜光性种子） ，例如烟草和莴苣种子。 另一类种子的萌发因光照而受抑制（需暗性或嫌光性种子） ，如番茄、茄子、瓜类种子。 光质对发芽也有一定影响。红光可破除休眠，而蓝光尤其是远红外光却抑制种子萌发。二、营养器官的建成S 形生长曲线，新器官的建成伴随着老器官的老化或脱落。（一） 根1. 根系的功能：支持、吸收、合成、贮藏、繁殖间接增加土壤有机质。122. 根系在土壤中的分布：决定于根系种类、作物类型和土壤环境。双子叶作物的根一般入土较深。多年生苜蓿可深达 6 米以上。3. 影响根系生长的主要因素：（1） 土壤水分（2） 肥力：N、P 促进根系生长，K 促进根系功能，
26、但肥沃土壤中根冠比低于贫瘠土壤。（3） 酸碱度（PH）：5-8（二） 、茎：分为单、双子叶作物两大类型1. 茎枝的功能：系统的结构是为功能服务的。支持、输导、合成、贮藏、通气、繁殖（1）茎有支持叶、穗或果实生长的作用，也是决定叶面积分布与结实部位合理配置的重要因素。 （2）茎是连接根、叶、花或果实的运输通道，起着转移水分、养分的输导系统的作用。 （3）绿色幼嫩具有合成有机养料的作用。 （4）茎是临时贮存养料的器官。 （5）沼泽作用的茎具有通气功能。 （6）茎可以作为繁殖器官。2. 影响分枝（分蘖）生长的主要因素（1） 作物的种和品种（2） 种植密度（3） 肥料（4） 水分（三） 、叶作物的叶片
27、是主要的光合作用器官，在作物栽培及育种上一向重视叶片的建成和叶面积的增加。尤其以叶片作为主要收获器官时，更重视叶片的质量和重量。3叶的功能：合成、蒸腾（调温、吸收转运养分） 、吸收。第三节 作物的群体特征一、作物群体的基本概念1、群体的概念： 作物群体是指该种作物的许多个体的聚集体。 作物群体是由个体所组成的，但不是单纯个体的简单相加，而是每个个体被组合成为一个有机的整体。作物群体具有自身新的特点。 在作物群体中，个体与群体之间、个体与个体之间都存在着密切的相互关系。13作物栽培的对象是作物群体，在作物生产上就必须根据作物群体与个体及群体中个体与个体之间的相互关系，采取有效的农业技术措施，调控
28、群体发展过程，提高群体的光合作用与物质生产能力。作物高产群体的特点1. 产量构成因素协调发展，有利于保穗(果) 增粒增重；2. 主茎和分枝(蘖)间协调进展，有利于塑造良好的株型，减少无效枝 (蘖)的消耗；3. 群体与个体、个体与个体、个体内部器官之间协调发展；4. 生育进程与生长中心转移、生产中心(光合器官) 更替、叶面积指数 (LAI)、茎蘖( 枝)消长动态等诸进程合理一致；5. 叶层受光态势好，功能期稳定，光合效能大，物质积累多，转运效率高。三、作物群体的源库流基本概念： 源就是指光合产物供给源或代谢源，是制造和提供养料的器官，主要指作物茎、叶为主体的全部营养器官。 库指光合产物贮藏库或代
29、谢库，也就是接纳或最后贮藏养料的器官，如籽粒、花果、幼叶、根系等。作物接纳养料的库可以不止一个，可区分为主库与次库。 流则是指控制养料运输的器官输导系统。 但是，源库流三类器官的功能不能截然分开，而是可以互相转变或替代。源与作物产量： 作物一生所形成的全部干物质中，光合作用直接生产的有机物质占 90%95； 产量（光合面积光合能力（强度） 光合时间）呼吸消耗 收获指数 由上式可知，光合作用的面积、能力、时间和光合产物消耗四个方面，均属产量来源的源，库与作物产量：库的大小与产量: 作物光合器官制造的同化产物，必须有适当的库来接纳才能形成产量。作物的繁殖器官或贮藏器官都是库或库容。以水稻为例，其产
30、量库容的大小取决于下例诸因素：产量贮藏库容每平方米穗数每穗颖花数谷壳容积14库对源的反馈作用: 作物源库流变化的效果又反过来影响变化本身称作反馈作用（feedback） 。国内外许多学者研究表明，产量容器库不单纯是被动接纳光合产物的场所，而且还具有主动地影响和控制源的生产效率和流的运转方向及速度的功能。 流与产量内容物的运输和分配 目前稻麦等作物的一些矮秆品种一般比高秆品种高产，其原因之一就在于矮秆品种的同化产物转运分配到穗部的比例大，收获指数高。例如水稻高秆品种谷/草比为l:1.21.5，而矮秆品种一般为 1:0.81.0。 总之，作物同化产物的运输（translocation）和分配（pa
31、rtitioning） ，对产量的高低影响很大。第四节 作物产量的形成一、生物产量与经济产量生物产量是指作物在生育过程中生产和积累的有机物质的总量，即整个植株（一般不包括根系）总干物质的收获量。经济产量是作物品种改良及生产管理中所说的产量，是指栽培目的所需要的产品的收获量。由于栽培目的不同，它们被利用作物产品的部分也不同。二、收获指数作物的经济产量仅是生物产量的一部分。但经济产量是以生物产量即有机物质总量作为物质基础的。但高的生物产量不等于高的经济产量，这要看生物产量转化为经济产量的效率，这种转化效率称为经济系数（或收获指数 ） ，即：收获指数=经济产量/生物产量收获指数是综合反映作物品种特性
32、和栽培技术水平的一个通用指标。三、产量构成因素作物产量是按单位土地面积上的产品数量计算的，构成产量的因素是单位面积上的株数和单株产量，即：产量=单株产量单位面积上的株数作物生产的对象是作物群体。 不同作物的产量构成因素：15作物种类 代表作物 产量构成因素禾谷类 稻、麦、玉米、高梁 穗数，每穗实粒数、粒重豆类 大豆、绿豆等 株数，每株有效荚、每荚实粒、粒重四、产量形成过程及影响条件产量形成过程是指作物产量的构成因素形成和物质积累的过程，也就是作物各器官的建成过程及群体的物质生产和分配的过程。1 禾谷类作物产量形成 单位面积的穗数由株数(基本苗 )和每株成穗数两个因子所构成。因此穗数的形成从播种
33、开始，分蘖期是决定阶段，拔节、孕穗期是巩固阶段。 每穗实粒数的多少取决于分化小花数、退化小花数、可孕小花数的受精率及结实率四个因素。每穗实粒数的形成始于分蘖期，决定于幼穗分化至抽穗期及扬花、受精结实过程。 粒重取决于籽粒容积及充实度。主要决定时期是受精结实、果实发育成熟时期。2 双子叶作物产量形成 不同作物的产量构成因素不同，其形成过程也各有特点。 单位面积果数(如棉花铃数、油菜角果数、花生、大豆的荚数) 取决于密度和单株成果数。 因此，自播种出苗(或育苗移栽 )就已开始形成这一产量构成因素，中后期开花受精过程是决定阶段，果实发育期是巩固阶段。每果种子数开始于花芽分化，决定于果实发育。粒重(衣
34、分、油分)决定于果实种子发育时期。3 影响产量形成的因素 内在因素 品种特性如产量性状、耐肥、抗逆性等生长发育特性及幼苗素质、受精结实率等均影响产量形成过程。 环境因素 土壤、温度、光照、肥料、水分、空气、病虫草害的影响较大。 栽培措施 种植密度、群体结构、种植制度、田间管理措施，在某种程度上是取得群体高产优质的主要调控手段。五、产量潜力及增产途径2 作物增产的途径在作物生产中，要实现上述光合潜力的理论值，必须同时具备以下四个条件：16具有充分利用光能的高光效作物品种；空气中 CO2 浓度正常；其他环境因素都处于最适状态；具备最适宜于接受和分配阳光的群体结构。由此可知，要通过提高光能利用率来提
35、高单产，特别需要从改进作物和环境因素两个方面着手。 培育高光效的品种 如叶面积适当，叶片、株型等都有利于最大限度利用光能的特点， 合理安排茬口 充分利用生长季节，采用间、套作和育苗移栽等措施，提高复种指数，使一年中在耕地上有尽可能多的时间生长作物。 采用合理的栽培技术措施 如选用合理的种植密度，保证作物群体适宜，最大限度地利用光能；正确运用肥水措施， 提高光合效率 如补施 CO2，人工补给光照，抑制光呼吸消耗等。第五节 作物品质的形成作物产品品质的含义： 作物产品品质是指其利用质量和经济价值。大多数粮食作物包括饲料作物，判断其品质优劣的主要指标是理化性状，根据实际内容可分为以下两个方面： 食用
36、品质-所谓食用品质是指蒸煮、口感和食味等特性。 营养品质-所谓营养品质主要是指蛋白质含量、氨基酸组成、维生素含量和微量元素含量等。 工艺品质-指影响产品质量的原材料特性。如棉纤维的长度、细度、整齐度等；烟叶的色泽、油分、成熟度等外观品质也属于工艺品质。 加工品质-一般指不明显影响产品质量，但对加工过程有影响的原材料特性。如糖料作物的含糖率，棉花的衣分，向日葵和花生的出仁率，以及稻谷的出糙率和小麦的出粉率等，均属于与加工品质有关的性状。作物产品品质指标： 生化指标 常用的生化指标有蛋白质、氨基酸、脂肪、淀粉、糖分、维生素、矿物质、棉酚含量，以及有害物质如化学农药残留等。 物理指标 如产品的形状、
37、大小、香气、色泽、种皮厚薄、整齐度、纤维长度、纤维强度等。17例如水稻的出米率、米的形状、米的心腹白及透明度等，小麦籽粒的面筋含量，棉花纤维的长度、强度，油料作物的含油量及脂肪酸组成等。 作物品质通常是形态指标和理化指标的综合评价优劣。 例如，稻米的品质指标共有 14 项，其中即有物理指标如长宽比、垩白大小等，也有生化指标如直链淀粉含量、胶稠度等，只有这 14 项指标同时达到某一级标准时才能称为某一级的优质稻米。二、作物产品品质的影响因素 遗传因素 稻、麦、棉、油等作物的主要经济性状，都受遗传基因的控制。 如近年来不少学者研究了稻米香味的遗传，一般都认为香味受一个隐性基因控制。这样，由于作物品
38、质性状受基因控制，使作物保持了其经济性状和产品质量的相对稳定性，正因为如此，作物之间本身就存在产品品质的差异。 另一方面，作物品质性状在遗传上一般都是数量性状，容易受环境条件的影响。 生态因素 地理因素 同一作物产品品质的优劣，因种植的地理环境条件不同有很大的差异。如小麦籽粒的蛋白质含量随地理位置的南移而逐渐降低。 季节因素 由于种植与成熟的季节不同，产品品质差异很大。如南京的早稻与晚稻相比，一般早稻的米质较差。 温光因素 温度和光照也影响产品的品质，如棉花生产后期，温度降低，使棉桃成熟度低，纤维强度差。栽培措施同一作物品种的品质表现因栽培环境条件而异，合理的栽培技术通常能起到改善品质的作用。
39、 水、肥措施三、提高作物产品品质的途径 培育和选用优质作物品种 改善栽培技术措施 18第五章 作物与生态环境第一节 作物的生态因子与生长调节一、 作物的生态因子（一）概念作物的生态环境：与作物生长发育相关的所有环境因子的总称。作物的生态因子：构成作物生态环境的成分。（二） 、 生态因子分类生态因子：1 气候因子：光、温、水、气、热、风等。受地理位置和海拔影响2 土壤因子：土壤物理性质、化学性质、肥力状况、生物等3 生物因子：农田中的哺乳动物、昆虫、微生物、杂草4 地形因子：纬度、海拔、坡度、坡向5 人为因子：各种农业技术措施（三） 、生态因子的作用机制与限制方式1. 作用机制 （1）主次效应：
40、早稻烂秧，低温为主。（2）交互作用效应：水、肥累加效应。（3）a 直接作用：光、温、水、肥等。 b 间接作用：纬度、海拔、地形等。 （4）作用的阶段性。2. 限制方式（1）李比希最小因子定律（1940，德国）某一数量不足的营养物质，由于不能满足作物生长的需要，不但会限制作物的生长，同时也将限制其他处于良好状态下的因子发挥作用。（2）谢尔福耐性定律（3）报酬递减律 从一定土地上所得到的报酬随着向该土地投入的劳动和资本量的增大而有所增加，但随着投入的单位劳动和资本量的增加，报酬增加的幅度却在减少。二、作物的生态适应性（一）作物的生态适应性：19（ecological adaption)作物对环境的
41、要求与实际环境的吻合程度。作物生长发育和产量形成的节律与环境节律的吻合程度。（二）生态型（ ecotype)：作物的不同个体群，长期生活在不同的生态环境或人工培育条件下，发生趋异适应，经自然和人工选择分化形成了生态、形态和生理特性不同的基因型类群。 A 气候生态型：光周期、气温、降雨B 土壤生态型：土壤水分、肥力等。C 生物生态型：生物条件种以下的分类：如小麦早、中、晚品种-气候生态型。（三）生活型(life form)不同种的生物（作物）在期生活在相同的自然和人工培育环境条件下，会发生趋同适应，在自然和人工选择条件下，形成具有类似形态、生理和生态特性的生物（作物）类群。 种以上的分类：如喜温
42、作物、抗旱作物。三 作物生长的环境调节第二节 作物与光照一、 光照强度对作物的影响（一） 光的重要性：1、热效应2、光合作用3、光形态建成4、诱发性突变 （二） 光照度与作物的光合作用1、作物对光照强度的定量指标有光合作用 的“光补偿点”和“光饱和点” 。2、C 3 作物、C 4 作物和 CAM 作物3、光强对作物生长的影响4、光强对作物发育的影响20光饱和点和光补偿点 光补偿点（compensation point)：随着光强的增高 ，光合速率相应提高，当达到某一速率时，叶片光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为零，这时的光强为光补偿点。 光饱和点(saturation point)：开始达到
43、光合速率最大值时的光强。在一定范围内（低光强区） ，光合速率随光强的增加而成比例增加；超过一定光强后，光合速率增加边慢；当达到某一光强时，光合速率不在随光强增加而增加，呈现光饱和现象。二、日 照 长 度（一） 光周期现象和作物光周期类型 光周期（photoperiod）反应：作物生育受昼夜长度控制的现象。 前已述及（第一章） ，按对光周期的反应，大田作物可以分为长日照作物、短日照作物、中间型作物和定日照作物。（二） 光周期诱导机理 实验证明，诱导花原基发育的实际是暗期长度， 而不是日照长度；短日作物对暗期中的光非常敏感。 光周期诱导是一种光信号反应。 并且，在不同波长光的研究中发现，红光最为有
44、效，而远红光的作用相反。（三） 光周期理论在生产中的应用1. 引种：南（北）种北（南）引2. 育种：促进花期相遇、加代繁种3. 控制花期：花卉（菊花）4. 调节营养生长和生殖生长：延迟开花（暗期处理甘蔗、南麻北种） 。在理解作物对日长的反应时应注意：一是作物在达到一定生理年龄时才能接受光诱导，二是对长日照作物并非越长越好，对短日照作物也不是越短越好1980s 以来，对水稻、小麦、大豆的光温生态生理研究发现，有些作物品种已不能简单归入以上几类中，不同的光温组合也能诱导开花21三、太阳光谱成分对作物的影响（一） 对光合作用的影响光合有效辐射：可见光范围内 400-760nm 的大部分光能被作物质体
45、色素所吸收。 红、橙光为生理有效光。叶绿素 蓝、紫光叶绿素、胡萝卜素 绿光被叶片射和透射，生理无效光（二） 对作物生长的影响 蓝紫光、青光抑制作物伸长生长 红光促进茎伸长。（三） 不可见光的作用 紫外线抑制某些生长激素形成；促进花青素形成（水果着色） 红外线促进茎伸长，促进种子萌发。第三节 作物与温度温度是一个状态函数，标志着物质分子平均动能水平。环境温度包括大气温度和土壤温度。二、温度对作物的影响及作物生育的温度范围（一） 、温度对作物的影响1. 温度对作物生长的影响2. 温度对发育的影响A.温度对成花的诱导效应春化作用：经过低温诱导植物开花的作用。B.作物的感温性（二） 、作物生育的温度范
46、围1. 三基点温度：最低、最适、最高 2. 温度临界期：对外界温度最敏感的时期。作物维持生命的温度范围较宽，生育的温度范围窄些，最适发育的温度范围则更窄。22三基点温度的特征： 不同作物三基点温度不同，根据对温度的不同要求，分为喜温作物（生长起点10)和耐寒作物(3 )。 种子萌发的三基点低于营养生长期的，营养生长期又低于生殖器官发育期的。开花期对温度最为敏感。 一般最适应温度接近于最高温度。 最高温度多在 30-40 之间 ,生产中也不常见.所以低温造成的危害较多。三、积温及无霜期（一） 、积温1.概念：指某一生育时期或某一时段内，逐日平均气温累积之和。2. 积温两种表达方式A 活动积温 大
47、于或等与生物学零度的日平均温度逐日累加起来。B 有效积温 将日平均温度与生物学零度的差值累加。3. 积温在农业生产中的应用 可以估计作物的生育速度和各生育期到来的时间，并可确定作物安全播种期 可以对某一个地区某年产量进行预测，确定丰收年还是歉收年。 一个地区的积温代表了此地区的热量资源，为正确制定农业计划、安排作物布局、确定种植制度提供了依据。（二） 、无霜期无霜期长短是衡量一个地区热量资源的又一个指标。 （春季最后一次霜冻秋季最早一次霜冻） 作物布局和确定种植制度的依据。四、温度逆境对作物的危害及防御措施对作物不利的温度叫做温度逆境 temperature stress（一） 、低温对作物的
48、危害低温:对作物的危害有冷害和霜冻。1.寒害:是 0以上的低温对作物的伤害。23水分合成失调、蛋白质合成受阻、碳水化合物减少、代谢紊乱2.霜冻:是指春秋季节气温下降到 0以下，组织内部发生冰冻而引起的伤害。原生质失水、冰融速度、蛋白质沉淀、原生质的机械损伤。 （二） 、高温对作物的危害直接伤害：蛋白质合成受阻、有毒物质生成、饥饿、旱害间接伤害：蛋白质变性、脂溶。高温使呼吸加强，蒸腾加速，水分平衡和物质供需平衡被破坏，植株萎蔫。（三） 、对逆境温度的防御1. 培育和选育抗寒或耐热的品种。2. 低温锻炼。甘薯育苗3. 化学诱导。玉米、棉花种子福美双处理4. 合理肥料配比。磷肥、钾肥提高抗寒力第四节 作物与水分 水分对生命的存在起起决定性的作用，他的多少在很大程度上决定了作物的种植制度。一、作物对水分的需求特点（一） 、水对作物的生理生态作用1. 生理作用：（1）原生质的主要成分；（2）光合作用的基本原料；（3）代谢过程的反应物质；（4）作物生化反应和物质吸收、运输的溶剂； （5）维持细胞的膨胀状态；（6）细胞分裂与伸长的必需因子。生态作用：改善田间小气候，如大气湿度，土壤及其表面的空气温度，土壤空气含量、微生物状况、土壤养分利用率等。（二） 、水与作物生长及产量的关系缺水对作物形态、生理产生不良影响，最终导致产量降低。作物光合作用和蒸腾作用与作物生产关系极大，水分缺乏对光合作
