作物栽培学概论

作物栽培学概论第一节绪言一、作物栽培学的性质和任务二、作物栽培学的概念与发展趋势三、作物栽培的特点四、作物生产在国民经济中的地位五、作物生产概况一、作物栽培学的性质和任务作物栽培学是为农业生产服务的一门综合性应用科学。它的任务是研究作物生长发育规律和作物产量形成规律及其与环境条件的相互关系，并探讨解决作物实现高产、稳产、优质、低成本的栽培技术措施和理论依据。作物栽培学是研究作物一环境一措施三者关系的一门科学。二、作物栽培学的概念与发展趋势1、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。2、作物栽培学的研究方向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。三、作物栽培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。1、系统的复杂性2、技术的实用性3、生产的连续性4、生长的规律性5、明显的季节性6、严格的地域性7、较强的社会性四、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。1、人民生活资料的重要来源2、工业原料的重要来源3、出口创汇的重要物资4、农业的基础产业五、作物生产概况1、世界作物生产概况2、我国作物生产概况1、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。年份1980199019951996199719981999总产（亿t）15.6519.5218.9620.5020.9620.5620.43面积（亿hm2）7.257.046.957.107.066.956.68单产（kg/hm2）2158277227292885297129593058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。2、我国作物生产概况我国栽培面积最大的作物是水稻和小麦，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。作物总播种面积中经济作物如糖料、油料、烤烟、蔬菜等播种面积有较大幅度的增加。我国粮食总产从1949年的1.13×108t增加到1999年的5.08×108t，增长了3.5倍，年均增长3%左右。1999年棉花总产3.83×106t、糖料总产8.33×107t和油料总产2.60×107t，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。从单产来看，粮、经作物也有了显著的提高，特别是改革开放以来，提高幅度较大。第二节作物的概念、分类及产量一、作物的起源二、作物的概念三、作物的分类四、作物的产量五、作物品质一、作物的起源地球上约有40万种植物，被人类利用的大约有2500~3000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。栽培作物起源于野生植物。目前世界作物起源中心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：战争、旅游、迁移、外交、灾难、水力、风力、地壳变动、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40多万种，被利用的植物有2500~3000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（四大部门九大类别）1．粮食作物2．经济作物（工业原料作物）3．绿肥及饲料作物4．药用作物1．粮食作物①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②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③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）④纤维作物棉花、麻类（大、苘、红、黄、亚麻等）⑤油料作物花生、油菜、芝麻、向日葵、红花、蓖麻⑥糖料作物甜菜、甘蔗、甜叶菊⑦其它作物烟草、茶叶、薄荷、咖啡、啤酒花等3．绿肥及饲料作物⑧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⑨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。（二）按生物学特性分类1．根据对温度的要求分类2．根据对光照的要求分类3．根据作物对水分的要求分类1．根据对温度的要求分类①喜温作物生长适温20~30℃。分温凉型：如大豆、谷子、甜菜等。温暖型：如水稻、玉米、棉花、甘薯。耐热型：如高粱、花生、烟草、苜蓿。②喜凉作物生长盛期适温15~20℃，可以忍耐冬春低温。分喜凉耐寒型，如冬小麦、黑麦、大麦、豌豆等。喜凉耐霜型，如春小麦、大白菜等。2．根据对光照的要求分类①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、豌豆等一些秋播作物（南移开花推迟或不开花）。②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）。③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。④喜光作物大多数作物喜光、光弱不能正常生长发育。⑤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①耐旱怕涝作物，谷子、甘薯、花生等；②耐旱耐涝作物，高粱、田菁；③避旱涝型，生育期较短的作物；④中间水分型，既不耐旱，也不耐涝，如大豆、玉米、小麦、棉花等。⑤喜湿润型，如旱稻、烟草、叶菜类⑥喜水耐涝型如水稻、苜蓿、黄麻、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1、作物的产量2、作物产量的构成因素3、产量的形成过程4、作物的增产潜力及提高产量的途径1、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90－95％，矿物质占5－10％，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：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）。决定经济系数的因素：①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0.75~0.85，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0.3~0.4，水稻0.5，大豆只有0.3。②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。③同一作物和同一品种，经济系数还决定于栽培条件和栽培水平。2、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3、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）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。时期营养生长时期营养生长并进时期生殖生长时期生殖生长营养中心根、叶、茎分化、分蘖发生茎伸长、穗分化（花序分化）开花结实产量形成营养特点（产物分配）营养体形成生殖器官建成搭丰产架子结实器官充实，形成产量，开始衰老主攻方向促壮苗早发营、生生长协调防衰老，防贪青4、作物的增产潜力及提高产量的途径1）、作物的增产潜力2）、提高作物产量的途径a.选育高光效品种。b.提高光能利用率c.合理栽培技术措施。1）、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。太阳辐射的可见光部分44.4%（进行光合）——有效射辐，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。从光能利用角度，作物的增产潜力很大。2）、提高作物产量的途径a.选育高光效品种。b.提高光能利用率c.合理栽培技术措施。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，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。五、作物品质1、品质的概念2、影响作物品质的因素C.栽培措施1、品质的概念品质指经济产品的质量，关系到产品对某种特定用途的适合性及经济价值。品质的评价标准因用途而异。不同作物、同一作物不同用途其品质要求不同。粮作：籽粒、块根、块茎的成分、含量。包括营养品质、加工品质、食用品质和商品品质。经济作物：评价标准为工艺品质和加工品质。2、影响作物品质的因素a.遗传因素禾谷类作物、经济作物的蛋白质、