山農大植物栽培學第一、二章 概論、小麥-李向東教授

1、,主講人：李向東 教授,作物栽培學,,第一章 概論第一節(jié) 緒言一、作物生產在國民經濟中的地位 農業(yè)是國民經濟的基礎，這是由于農產品具有特殊的使用價值，是人類生存最基本、最必須的生活資料。作物生產又是農業(yè)生產的基礎，這是由于作物生產不但直接供給人類所需的生活資料，而且還要供給農業(yè)中的畜牧業(yè)、漁業(yè)等所需的飼料。可見，作物生產的發(fā)展對整個國民經濟的發(fā)展和社會的穩(wěn)定均起著十分重要的作用，作物生產的產品數量和質量

2、關系到我國十幾億人吃飯穿衣的大事，與人們物質生活水平的提高息息相關。作物生產的地位和作用主要表現在以下幾個方面。,,（一）人民生活資料的重要來源 古人曰：“人之情不能無衣食，衣食之道必始于耕織”，可見農業(yè)生產是人類生存之本，衣食之源。我國是世界第一人口大國，解決吃飯問題是頭等大事，人民生活中所消費的糧食、水果、蔬菜幾乎全部由作物生產提供。穿衣在人民基本消費方面也占有重要的地位。目前，我國服裝原料的80%來自作物生產，

3、合成纖維僅占20%左右。隨著人類生活水平的提高，資源可持續(xù)利用和環(huán)保安全意識的加強，人們將會越來越喜歡可以再生的、經濟的植物纖維。由此可見，作物生產具有舉足輕重的地位和作用。,,（二）工業(yè)原料的重要來源 農產品為工業(yè)生產提供了重要的原材料。目前，我國約40%工業(yè)原料、70%的輕工業(yè)原料來源于農業(yè)生產。隨著我國工業(yè)的發(fā)展和人民消費結構的變化，以農產品為原料的工業(yè)產值在工業(yè)產值中的比重會有所下降，但有些輕工業(yè)，如制糖

4、、卷煙、造紙、食品等的原料只能來源于農業(yè)，且主要來自作物生產業(yè)，所以農產品在我國工業(yè)原料中占有較大比例的局面短期內不會改變。隨著人民生活水平的提高，對未加工的農產品的需求將不斷下降，對農產品加工品的需求會不斷增加，也就是說，目前人們直接消費的某些農產品今后需要加工后才能進入消費?？梢灶A計，在今后一個相當長的時期內，我國輕工業(yè)的發(fā)展仍然受制于農業(yè)生產，特別是經濟作物的生產狀況。因此，發(fā)展作物生產業(yè)，必將推動我國工業(yè)和輕工業(yè)的發(fā)展，后者的發(fā)

5、展反過來必將促進作物生產業(yè)進步。,,（三）出口創(chuàng)匯的重要物資 目前，我國工業(yè)與世界先進水平還有相當大的差距，在世界市場上的競爭力還較弱，而農副產品及其加工產品在國家總出口額中占有較大的比重。從未來的發(fā)展趨勢看，農副產品及其加工產品的出口比重會有所下降，但仍將是出口物資的重要來源之一?？梢?，作物生產在農業(yè)增效和農民增收方面起到主要作用。（四）農業(yè)的基礎產業(yè) 農業(yè)是由種植業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)組成。

6、畜牧業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展極大程度上依賴于種植業(yè)即作物生產的發(fā)展。在我國，種植業(yè)占的比重最大，是農業(yè)的基礎，具有舉足輕重的地位和作用。雖然，近年來由于養(yǎng)殖業(yè)（畜牧業(yè)和漁業(yè)）的發(fā)展，種植業(yè)在農業(yè)中的比重有所下降。但是，由于我國人口壓力大、口糧任務重，加上養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于作物生產業(yè)提供飼料，因此我國種植業(yè)在農業(yè)中的比重及其基礎地位是不會動搖的。,,（五）農業(yè)現代化的組成部分 實現農業(yè)現代化是我國社會主義現代化的重要

7、內容和標志，是體現一個國家社會經濟發(fā)展水平和綜合國力的重要指標。作物生產業(yè)是農業(yè)的基礎，沒有現代化的作物生產，就沒有現代化的農業(yè)和現代化的農村。因此，隨著社會的發(fā)展和科技的進步，作物生產業(yè)也會得到現代科技的武裝和改造，從而實現作物生產的現代化、科學化和產業(yè)化。,,二、作物生產的特點作物生產以土地為基本生產資料，受自然條件的影響較大，生產的周期較長，與其他社會物質生產相比，具有以下幾個鮮明的特點。（一）系統(tǒng)的復雜性 作物生

8、產是一個有序列、有結構的復雜系統(tǒng)，受自然和人為的多種因素的影響和制約。它是由各個環(huán)節(jié)（子系統(tǒng)）所組成，既是一個大的復雜系統(tǒng)，又是一個統(tǒng)一的整體。因此，農學必須用整體觀點和系統(tǒng)方法，采用多學科協(xié)作，運用多學科知識，采取綜合措施，全方位研究如何處理和協(xié)調各種因素的關系，以達到高產優(yōu)質高效，發(fā)揮作物生產的總體效益。,,（二）技術的實用性 農學是把自然科學及農業(yè)科學的基礎理論轉化為實際的生產技術和生產力的科學。雖然農學也包括了一些應用基

9、礎方面的內容，如作物生長發(fā)育、產量形成和品質形成的生理生態(tài)規(guī)律，但它主要研究解決作物生產中的實際生產問題，所研究形成的技術必須具有適用性和可操作性，力爭做到簡便易行、省時省工、經濟安全。（三）生產的連續(xù)性 作物生產的每一個周期內，各個環(huán)節(jié)之間相互聯系，互不分離；前者是后者的基礎，后者是前者的延續(xù)。農業(yè)生產是一個長期的周年性社會產業(yè)。上一茬作物與下一茬作物，上一年生產與下一年生產，上一個生產周期與下一個生產周期，都是緊密相連和互

10、相制約的。因此，農學家要有全面和長遠的觀點，做到前季為后季，季季為全年，今年為明年，實現持續(xù)的高產穩(wěn)產。,,（四）生長的規(guī)律性 農學的研究對象是作物。作物是有生命的生物有機體，在與生態(tài)環(huán)境相適應的長期進化中，作物生長發(fā)育過程形成了顯著的季節(jié)性、有序性和周期性。首先，不同作物種類具有不同的個體生命周期，如水稻、玉米和棉花等為一年生，冬小麥、油菜為二年生作物。其次，作物個體的生命周期又有一定的階段性變化，是一個有序的生長發(fā)育過程，需

11、要特定的環(huán)境條件，如水稻的短日高溫特性就是一個典型的例子。第三，由于作物生長發(fā)育的各個階段是有序的、緊密銜接的過程，既不能停頓中斷，又不能顛倒重來，因而具有不可逆性。,,（五）明顯的季節(jié)性 作物生產是依賴于大自然的生產周期較長的社會產業(yè)。而一年四季的光、熱、水等自然資源的狀況是不同的，所以作物生產不可避免地受到季節(jié)的強烈影響。由于作物的季節(jié)性很強，生產上誤了農時，輕則減產，重則顆粒無收。因此，必須合理掌握農時季節(jié)，使作物的高效生

12、長期與最佳環(huán)境條件同步。（六）嚴格的地域性 地區(qū)不同，其緯度、地形、地貌、氣候、土壤、水利等自然條件不同，其社會經濟、生產條件、技術水平等也有差異，從而構成了作物生產的地域性。因此，作物生產必須根據各地的自然和社會條件，選擇適合該地的作物、品種及相應的技術措施，使作物、環(huán)境、措施達到最佳配合，生產出高產優(yōu)質的農產品。,,（七）較強的社會性 社會的發(fā)展，人們的生活離不開衣食住行，而這些都與作物生產有關。農業(yè)是國民經濟的基礎，糧

13、食是人們賴以生存的依據。而農業(yè)的發(fā)展，糧食產量的提高都離不開作物生產。人均糧食的多少與人們生活水平直接相關：中國人均375kg→突破400kg，美國1559kg，澳大利亞1873kg，加拿大2400kg（7-8kg→1kg肉，12-13kg→1kg瘦肉）。,,三、作物生產概況（一）世界作物生產概況 近年來，世界人口的迅猛增長對農業(yè)生產帶來巨大的壓力和動力。據統(tǒng)計，1975年世界人口為40億，耕地面積為15.07億hm2，到1999

14、年僅24年時間，人口已增加到了60億，耕地面積卻減少到了13.13億hm2。各國都十分重視依靠科技進步提高復種指數和作物單產來保持農產品總量的增加，以應付人口壓力的嚴重挑戰(zhàn)。在農產品的生產中，糧食生產被列為首要任務。1999年糧食作物中收獲面積最大的依次為小麥、稻谷與玉米，但總產則依次為玉米、稻谷與小麥；油料作物中，種植面積較大的有大豆、油菜、花生、向日葵；糖料作物中，仍以甘蔗和甜菜種植面積最大；纖維類作物主要是棉花、紅麻、黃麻等。,,

15、表1-1 世界谷物生產變化情況,,作物總產的增加主要得益于單產的提高，而單產的提高主要有賴于現代農業(yè)科學技術的進步和農業(yè)生產條件的改善，特別是下列6個方面的因素起了決定性的作用。1．品種改良 近30年來世界主要作物新品種的培育著重于高產、優(yōu)質和高抗，特別是在矮稈、抗性和品質方面取得了顯著進步。許多國家因品種改良在這一期間的累計增產效益在30%以上。目前，世界大多數國家種植的小麥、水稻品種，株高已普遍由以前的110－140cm降為7

16、0－110cm，基本解決了過去不耐肥水易倒伏的高產障礙，單產有了顯著的提高。此外，雜種優(yōu)勢已在多種作物上得到應用，如玉米、高粱雜交種目前已普及80%以上。在品質改良方面，提高小麥、玉米的蛋白質含量與增加必需氨基酸比例，降低油菜芥酸、硫代葡萄糖苷、亞麻酸含量和提高亞油酸含量等方面均已有較大進展。,,2．增施肥料與施肥技術 據聯合國糧農組織估計，30多年來在提高作物產量的諸多因素中，肥料的貢獻率要占到30%～60%。目前，大多數國家農田施

17、肥均以化肥為主，這期間世界化肥生產量與作物產量基本呈現同步增長趨勢。 施入農田的化肥因施用技術不同及多種原因，利用率存在很大差異，發(fā)達國家一般在50%～60%之間，發(fā)展中國家在30%左右。因此，提高化肥利用率是許多國家多年來的研究重點。例如氮肥深施可有效地抑制氮肥的硝化和反硝化過程，提高肥效20%以上；復合肥和專用肥、科學配方施肥、增施磷鉀、控釋肥、緩釋肥等合理施肥技術的運用也表現了良好的效果。,,3．擴大灌溉與節(jié)水技術 1996

18、年全世界灌溉面積比1961～1965年的平均值增加了4.8×107hm2 。灌溉面積占世界總耕地的比例為17.5%，生產的作物產量占世界總產量的一半左右。由于水資源在許多國家和地區(qū)都很匱乏，節(jié)約用水以擴大現有灌溉面積、改善灌溉設施以增加灌溉效益和防止鹽漬化等為發(fā)展重點。地面灌溉的用水效率差異很大，發(fā)達國家為50%以上，而發(fā)展中國家僅為25%左右。噴灌、滴灌等高效率的灌水方法，由于成本高、技術難、耗能大，目前仍主要在一些發(fā)達國家

19、和一些園藝作物上使用。,,4．設施栽培 在光、熱資源不夠充裕的地方，溫室特別是塑料薄膜溫室有了很大的發(fā)展，保證了蔬菜和花卉等四季生產。20世紀70年代以來，地膜覆蓋栽培發(fā)展非常迅速。在緯度或海拔較高的地區(qū)、旱地和鹽堿地上，由于覆蓋地膜克服了地溫低、無霜期短和水分不足對產量的限制，增產效果顯著。在一般地區(qū)，由于地膜覆蓋具有防霜、防寒、防草、保溫、保水和促進種子發(fā)芽等作用，使一些喜溫作物的分布區(qū)域的緯度向北推移了2～4º，使作物

20、早熟或相當于延長了無霜期10～15d，旱地水分利用率提高了30%～50%。目前，在作物生產中，地膜蔬菜、地膜棉花、地膜花生、地膜玉米、地膜小麥、地膜水稻等在水、熱資源受到限制的地區(qū)都得到了不同程度的應用。,,5．作物病蟲草害的防治 在作物收獲前，由病、蟲、草害造成的作物產量損失平均為15%～20%，水果、蔬菜和油料作物則往往達25%。農產品貯藏中的病蟲損失，在亞洲和非洲的一些國家也常達到收獲量的1/5～1/4。綜合防治已成為世界大多數

21、國家植保工作的指導方針，但其中化學防治仍是最主要的防治手段。近年來農藥應用以高效低毒、低用量、廣譜性和選擇性為特點。在發(fā)達國家中除草劑的用量已占農藥使用量的40%～60%，但在發(fā)展中國家比例尚很小。選用抗病蟲品種被普遍認為是經濟有效的途徑。目前，世界各國主要農作物的許多原有毀滅性的病害，都已通過抗病育種的方法得到了基本控制，在抗蟲育種上也有了不少重大進展。另外，生物防治也日益受到重視。,,6．高新技術的推廣應用 農業(yè)高新技術種類繁多，

22、有普遍應用推廣意義的除基因工程技術外，主要有遙感技術、計算機信息技術和化學調控技術等。農業(yè)是遙感技術的應用大戶，主要包括作物長勢監(jiān)測和估產、植被識別分類、土地資源調查與制圖、自然災害預測與災情評估、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測等。 近年來，計算機在農業(yè)生產上的應用已涉及到農業(yè)信息服務、生產管理決策、模擬試驗研究等多個領域。 目前，用于不同作物和不同目的的植物生長調節(jié)劑已有幾百種之多。有些化學調控技術已成為作物生產中一種必不可少

23、的常規(guī)技術。隨著研究的深入和新產品的開發(fā)，化學調控技術必將成為作物生產中的一個重要技術環(huán)節(jié)。,,（二）我國作物生產概況新中國成立以來，我國作物生產取得了舉世矚目的成績，扭轉了糧、棉、油等主要農產品供給長期短缺的局面，實現了供求基本平衡。目前，我國栽培面積最大的作物是水稻和小麥，其次是玉米和油料作物；單產和總產最高的作物依次是水稻、玉米、小麥。由于新開墾耕地和復種指數的提高彌補了因工業(yè)化、城市化和交通網絡建設而減少的耕地，保證了作物生產

24、的播種面積。 建國50年來，我國糧食總產從1949年的1.13×108t增加到1999年的5.08×108t，增長了3.5倍。特別是改革開放以來糧食產量增幅較大，年均增加9.67×106t，比改革開放前29年年均增加量多5.27×106t。1999年棉花總產3.83×106t、糖料總產8.33×107t和油料總產2.60×107t，分別是1949年的12

25、.9倍、44.1倍和15.2倍。近幾年，我國的谷物、棉花、油菜、花生等作物的總產量位居世界第一位。,,1949年以來我國作物生產的迅速發(fā)展，也主要歸功于農業(yè)科學技術的進步和作物生產條件的改善，但與世界作物生產的發(fā)展相比，又具有一些不同的特點。1．作物品種的改良 1949年以來，我國40多種作物育成新品種共計4000個以上，其中通過審定的就有2000個左右。糧食作物已經進行過4～5次良種大更換，每次更換一般可增產10%左右，高的可達2

26、0%以上。目前，我國優(yōu)良品種的覆蓋率一般都在90%以上，而且品種更新換代的周期已縮短到3～5年。 優(yōu)良品種的選育途徑，包括國外引種、系統(tǒng)育種、雜交育種、雜種優(yōu)勢利用、誘變育種、遠緣雜交和生物技術等，在不同時期為作物品種改良做出了顯著貢獻。,,2．間、套作多熟制種植技術 1949年我國的作物復種指數為128%，1952年為131%，1999年達到155.1%。1999年與1952年相比，雖然耕地面積減少，但由于復種指

27、數的提高，作物總播種面積增加了1.51×107hm2。在20世紀50年代和60年代，北方的黃淮海地區(qū)，主要是改一年一熟為二年三熟，南方則改單季稻為雙季稻或稻、麥兩熟。到70年代，華北的一熟有余、兩熟不足地區(qū)進一步發(fā)展了間、套復種，南方的間、套復種面積也進一步擴大。進入80年代后，多熟制種植方式日趨多樣化，種植方式從作物的間、套作發(fā)展到糧、經、飼、菜等多元多熟的復合種植模式。,,3．作物栽培技術 作物栽培科學的發(fā)展大致經歷了4

28、個階段。第一階段是20世紀50～60年代初，側重總結農民勞模的栽培經驗，如江蘇陳永康單季晚稻“三黃三黑”的看苗診斷，河南劉應祥小麥“馬耳朵、驢耳朵、豬耳朵”的葉片診斷等。第二階段是20世紀60年代中期至70年代中期，主要圍繞單項高產栽培技術開展研究，如育苗移栽技術、合理密植技術、土壤耕作技術、覆蓋栽培技術、氮肥深施技術等。第三階段是20世紀70年代后期至80年代，主要圍繞作物規(guī)范化、指標化進行綜合栽培技術研究，如水稻葉齡指標栽培法、小麥

29、葉齡指標促控法等。第四階段從20世紀80年代末期開始，主要研究作物持續(xù)增產和優(yōu)質高效的綜合栽培技術以及作物生產管理的計算機決策系統(tǒng)，如小麥節(jié)水高產栽培技術、多元高效立體種植模式、作物栽培專家系統(tǒng)等。,,4．病蟲草鼠害防治技術 植物保護技術的發(fā)展趨勢大致為：20世紀50年代以農藝防治為主（包括輪作換茬、耕作和人工防治等），60年代到70年代中期以化學藥物防治為主，70年代以后生物防治技術迅速發(fā)展，80年代以后進入了單項防治與綜合防治并重

30、時期。病蟲測報對象從50年代的幾種增加到目前的50種以上，地區(qū)性測報對象達到100種以上，對重大遷飛性害蟲還建立了異地測報網，80年代又增加了鼠情預報。目前，一些重大病蟲害如蝗蟲、銹病、螟蟲等已完全得到控制。近10多年來，由于除草劑的大面積推廣，雜草為害程度顯著減輕。,,5．作物生產條件的改善 據1952年至1999年的統(tǒng)計，農業(yè)機械總動力年平均遞增1042萬kW；農田有效灌溉面積年平均遞增2.15%，1998年全國節(jié)水灌溉面積已達1

31、.52×107hm2，占有效灌溉面積的28.66%；化肥用量年均遞增14.3%。新中國成立以來，在堤防、水庫和配套機井的修建以及洼澇、鹽堿、漬害低產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多個國家級商品糧基地、100多個優(yōu)質棉基地，極大地改善了基地的生產條件。自1988年實施農業(yè)綜合開發(fā)以來，中低產田改造、荒地開墾及防沙、治沙工作也取得了很大成就 。,,四、作物生產的發(fā)展趨勢（一）作物生產發(fā)展的目標1

32、．生產率目標 今后作物生產的中心任務仍是提高耕地的生產力。沒有作物產量的大幅度提高則不可能解決饑餓問題及環(huán)境問題。農作物產量的提高可來自兩個途徑，一是通過改善和提高作物的管理水平以及選用抗蟲、抗病和抗各種不良環(huán)境的品種，從而縮小現實產量與潛在產量的差距；二是通過遺傳改良提高作物的產量潛力。利用常規(guī)育種、株型改良、雜種優(yōu)勢利用、生物技術等方法可提高產量潛力。提高產量的措施主要依靠綜合的栽培管理技術的改進與應用，包括養(yǎng)分管理、水分管理、土

33、壤管理、綜合的病蟲害防治、作物高產適用種植技術等。,,2．可持續(xù)性目標 今后的農作物生產必須建立在可持續(xù)發(fā)展的基礎上，在提高生產率的同時，要保護、改善和合理利用農業(yè)環(huán)境和資源。 3．營養(yǎng)安全目標 國際上關于農產品安全的認識正在發(fā)生變化，從單純注重飲食能量安全轉向能量安全和營養(yǎng)安全的結合。今后農作物生產應全面實現產品安全、環(huán)境安全和營養(yǎng)安全。 4．經濟高效目標 象其它經濟活動一樣，作物生產必須服從本身內在的經濟規(guī)律和市場規(guī)律

34、，做到生態(tài)、技術、經濟上的統(tǒng)一，形成效益型的生產結構。在穩(wěn)定糧食的基礎上，通過調整農業(yè)結構，發(fā)展多元化生產，推廣應用簡化輕型栽培技術等提高作物生產的效益。,,（二）作物生產發(fā)展的途徑今后作物生產將主要通過增加投入和發(fā)展科學技術來保持其可持續(xù)性增長，在提高資源利用效率的同時，不斷提高作物的單產、品質和效益。提高作物產量、品質和效益的具體途徑可分為良田、良制、良種、良法四個方面。1．建設高產農田 我國低產田約占耕地面積的21.5%，中

35、產田面積約占總耕地面積的57%，高產田約占我國總耕地面積的21.5%。高產田的特征是自然條件和生產條件優(yōu)越，種植水平高，只要合理地增加物質投入，推廣適用技術，充分利用光熱資源，即可持續(xù)獲得高產。高產田的開發(fā)和建設，是土地集約化經營的典型，也是農業(yè)現代化的具體體現，更是我國作物生產發(fā)展的方向之一。,,2．改革種植制度 預計在未來的20～30年內，我國的種植制度改革仍將以合理利用耕地資源、增加復種指數為中心。提高復種指數的潛力主要在自然條

36、件較好的南方。 間、套作是提高復種指數、增產穩(wěn)產的有效方法。近幾年，北方冬小麥與玉米、花生、大豆等的套作發(fā)展迅速，在一年一熟麥區(qū)和一年一熟玉米區(qū)，實行小麥間作玉米也已獲得成功。將來的發(fā)展趨勢是間、套作模式逐步規(guī)格化，為農業(yè)機械作業(yè)創(chuàng)造條件；間、套作物中增加經濟作物的比重；發(fā)展“糧食作物—經濟作物—飼料綠肥作物”三元復合結構，促進生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)。,,3．普及優(yōu)良品種 今后的育種目標要多樣化，除繼續(xù)加強高產育種外，

37、品質改良、抗性育種和抗逆育種等將得到相應的重視和發(fā)展。另外，一些高新技術將在育種中得到進一步的應用，主要有雜種優(yōu)勢利用、雜交技術和生物技術等。 進一步完善種子產業(yè)化工程，要求育種、制種、種子加工、貯藏、運輸、銷售以及配套服務等相關產業(yè)以市場為導向、效益為中心來組織和發(fā)展，成為產業(yè)實體。在產業(yè)化過程中，逐步使種子管理法制化、生產專業(yè)化、加工機械化、質量標準化、經營集團化、育繁加銷推一體化，達到生產用種全面良種化的目標。,

38、,4．發(fā)展先進適用技術 （1）作物信息技術 20世紀90年代以來，作物信息技術的快速發(fā)展和應用，顯著提高了作物生產的綜合效益和生產水平。作物生產受土地、氣候、技術和作物等多方面的影響，表現為時空變異大、經驗性和地域性強，定量化和規(guī)范化程度低。計算機和信息技術可對復雜的作物生產成分進行系統(tǒng)的分析和綜合，實現作物生產的科學決策。因此，作物信息技術必將有助于實現作物生產的模型化、知識化和科學化。在作物信息技術中，以3S（GIS－Geog

39、raphy Information System、GPS－Global Position System、RS－Remote Sensing）為核心的精確農業(yè)已成為發(fā)達國家高新技術集成應用于農業(yè)生產的熱門領域，必將對我國農作物生產產生重大的影響。,,（2）優(yōu)質高產高效技術 作物生產除繼續(xù)發(fā)展高產栽培技術外，還應加強優(yōu)質、高效栽培技術的研究與應用。主要包括優(yōu)化施肥技術、簡化輕型栽培技術、設施栽培技術、機械化配套栽培技術、優(yōu)質專用農產品的生

40、產技術，作物生產的化學調控技術，這些技術將逐步走向標準化、機械化、安全化和智能化。（3）可持續(xù)生產技術 未來的作物生產日益注重人類、生物、環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，以較少的投入得到最大的產出以及質和量的統(tǒng)一，以獲取最大的社會效益、經濟效益和生態(tài)效益?？沙掷m(xù)生產技術要求對病、蟲、雜草進行綜合管理，并通過生物農藥進而替代化學農藥，或推廣低毒高效農藥，避免農藥污染；通過有機肥與無機肥的最佳配合，減少化肥污染，生產清潔安全的食品。還包括節(jié)水灌溉技術、

41、安全施肥及用藥技術、秸稈還田技術等。,,五、作物栽培學的概念與發(fā)展趨勢（一）作物栽培學的概念：是農業(yè)生產的基本部門之一，是以植物學、植物生理學、生態(tài)學、氣象學、農業(yè)化學、耕作學、土壤學、數學等學科為基礎，綜合運用這些學科的基本理論和最新成就全面系統(tǒng)地研究作物的生長發(fā)育和產量形成的規(guī)律及其與外界環(huán)境條件的關系和人工調節(jié)控制技術以期達到高產穩(wěn)產優(yōu)質低成本的理論和措施的一門技術科學，是直接為農業(yè)生產服務的科學。 作物栽培的

42、實踐活動過程，概況起來包括環(huán)境、作物、措施三大方面，可以說作物栽培學是研究作物――環(huán)境――措施三者關系的一門科學。,,（二）作物栽培學的發(fā)展趨勢1．研究對象從只注意單一作物的研究擴展到兩作、多作或輪作的復合群體，乃至有關的連作、輪作等耕作栽培技術。2．研究目標從單純追求產量，發(fā)展到著眼于高產、優(yōu)質、高效。3．研究領域從單純研究農田的自然性、生物性、生產性，延伸到產前、產中、產后整個生產系統(tǒng)。 4．研究途徑從單純微觀研究，發(fā)展到

43、微觀于宏觀研究并重。當代農業(yè)科學發(fā)展的特點，是學科的高度分化和高度綜合的統(tǒng)一。,,5．研究手段和方法不斷改進。從單純研究某一生育階段或生產技術的田間試驗，發(fā)展到應用系統(tǒng)論的原理和觀點指導栽培研究，不斷地引進現代科學技術的新成果、新技術，特別是信息技術、遙感技術等新興學科，不斷地豐富栽培學科的內涵和理論基礎，并在大農業(yè)和農業(yè)科學中顯示自身的獨特特點和獨立地位。 6．研究性質從單純隸屬于自然科學，發(fā)展成為自然科學與社會科學交叉的學科。

44、,,六、作物栽培學的研究方向 1  具有中國特色農作體系的建立及其技術原理的研究 （1） 全國農區(qū)耕地產量潛力的研究。 （2）全國不同類型地區(qū)農作體系的研究。 （3）主要農作物合理布局和調整結構的研究。 （4）不同類型地區(qū)農作體系相適應的集約化耕作栽培技術體系研究。 （5）我國高產、中產、低產農區(qū)農田產量綜合分類指標及潛力分析與效果的研究。,,2．集約條

45、件下農作物高產、優(yōu)質、高效機理和技術系統(tǒng)及突破點的研究 集約，就意味著加強和密集，即在有效的耕地面積上增加物質、能量、資金和技術的投入，充分利用光、熱、水、肥自然資源，最大限度地提高土地生產率。集約化農作物高產、優(yōu)質、高效，是我國農業(yè)現代化的發(fā)展方向；高投入、高產出、高效益，是集約化農業(yè)必須遵守的客觀規(guī)律。（1）主要農作物高產（超高產）潛力的估算和可行性分析。（2）在人工控制條件下農作物最大生產力與經濟生產力模擬。（3） 農作物產量

46、、品質、效益多因素多水平互作相關規(guī)律的研究。（4）農作物不同等級產量水平的限制因子及突破效應的研究。（5）主要農作物高產栽培體系的機理和技術標準化、規(guī)范化流程的研究與制定。（6）化控高產栽培——植物生長調節(jié)劑應用和調控機理。,,3.在限制條件下農作物抗逆穩(wěn)產綜合耕作栽培技術的研究(1)    旱作地區(qū)耕作栽培提高水分利用率的研究。(2)    封閉半封閉覆蓋種植新材料、新技

47、術及其效應的研究。(3)    抗鹽堿耕作栽培機理與技術。(4)    抗寒冷低溫耕作栽培機理與技術。(5)    抗?jié)窈Ω髟耘鄼C理與技術。(6)    特殊生態(tài)條件下（新墾地、棄耕地、高海拔地）作物耕作栽培的研究。,,4.設施栽培理論與技術研究 設施栽培包括大棚、溫室、塑膜、無土栽培、育苗移栽等。（1）

48、設施栽培機理和高產、優(yōu)質、高效綜合配套栽培技術體系。（2）名優(yōu)特稀產品無土栽培的營養(yǎng)和水分調控理論與技術。（3）工廠化育苗（秧）的自動化管理流程設計和移栽技術。（4）無公害綠色食品栽培機理及檢測指標的研究。,,5．間作復種立體種植機理與技術的研究（1）農作物復合群體中的共生、聯因、競爭、能效、拮抗關系的生態(tài)學、生理學機理。（2 間作復種復合群體結構的設計與光能利用的研究。（3）適應高產、優(yōu)質、高效農業(yè)的糧、經、飼間套復種多

49、樣化新組合的研究與推廣。（4）農作物間套復種的研究方法。,,6．集約栽培技術體系與資源環(huán)境保護及其相互關系的研究（1）農作物持續(xù)高產與維護土壤肥力關系的研究。（2）長期輪作和連作對作物產量、土壤結構和性狀及病蟲害的中長期定位觀察。（3）高化肥、農藥使用對土壤資源環(huán)境的影響和危害指標調控。（4）簡化耕作（少耕、免耕、松耕、覆蓋）方法及其保土、節(jié)水效益的研究。,,7．農作物栽培體系計算機模擬系統(tǒng)的研究（1） 全國（或地

50、區(qū)）農作物生產和決策系統(tǒng)研究。（2）  農作物生長發(fā)育模擬模型的建立與應用。（3） 實現產量目標的作物、氣候、土壤、技術逐步 迫近計算機應變調控系統(tǒng)的研究。（4） 農作物高產栽培決策計算機專家系統(tǒng)的研制開發(fā)。（5）省、地、縣、鄉(xiāng)多層作物生產決策計算機咨詢聯網系統(tǒng)的研究。,,8．農作物高產水平下生長發(fā)育和產量、品質形成規(guī)律的研究（1）農作物生態(tài)適應性生長發(fā)育規(guī)律和源

51、、庫、流物質運輸積累的研究。（2）農作物植株早衰、器官脫落、雌花敗育，粒莢癟禿機理及其控制的研究。（3）提高農作物群體的光能、水分和養(yǎng)分利用率的研究。（4）逆境條件（干旱、高溫、低溫、寒冷）對作物生育影響和控制機理的研究。（5）不同自然條件與耕作栽培水平下農作物品質形成規(guī)律及提高營養(yǎng)品質途徑的研究。（6）小雜糧及新開發(fā)作物器官建成規(guī)律的研究。,,第二節(jié) 作物的概念、分類及產量一、作物的起源與傳播 目前栽培的作物是

52、人類在長期的社會實踐中從野生植物中選擇、培育而來的，是人類勞動的產物和成果。 地球上約有50萬種植物，被人類利用的大約有2500~3000種，為人類栽培的作物有2300余種，其中，糧食作物900余種，經濟作物1000種，飼料、綠肥400余種。我國種植的作物約有600種，其中糧食作物30種，經濟作物70種，蔬菜110種，牧草50種，花卉130種，藥用作物50余種。 從野生種中馴化成作物的任務是很艱巨的。幾乎所有作物

53、都有幾千年的馴化史，其中只有少數變?yōu)樵耘喾N。如向日葵由70多個種，亞麻由200多個種中選出。,,世界植物起源中心劃分（瓦維洛夫、蘇聯）（8個）1．中國起源中心：是栽培植物最早、最大的起源中心，有136種，如黍、稷、粟、稗、大麥、蕎麥、大豆、紅小豆、山藥、大麻、苘麻、紫云英等。2.印度起源中心：主要農作物有稻、綠豆、甘蔗、黃麻、芋、芝麻等。3.中亞起源中心：主要農作物有小麥、豌豆、蠶豆、亞麻等。4.近東起源中心：小麥、二棱大麥、黑

54、麥、燕麥、紫花苜蓿等。5.地中海起源中心：波蘭小麥、大粒蠶豆、甜菜、三葉草等。6.埃塞俄比亞起源中心：高梁、豌豆、亞麻、芝麻、蓖麻、大麥等。7.墨西哥南部和中美洲起源中心：玉米、甘薯、陸地棉等。8.南美起源中心：花生、馬鈴薯、煙草、木薯、海島棉等。傳播：借自然力（水力、風力、地殼變動）、依靠人類活動（戰(zhàn)爭、旅游、遷移、外交、貿易、傳教、探險）、生物傳播。,,二、作物的概念廣義：是指對人類有利用價值，為人類栽培的各種植物（地球

55、上植物有50多萬種，被利用的植物有2500~3000多種）。狹義：是指農作物，目前主要栽培的作物有90多種，我國有50多種。（糧、棉、油，糖、麻、煙，茶、桑、果，菜、藥、雜，統(tǒng)稱為“莊稼”）,,三、作物的分類（一）按用途和植物學系統(tǒng)分類（四大部門九大類別）1．糧食作物①禾谷類作物：主要是禾本科植物 小麥、大麥、燕麥、黑麥、稻、玉米、谷、高梁、黍類等②豆類作物：主要是豆科植物 大豆、豌豆、小豆、綠豆、蠶豆、豇豆、菜豆、小扁豆

56、等③薯、芋類作物（根莖類作物）：甘薯、馬鈴薯、山藥、芋、木薯等,,2．經濟作物（工業(yè)原料作物）④纖維作物 棉花、麻類（大、苘、紅、黃、亞麻等）⑤油料作物 花生、油菜、芝麻、向日葵、紅花、蓖麻⑥糖料作物 甜菜、甘蔗、甜葉菊⑦其它作物 煙草、茶葉、薄荷、咖啡、啤酒花等3．綠肥及飼料作物⑧綠肥及飼料作物 田菁、苕子、苜蓿、草木樨、沙打旺等。4．藥用作物 ⑨藥用作物 人參、枸杞等。 隨著農業(yè)的發(fā)展和

57、市場經濟的需要，越來越多的野生植物被栽培利用，已栽培作物的用途愈加廣泛（棉花：油用、纖維用、三合板等），因此分類不是絕對的，隨著發(fā)展應有所變化?；ㄉ?→ 食用,,（二）按生物學特性分類1．根據對溫度的要求分類①喜溫作物 生長適溫20~30℃，我國多數地區(qū)氣候溫暖，故喜溫作物是農業(yè)生產的主體。i溫涼型：如大豆、谷子、甜菜等。ii溫暖型：如水稻、玉米、棉花、甘薯。iii耐熱型：如高粱、花生、煙草、苜蓿。 ②喜涼作物 生長盛期適溫

58、15~20℃，可以忍耐冬春低溫。i喜涼耐寒型，如冬小麥、黑麥、大麥、豌豆等。ii喜涼耐霜型，如春小麥、大白菜等。,,2．根據對光照的要求分類①長日照作物：每天日照長度超過某小時才開花結果的作物，如小麥、大麥、黑麥、豌豆等一些秋播作物（南移開花推遲或不開花）。②短日照作物 每天日照長度短于某小時才能開花結果的作物，如大豆、棉花、玉米、高粱、甘薯（春播）。③中性作物 對光照長短不敏感，如蕃茄、四季豆、黃瓜及水稻、棉花、煙草、花生的

59、某些品種。④喜光作物 大多數作物喜光、光弱不能正常生長發(fā)育。 ⑤耐陰作物（不是絕對的） 葉菜類、蘿卜、辣椒、菜豆等作物，光照較弱時仍能生長良好。,,3．根據作物對水分的要求分類①耐旱怕澇作物，谷子、甘薯、花生等；②耐旱耐澇作物，高粱、田菁；③避旱澇型，生育期較短的作物；④中間水分型，既不耐旱，也不耐澇，如大豆、玉米、小麥、棉花等。⑤喜濕潤型，如旱稻、煙草、葉菜類⑥喜水耐澇型 如水稻、苜蓿、黃麻、田菁等。（三）

60、按栽培特性分類分春播（早春、晚春）、夏播、秋播作物，夏收、秋收作物。另外，根據作物對CO2同化途徑的特點，將作物分為C3作物（光合最先形成的中間產物是帶3個C原子的磷酸甘油酸）和C4作物（光合最先形成的中間產物是帶4個C原子的草酰乙酸等雙羧酸）。,,四、作物的產量（一）作物的產量 包括生物產量和經濟產量兩部分。 生物產量：指在生育期間生產和積累的有機物的總量（一般不包括根），在組成作物軀體的全部干物質中，有機物質占90－9

61、5％，礦物質占5－10％，因此，光合作用形成的有機物質的生產和積累是農作物產量形成的主要物質基礎；經濟產量：栽培目的所需要產品的收獲量（即一般所指的產量）；經濟系數：生物產量轉化為經濟產量的效率。經濟系數 = 經濟產量/生物產量。經濟產量可以是生殖體（籽粒、莢果、果實），也可以是營養(yǎng)體（根、莖、葉）。,,小麥500公斤的籽粒產量，必須有1000公斤的生物產量為基礎，但1000公斤的生物產量不一定有500公斤的籽粒產量。生物產量高是高產的

62、基礎，經濟系數高是高產的必要條件。決定經濟系數的因素：①與所利用的產品器官有關：以營養(yǎng)器官為產品的作物較高，如薯類0.75~0.85，以生殖器官的一部分作為產品的作物較低，如禾谷類、豆類等，小麥0.3~0.4，水稻0.5，大豆只有0.3。②與收獲產品的化學成分有關：以碳水化合物為產品的較高，以含脂肪、蛋白質為產品的較低。 ③同一作物和同一品種，經濟系數還決定于栽培條件和栽培水平。,,（二）作物產量的構成因素作物產量=生物產量&

63、#215;經濟系數=[（光合面積×光合能力×光合時間）―呼吸消耗]×經濟系數， 稱為光合性能的五個方面。作物產量是由單株（個體）產量和單位面積株數（群體）來決定的，如小麥產量=畝穗數×穗粒數×千粒重/1000，棉花=畝株數×株鈴數×鈴重×衣分，花生=畝株數×單株果數×果重（三）產量的形成過程作物經濟產量的形成過程，一般可以劃分為三個

64、時期,,,作物干物質的積累過程，大體可劃分為三個階段：1．緩慢增長期：生長初期，苗小，葉少，干物質積累與葉面積呈正比。2．指數增長或直線增長期：干重（W）增長決定于初始干重（W0）、相對生長率（或干重增長系數）R、和生長時間（t），之間可用指數方程W=W0eRt表示。3．減緩停止期：隨葉片衰老，同化物由營→生殖器官，群體干物質積累減慢，當進入成熟期，干物質積累停止。 總之，呈“S”型生長曲線。,,五、作物的增產潛力及提高產量的

65、途徑（一）作物的增產潛力提高光能利用率是提高產量的重要途徑。作物只能利用太陽輻射的可見光部分（占總輻射的44.4%）進行光合作用，稱為有效輻射。1．太陽輻射的可見光部分44.4%（進行光合）——有效射輻。2．葉片反射、漏光10%，葉綠體以外的部分吸收的光10%，葉綠體能量轉化效率為22.4%，呼吸消耗為1/3。 3．實際上進行光合作用的可見光只有： (100-10-10)×22.4％×2/3＝12

66、％,,4．以玉米為例：華北每天太陽輻射為500卡/1cm2，玉米生育期按100天計，全生育期50千米/cm2，每畝666.6×50×104=3.33億千卡。（1）有效輻射=3.33×44.4%=1.48億千卡/畝（2）光合能力=1.48×12%=1776萬千卡/畝，每克生物產量（CH2O）需4千卡。（3）玉米子粒產量=1776萬/4×0.4（經濟系數）=1776kg/畝，光能利用率

67、每提高1%，就增加產量150公斤左右。 實際產量記錄，玉米1113kg，小麥1013kg，稻891.5kg/畝。,,（二）提高作物產量的途徑1．提高光能利用率①確定適宜的種植密度 采用合理的栽培措施，加強田間管理，保證群體適宜，使葉面積系數保持較高水平，維持較長時間，促進光合產物的積累和運轉，當提高密度對干物質的積累有利，經濟系數最高時，產量最高。②充分利用生長季，安排好茬口，如套種、間作、育苗移栽、地膜覆蓋等。③采

68、用高光效品種，選用株型緊湊，適當矮，光合能力強，呼吸消耗低，光合時間長、葉面積適當的品種。采用提高光合效率的直接措施：抑制光呼吸，CO2施肥，增施有機肥→CO2。 2．排除“障礙因素”安全生產，鹽堿地，澇洼地改造等。 3．補助“營養(yǎng)限制因素”，發(fā)揮作物生產能力，“光、溫、水、氣、肥”,,六、世界農作物生產概況,我國占世界7%的耕地，養(yǎng)育了近22%的人口，奇跡。我國在谷物、小麥、稻谷、棉花、花生生產上居首位，玉米居第二，大豆居

69、第三。,,第三節(jié) 我國的生產區(qū)劃與作物分布 我國地大物博，氣候類型豐富多彩，土壤資源富饒，諸因素配合較好，主要分為以下農業(yè)區(qū)：①內蒙古高原區(qū) ②新疆甘肅灌溉區(qū) ③青藏高原區(qū) ④東北區(qū) ⑤黃土高原區(qū)⑥華北區(qū) ⑦長江流域區(qū) ⑧東南沿海區(qū) ⑨云貴高原區(qū)。我省屬華北區(qū)（另外還包括河北、河南、皖北及陜西渭河、山西汾河等平原），根據地理位置和氣候條件等因素，大體可分為膠東

70、、魯東、魯西南、魯中和魯南五部分。,,我省屬溫暖帶季風氣候區(qū)，四季分明、氣候溫和、雨熱同季、光熱資源充沛，土壤類型多樣，適宜于多種作物的種植。我省糧食作物以小麥、玉米、甘薯為主，大豆、水稻、高梁、谷子等次之；經濟作物以棉花、花生為主，配以煙葉、麻類等。種植制度上以小麥為中心，構成一年二作、二年三作、一年三作和一年一作制。近年來，糧糧、糧棉、糧油、糧菜等作物的間作套種面積不斷擴大。因而一年一作面積明顯減少，一年兩作、三作面積迅速增加。小麥