作物栽培学总论

第一章绪论第一节作物栽培学的性质、任务和研究法1、作物栽培学的性质作物栽培学是研究作物生长发育、产量和品质形成规律及其与环境条件的关系，并在此基础上采取栽培技术措施以达到作物高产、稳产、优质、高效目的的一门应用科学。作物：人类栽培的绿色植物，包括粮、棉、油、糖、绿肥、饲料等。2、作物栽培学的任务作物栽培学的任务在于根据作物品种的要求，为其提供适宜的环境条件，采取与之相配套的栽培技术措施，使作物品种的基因型得以表达，使其遗传潜力得以发挥。要完成作物栽培学的任务，必须掌握与作物、环境、措施三个环节有密切关系的各种知识。3、作物栽培学的特点复杂性：研究对象（作物，环境，措施）是极其错综复杂和变化多端的。季节性：大田作物“不违农时”，设施农业“反季节栽培”地区性：大处说，不同的地区；小处说，不同的地块变动性：新作物新品种的引种和创新，新技术新措施的引进，栽培作物的方法措施等也要不断变化。4、作物栽培的研究法1）生物观察法：肉眼观察和仪器测量2）生长分析法：叶面积消长和干物质动态3）发育研究法：对稻麦，特别注意分蘖消长、穗分化状况等4）生长发育研究法：根据器官建成规律，调查各营养器官的分化、发展和衰亡时期及其持续时间；观察穗分化和花芽分化进程，追踪小穗、小花分化数、退化数和成粒数及其临界期；测定不同时期有效叶面积及各器官的干重、碳素和氮素的含量以及碳氮比等；最后分析查明产量构成的各个因素。5）产量对比法：就是对不同作物品种或不同栽培技术措施进行田间小区或大田对比试验。这种对比发一般要设置若干个处理、安排若干次重复，进行田间比较，试验过程中要进行详细的观察测定和记载，收货时进行测产、考种，最后将试验结果进行统计分析。第二节作物的起源和起源地1、农业的发生农业起源的根本诱因可能是人口的不断繁衍和天然食物的短缺。从采集到种植，从渔猎到饲养，这是人类发展史上最伟大的变革，是最具突破性的飞跃。2、世界各地最早种植的作物公元前7000年，穆雷贝特（叙利亚），采集野生小麦和大麦，可能栽培过公元前5000年，安纳托利亚（土耳其），已栽培大麦和小麦公元前6000-7000年前，中国，普遍种植水稻公元前5500-3000年，非洲撒哈拉，栽培高粱和御谷之类公元前3600年，埃及，种植小麦和大麦公元前6000年，墨西哥定居村社，种植籽粒苋、玉米、豆类、南瓜和甘薯公元前4000年，南美的阿亚库乔人，种植马铃薯、玉米、南瓜和豆类欧洲，希腊，种植小麦和大麦3、中国是世界栽培植物起源中心之一中国是独立发展起来的古老农业中心之一，又是世界栽培植物起源中心和多样性中心之一。4、我国作物的来源1）本土作物：稻、小麦、裸燕麦、六棱大麦、粟、黍、稗、高粱、大豆、赤小豆、荞麦、山药、芋、紫芋、麻芋、油菜、紫苏、大麻、苎麻、茴麻、红麻、中国甘蔗、紫云英、草木犀等2）公元前100年前后从中亚和印度一带引入的作物：蚕豆、豌豆、绿豆、芝麻、红花等3）公元后从亚、非、欧各洲引入的作物：燕麦、黑麦、硬粒小麦、圆锥小麦、非洲高粱、魔芋、饭豆、蓖麻、草棉、三叶草等4）从美洲引入的作物：玉米、甘薯、马铃薯、粒用菜豆、花生、向日葵、陆地棉、海岛棉、剑麻、烟草等第三节作物的多样性和作物分类1、作物的多样性及其保护1）保护生物多样性的必要性和重要性我国生物多样性整面临着严重的威胁：生态系统遭到破坏；物种受到威胁或正在减少；遗传种植资源正在减少。2）作物的多样性2、作物的驯化和创造3、作物引种及引种原则1）作物引种的概念和理论作物引种，就是从外地或外国引入当地所没有的作物，借以丰富当地的作物资源。“简单引种”：原产地与引种地的自然环境差异不大，或者由于被引种的作物本身适应范围较广泛，不需要特殊的处理和选育过程，就能正常生长发育、开花结果并繁殖后代。“驯化引种”：原产地和引种地之间的自然环境相差较大，或者由于被引种的作物本身适应范围狭窄，需要通过选择、培育，改变其遗传性，使之能够适应引种地的环境。2）作物引种成功的事例和应记取的教训大豆起源于我国，已经传遍全世界。玉米原产于北美，现在已经成为我国种植的第三大作物。各种作物都有与之伴生的病、虫、草等有害生物。因此，在引种时要十分注意植物检疫。甘薯黑斑病，稻水象甲，恶性杂草毒麦。在做好检疫工作的同时，引种前对拟引进的作物的习性、抗逆性等也应有全面的了解。3）作物引种的基本原则作物引种成功的关键，也是引种的基本原则是——作物与环境协调统一。包括如下具体内容：a生活条件得到满足；b克服限制因子的影响；c被引种作物对引种地的环境有逐步适应的过程。4、作物的分类1）根据作物的生理生态特性分类按作物对温度条件的要求，可分为喜温作物和耐寒作物。喜温作物（最低温度10℃左右，其全生育期需要较高的积温）：稻、玉米、高粱、谷子、棉花、花生、烟草等耐寒作物（最低温度约在1-3℃，需求积温一般也较低）：小麦、大麦、黑麦、燕麦、马铃薯、豌豆、油菜等按作物对光周期的反应，可分为长日照作物、短日照作物、中性作物和定日照作物。长日照作物（反在日照变长时开花的作物）：麦类作物、油菜等短日照作物（凡在日照变短时开花的作物）：稻、玉米、大豆、棉花、烟草等中性作物（对日照长短没有严格要求的作物）：荞麦定日照作物（只能在一定的日照长度下才开花的作物）：如甘蔗，只能在12h45min的日照长度下才开花按作物对CO2同化途径的特点，可分为三碳（C3）作物和四碳（C4）作物，四碳作物在强光高温下光合作用能力要比三碳作物强。三碳作物（光合作用的CO2补偿点高）：水稻、小麦、大豆、棉花、烟草等四碳作物（光合作用的CO2补偿点低，光呼吸作用也低）：玉米、高粱、谷子、甘蔗等按播种期可分为春播，秋播，冬播作物2）按作物用途和植物学系统相结合分类a粮食作物（谷类作物、豆类作物、薯芋类作物）b经济作物（纤维作物、油料作物、糖料作物、嗜好作物）c饲料和绿肥作物第四节我国古代作物栽培的特点和经验1、我国古代的农学思想—“天人合一”2、我国历代的种植业传统—精耕细作3、“地力常新壮”第五节我国农业自然资源和种植业区划1、我国农业自然资源的特点及其评价2、我国的种植业区划第六节可持续农业与作物栽培科技进步1、粮食安全和资源保护2、我国农业可持续发展3、作物栽培科技进步第二章作物的生长生育任何一种作物个体，总是有序地经历种子萌发出苗、营养生长、生殖生长、种子形成及植株衰亡等生长发育阶段，人们把作物个体从发生到死亡所经历的过程称为生命周期。但在生产实际中，人们常把出苗到植株成熟收获看做是作物的一个生命周期。一年生作物指播种后当年可开花结果，形成新的种子的作物；多年生作物指播种后多年才能开花结果，形成新的种子的作物。第一节作物生长与发育的特点1、作物生长与发育的概念生长：是指作物个体、器官、组织和细胞在体积、重量和数量上的增加，是一个不可逆的量变过程。分化：从一种同质的细胞类型转变成形态结构和功能与原来不相同的异质细胞类型的过程。发育：是指作物细胞、组织和器官的分化形成过程，也就是作物发生形态、结构和功能上质的变化，有时这种过程是可逆的。生长、分化和发育的相互关系生长、分化和发育之间关系密切。一方面，发育包含了生长与分化。另一方面，生长和分化又受发育的制约。在生产上，作物生长、分化与发育的关系大致分为四个类型协调型、徒长型、早衰型、僵苗型2、作物生长的一般进程1）S形生长过程在生长速度（相对生长率）不变，且空间和环境不受限制的条件下，作物的生长类似于资本以连续复利累积，称之为指数增长，在图上呈“J”形曲线。实际上，当作物器官、个体、群体以“J”形生长到一定阶段后，由于内部和外部环境（包括空间、水、肥、光、温等条件）的限制，相对生长率下降，使曲线不再按指数增长方式直线上升，而发生偏缓。这样一来，便形成了“S”形曲线。“S”形曲线按作物种子萌发至收获来划分，可细分为4个时期：缓慢增长期：种子内细胞处于分裂时期和原生质积累时期，生长比较缓慢。快速增长期：细胞体积随时间而呈对数增大，因为细胞合成的物质可以再合成更多的物质，细胞越多，生长越快。减速增长期：生长继续以恒定速率（通常是最高速率）增加。缓慢下降期：生长速率下降，因为细胞成熟并开始衰老。值得指出的是，不但作物生长过程遵循S形增长曲线，而且作物对养分吸收积累的过程也符合S形曲线。2）S形生长进程的应用作物的生育是不可逆的，在作物生育过程中应密切注视苗情，使之达到该期应有的长势长相，向高产方向发展,S形曲线也可作为检验作物生长发育进程是否正常的依据之一。各种促进或抑制作物生长的措施，都应该在作物生长发育最快速度到来之前应用。同一作物的不同器官，通过S形生长周期的步伐不同，生育速度各异，在控制某一器官生育的同时，应注意这项措施对其他器官的影响。3、作物的生育期和生育时期1）作物的生育期a作物大田生育期：作物从播种到收获的整个生长发育所需时间，以天数表示。b作物生育期：从籽粒出苗到作物成熟的天数。对于以营养体为收获对象的作物，如麻类、薯类、牧草、绿肥、甘蔗、甜菜等，指播种材料出苗到主产品收获适期的总天数c棉花具有无限生长习性，一般将播种出苗至开始吐絮的天数为生育期，而将播种到全天收获完毕的天数称为大田生育期。d秧田生育期和大田生育期（水稻、甘薯、烟草等），秧田生育期是指出苗到移栽的天数，大田生育期是指移栽到成熟的天数。作物生育期的长短，主要是由作物的遗传性和所处的环境条件决定的。作物生育期与产量：一般来说，早熟品种单株生产力低，晚熟品种单株生产力高，但也不是绝对的。2）作物的生育时期在作物的一生中，受遗传因素和环境因素的影响，在外部的形态特征和内部的生理特征上，都会发生一系列变化，根据这些变化，特别是形态特征上的显著变化，可将作物的整个生育期划分为若干个生育时期，或称若干个生育阶段。作物的生育时期是指某一形态特征出现变化后持续的一段时间，并以该时期始期至下一时期始期的天数计。各类作物通用的生育时期划分稻、麦类：出苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、开花期、成熟期玉米：出苗期、拔节期、大喇叭口期、抽穗期、吐丝期、成熟期豆类：出苗期、分枝期、开花期、结荚期、鼓粒期、成熟期棉花：出苗期、现蕾期、花铃期、吐絮期油菜：出苗期、现蕾抽薹期、开花期、成熟期3）作物的物候期作物生育时期是根据其起止的物候期确定的。所谓物候期是指作物生长发育在一定外界条件下所表现出来的形态特征，人为地制定一个具体标准，以便科学的把握作物的生育进程。水稻出苗：不完全叶突破芽鞘，叶色转绿分蘖：第一个分蘖露出叶鞘1cm拔节：植株基部第一节间伸长，早稻达1cm，晚稻达2cm孕穗：剑叶叶枕全部露出下一叶叶枕抽穗：稻穗穗顶露出剑叶叶鞘1cm乳熟：稻穗中部籽粒内容物充满颖壳，呈乳浆状，手压开始有硬物感觉蜡熟：稻穗中部籽粒内容物浓黏，手压有坚硬感，无乳状物出现成熟：谷粒变黄，米质变硬以上判断标准为观测单个植株时的标准。对于群体物候期的判断标准是：10%左右的植株达到某一物候期的标准时称为这一物候期的始期，50%以上植株达到标准时称为这一物候期的盛期。第二节作物的器官建成一、种子萌发1、作物的种子植物学上的种子是指由胚珠受精后发育而成的有性繁殖器官。作物生产上所说的种子则是泛指用于播种繁殖下一代的播种材料，它包括植物学上的3类器官：a由胚珠受精后发育而成的种子，b由子房发育而成的果实，c为进行无性繁殖用的根或茎。2、作物种子萌发过程种子的萌发分为吸胀、萌动和发芽等3各阶段。吸胀：种子吸收水分膨胀达饱和，贮藏物质通过酶的活动，水解为可溶性糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等。萌动：这些物质运运输到胚的各个部分，转化合成胚的结构物质，从而促使胚的生长。生长最早的部位是胚根。当胚根生长到一定程度时，突破种皮，露出白嫩的根尖，即完成萌动阶段。发芽：萌动之后，胚继续生长，禾谷类作物当胚根长至与种子等长，胚芽长达到种子长度一半时，即达到发芽阶段。3、种子发芽的条件只有具发芽能力的种子才可能发芽。水分、温度和空气是发芽的主要条件。种子发芽的条件水分：吸水——种皮膨胀软化，吸氧细胞质——溶胶状态，代谢加强，贮藏物质转化为可溶性物质小麦吸水自身重的150