作物栽培學概論 第一節緒言一 作物栽培學的性質和任務二 作物栽培學的概念與發展趨勢三 作物栽培的特點四 作物生產在國民經濟中的地位五 作物生產概況 一 作物栽培學的性質和任務作物栽培學是為農業生產服務的一門綜合性應用科學 它的任務是研究作物生長發育規律和作物產量形成規律及其與環境條件的相互關系 并探討解決作物實現高產 穩產 優質 低成本的栽培技術措施和理論依據 作物栽培學是研究作物一環境一措施三者關系的一門科學 二 作物栽培學的概念與發展趨勢1 作物栽培學的概念 是農業生產的基本部門之一 是以植物學 植物生理學 生態學 氣象學 農業化學 耕作學 土壤學 數學等學科為基礎 綜合運用這些學科的基本理論和最新成就全面系統地研究作物的生長發育和產量形成的規律及其與外界環境條件的關系和人工調節控制技術以期達到高產穩產優質低成本的理論和措施的一門技術科學 是直接為農業生產服務的科學 2 作物栽培學的研究方向全國農區耕地產量潛力的研究 全國不同類型地區農作體系的研究 主要農作物合理布局和調整結構的研究 不同類型地區農作體系相適應的集約化耕作栽培技術體系研究 5 我國高產 中產 低產農區農田產量綜合分類指標及潛力分析與效果的研究 三 作物栽培的特點作物生產以土地為基本生產資料 受自然條件的影響較大 生產的周期較長 與其他社會物質生產相比 具有以下幾個鮮明的特點 1 系統的復雜性2 技術的實用性3 生產的連續性4 生長的規律性5 明顯的季節性6 嚴格的地域性7 較強的社會性 四 作物生產在國民經濟中的地位農業是國民經濟的基礎 這是由于農產品具有特殊的使用價值 是人類生存最基本 最必須的生活資料 作物生產又是農業生產的基礎 這是由于作物生產不但直接供給人類所需的生活資料 而且還要供給農業中的畜牧業 漁業等所需的飼料 可見 作物生產的發展對整個國民經濟的發展和社會的穩定均起著十分重要的作用 作物生產的產品數量和質量關系到我國十幾億人吃飯穿衣的大事 與人們物質生活水平的提高息息相關 作物生產的地位和作用主要表現在以下幾個方面 1 人民生活資料的重要來源2 工業原料的重要來源3 出口創匯的重要物資4 農業的基礎產業 五 作物生產概況1 世界作物生產概況2 我國作物生產概況 1 世界作物生產概況近年來 世界人口的迅猛增長對農業生產帶來巨大的壓力和動力 據統計 1975年世界人口為40億 耕地面積為15 07億hm2 到1999年僅24年時間 人口已增加到了60億 耕地面積卻減少到了13 13億hm2 各國都十分重視依靠科技進步提高復種指數和作物單產來保持農產品總量的增加 以應付人口壓力的嚴重挑戰 在農產品的生產中 糧食生產被列為首要任務 世界谷物生產變化情況 作物總產的增加主要得益于單產的提高 而單產的提高主要有賴于現代農業科學技術的進步和農業生產條件的改善 2 我國作物生產概況我國栽培面積最大的作物是水稻和小麥 其次是玉米和油料作物 單產和總產最高的作物依次是水稻 玉米 小麥 由于新開墾耕地和復種指數的提高彌補了因工業化 城市化和交通網絡建設而減少的耕地 保證了作物生產的播種面積 作物總播種面積中經濟作物如糖料 油料 烤煙 蔬菜等播種面積有較大幅度的增加 我國糧食總產從1949年的1 13 108t增加到1999年的5 08 108t 增長了3 5倍 年均增長3 左右 1999年棉花總產3 83 106t 糖料總產8 33 107t和油料總產2 60 107t 分別是1949年的12 9倍 44 1倍和15 2倍 近幾年 我國的谷物 棉花 油菜 花生等作物的總產量位居世界第一位 從單產來看 糧 經作物也有了顯著的提高 特別是改革開放以來 提高幅度較大 第二節作物的概念 分類及產量一 作物的起源二 作物的概念三 作物的分類四 作物的產量五 作物品質 一 作物的起源地球上約有40萬種植物 被人類利用的大約有2500 3000種 為人類栽培的作物有2300余種 其中 糧食作物900余種 經濟作物1000種 飼料 綠肥400余種 栽培作物起源于野生植物 目前世界作物起源中心8個 1 中國起源中心 是栽培植物最早 最大的起源中心 有136種 如黍 稷 粟 稗 大麥 蕎麥 大豆 紅小豆 山藥 大麻 苘麻 紫云英等 2 印度起源中心 主要農作物有稻 綠豆 甘蔗 黃麻 芋 芝麻等 3 中亞起源中心 主要農作物有小麥 豌豆 蠶豆 亞麻等 4 近東起源中心 小麥 二棱大麥 黑麥 燕麥 紫花苜蓿等 5 地中海起源中心 波蘭小麥 大粒蠶豆 甜菜 三葉草等 6 埃塞俄比亞起源中心 高梁 豌豆 亞麻 芝麻 蓖麻 大麥等 7 墨西哥南部和中美洲起源中心 玉米 甘薯 陸地棉等 8 南美起源中心 花生 馬鈴薯 煙草 木薯 海島棉等 傳播 戰爭 旅游 遷移 外交 災難 水力 風力 地殼變動 生物傳播 二 作物的概念廣義 是指對人類有利用價值 為人類栽培的各種植物 地球上植物有40多萬種 被利用的植物有2500 3000多種 狹義 是指農作物 目前主要栽培的作物有90多種 我國有50多種 糧 棉 油 糖 麻 煙 茶 桑 果 菜 藥 雜 統稱為 莊稼 三 作物的分類 一 按用途和植物學系統分類 四大部門九大類別 1 糧食作物2 經濟作物 工業原料作物 3 綠肥及飼料作物4 藥用作物 1 糧食作物 禾谷類作物 主要是禾本科植物小麥 大麥 燕麥 黑麥 稻 玉米 谷 高梁 黍類等 豆類作物 主要是豆科植物大豆 豌豆 小豆 綠豆 蠶豆 豇豆 菜豆 小扁豆等 薯 芋類作物 根莖類作物 甘薯 馬鈴薯 山藥 芋 木薯等 2 經濟作物 工業原料作物 纖維作物棉花 麻類 大 苘 紅 黃 亞麻等 油料作物花生 油菜 芝麻 向日葵 紅花 蓖麻 糖料作物甜菜 甘蔗 甜葉菊 其它作物煙草 茶葉 薄荷 咖啡 啤酒花等 3 綠肥及飼料作物 綠肥及飼料作物田菁 苕子 苜蓿 草木樨 沙打旺等 4 藥用作物 藥用作物人參 枸杞等 隨著農業的發展和市場經濟的需要 越來越多的野生植物被栽培利用 已栽培作物的用途愈加廣泛 棉花 油用 纖維用 三合板等 因此分類不是絕對的 隨著發展應有所變化 二 按生物學特性分類1 根據對溫度的要求分類2 根據對光照的要求分類3 根據作物對水分的要求分類 1 根據對溫度的要求分類 喜溫作物生長適溫20 30 分溫涼型 如大豆 谷子 甜菜等 溫暖型 如水稻 玉米 棉花 甘薯 耐熱型 如高粱 花生 煙草 苜蓿 喜涼作物生長盛期適溫15 20 可以忍耐冬春低溫 分喜涼耐寒型 如冬小麥 黑麥 大麥 豌豆等 喜涼耐霜型 如春小麥 大白菜等 2 根據對光照的要求分類 長日照作物 每天日照長度超過某小時才開花結果的作物 如小麥 大麥 黑麥 豌豆等一些秋播作物 南移開花推遲或不開花 短日照作物每天日照長度短于某小時才能開花結果的作物 如大豆 棉花 玉米 高粱 甘薯 春播 中性作物對光照長短不敏感 如蕃茄 四季豆 黃瓜及水稻 棉花 煙草 花生的某些品種 喜光作物大多數作物喜光 光弱不能正常生長發育 耐陰作物 不是絕對的 葉菜類 蘿卜 辣椒 菜豆等作物 光照較弱時仍能生長良好 3 根據作物對水分的要求分類 耐旱怕澇作物 谷子 甘薯 花生等 耐旱耐澇作物 高粱 田菁 避旱澇型 生育期較短的作物 中間水分型 既不耐旱 也不耐澇 如大豆 玉米 小麥 棉花等 喜濕潤型 如旱稻 煙草 葉菜類 喜水耐澇型如水稻 苜蓿 黃麻 田菁等 三 按栽培特性分類分春播 早春 晚春 夏播 秋播作物 夏收 秋收作物 另外 根據作物對CO2同化途徑的特點 將作物分為C3作物 光合最先形成的中間產物是帶3個C原子的磷酸甘油酸 和C4作物 光合最先形成的中間產物是帶4個C原子的草酰乙酸等雙羧酸 四 作物的產量1 作物的產量2 作物產量的構成因素3 產量的形成過程4 作物的增產潛力及提高產量的途徑 1 作物的產量包括生物產量和經濟產量兩部分 生物產量 指在生育期間生產和積累的有機物的總量 一般不包括根 在組成作物軀體的全部干物質中 有機物質占90 95 礦物質占5 10 因此 光合作用形成的有機物質的生產和積累是農作物產量形成的主要物質基礎 經濟產量 栽培目的所需要產品的收獲量 即一般所指的產量 經濟系數 生物產量轉化為經濟產量的效率 經濟系數 經濟產量 生物產量 經濟產量可以是生殖體 籽粒 莢果 果實 也可以是營養體 根 莖 葉 決定經濟系數的因素 與所利用的產品器官有關 以營養器官為產品的作物較高 如薯類0 75 0 85 以生殖器官的一部分作為產品的作物較低 如禾谷類 豆類等 小麥0 3 0 4 水稻0 5 大豆只有0 3 與收獲產品的化學成分有關 以碳水化合物為產品的較高 以含脂肪 蛋白質為產品的較低 同一作物和同一品種 經濟系數還決定于栽培條件和栽培水平 2 作物產量的構成因素作物產量 生物產量 經濟系數 光合面積 光合能力 光合時間 呼吸消耗 經濟系數 稱為光合性能的五個方面 作物產量是由單株 個體 產量和單位面積株數 群體 來決定的 如小麥產量 畝穗數 穗粒數 千粒重 1000 棉花 畝株數 株鈴數 鈴重 衣分 花生 畝株數 單株果數 果重 3 產量的形成過程作物經濟產量的形成過程 一般可以劃分為三個時期作物干物質的積累過程 大體可劃分為三個階段 1 緩慢增長期 生長初期 苗小 葉少 干物質積累與葉面積呈正比 2 指數增長或直線增長期 干重 W 增長決定于初始干重 W0 相對生長率 或干重增長系數 R 和生長時間 t 之間可用指數方程W W0eRt表示 3 減緩停止期 隨葉片衰老 同化物由營 生殖器官 群體干物質積累減慢 當進入成熟期 干物質積累停止 總之 呈 S 型生長曲線 4 作物的增產潛力及提高產量的途徑1 作物的增產潛力2 提高作物產量的途徑a 選育高光效品種 b 提高光能利用率c 合理栽培技術措施 1 作物的增產潛力提高光能利用率是提高產量的重要途徑 作物只能利用太陽輻射的可見光部分 占總輻射的44 4 進行光合作用 稱為有效輻射 太陽輻射的可見光部分44 4 進行光合 有效射輻 葉片反射 漏光10 葉綠體以外的部分吸收的光10 葉綠體能量轉化效率為22 4 呼吸消耗為1 3 從光能利用角度 作物的增產潛力很大 2 提高作物產量的途徑a 選育高光效品種 b 提高光能利用率c 合理栽培技術措施 確定適宜的種植密度采用合理的栽培措施 加強田間管理 保證群體適宜 使葉面積系數保持較高水平 維持較長時間 促進光合產物的積累和運轉 當提高密度對干物質的積累有利 經濟系數最高時 產量最高 充分利用生長季 安排好茬口 如套種 間作 育苗移栽 地膜覆蓋等 采用高光效品種 選用株型緊湊 適當矮 光合能力強 呼吸消耗低 光合時間長 葉面積適當的品種 采用提高光合效率的直接措施 抑制光呼吸 CO2施肥 增施有機肥 CO2 五 作物品質1 品質的概念2 影響作物品質的因素C 栽培措施 1 品質的概念品質指經濟產品的質量 關系到產品對某種特定用途的適合性及經濟價值 品質的評價標準因用途而異 不同作物 同一作物不同用途