作物栽培学的现状与展望

作物栽培学的现状与展望YangWenyuCollegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity1.前言如何解决我国十多亿人口优质农产品的安全供给问题，始终是我国国计民生中的头等大事农业增效、农民增收是三农的核心和关键我国农业取得了举世瞩目的成就作物栽培学作为农业科学的前沿学科之一，发挥了其它学科不能替代的重要作用在新世纪新阶段，作物栽培学如何在现有基础上大力创新，加快发展，无疑将会对我国未来农业生产产生重要的影响2.20世纪作物栽培学的成就2.1作物栽培学的概念研究作物生长发育和产量、品质形成规律及其与环境条件的关系，探索通过优化决策、生长调控、栽培管理等途径，实现作物高产、优质、高效、安全及其可持续发展的理论与技术的科学。农学领域的任何研究新成果、新品种、新技术，都必须通过它的检验评定和组装配套，才能在农业生产中显示其功效和价值，因此它是反映一个国家、一个地区农业科技水平和生产水平的重要标志之一。2.2作物栽培学的内容体系当今的作物栽培学包涵了作物生理学、作物生态学、作物管理学3个相互联系的学科领域以及农业机械学等学科领域的优秀成果，但只把这些学科理论进行机械组合永远也不会形成作物栽培学的理论体系，更不可能形成作物优质高产理论体系。我国栽培学家们经过几十年的探索研究，分别以作物产量品质生理、环境生态、技术原理为理论基础，以技术一环境一产量与品质形成的动态关系为生长调控主线，以高产优质高效的作物生产为主要目标，明确了作物栽培区别于其他学科最本质的、具有普遍指导意义的作物栽培理论体系。作物栽培理论体系由三大部分组成(1)作物生育进程中各部器官建成和产量及品质形成规律，以及作物高产群体形成过程中分阶段的形态、生理性状特征和质量指标(2)高产高效群体形成过程中作物和外界环境之间(包括对温、光、水、肥、气的要求，生育进程与季节进程的同步性，以及对气候因素、土壤因素、生物因素的适应性等)、群体内各个体之间、个体内各器官之间等三个方面的矛盾综合分析，各种矛盾表象特征及其诊断，确定影响群体正常发展的主要矛盾和调节措施的主攻方面(3)各种栽培措施和调控技术的作用原理，以及在不同群体生态条件下的正负效应和应用原则，并向科学定时、定量方向发展，逐步形成栽培调控技术的模式化、定量化、标准化2.3作物栽培学的特点(1)综合性多学科、多因素、一门系统科学(2)区域性(3)应用性(4)可持续性2.4作物栽培学与育种学的关系(1)基因＋环境＝表现型(2)良种良法，是一架马车的两个轮子,缺一不可(3)高产、优质、高效是作物生产发展的方向，三优主要决定于品种、生产条件和栽培技术三者的优劣及其配合状况(4)品种是内因,栽培技术是外因2.5主要的栽培理论和技术成就基本研究方法形成了把作物、环境、措施视为一体理论联系实际的研究方法，能把栽培技术经验上升为具有普通指导意义的理论，成为作物栽培规律研究的基本方法，为中国首创。将分子生物学手段和信息技术与栽培学的常规研究方法相结合，提高研究的精确性和效率。理论成就(1)生长发育规律的研究。研究在高产条件下作物的生长发育进程、叶面积动态、干物质积累和分配以及器官建成的同伸关系。有水稻叶龄模式调控、小麦叶龄指标促控法、玉米按叶龄促控管理技术等。(2)产量和品质形成规律与源、库、流关系的研究。（3）需水需肥规律的研究。研究农作物高产需水特点，对主要营养元素的吸收、积累和动态分配规律，农作物高产需肥指标和比例，作物品种耐肥性研究以及高产栽培的营养诊断技术。（4）研究农作物落花、落铃、落果的机理和调控技术。（5）化学调控机理。（6）单项与复合农艺措施效应规律技术成就（1）精量播种与育苗移栽技术（2）施肥技术（3）节水灌溉技术：小畦沟灌、间歇水流灌溉、膜侧灌溉、微灌技术（4）旱地农作技术：修筑梯田、深层耙压、节水播种、合理轮作、应用化学抗旱制剂（5）覆膜栽培和设施栽培技术（6）化控技术（7）农作物规范化和模拟技术（8）轻简栽培技术（9）间套复种制度的改进与发展（10）中低产地区综合增产技术体系2.6作物栽培学的研究特点第一，紧紧围绕产业结构调整，顺应科技发展潮流，研究领域上得到了很大拓展。第二，栽培学研究已从单纯注重产量，转变为产量、优质、高效、生态、安全相统一的研究。第三，不断吸纳其它学科新思想、新技术成果，使作物栽培学的科技水平不断提升。第四，作物栽培已由过去定性为主，全面走向定量化、标难化。第五，作物栽培学注意宏观控制与微观相结合。第六，作物栽培更加注重环境改善，重视资源的高效利用与环境保护，走可持续发展道路。第七，作物栽培以往只注重社会效益，已不适应商品经济的快速发展，严重约束了自身的发展。3.发展的趋势与创新方向作物栽培学存在的局限性作物栽培学面前有两大现实作物栽培学的发展方向作物栽培科学现代化的标志作物栽培学的未来任务作物栽培学研究的发展趋势作物栽培学的创新方向作物栽培学的主要研究领域3.1作物栽培学存在的局限性(1)作物栽培属于软件技术（文字性描述），一般不具备商品性，不是农民进行生产的必备条件。(2)栽培技术的综合性强，区域性强，灵活性大，经验性强，措施之间配套好坏影响实际效果，增产效益波动大。(3)栽培技术多为定性描述，无法准确定量，重演性不强。(4)栽培技术的推广需要增加一定投入，改变生产习惯，推广难度较大，容易产生“回潮”。3.2作物栽培学面临的形势一是作物生产增收增效极其困难二是栽培成果的产出跟不上农业生产发展的需求三是农业的进一步发展，离不开栽培科学。1.我国人地矛盾在不断加剧，最终的出路还在提高农产品的单产和品质，必须依靠栽培科学2.优质高产新品种潜力的发挥，离不开栽培3.农业结构调整和创名牌生产，必须由栽培配合4.农业资源合理利用，农业生态环境保护和农业现代化，要通过栽培改进来实现．为适应农业发展新形势，作物栽培要拓展研究领域，扩大服务范围，加强研究深度，提高成果水平四是作物栽培学的困难与机遇共存，国家农产品增产和安全的需要仍必将把作物栽培学推到生产前沿，历史的使命要求作物栽培专家们克服现有的困难，负重前进，在困难中求发展，争空间，依靠自身不懈的努力去争得尊重，以创新思想、创新精神与创新实绩，在新的历史时期赋予作物栽培学新的内涵与新的活力，铸就新的辉煌。3.3作物栽培学的发展方向作物栽培学的现代化的本质就是科学化，从经验为基础过渡到以科学为基础，使作物栽培学向着可操作的、可重演的精准农业方向发展，实现植物生产的高效化。作物栽培科学现代化必须完成“从现象到本质”、“从定性到定量”和“数学化”三方面的过渡。3.4作物栽培科学现代化的标志(1)全部技术整体综合化、标准化、模型化、精确化(2)手段现代化、自动化(3)技术成果商品化3.5作物栽培学的未来任务(1)最充分地发挥植物资源（野生植物、优良品种）的遗传潜力(2)科学投入，减少污染，保护人类赖以生存的环境，生产无公害产品，满足市场需求，保证其可持续发展(3)大幅度提高水、肥等资源的利用率(4)大幅度提高劳动生产率(5)大幅度提高土地生产率3.6作物栽培学研究的发展趋势扩大研究对象向宏观发展拓宽研究领域向微观深入与多学科结合，特别是新兴学科如信息科学、材料科学等的结合，形成新的交叉学科3.7作物栽培学的创新方向主题根据资源、环境、市场三方面约束加剧的形势，瞄准国际学科发展前沿，掌握国内外农产品市场发展动向，紧紧抓住我国农业产业结构调整与农业现代化的重大实际问题，超前攻关研究，不断创造与推出适应不同农区多样性优质农产品持续增产的适用栽培新技术、高技术及其理论，源源不断地为农民增收、企业创造农产品品牌名牌提供必需的技术支撑。方法和手段分子生物学的发展、新的化学物质的合成、新型生产资料的发明和利用、计算机和信息技术的普及应用等为作物栽培学提供了新的方法和手段，因此这些也将成为作物栽培学研究中十分活跃的领域。主要方向(1)运用农业信息技术，可以对复杂的作物栽培生产过程进行系统的分析和综合，建立动态的模拟模型和管理决策系统，实现作物生产管理的定量决策，从而促进作物栽培的规范化、信息化、科学化，使传统作物栽培学成为作物智能栽培学，实现现代计算机技术和信息科学与作物栽培学交叉结合。作物智能栽培学研究内容：作物生产数据库及信息系统、作物生长预测和监测系统、作物管理决策支持系统、作物空间信息系统(3S技术等)、精确农业支持系统、作物智能教学和苗情诊断系统、虚拟作物以及网络服务系统等几个方面。作物智能栽培学应以作物生理生态的研究成果和信息技术为基础，以实验研究与模拟研究相结合，注重建立基于生理生态过程的作物生长模型、基于作物生长模型的作物生产系统。（2）化学调控化学控制原理和技术是直接控制作物本身，有效地达到控制作物生长的目的，使作物的生长朝着人们预期的方向和程度发生变化，从而更好地利用作物的增产潜力。化控技术还应在“定向控制诱导”、生产效应和经济效益的稳定性、理想性和生态效益的显著性以及减少对作物的负效上加以重点研究，使之与传统的栽培学真正相互融合成为化控栽培技术新体系，使农作物的栽培过程愈来愈接近于有目标设计、可控制生产流程的工程。（3）节水如何通过农业的、化学的、水利的措施，减少农田灌溉水到作物产量形成过程中的损失，这是农业节水的总任务。农业上的节水主要是要研究查明作物体吸收水分的机理和需水规律，使有限的水分使用于作物最需要水份的时期，减少渗漏和蒸发的损失，充分利用水资源，提高土壤水分和灌溉水的利用率。（4）高效安全施肥技术当前研究的难点之一，如何提高肥料的利用率和肥料的生产率，减少肥料的用量和次数及其对生态环境的污染等，需要做的研究工作很多，如研究不同土壤肥力下作物优质高产的需肥规律和动态，不但研制新型的肥料(如根据作物一生中需肥特点可以定时缓慢释放的缓效肥以及长效肥、菌肥、药肥)，同时改革施肥的方式方法、实现精确施肥等。（5）保护性栽培无公害栽培，当前农业污染已成为生态环境污染的一个重要因素，研究如何利用栽培措施减轻有害物质的污染程度，对保护农业生产环境和人类社会的可持续发展有很大益处。同时开展公害绿色食品(有机食品)生产技术的综合研究与开发秸秆还田和少免耕两者互有联系，都涉及环保可持续发展3.8作物栽培学的主要研究领域优质高产栽培安全高产栽培精确栽培研究抗旱节水栽培秸秆还田和少免耕化学控制技术的研究●作物机械化高产栽培技术研究●覆膜和设施栽培●“轻简”栽培技术的研究●农业区划与结构调整的研究●栽培生理生化研究●新型可用植物的研究●开发现有作物的新用途和多种潜力4.创新与发展的战略性措施加强作物栽培学队伍的建设要加强交流与合作加强作物栽培技术成果的转化与作物栽培技术产品的研究和开发，提高造血功能紧紧围绕国民经济建设开展栽培学科的研究