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1、作物栽培学总论,汤一卒,第一章 绪论,作物生产的本质与地位，作物学发展的活跃领域，作物栽培学研究的基本方法。,本章重点：,作物生产和作物学的地位、基本特征和发展，作物的起源、分类与分布。,难 点：,作物栽培学性质、任务,第一节 作物生产是农业产业结构的基本环节,1、农业产业结构的三大基本环节,1.1 三大基本环节包括：,三大基本环节保持紧密的相互联系、相互制约的链，如图所示：,农业生产三大基本环节图示,1.2 农业基本环节的本质与地位,本 质：,将自然太阳能转化成生物化学能，为生物链的平衡生命活动提供能量,将无机物质转化成有机物质，将有机物质转化成无机物质，为生物链的平衡生命活动提供原料、食物
2、和资源,（能量转换，energy conversion ）,（物质转换，material conversion）,地 位：,作物生产在三大基本环节的本质生命活动中处于第一性，可看成农业生产的启动环节或初始环节；,畜牧渔生产和微生物生产在三大基本环节的本质生命活动中处于第二性，作为农业生产的继续环节，或者为高级环节。,1.3 基本环节的运行特征和发展现状,运行特征：,三大基本环节作为农业产业结构的基本要素,a、 保持各自的相对独立的生命活动节律；,例如：小麦从播种到新一代种子的收获 畜禽从幼仔到新一代种畜禽的产生,b、各要素分别为另两个要素提供生命活动的条件，同时又受另外两个要素的制约。,例如：
3、作物生产为畜牧生产和微生物生产提供饲料、食物和营养，同时必须获得畜牧生产的肥料和微生物代谢产物改良土壤条件。由此保持生态平衡。, 由三个基本环节组成的农业产业系统是一个开放性质的系统，主要表现在：,a、系统的产品输出循环外，为人类和自然界所利用；,b、系统必须不断吸收系统外的能源和非生物物质。,动物主导型：,农业产业的食品消费导向结构型（依据作物生产和畜牧渔生产所占的比重划分）：,发展现状：,消费食品以肉、奶、蛋、鱼等高效率能量（升级）产品为主，谷物、蔬菜、水果等低效率能量（初级）产品为辅,作物生产 / 畜牧渔生产=3.54 / 6.56,代表国家：欧洲、美洲等国家 我国典型地区：新疆、内蒙、
4、青海等地,植物主导型：,消费食品以谷物、蔬菜、水果等初级能量（低效率能量）产品为主，肉、奶、蛋、鱼等高效率能量（升级能量）产品为辅,代表国家：亚洲、非洲发展中国家我国典型地区：绝大多数省区,作物生产/畜牧渔生产=67/43,农业产业的资源潜力利用导向结构型：,追求目标：,a、对现有自然生物资源的简单利用，采用传统的滥采、滥捕、滥牧，可能的投入是为采捕牧活动所必需的工具和周转资金等生产资料。,b、对区域非生物性自然资源的适应性简单种养，一般为现有条件下的简单投入，如广种博收、游牧等，即增加种苗和原料投入。,c、对现有非生物性资源如土地、水等进行改造建设，采用集约化管理方式开展种养活动，例如围湖造
5、田、垦涂垦荒造田等。,挖掘主导型,（开采型、掠夺型）,最大产出效益,例如 :对海洋、江湖捕渔的休渔制度、节捕制度；对草地、草场的轮牧制度、节牧制度；对耕地的用地养地和轮作制度；退耕还林、退田还湿地等。,追求目标：,a、对现有自然生物资源的有节制利用，建立一定的规章原则。,生态主导型,在生态资源的平衡利用前提下的适宜产出效益,例：在耕地大量施用化肥提高作物产量的生产活动中，增加有机肥施用量，提倡秸秆还田，实施配方施肥，达到改良土壤结构、平衡土壤肥素结构和供肥能力。,b、注重生态性投入，维持产地的自然资源平衡。,c、制约外源投入物质和资源环境质量，确保品牌产品的安全性和可持续发展。,例：残留性农药
6、和生长物质的限制使用，土、气、水质指标的制约为生产无公害农产品。,例：无机化合物的制约使用，采用水田作物与水产养殖的结合、畜禽渔食物链的联接，生产有机农产品、绿色农产品。,例：现代农业的产业化经营途径，推行种植业与养殖业相辅助的产业链，种草养畜禽形成的种草休耕、轮耕有效地减轻黄淮流域和红黄壤地区的水土流失。,例：现代化的设施农业，投入的滴灌、保护地技术及其材料，可有效地减少水资源的流失，提高水、肥利用率。,这种类型利用高新生物技术、高新材料技术、高新能源技术、高新信息技术，进行高度集约型的设施化、智能化生产方式，实现高投入条件下的最高生产效率（高产、优质、快产） 。,农产品高效率生产,高投入高
7、产出效率型,追求目标：,农田基本建设是现代农业发展的必要条件,二、作物生产的基本特点,作为农业产业的基本环节，作物生产既表现农业生产的共性特点，也表现作物生产自身的个性特点：,2.1 土地(land),作为基本的生产资源(sources)来利用（作物生产离不开土地资源），因此：,土地资源保护是基本国策,作物生长发育具有的周期性（cycle），如水稻、玉米、棉花、花生的一年生（annual），冬小麦、冬油菜、冬蚕豆的二年生（biennial）；,2.2,季节性、,地域性 和,连续性,周期性、,产品形成受生产周期内不稳定自然因素变化的影响而变化 。,2.3 作物产品的产量、品质的差异性、可塑性,产
8、品形成受复杂生命活动过程中某个变化的影响而变化；,作物的再生产过程需要社会、经济、自然资源的协调统一。,作物进行物质转换和能量转换的生命活动因光、热、水资源的季节变化而异，高效转换只能与最佳资源季节同步（season），如冬小麦只能在春夏形成产品器官，水稻、玉米、棉花只能在夏秋形成产品器官；,作物产品种类、生产技术、资源条件、经济条件、社会条件的区域性协调统一，表现显著的区域性。如油菜在淮河以南区域生产，苹果以淮河以北区域为佳，香蕉仅在珠江流域生产；,第二节 作物学概念及其发展,1、作物学概念及其范畴,1.1 作物与作物学 作物（Crops）,自然界的植物（大约）4050万种（野生wildin
9、g plants）,一般指大田作物生产管理和遗传改良的科学理论与技术体系。,作物：人工定向选择、驯化改良并用适当方法种植管理的植物。,作物学（crop science）,主要研究作物种质资源利用与品种选育、遗传改良以 及种子生产等理论、方法和技术。,1.2 作物学范畴,主要研究作物生长发育、产品品质形成规律及其与环境条件的关系，探索通过生长调控、管理优化决策实现作物高产、优质、高效与可持续发展的理论、方法与技术。,作物栽培学与耕作学,作物遗传育种学,2、作物学性质,主要应用于对农业资源和社会经济资源的利用；获取产品高产、优质、高效；产品生产过程保护生态环境。,2.1 应用学科：,植物学 (bo
10、tany) 微生物学(bacteriology) 植物生理(plant physiology) 植物遗传学(plant genetics) 化学(chemistry) 植物营养学(plant nutrition) 土壤学(soil science) 农业生态学(agroecology) 农业气象学(agrometeorology) 植物保护学(plant protection) 数理分析(mathematical analysis),2.2 综合学科：综合应用和集成的主要学科成果有：,生产系统可持续发展(sustainable farming system),2.3 可持续发展的生态学科：,人
11、类所需的农产品数量、质量的安全平衡(products/security),人类所从事的作物生产利用的资源的平衡(resources safeguard),3、现代作物学的发展,3.1 现代作物学的发展进程：,绿色革命 (green revolution),可持续农业 (sustainable agriculture),农业机械化 (agromechanization),农业化学化 (agrochemicalization),生物与信息技术 (biotechnology and information technology),优质、高产、高效生产理论与技术（quality、high yield、
12、efficiency）,3.2 现代作物学发展集中的活跃领域：,供给目标（supply）,food,数量目标（yield）,质量目标（quality）,效益目标（benefit）,market,可持续生产(sustainable)理论与技术,作物生产管理决策支持系统（decision support system） 精确农业模型量化系统（precision farming）,发展的生物技术（biotechnology）,细胞工程技术 （组织培养、原生质体培养和融合） 染色体工程技术 （染色体导入与加倍） 基因工程技术 （外源基因导入转移） 分子工程技术 （酶工程）,信息技术,遗传基础改良（he
13、reditary basis improvement）,第三节 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（crop cultivation） 研究作物生长发育、产量和品质形成规率及其与环境条件的关系，并在此基础上采取适宜的栽培技术措施以达到作物高产、稳产、优质、高效和生态目的的一门应用科学。简言之，作物栽培学是研究作物高产、稳产、优质、高效生产理论和技术措施的科学。,主体：包括粮、棉、油、糖、绿肥、饲料等各种作物个体、群体（庄稼）。作物是有机体，有机体有其自身的生长发育、器官形成、产量和产品形成的规律。种好庄稼就必须掌握作物的特征特性。,客体：作物生长发育离不开外界环境
14、条件光、热、土、水、气、肥、生物等。不同的作物、不同的品种以至于不同的生育阶段、不同的器官形成过程，对外界有不同的要求，因此，作物与外界环境条件之间的关系也是作物栽培学必须研究的,作物栽培学的研究对象,2.作物栽培学的任务,作物栽培学的任务：根据作物品种的生长发育要求，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；实现作物栽培品种的基因型得以表达，使其遗传潜力得到充分发挥；实现自然资源的充分利用和安全保护。 换句话说，作物栽培就是通过良种良法相配套，充分发挥作物品种和自然资源的潜力。,3.作物栽培学的研究法,生长分析法： 生长分析法的具体做法，间隔一定的天数，在田间进行取样调查，测定叶
15、面积消长、器官大小和数量、干物质动态，有时还将植株不同器官分别进行测定。,生物观察法： 生物观察法是采用肉眼观察和仪器测量对作物生长发育、器官建成、产量形成和物质积累的过程进行跟踪研究。,生长发育研究法： 生长发育研究法是在生长分析法和发育研究法的基础上形成的。 生长发育研究法的做法是，根据器官形成规律，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（禾谷类作物）和花芽分化进程，追踪小穗、小花（或花芽）分化数、退化数（或脱落数）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。,第四节 作物的起源、分类与分布,
16、1、作物的起源,手段：采用植物形态分类，杂交验证、细胞学、免疫学，辅之于考古学、历史和语言学资料，植物地理划分,1.1 作物起源中心的研究,瑞士植物学家康多尔（Candolle）的早期研究：,对象：477种栽培植物,成果：1883年出版栽培植物的起源,前苏联植物学家瓦维洛夫(.)等研究,时间：20世纪2030年代,对象：30多万份作物品种材料（六大洲60多个国家）,成果：世界栽培植物12个基因中心1975年编写了栽培植物及其变异中心检索,成果：1926年发表栽培植物的起源中心1935年出版育种的植物地理基础世界栽培植物8大起源中心,茹可夫斯基和泽文的近期研究,时间：20世纪5060年代,创新：提出大基因中心观念,
