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农学概论贺明荣第一章绪论第二章作物的起源、分类与分布第三章作物的生长发育与产量、品质第四章作物生产与环境条件第五章作物种植制度第六章作物育种与种子产业第七章作物生产技术讲授提纲第一章绪论第一节农学的定义及作物生产的地位一、农学的定义广义的农学：即农业科学是研究农业生产理论和实践的一门科学，包括了农业基础科学、农业工程科学、农业经济科学、农业生产科学和农业管理科学等。中义的农学：仅指农业生产科学，这里的农业生产是指种植业、畜牧业、林业和渔业，它所涉及的学科包括作物学、园艺学、农业资源利用学、植物保护学、畜牧学、兽医学、林学、水产学等。狭义的农学：即研究农作物生产的一门科学，它所涉及的学科包括作物学、园艺学、土壤学、植物营养学和植物保护学等。研究作物形态、生理、遗传与育种、栽培技术、病虫害防治、生产经济等。本课程涉及的农学是狭义的农学，重点是作物学，其基本任务是：（1）探讨作物的起源、分布与分类；（2）研究作物的特征特性，阐明其生长发育规律及其与环境条件的关系；（3）了解限制作物生产的诸因素及其与产量、品质形成的相互关系；（4）改良作物品种，实现作物的高产、优质、高效、生态、安全。二、农学的特点（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，受自然和人为多种因素的影响和制约。它是由各个环节（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。作物生产系统：由“作物—环境—技术”子系统构成的多层次开放性农田生态系统。（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生产技术和生产力的科学。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。（四）生长的规律性不同作物种类具有不同的个体生命周期，如一年生、二年生作物；作物个体的生命周期是一个有序的生长发育过程，需要特定的环境条件；作物的生长发育既不能停顿中断，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地域性。因此，作物生产必须使作物、环境、措施达到最佳配合，才能生产出高产优质的农产品。四、作物生产的地位与作用（一）人民生活资料的重要来源吃，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，我国服装原料的80%来自作物生产，合成纤维仅占20%左右。（二）工业原料的重要来源目前，我国约40%工业原料、70%的轻工业原料来源于作物生产。总体而言，以农产品为原料的工业产值在工业产值中的比重会有所下降，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。（三）出口创汇的重要物资目前，我国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）农业的基础产业由于我国人口压力大、口粮任务重，加上畜牧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基础地位是不会动摇的。（五）农业现代化的组成部分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。第二节作物生产概况一、世界作物生产概况项目水稻小麦玉米面积（万公顷）1583022562.215862.9单产（千克/公顷）4328.73038.75161.8总产（万吨）68524.068561.481882.3表1.世界作物生产概况（FAO，2009）项目大豆油菜籽棉面积（万公顷）9950.13112.13043.1单产（千克/公顷）2243.01981.82000.9总产（万吨）22318.56167.66089.2续表1.世界作物生产概况（FAO，2009）世界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，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。2．增施肥料与施肥技术据FAO估计，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。氮、磷、钾肥所占的比例分别为60%、24%和16%。3．扩大灌溉与节水技术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。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20世纪70年代以来，地膜覆盖栽培发展非常迅速。在纬度或海拔较高的地区、旱地和盐碱地上，覆盖地膜增产效果显著。在一般地区，地膜覆盖使一些喜温作物的分布区域的纬度向北推移了2～4º，使作物早熟或相当于延长了无霜期10～15d，旱地水分利用率提高了30%～50%。目前，地膜蔬菜、地膜棉花、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失，在亚洲和非洲的一些国家也常达到收获量的1/5～1/4。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。选用抗病虫品种被普遍认为是经济有效的途径。另外，生物防治也日益受到重视。6．高新技术的推广应用有普遍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。遥感技术从20世纪80年代进入了商业应用，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。二、我国作物生产概况项目水稻小麦玉米面积（万公顷）2962.72429.13118.3单产（千克/公顷）6585.34739.05258.4总产（万吨）19510.311511.516397.4表2.我国作物生产概况（中国统计年鉴，2010）项目豆类花生棉花面积（万公顷）1194.9437.7495.2单产（千克/公顷）1615.433611288总产（万吨）1930.31470.8637.7续表2.我国作物生产概况（中国统计年鉴，2010）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4～5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3～5年。迄今仍以常规育种为主，其中杂交育种和杂种优势利用占2/3左右。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。近10多年来，生物技术开始向一些作物的育种工作中渗透，但迄今仍以常规育种为主，其中杂交育种和杂种优势利用占2/3左右。2．间、套作多熟制种植技术1949年我国的作物复种指数为128%，虽然耕地面积减少，但由于复种指数的提高，作物总播种面积反而增加。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50～60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、大豆三垄栽培技术、小麦玉米平播吨粮技术等。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、作物栽培专家系统等。4．病虫草鼠害防治技术20世纪50年代以农艺防治为主，60~70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农业机械总动力年平均递增1042万kW，20世纪90年代以来，平均每年递增达2029万kW；农田有效灌溉面积年平均递增2.15%，全国节水灌溉面积占有效灌溉面积的28.66%；化肥用量年均递增14.3%。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。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。【复习思考题】▲1．什么是农学？农学的性质和特点是什么？▲2．试述作物生产的地位和作用。▲3．了解世界和我国作物生产的概况。第二章作物的起源、分类与分布第一节作物的起源至今发现，地球上大致有50万种以上的植物，其中被人类利用的约在5000种以上，被人类栽培种植的约1500种，属大面积种植的约200种。中国种植的作物约有600种，其中粮食作物30多种，经济作物70种，蔬菜110多种，牧草约50种，花卉130余种，药用作物50余种。1．中国—日本起源中心中国基因中心是主要的、初生的，由它发展了次生的日本基因中心。中国的中部和西部山区及其毗邻低地是世界第一个最大农业发源地和栽培植物的起源中心。中国起源地的特点是栽培植物的数量极大，包括了热带、亚热带和温带作物的代表。1．中国—日本起源中心在栽培植物种和属的数量上，中国超过其他起源地，如黍、稷、粟、大麦、荞麦、大豆、裸燕麦等作物，中国是初生基因中心；普通小麦和高粱等是次生中心。该学说确认中国是栽培稻的起源中心之一，纠正了瓦维洛夫认为水稻仅仅起源于印度的说法。2．印度支那—印度尼西亚起源中心是爪哇稻和芋的初生基因中心。这里还具有丰富的热带野生植物区系。3．澳大利亚中心除美洲外，这里也是烟草的初生基因中心之一。并有稻属的野生种。4．印度斯坦中心起源的农作物有稻、甘蔗、